Влияние антиблокировочной системы на долговечность элементов главного тормозного цилиндра автомобиля
На правах рукописи
Радченко Михаил Геннадьевич ВЛИЯНИЕ АНТИБЛОКИРОВОЧНОЙ СИСТЕМЫ НА ДОЛГОВЕЧНОСТЬ ЭЛЕМЕНТОВ ГЛАВНОГО ТОРМОЗНОГО ЦИЛИНДРА АВТОМОБИЛЯ 05.22.10 – Эксплуатация автомобильного транспорта
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
Волгоград – 2013 1
Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Волгоградский государственный технический университет» на кафедре «Техническая эксплуатация и ремонт автомобилей» доктор технических наук, профессор Научный руководитель Ревин Александр Александрович.
Официальные оппоненты: Тескер Ефим Иосифович, доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный технический университет», кафедра «Автомобиле- и тракторостроение», профессор;
Сергеев Александр Павлович, кандидат технических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный аграрный университет», кафедра «Тракторы, автомобили и теплотехника», заведующий кафедрой.
ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный Ведущая организация технический университет имени Гагарина Ю.А.».
Защита состоится «18» октября 2013 г. в 1000 часов на заседании диссертационного совета Д 212.028.03 при Волгоградском государственном техническом университете по адресу: 400005, г. Волгоград, проспект им. В. И. Ленина, 28, ауд. 209.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Волгоградского государственного технического университета.
Автореферат разослан « » сентября 2013 г.
Ученый секретарь диссертационного совета Ожогин Виктор Александрович
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы исследования. Тормозная система автомобиля играет первостепенную роль в обеспечении его активной безопасности. Для повышения эффективности торможения автомобиля с сохранением устойчивости и управляе мости в любых дорожных условиях были разработаны и широко применяются в настоящее время антиблокировочные системы (АБС). АБС позволяет автоматизи ровать наиболее опасный режим движения автомобиля – экстренное торможение, не допуская юза колес и, тем самым, существенно снижая риск возникновения ДТП.
Вместе с тем, внедрение в конструкцию автомобиля АБС способствует прин ципиальному изменению рабочего процесса узлов тормозной системы, что не мо жет не сказаться на надежности ее элементов. Поэтому важной задачей является всестороннее исследование факторов, влияющих на надежность элементов тор мозной системы в новых для них условиях работы при установке на автомобиль АБС. В гидравлическом тормозном приводе, модуляция давления рабочего тела при функционировании антиблокировочной системы преимущественно должна сказаться на ресурсе тормозных цилиндров и, в особенности, главного тормозного цилиндра (ГТЦ).
Исследование долговечности главного тормозного цилиндра требует приме нения специальных средств и методов, учитывающих особенности рабочего про цесса АБС, в первую очередь, циклического характера приложения нагрузки, происходящего с малой амплитудой и большой частотой. Вследствие воздействия большого числа трудно учитываемых факторов исследование целесообразно вы полнять экспериментальным методом при фиксации ряда факторов на определен ном уровне, что достигается в лабораторных условиях. Следовательно, актуаль ной задачей является разработка средств и методики ускоренных ресурсных ис пытаний ГТЦ автомобиля с антиблокировочной системой.
Степень разработанности темы. Результаты работ, проводимых в направ лении изучения побочных эффектов функционирования автоматизированных тормозных систем, часто скрываются фирмами-производителями таких систем, поскольку подобного рода публикации ставят под сомнение разрекламированный абсолютный положительный эффект их применения на автомобилях. Проведен ный патентный поиск, а также анализ информации из различных источников по казывают, что данная проблема рассматривается обзорно. Отсутствуют конкрет ные предложения по методам и средствам испытаний, которые в основном прово дятся на автомобильных полигонах, т.е. в дорожных условиях. Это позволяет лишь фрагментарно выявить картину реального положения дел.
В данном направлении в отношении элементов подвески автомобиля выпол нено исследование В.Ф. Алонсо, а в работе М.В. Полуэктова изложены результа ты исследования в отношении колесных тормозных цилиндров. Однако, по прежнему, остается открытым вопрос влияния рабочего процесса АБС на ресурс других элементов тормозного управления автомобиля, в частности – главного тормозного цилиндра.
Цель и задачи исследования.
Цель исследования – установление характера и степени влияния рабочего процесса АБС на ресурс главного тормозного цилиндра автомобиля и разработка рекомендаций по корректированию нормативов технической эксплуатации эле ментов автоматизированных тормозных систем.
Задачи исследования:
1. Анализ особенностей условий работы главного тормозного цилиндра ав томобиля с АБС.
2. Разработка конструкции лабораторного стенда для проведения ресурсных испытаний главного тормозного цилиндра в условиях функционирования АБС.
3. Разработка методики проведения ресурсных испытаний главного тормоз ного цилиндра на предлагаемом стенде.
4. Экспериментальное исследование характера и степени влияния рабочего процесса АБС на ресурс главного тормозного цилиндра автомобиля.
5. Разработка рекомендаций по корректированию нормативно-технической документации, в частности, нормативов технической эксплуатации тормозных си стем автомобилей, оснащенных АБС.
Научная новизна.
