Основные мероприятия по технике безопасности при испытаниях автомобиля

В лабораторных условиях с  некоторым приближением могут быть воспроизведены условия нагружения силового каркаса кузова при опрокидывании легкового автомобиля, т. е. имитированы испытания на опрокидывание, при проведении которых кузов устанавливают, как показано на рис. 4. Согласно ГОСТ 21960-76 масса ударной плиты 600x1600 мм должна составлять 60% массы испытываемого автомобиля в снаряженном состоянии, а скорость при ударе 2,7-3,3 м/с.

Рис. 3. Варианты испытаний  на столкновение на пружинном  стенде-катапульте

Одной из известных методик  испытаний кабин грузовых автомобилей  на пассивную безопасность является методика, применяемая в Швеции при  проверке прочности кабин грузовых автомобилей, имеющих общую массу  более 7000 кг. Перед испытаниями полностью комплектную кабину устанавливают и закрепляют на отдельном шасси или специальной раме точно так же, как на автомобиле. Рама надежно соединена со станиной испытательного стенда. Двери кабины закрыты, но не заблокированы. Методика испытаний предусматривает три основных режима нагружения, соответствующих типичным аварийным ситуациям. Статическое нагружение на потолок кабины с силой, соответствующей двойному весу снаряженного автомобиля с водителем, но не более 150 кН. Нагрузка распределяется на несущие детали кабины (режим приближенно воспроизводит ситуацию переворачивания автомобиля). Удар маятником спереди по переднему верхнему углу кабины (имитируется падение автомобиля с откоса). Удар направлен под углом 15° к продольной оси автомобиля с энергией около 30 кДж. Применяемый при испытаниях маятник имеет форму правильного цилиндра диаметром 0,6 м, массой не менее 1000 кг. Удар маятником по задней стенке кабины под прямым углом к ней с энергией 30 кДж. Маятник этой серии испытаний массой не менее 1000 кг имеет прямоугольную форму с шириной 1600 мм и высотой 500 мм (высота падения 2 м). Испытание воспроизводит аварийную ситуацию, когда при резкой остановке незакрепленный на платформе груз сминает заднюю стенку кабины.

Рис. 4. Установка кузова легкового  автомобиля для имитации опрокидывания  в лабораторных условиях

Выдержавшими испытания  считаются такие кабины, которые  после действия всех перечисленных  видов нагрузок не разрушились и  сохранили хотя бы минимальное пространство салона, необходимое для стандартных  манекенов, имитирующих водителя и  пассажира. Кроме того, необходимо, чтобы кабина не была оторванной от рамы автомобиля, двери кабины самопроизвольно  не открывались, а последующее их отпирание не было затруднено. Из-за некоторой условности указанной  методики испытаний кабин нельзя с уверенностью утверждать, что в  реальных аварийных ситуациях кабина, выдержавшая эти испытания, будет отвечать всем требованиям пассивной безопасности.

Манекены для  испытаний на пассивную безопасность

Для изучения перемещений  людей внутри кузова (кабины) автомобиля во время испытаний на столкновение, опрокидывание и т. д. и для  оценки соответствия конструкции требованиям  пассивной безопасности применяют  специальные манекены.

Одной из обязательных характеристик  манекенов для испытаний на пассивную  безопасность является так называемая представительность (или репрезентативность). Размеры тела человека и его масса  колеблются в очень широких пределах. В соответствии с этим манекены по своим основным размерам разбиты  на несколько групп представительности. Так, манекены, соответствующие наиболее распространенной группе мужчин (50% представительность), имеют рост 1730 мм и массу 75 кг. Манекен 95% представительности имеет следующие основные размеры: рост 1840-1850 мм, ширину плеч 480 - 494 мм, высоту колен 585- 589 мм.

Манекены 50% представительности обычно используют для определения  положения различных контрольных  точек, а манекены 95% представительности самых больших размеров - уровня перегрузок различных частей тела во время испытаний и оценки остаточного  пространства салона после испытаний  на пассивную безопасность. Руки, ноги и голова манекена шарнирно соединены  с туловищем так, что можно  в точности воспроизвести движение в суставах человека. Массы отдельных  частей манекена (туловища, головы, руки, ноги) соответствуют массам этих же частей тела человека. Основным частям манекена (туловищу и голове) придают  объемную жесткость, сопоставимую с  жесткостью живого тела. В манекен  устанавливают не менее двух преобразователей ускорений (замедлений), причем один монтируют  в голове, он измеряет ее продольные перегрузки, а другой - в туловище для определения его перегрузки. Сигналы от преобразователей после  усиления передаются на записывающую аппаратуру. Для уточнения прогнозов о возможной тяжести последствий аварии применяют усовершенствованные манекены сложной конструкции, с помощью которых получают информацию не только о величине возможных перегрузок отдельных частей тела, но и о силе давления на грудную клетку (например, со стороны ремня безопасности), о равномерности распределения давления по поверхности контакта туловища с ремнем и др. Эти манекены достоверно имитируют различные травмы типа синяков, ушибов, порезов тканей тела, разрушения костей.