- на основе проведенного сравнительного анализа режимов работы главного тормозного цилиндра автомобиля, оснащенного и не оснащенного АБС, установ лены принципиальные отличия функционирования элементов ГТЦ, обуславлива ющие их повышенное изнашивание в процессе работы АБС;
- предложены новые технические решения для испытательного оборудования (патенты РФ на полезную модель №88324 и №108744) и методика проведения ре сурсных испытаний главного тормозного цилиндра автомобиля в условиях функ ционирования АБС;
- выявлены критические элементы главного тормозного цилиндра, лимити рующие его ресурс в процессе работы АБС;
- экспериментально установлены причины наступления предельного состоя ния элементов ГТЦ при функционировании АБС и влияние антиблокировочной системы на ресурс главного тормозного цилиндра в целом;
- обоснована необходимость совершенствования нормативно-технической документации и сформулированы рекомендации по ее корректированию, как при технической эксплуатации автоматизированных тормозных систем, так и при проведении испытаний их элементов.
Теоретическая и практическая значимость работы состоит в том, что ее результаты способствуют повышению эксплуатационной надежности автомати зированных тормозных систем и, следовательно, повышению активной безопас ности автомобиля. Обоснована необходимость совершенствования нормативов технической эксплуатации тормозных систем автомобилей, оснащенных АБС.
Предложены соответствующие рекомендации по корректированию нормативно технической документации.
Методология и методы исследования.
Основными методами исследования являются экспериментальные, проводи мые в соответствии с требованиями действующих стандартов. Обработка резуль татов экспериментов осуществлялась с помощью аппарата математической стати стики с применением современных программных продуктов. Теоретические ис следования проводились на основе общеизвестных методов: дедукции, индукции, анализа и синтеза информации, сравнительного анализа и экспертных оценок.
Положения, выносимые на защиту.
- результаты сравнительного анализа работы главных тормозных цилиндров автомобилей, оснащенных и не оснащенных АБС;
- схема и конструктивные особенности лабораторного стенда (патенты РФ на полезные модели №88324 и №108744);
- методика лабораторных ресурсных испытаний главных тормозных цилин дров автомобилей в условиях, имитирующих рабочий процесс АБС;
- результаты экспериментального исследования характера и степени влияния рабочего процесса АБС на ресурс ГТЦ автомобиля;
- рекомендации по совершенствованию нормативно-технической документа ции в части технической эксплуатации и испытаний главных тормозных цилин дров автомобилей, оснащенных АБС.
Степень достоверности и апробация результатов.
Достоверность полученных результатов обеспечивается преимущественно экспериментальным характером исследований в условиях, адекватных реальной эксплуатации тормозной системы и, в частности, главного тормозного цилиндра автомобиля;
применением специализированного исследовательского измеритель ного и испытательного оборудования;
использованием общепринятых методик и рекомендаций при обработке данных.
Данное исследование выполнено при поддержке Гранта Президента РФ МК – 4742.2010.8. За работу по данному направлению автор награжден Премией Президента РФ для поддержки талантливой молодежи и является стипендиатом Правительства РФ. Оригинальный лабораторный стенд отмечен среди лучших разработок ВолгГТУ в 2013 году.
Материалы диссертационной работы докладывались:
на международных научных конференциях «Современные проблемы и пути их решения в науке, транспорте, производстве и образовании `2012», 2012 г., г. Одесса;
«Перспективы развития и безопасность автотранспортного комплекса», 2012 г., г. Новокузнецк, КузГТУ;
«Проблемы и перспективы автомобилестроения и автомобильного транспорта», 2011 г., г. Харьков, ХНАДУ;
«The XXIX Students Scientific Seminar. Scientific Circles of «Mechanics», 2010 г., г. Варшава, Варшав ская военно-техническая академия;
«Будущее машиностроения России» (МИКМУС 2006 – 2010), 2006 – 2010 г.г., г. Москва, РАН, Институт машиноведе ния им. А.А. Благонравова;
«Прогресс транспортных средств и систем – 2009», 2009 г., г. Волгоград, ВолгГТУ;
«Проблемы автомобильно-дорожного комплекса России», 2008 г., г. Пенза, ПГУАС АДИ;
«Научный потенциал студенчества в XXI веке», 2008 – 2009 г.г., г. Ставрополь, СевКавГТУ;
на Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Проблемы функционирования систем транспорта», 2011 г., г. Тюмень, ТюмГНГУ;
на XI – XV Региональных конференциях молодых исследователей Волго градской области, 2006 – 2010 г.г., г. Волгоград, ВолгГТУ (работы удостоены первой, второй и третьей премий);
на ежегодных научных конференциях ВолгГТУ 2007 – 2013 г.г.;
на смотрах-конкурсах научных, конструкторских и тех нологических работ студентов ВолгГТУ 2007 – 2010 г.г. (работы удостоены че тырьмя первыми премиями).
По теме диссертации опубликовано 33 печатных работы, в том числе 6 статей в ведущих рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ, 2 патента РФ на полезные модели, 1 монография.
Структура и объем работы.
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литера туры. Работа содержит 150 страниц машинописного текста, 75 рисунков, 13 таб лиц. Список литературы составляет 147 наименований, из них 39 на иностранных языках.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность темы и представлена общая характе ристика работы.
В первой главе приведены основные направления развития современных тормозных систем автомобилей. Рассмотрена конструкция и принцип работы ав томатизированной тормозной системы автомобиля, а также требования, предъяв ляемые к элементам гидравлического тормозного привода и, в частности, главно му тормозному цилиндру (ГТЦ). Выявлены основные направления изменения условий функционирования ГТЦ при установке антиблокировочной системы.
Особое внимание уделено рассмотрению средств и методов исследования долго вечности элементов гидравлического тормозного привода, в том числе, оснащен ного АБС. Проведенный анализ показал невозможность их применения для ре сурсных испытаний главных тормозных цилиндров автомобилей с АБС.
На основе анализа состояния вопроса сформулированы цель и задачи иссле дования.
Во второй главе выполнено теоретическое исследование характера и степе ни влияния рабочего процесса антиблокировочной системы на долговечность главного тормозного цилиндра автомобиля. В результате анализа изменения тех нического состояния элементов ГТЦ в режиме функционирования АБС было вы явлено, что наиболее чувствительными к воздействию рабочего процесса ан тиблокировочной системы являются уплотнительные манжеты главного тормоз ного цилиндра. Наряду с этим, именно от состояния уплотнительных манжет напрямую зависит основной параметр исправной работы ГТЦ – герметичность.
В ходе исследования также было установлено, что, помимо учета особенно стей функционирования АБС, важным является рассмотрение удельного количе ства торможений, приходящегося на 1 км пробега автомобиля и определение структуры этих торможений. Анализ литературных источников, а также данные дорожных экспериментов позволили определить искомые величины для различ ных режимов движения. Дорожные эксперименты проводились в г. Волгограде на автомобилях, оснащенных и не оснащенных антиблокировочной системой. В ре зультате было выявлено, что для автомобилей с автоматизированной тормозной системой доля экстренных торможений (торможений с включением блока АБС в работу) выше (в 1,25 – 2 раза), особенно в зимний период. Вместе с тем, реальная дорожная обстановка свидетельствует о том, что наряду с ежегодным увеличени ем парка автомобилей в городе происходит снижение культуры вождения. Это значительно сказывается на перераспределении структуры торможений в сторону увеличения доли экстренных (с блокировкой колес или срабатыванием АБС).
На основании полученных данных проведена сравнительная оценка измене ния ряда параметров, характеризующих работу главного тормозного цилиндра на автомобиле, оснащенном и не оснащенном АБС. Расчет изменения пути трения уплотнительных манжет и поршней ГТЦ проводился по формуле:
(З) (Л) d З q Ц ( 365 d З ) q Ц LЦ 100, (1) 365 х Р q ЦЗ ) z k З (t ЭКСТ t Н ) х АБС, ( (З) (З) q ЦЛ ) z k Л (t ЭКСТ t Н ) х АБС, ( (Л ) (Л ) где LЦ – изменение пути трения уплотнительных манжет и поршней ГТЦ вследствие функционирования АБС;
dЗ – количество дней в году с отрицательной среднесуточной температурой воздуха;
хР – средняя величина рабочего хода поршня ГТЦ, м;
z – коэффициент, учитывающий увеличение доли экстренных торможений для автомобилей, оснащенных АБС;
k – доля экстренных торможе ний от общего количества;
– средняя частота модуляции давления АБС, Гц;
tЭКСТ – средняя продолжительность экстренного торможения, с;
tН – продолжи тельность периода нарастания давления в гидравлическом приводе, с;
хАБС – сред няя величина хода поршня ГТЦ при работе АБС, м. Индекс (з) означает величины, характеризующие зимний период эксплуатации, индекс (л) – летний.
Расчет проводился для различных режимов движения автомобиля. Для сред него режима движения в умеренном климатическом районе изменение пути тре ния уплотнительных манжет ГТЦ составило 27%, в то время как для предельно тяжелого режима – более 70 %.
В результате проведенного теоретического исследования было установлено, что по всем параметрам при оснащении автомобиля АБС наблюдается увеличение интенсивности работы главного тормозного цилиндра в различных режимах дви жения, что, несомненно, должно отразиться на интенсивности изменения техни ческого состояния элементов ГТЦ. Вместе с тем, в силу большого количества воз действующих факторов, применение существующих методик не позволяет точно определить конкретные значения износа и ресурса элементов главного тормозно го цилиндра при функционировании на автомобиле с антиблокировочной систе мой. Поэтому для более детальной и точной оценки влияния рабочего процесса АБС на ресурс ГТЦ целесообразно провести экспериментальное исследование.
В третьей главе представлена схема, описание конструкции и работы ори гинального лабораторного стенда для ресурсных испытаний главных тормозных цилиндров автомобилей в условиях, имитирующих функционирование АБС. Схе ма разработанного стенда приведена на рисунке 1.
В соответствии с разработанной схемой стенда, с целью обеспечения адек ватности условий проведения испытаний условиям реальной эксплуатации, выде лены два основных направления, требующих детального рассмотрения:
- разработка модулятора давления стенда;
- разработка имитатора ноги водителя (ИНВ).
Особенности конструкции и функционирования реального блока АБС не позволяют использовать его при проведении длительных испытаний, в частности, ресурсных испытаний ГТЦ. Для этой цели был разработан модулятор давления гидромеханического типа, состоящий из гидроцилиндров, кулачкового механиз ма, электродвигателя и привода. Реализация режима работы модулятора давления стенда основана на характеристиках работы реального модулятора АБС, которые были получены как в ходе анализа литературных источников, так и непосред ственно в ходе проведения дорожных экспериментов на автомобилях с автомати зированной тормозной системой. Разработанный модулятор давления позволяет реализовать при испытаниях различные амплитуды изменения давления рабочего тела, характерные для торможения автомобиля на различных дорожных покрыти ях.