1.2. Испытания агрегатов, узлов и систем автомобилей

Испытания коробок  передач

При испытании коробки  передач в лабораторных и дорожных условиях определяют ее основные характеристики, статистическую прочность и долговечность, а также изучают различные  процессы ее работы. Методы стендовых  контрольных и приемочных испытаний  коробок передач регламентированы отраслевым стандартом. Применяют стенды как замкнутого, так и разомкнутого типов.

Во время испытании  устанавливают величину и положения  пятна контакта зубьев шестерен всех передач под нагрузкой, температурную характеристику, общий уровень вибрации и шума, жесткость конструкции, качество работы синхронизаторов и механизма управления коробкой передач и КПД коробки передач. Во время дорожных испытаний, особенно при движении по горны или грунтовым дорогам летом, температуру масла измеряют регулярно. Оценивают температурное состояние коробки передач по максимальной и средней температуре масла за пробег. На стенде температурное состояние коробки передач устанавливают или по времени ее непрерывной работы в постоянном режиме, при котором температура масла повышается от 40 до 120°С, или по величине и интенсивности повышения температуры масла в течении заданного срока от 40°С. Постоянный режим коробки передач в обоих случаях соответствует режиму максимальной мощности двигателя. Температурную характеристику КП определяют на стенде разомкнутого типа.

Испытания КП на вибрацию и  шумность производят на всех передачах на стенде разомкнутого типа с малошумным тормозом при максимальной частоте вращения без нагрузки и с полной нагрузкой. Герметичность уплотнений валов и разъемов картера определяют визуально после заливки маловязкого масла в картер коробки и подачи сжатого воздуха под давлением 0,03 МПа.

При испытании коробки  передач определяют долговечность  шестерен, подшипников качения, подшипников  скольжения, муфт переключения передач, сальников, деталей механизма переключения передач и картера коробки  передач. Для автоматической КП число испытаний больше. Некоторые виды испытании объединяют, применяя комбинированные стенды.

Долговечность уплотнении определяют на прямой передаче при угловой скорости первичного вала от 105 рад/с до угловой  скорости соответствующей режиму максимальной мощности двигателя. Длительность испытании составляет не мене 600 ч. Во время стендовых испытании устанавливают влияние различных конструктивных и технологических факторов на работу синхронизаторов коробок передач. При испытаниях измеряют следующие параметры: усилия действующие на рычаге, переключения передач, время синхронизации, синхронизирующий крутящий момент, частоту вращения валов. Силу, необходимую для включения синхронизаторов, измеряют с помощью тензорезисторов, наклеиваемых на вилки переключения передач. Форсированные ресурсные стендовые испытания дают возможность в кратчайшие сроки определить долговечность синхронизаторов. Форсируют испытания как повышением частоты включения, так и увеличением работы буксования при каждом включении. Для испытания КП на долговечность в большинстве случаев используют стенды с замкнуты контуром, на котором можно легко осуществить ступенчатое нагружение и нагружение по схеме случайного процесса. На этом стенде долговечности механизма переключения передач и синхронизаторов на каждой передаче определяют отдельно, так как в процессе испытания передачи не переключают.

1.3. Испытания автомобиля в целом

Определение тормозных  свойств автомобилей

Безопасность автомобилей  в значительной степени определяется их тормозными свойствами. Разработаны  правила, регламентирующие методику проведения испытаний тормозов в дорожных условиях, и требования, предъявляемые к  тормозным свойствам автомобиля.

При оценке тормозных свойств  учитывают тип автомобиля (транспортного  средства). В зависимости от назначения автомобили подразделяют на три категории: М - для перевозки людей; N - для  перевозки грузов; О - прицепы и  полуприцепы. В зависимости от полной массы или числа мест для сидения  каждая категория имеет подкатегории.