Для создания ИНВ было проведено экспериментальное исследование с ис пользованием специально созданного стенда для определения упругих и демпфи рующих свойств комплекса «водитель – тормозная система» (рисунок 2).
1 – червячный механизм;
2 – стойка для закрепления ГТЦ;
3 – расширительный бачок;
4 – глав ный тормозной цилиндр;
5 – колесный тормозной цилиндр дисковых тормозных механизмов автомобиля;
6 – колесный тормозной цилиндр барабанных тормозных механизмов автомобиля;
7 – модулятор давления;
8 – цилиндр модулятора давления;
9 – кулачок;
10 – передача ремен ная;
11 – электродвигатель;
12 – датчик давления;
13 – персональный компьютер;
14 – ИНВ Рисунок 1 – Схема стенда для ресурсных испытаний главных тормозных цилиндров автомобилей с АБС Рисунок 2 – Общий вид стенда для определения упругих и демпфирующих свойств комплекса «водитель – тормозная система» Проведенные серии экспериментов с привлечением реальных водителей поз волили снять необходимые характеристики и подобрать элемент, выступающий в качестве ИНВ на основном лабораторном стенде для ресурсных испытаний глав ных тормозных цилиндров автомобилей с АБС.
Общий вид стенда, реализованного в соответствии с разработанной схемой, после выбора и монтажа всех необходимых элементов представлен на рисунке 3.
Рисунок 3 – Общий вид стенда для ресурсных испытаний главных тормозных цилиндров автомобилей с АБС Оригинальный стенд состоит из реальных элементов тормозной системы ав томобилей семейства ВАЗ (LADA), дополненной гидромеханическим модулято ром давления. Использование на предлагаемом стенде штатных компонентов тормозной системы автомобиля обеспечивает в процессе испытаний воспроизве дение условий работы ГТЦ, идентичных условиям его работы на автомобиле в режиме функционирования АБС. Применение датчиков давления, соединенных через аналого-цифровой преобразователь с персональным компьютером, позволя ет отслеживать появление признаков потери герметичности в гидравлическом приводе в процессе испытаний. Все это в совокупности обеспечивает достовер ность получаемых при проведении испытаний результатов. Разработанный стенд защищен патентом РФ на полезную модель №88324.
Важным моментом при проведении ресурсных испытаний является обеспе чение необходимого температурного режима. Согласно ГОСТ Р 52431-2005, тор мозные цилиндры необходимо испытывать при температуре 70 ± 15С. Для оцен ки соответствия указанного диапазона температур реальным условиям эксплуата ции ГТЦ было выполнено экспериментальное исследование. Эксперименты про водились на улицах г. Волгограда при различных температурах воздуха. В экспе рименте участвовало 17 легковых автомобилей различных марок. В ходе обработ ки полученных данных были найдены средние значения температуры ГТЦ авто мобилей, соответствующие различным температурам воздуха, при которых про водились измерения. Результаты приведены на рисунке 4.
Наряду с этим, в программном пакете SolidWorks была создана компьютерная модель главного тормозного цилиндра автомобиля, обеспечивающая возможность оценки работы его элементов в различных температурных условиях. Результаты данного исследования свидетельствуют о стабильности свойств элементов ГТЦ в диапазоне температур от – 20 до +70 С. Следовательно, для адекватного воспро изведения условий работы главного тормозного цилиндра автомобиля с АБС при его ресурсных испытаниях в лабораторных условиях, необходимо и достаточно обеспечить температуру окружающего воздуха в пределах 20 ± 15С.
Рисунок 4 – Средние значения температуры главных тормозных цилиндров автомобилей Вместе с тем, с целью обеспечения возможности проведения испытаний ГТЦ в предельных температурных условиях был разработан стенд с термокамерой, на который получен патент РФ на полезную модель №108744.
Для проведения ресурсных испытаний главных тормозных цилиндров была разработана специальная методика, включающая подготовительный этап, этап непосредственно испытаний и этап анализа полученных результатов. На первом этапе определяются начальные значения параметров исследуемых элементов – уплотнительных манжет, тормозных цилиндров, поршней, пружин. При этом оценивается соответствие испытуемых изделий требованиям нормативных доку ментов, а также фиксируются величины для последующего сравнения. После про ведения замеров ГТЦ собирается и закрепляется на стенде. Осуществляется про качка гидравлического привода, устанавливается первоначальное значение давле ния в гидроприводе и требуемый диапазон изменения давления.
В процессе испытаний поршни и уплотнительные манжеты главного тормоз ного цилиндра совершают возвратно-поступательные движения с частотой, соот ветствующей частоте модуляции давления наиболее распространенными моделя ми АБС. Контроль за системой ведется по показаниям датчиков давления, а также визуально по следам подтекания тормозной жидкости. После остановки экспери мента ГТЦ снимается со стенда и подвергается разборке. Производится осмотр поверхностей его элементов, измерение их размеров, снятие упругой характери стики уплотнительных манжет. Сопоставление с первоначальными значениями позволяет сформулировать выводы о характере и степени влияния режима функ ционирования АБС на изменение технического состояния элементов главного тормозного цилиндра автомобиля. Поскольку в технической эксплуатации авто мобилей изменение всех параметров технического состояния традиционно рас сматривается по пробегу автомобиля, количество циклов изменения нагрузки, по лученное в ходе испытаний на стенде, пересчитывается в километры пробега.
В четвертой главе представлены результаты экспериментального исследо вания влияния рабочего процесса АБС на ресурс главного тормозного цилиндра автомобиля и дан их анализ.
На разработанном стенде выполнена серия экспериментов в условиях, соот ветствующих условиям функционирования ГТЦ автоматизированной тормозной системы. Результаты экспериментов подтвердили предположение о том, что в ре жиме функционирования АБС наиболее критичными по ресурсу элементами главного тормозного цилиндра являются уплотнительные манжеты. Сравнитель ный анализ состояния их рабочих поверхностей производился с использованием микроскопа. Пример фрагментов поверхностей уплотнительных манжет ГТЦ приведен на рисунке 5.
100 мкм 100 мкм а б 100 мкм в Рисунок 5 – Вид фрагментов поверхностей уплотнительных манжет ГТЦ под микроскопом:
а) после испытаний на стенде;
б) выработавших ресурс в реальной эксплуатации (без АБС);
в) новых;
(стрелками указано направление перемещения уплотнительных манжет в ГТЦ) Оценка упругих свойств манжет до и после испытаний производилась при помощи испытательной машины Nano Plug-n-Play. Для проведения эксперимен тов на данной испытательной машине использовалась программа Test Builder, в которой была составлена специальная методика, позволяющая обеспечивать не обходимые усилия на поршне и скорости нагружения. Пример полученных упру гих характеристик представлен на рисунке 6.
Рисунок 6 – Упругие характеристики уплотнительных манжет ГТЦ при максимальном усилии на поршне 2,5 кН При исследовании упругих характеристик уплотнительных манжет особый интерес представляет анализ величин гистерезиса. Гистерезис в большей степени проявляется у манжет, выработавших ресурс, как в реальных условиях на автомо билях без АБС, так и на лабораторном стенде. Увеличение прилагаемого к порш ню усилия для манжет, снятых с ГТЦ автомобилей без АБС, незначительно влия ет на гистерезис. Для манжет, прошедших испытание на стенде, изменение более значительно. Максимальный гистерезис характерен для области низких и средних давлений. Как показывает практика, именно этот диапазон соответствует наибо лее частому срабатыванию АБС в реальных условиях эксплуатации автомобиля.
По результатам испытаний на разработанном лабораторном стенде средняя величина ресурса главных тормозных цилиндров в условиях функционирования АБС составила 1187 тыс. циклов изменения давления, что в принятых средних условиях движения (без учета служебных торможений) эквивалентно 102 тыс. км пробега. Полученные при проведении исследования данные позволили построить графики изменения диаметра уплотнительных манжет ГТЦ, представленные на рисунке 7. Анализ графиков показывает, что по критерию изнашивания ресурс главного тормозного цилиндра снижается при установке на автомобиль АБС для средних условий эксплуатации на 26 %. Это свидетельствует о сходимости ре зультатов теоретического и экспериментального исследования.
[d] – предельно допустимое значение диаметра уплотнительной манжеты ГТЦ;
[LАБС], [L] – значения ресурса ГТЦ автомобилей, оснащенных и не оснащенных АБС Рисунок 7 – Изменение диаметра манжет ГТЦ в процессе эксплуатации На основании результатов всего комплекса проведенных исследований в ра боте сформулированы рекомендации по корректированию нормативов техниче ской эксплуатации элементов автоматизированных тормозных систем.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 1. Решена задача проведения ускоренных ресурсных испытаний главного тормозного цилиндра автомобиля с АБС в лабораторных условиях, и установлено влияние рабочего процесса антиблокировочной системы на сокращение ресурса основных элементов ГТЦ.
2. Анализ условий работы ГТЦ автоматизированной тормозной системы по казал их существенное отличие от режима работы на автомобиле без АБС. Ре зультаты расчета основных параметров, характеризующих работу главного тор мозного цилиндра автомобиля с АБС, свидетельствуют о росте их значений по сравнению с автомобилем без АБС в предельном случае более, чем на 70 %.
Установлено, что наиболее критичными элементами ГТЦ при функционировании антиблокировочной системы являются его уплотнительные манжеты.
3. Создан лабораторный стенд для проведения ресурсных испытаний глав ных тормозных цилиндров в условиях, имитирующих функционирование АБС.
Конструкция стенда защищена патентами РФ на полезную модель №88324 и №108744. На стенде реализован режим работы наиболее распространенных со временных блоков АБС, а также обеспечена адекватность условий испытаний ГТЦ его реальной эксплуатации на автомобиле.
4. Разработана методика проведения ресурсных испытаний главного тор мозного цилиндра автомобиля в условиях функционирования АБС на предлагае мом стенде. Включенные в ее состав этапы охватывают весь комплекс мероприя тий как по подготовке экспериментов, их проведению, так и последующему ана лизу собранных данных, что позволяет получить в результате испытаний полно ценную информационную основу для выработки соответствующих рекомендаций в направлении совершенствования технической эксплуатации элементов автома тизированных тормозных систем.
5. Экспериментально доказано, что уплотнительные манжеты ГТЦ в наибольшей степени подвержены негативному воздействию рабочего процесса АБС. Их ресурс снижается при установке антиблокировочной системы для сред них условий эксплуатации на 26% и лимитируется процессами механического из нашивания и изменения упругих свойств материала. В отличие от тормозной си стемы без АБС, где механическое изнашивание является определяющим факто ром достижения предельного состояния манжет, в тормозной системе с АБС су щественным оказывается и повышенный гистерезис упругой характеристики манжет. Последнее, в свою очередь, снижает быстродействие тормозного приво да, что негативно отражается на корректном воспроизведении алгоритма работы АБС в процессе эксплуатации.