Тормозные системы рассматривают  как рабочую, запасную (аварийную), стояночную и вспомогательную. Критериями оценки эффективности рабочей и запасной тормозных систем являются тормозной  путь и замедление, стояночной - уклон, на котором должен удерживаться автомобиль или автопоезд, а вспомогательной - постоянная скорость, которая должна поддерживаться при движении на спуске определенной крутизны и длины.

Перед дорожными испытаниями  проверяют состояние шин. Если износ  протектора (по высоте) превышает 50%, шины заменяют и обкатывают при пробеге, составляющем не менее 500 км. Весовая нагрузка, действующая на автомобиль, в зависимости от вида испытаний может быть полной, соответствующей номинальной грузоподъемности, и частичной от масс водителя и испытателя.

На автомобиль устанавливают  приборы для измерения пути и  скорости, усилия на тормозной педали, замедления, термопары для измерения  температуры тормозных механизмов и другие приборы. Вспомогательными испытаниями определяют пути свободного выбега, характеристику тормозного привода. Для дорожных испытаний тормозов выбирают участок сухой, чистой горизонтальной дороги с уклонами не более 0,5% с твердым  ровным покрытием. Желательно, чтобы  коэффициент сцепления на этой дороге был не ниже 0,72-0,75. Метеорологические  условия должны быть следующие: скорость ветра не более 3 м/с в любом  направлении, температура воздуха 5-30° С, отсутствие атмосферных осадков в виде дождя, снега и туман.

Испытания тормозов проводят на режимах типа "0", "I" и "II". Для автомобилей, тормозная система которых имеет ограничитель давления или антиблокировочную систему (АБС), дополнительно проводят испытания в режиме торможения на повороте и в режиме изменения ряда (переставка). Рабочую тормозную систему испытывают на всех режимах, а запасную - только на режиме типа "0".

На режиме типа "0" оценивают  эффективность холодных тормозов. Автомобиль разгоняют до скорости, которая больше начальной скорости торможения на 3-5 км/ч. Перед началом торможения температура тормозных механизмов не должна превышать 100° С. Водитель отключает двигатель от трансмиссии и при достижении начальной скорости быстро нажимает на педаль тормоза с усилием, зависящим от типа автомобиля. Торможение производится до полной остановки.

Испытания типа "I" состоят из двух этапов: предварительного, для нагрева тормозов и основного, для оценки эффективности работы нагретых тормозов.

В испытательном режиме типа "II" при длительном торможении на затяжном спуске оценивают потери тормозного момента. Предварительный этап проводят при непрерывном торможении на спуске длиной 6 км и крутизной 6% со скоростью 30 ÷ 5 км/ч.

Испытания осуществляют с  соединенным с трансмиссией двигателем и отключенным от нее, а также  с полной нагрузкой и нагрузкой  только от водителя и испытателя. За начальную скорость торможения принимают  максимальную скорость, с которой  автомобиль проходит заданный участок  без заноса и опрокидывания.

Дополнительные испытания  проводят на дороге, отвечающей общим  требованиям на тормозные испытания  типа "0". Но основные испытания типа "0" для автомобилей с ограничителем давления или антиблокировочной системой проводят на дороге как с высоким значением коэффициента сцепления (не ниже 0,7), так и с низким (не выше 0,3), а в ряде случаев и с разными значениями коэффициента сцепления на обеих сторонах автомобиля (например, слева 0,7, а справа 0,3).

Показателем эффективной  работы вспомогательной тормозной  системы является поддержание постоянной скорости 30 ÷ 2 км/ч на спуске длиной 6 км и крутизной 7%. При этом допускается торможение двигателем с условием, что его частота вращения не будет превышать частоту вращения при максимальной мощности или по ограничителю. Не допускается использование других тормозных систем для повышения эффективности торможения.

Стояночную тормозную  систему испытывают при холодных тормозах на крутых спусках. Автомобиль устанавливают на уклоне определенной крутизны и затормаживают стояночным тормозом. В заданном положении он должен удерживаться не менее 5 мин. Не допускается включать передачи для  повышения эффективности действия тормоза.

Вывод

Подготовка автомобиля к  испытаниям заключается в технической  диагностике состояния его механизмов и устранении дефектов, препятствующих нормальной работе агрегатов, что может  повлиять на безопасность испытаний. Внутри салон или кабину автомобиля оборудуют  специальной рамой, укрепляющей  стойки и крышку. В кузове устанавливают  и тщательно закрепляют измерительную  и регистрирующую аппаратуру с блоками  питания, предназначенную для сбора  информацию при проведении испытаний.