6. Предложены рекомендации по корректированию нормативов техниче ской эксплуатации: включение проверки технического состояния главных тор мозных цилиндров автомобилей с АБС в состав ТО, при котором производится замена тормозной жидкости;
включение в состав регламентных работ плановой замены ГТЦ при проведении одного из ТО (согласно полученным при испытани ях данным, таким может стать ТО, предшествующее пробегу автомобиля, равно му для средних условий эксплуатации 63 тыс. км).
7. При проведении ТО автомобилей на предприятиях автосервиса или ком плексных АТП предлагается внедрение экспресс-диагностики главных тормозных цилиндров на предмет их функционального соответствия условиям работы в ав томатизированной тормозной системе с использованием оригинальной конструк ции стенда. Перспективным также является применение средств бортовой диагно стики корректности функционирования АБС, с точки зрения временных парамет ров отработки алгоритма.
Предлагаемая конструкция стенда для испытаний ГТЦ и методика их прове дения могут быть включены в ГОСТ Р 52431 – 2005 и рекомендованы к примене нию при разработке новых конструкций главных тормозных цилиндров, а также внедрении новых материалов для изготовления их элементов.
Перспективы дальнейшей разработки темы:
- проведение исследования ГТЦ автомобиля, оснащенного АБС в предель ных условиях (по температуре, частоте и амплитуде нагружения и т.д.);
- всестороннее детальное исследование всех элементов гидравлического тормозного привода с позиции возможности их использования в автоматизиро ванной тормозной системе (тормозные шланги, трубки и т.д.);
- корректирование нормативной документации по технической эксплуата ции автомобилей и производству их компонентов;
- совершенствование конструкции элементов автоматизированных тормоз ных систем;
- совершенствование испытательного оборудования предприятий, произво дящих компоненты тормозных систем.
Основные положения диссертационного исследования опубликованы в следующих работах:
в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ:
1. Ревин, А.А. АБС и ресурс элементов тормозной системы / А.А. Ревин, М.В. Полуэк тов, М.Г. Радченко // Автомобильная промышленность. - 2009. - № 10. - C. 39-40.
2. Ревин, А.А. Метод оценки долговечности главных тормозных цилиндров автомоби лей с АБС / А.А. Ревин, М.В. Полуэктов, М.Г. Радченко // Автотранспортное предприятие. 2010. - № 10. - C. 43-44.
3. Полуэктов, М.В. Оценка работы главного тормозного цилиндра в условиях функци онирования АБС / М.В. Полуэктов, М.Г. Радченко // Изв. ВолгГТУ. Серия "Наземные транс портные системы". Вып. 3 : межвуз. сб. науч. ст. / ВолгГТУ. - Волгоград, 2010. - № 10. - C. 180 182.
4. Полуэктов, М.В. Общая оценка долговечности элементов автоматизированных тор мозных систем автомобилей / М.В. Полуэктов, М.Г. Радченко // Изв. ВолгГТУ. Серия "Назем ные транспортные системы". Вып. 4 : межвуз. сб. науч. ст. / ВолгГТУ. - Волгоград, 2011. - № 12.
- C. 113-115.
5. Радченко, М.Г. Анализ условий работы тормозных цилиндров и параметров их ис пытаний / М.Г. Радченко, М.В. Полуэктов // Изв. ВолгГТУ. Серия "Наземные транспортные си стемы ". Вып. 5 : межвуз. сб. науч. ст. / ВолгГТУ. - Волгоград, 2012. - № 2. - C. 88-90.
6. Радченко, М.Г. Влияние функционирования АБС на упругие свойства уплотнитель ных манжет главного тормозного цилиндра автомобиля / М.Г. Радченко, А.А. Ревин, М.В. По луэктов // Известия ВолгГТУ. Серия "Наземные транспортные системы". Вып. 6 : межвуз. сб.
науч. ст. / ВолгГТУ. - Волгоград, 2013. - № 10 (113). - C. 106-109.
в патентах РФ:
7. П. м. 88324 РФ, МПК В 60 Т 17/22. Стенд для испытания деталей гидравлического тормозного привода / М.В. Полуэктов, М.Г. Радченко, А.А. Ревин;
заявитель и патентооблада тель ВолгГТУ. - № 2009123033/22;
заявл. 16.06.2009;
опубл. 10.11.2009, Бюл. № 31.
8. П. м. 108744 РФ, МПК В 60 Т 17/22. Стенд для испытания деталей гидравлического тормозного привода / М.Г. Радченко, М.В. Полуэктов, А.А. Ревин;
заявитель и патентооблада тель ВолгГТУ. - № 2011122063/11;
заявл. 31.05.2011;
опубл. 27.09.2011, Бюл. № 27.
в монографии:
9. Влияние рабочего процесса АБС на долговечность элементов шасси автомобиля:
монография / А.А. Ревин, М.В. Полуэктов, М.Г. Радченко, Р.В. Заболотный;
под ред. А.А. Ре вина. – М.: Машиностроение, 2013. – 224 с.
в других изданиях:
10. Радченко, М.Г. К исследованию ресурса главного тормозного цилиндра автомобиля с АБС / М.Г. Радченко, М.В. Полуэктов // Ежегодная XVIII Междунар. Интернет-конф. молодых ученых и сту дентов по современным проблемам машиноведения (МИКМУС-2006): матер. [тез. докл.] конф., 27- декабря 2006 г. / Ин-т машиноведения им. А.А.Благонравова РАН и др. - М., 2006. - C. 203.
11. Радченко, М.Г. Элементы исследования влияния рабочего процесса АБС на ресурс главно го тормозного цилиндра автомобиля / М.Г. Радченко, М.В. Полуэктов // XI Региональная конференция молодых исследователей Волгоградской области, г.Волгоград, 8-10 ноября 2006 г.: тез. докл. / ВолгГТУ и др. - Волгоград, 2007. - C. 99-101.
12. Радченко, М.Г. Методика оценки колебаний тормозной педали автомобиля с АБС / М.Г. Радченко, М.В. Полуэктов // XIX междунар. Интернет-ориентир. конф. молодых учёных и студ. по совр. пробл. машиноведения (МИКМУС-2007): матер. конф., 5-7 декабря 2007 г. / РАН, Ин-т машинове дения им. А.А.Благонравова. - М., 2007. - C. 129.
13. Полуэктов, М.В. Оценка упругих и демпфирующих свойств ноги водителя и их влияние на колебания тормозной педали / М.В. Полуэктов, М.Г. Радченко // XIX междунар. Интернет-ориентир.
конф. молодых учёных и студ. по совр. пробл. машиноведения (МИКМУС-2007): матер. конф., 5-7 де кабря 2007 г. / РАН, Ин-т машиноведения им. А.А.Благонравова. - М., 2007. - C. 128.
14. Радченко, М.Г. Анализ влияния рабочего процесса АБС на ресурс элементов тормозной си стемы автомобиля / М.Г. Радченко, М.В. Полуэктов // Научный потенциал студенчества - будущему России: матер. [тез. докл.] II междунар. науч. студ. конф. / ГОУ ВПО "Сев.-Кавказ. гос. техн. ун-т" [и др.]. - Ставрополь, 2008. - Т. 1. - C. 134-135.
15. Радченко, М.Г. Исследование ресурса элементов тормозной системы автомобиля, оснащён ного АБС / М.Г. Радченко, М.В. Полуэктов // Проблемы автомобильно-дорожного комплекса России:
матер. V междунар. науч.-техн. конф., Пенза, 21-23 мая 2008 г. / ГОУ ВПО "Пензенский гос. ун-т архит.
и стр-ва" [и др.]. - Пенза, 2008. - Ч. 2. - C. 68-72.
16. Радченко, М.Г. Оценка колебаний тормозной педали в зависимости от упругих и демпфи рующих свойств ноги водителя / М.Г. Радченко, М.В. Полуэктов // XII региональная конференция моло дых исследователей Волгогр. обл., г. Волгоград, 13-16 нояб. 2007 г.: тез. докл. / ВолгГТУ [и др.]. - Вол гоград, 2008. - C. 100-101.
17. Радченко, М.Г. Теоретический анализ ресурса главного тормозного цилиндра автомобиля с АБС / М.Г. Радченко, М.В. Полуэктов // Юбил. ежегод. ХХ междунар. Интернет-ориентир. конф. мол.
учёных и студ. по соврем. проблемам машиноведения (МИКМУС-2008): матер. конф., посвящ. 70-летию ИМАШ РАН, 10-12 нояб. 2008 г. / РАН, Ин-т машиноведения им. А.А. Благонравова. - М., 2008. - C. 78.
18. Радченко, М.Г. К вопросу о ресурсных испытаниях главного тормозного цилиндра автомо биля с АБС / М.Г. Радченко, М.В. Полуэктов // XIII региональная конференция молодых исследователей Волгоградской области, г.Волгоград, 11-14 нояб. 2008 г.: тез. докл. / ВолгГТУ [и др.]. - Волгоград, 2009.
- C. 102-105.
19. Радченко, М.Г. Оценка факторов, влияющих на работу главного тормозного цилиндра ав томобиля с АБС / М.Г. Радченко, М.В. Полуэктов // Научный потенциал студенчества в XXI веке : ма тер. III междунар. науч. студенческой конф. Т. 1 : Естественные и точные науки. Технические и при кладные науки / ГОУ ВПО "Северо-Кавказ. гос. техн. ун-т" [и др.]. - Ставрополь, 2009. - C. 137-138.
20. Радченко, М.Г. Исследование характеристик долговечности элементов главного тормозного цилиндра автоматизированной тормозной системы / М.Г. Радченко, М.В. Полуэктов, А.А. Ревин // Про гресс транспортных средств и систем - 2009: матер. междунар. н.-пр. конф., Волгоград, 13-15 окт. г.: в 2 ч. Ч. 1 / ВолгГТУ [и др.]. - Волгоград, 2009. - C. 156-157.
21. Радченко, М.Г. Анализ подходов к испытанию главного тормозного цилиндра автомобиля / М.Г. Радченко, М.В. Полуэктов // XXI международная инновационно-ориентированная конференция молодых учёных и студентов по современным проблемам машиноведения (МИКМУС-2009) : матер.
конф., 16-18 ноября 2009 г. / РАН, Ин-т машиноведения им. А.А. Благонравова. - М., 2009. - C. 120.
22. Радченко, М.Г. Влияние рабочего процесса АБС на ресурс главного тормозного цилиндра автомобиля / М.Г. Радченко, М.В. Полуэктов // Теория, практика и перспективы развития современного сервиса. (Автосервис: техника, технологии, материалы): матер. IV межвуз. н.-пр. конф. мол. уч. и студ., 12-13.03.09 / Волгогр. филиал ФГОУ ВПО "Рос. гос. ун-т туризма и сервиса". - Волгоград, 2009. - C. 6-8.
23. Радченко, М.Г. Исследование методов и средств испытаний главного тормозного цилиндра автомобиля / М.Г. Радченко, М.В. Полуэктов, А.А. Ревин // XIV региональная конференция молодых исследователей Волгоградской области (Волгоград, 10-13 нояб. 2009 г.) : тез. докл. / ВолгГТУ [и др.]. Волгоград, 2010. - C. 81-82.
24. Радченко, М.Г. Brake cylinders resource investigation of an automobile with ABS / М.Г. Рад ченко, М.В. Полуэктов, А.А. Ревин // XXIX Seminarium Kol Naukowych "Mechanikow", Warszawa, 22- kwietnia 2010 r. : referaty / Wojskowa Akademia Techniczna.- Warszawa, 2010.- S. 425-428.- Англ.
25. Радченко, М.Г. Разработка методики испытаний главного тормозного цилиндра автомобиля с АБС / М.Г. Радченко, М.В. Полуэктов, А.А. Ревин // Тезисы докладов юбилейного смотра-конкурса научных, конструкторских и технологических работ студентов ВолгГТУ, Волгоград, 11-14 мая 2010 г. / ВолгГТУ, Совет СНТО. - Волгоград, 2010. - C. 166-167.
26. Ревин, А.А. Рабочий процесс АБС и ресурс элементов тормозного привода автомобиля / А.А. Ревин, М.В. Полуэктов, М.Г. Радченко // Мир транспорта и технологических машин. - 2010. - № (июль-сентябрь). - C. 46-50.
27. Радченко, М.Г. Режимы работы главного тормозного цилиндра автомобиля с АБС / М.Г. Радченко, М.В. Полуэктов // XXII Международная инновационно-ориентированная конференция молодых учёных и студентов (МИКМУС-2010) "Будущее машиностроения России" : сб. матер. конф. с элементами науч. школы для молодёжи (г. Москва, 26-29 октября 2010 г.) / РАН, Ин-т машиноведения им. А.А. Благонравова. - М., 2010. - C. 111.
28. Радченко, М.Г. Обоснование условий ресурсных испытаний главного тормозного цилиндра автомобиля с АБС / М.Г. Радченко, М.В. Полуэктов, А.А. Ревин // XV региональная конференция моло дых исследователей Волгоградской области (Волгоград, 9-12 ноября 2010 г.) : тез. докл. / ВолгГТУ [и др.]. - Волгоград, 2011. - C. 60-62.
29. Радченко, М.Г. Особенности ресурсных испытаний элементов гидравлического тормозного привода автомобилей с АБС / М.Г. Радченко, М.В. Полуэктов, А.А. Ревин // Автомобильный транспорт :
сб. науч. тр. / Харьковский нац. автомобильно-дорожный ун-т. - 2011. - Вып. 29. - C. 90-93.
30. Полуэктов, М.В. Выявление закономерностей изменения технического состояния тормозных цилиндров автомобилей с АБС / М.В. Полуэктов, М.Г. Радченко // Проблемы функционирования си стем транспорта : матер. всерос. науч.-практ. конф. студентов, аспирантов и молодых учёных, 11 нояб.
2011 г. / ФГБОУ ВПО ТюмГНГУ. - Тюмень, 2011. - C. 324-326.
31. Радченко, М.Г. Методы и средства испытаний на долговечность элементов автоматизиро ванных тормозных систем / М.Г. Радченко, М.В. Полуэктов, А.А. Ревин // Сборник научных трудов SWorld : матер. междунар. науч.-практ. конф. «Современные проблемы и пути их решения в науке, транспорте, производстве и образовании '2012». - 2012. - Вып. 4, т. 2. - C. 56-58.
32. Радченко, М.Г. Обоснование температурного режима испытаний главных тормозных ци линдров автомобилей с АБС / М.Г. Радченко, М.В. Полуэктов // Перспективы развития и безопасность автотранспортного комплекса : матер. II междунар. науч.-практ. конф., г. Новокузнецк, 29 нояб. – 1 дек.
2012 г. / Филиал ФГБОУ ВПО «Кузбасский гос. техн. ун-т им. Т.Ф. Горбачёва» в г. Новокузнецке. - Но вокузнецк, 2012. - C. 88-90.
33. Радченко, М.Г. Methods and means of the durability test of the automated brake system elements [Электронный ресурс] / М.Г. Радченко, М.В. Полуэктов, А.А. Ревин // Modern scientific research and their practical application : e-journal. - 2013. - № 4, vol. J11308/May. Режим доступа :
http://www.sworld.com.ua/index.php/ru/e-journal/the-content-of-journal/j113/18462-j11308.
Подписано в печать 11.09.2013 г. Заказ № 609. Тираж 100 экз. Печ. л. 1, Формат 6084 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная.
Типография ИУНЛ Волгоградского государственного технического университета.
400005, г. Волгоград, пр. им. В.И. Ленина, 28, корп.7.