2. Средства технического диагностирования

2.1. Тяговые стенды

Классификация. Тяговые стенды составляют основу диагностических постов Д-2 углубленного диагностирования автомобиле o Они предназначены для определения мощности и тягового усилия на ведущих колесах автомобилей, времени разгона и выбега в задаваемых интервалах скоростей, для определения потерь мощности в трансмиссии и оценки исправности спидометров диагностируемых автомобилей. Кроме того, тяговые стенды позволяют проводить эффективное прослушивание и осмотр агрегатов трансмиссии в процессе их работы.

Основными признаками классификации тяговых стендов являются способ нагружения, тип диагностируемого автомобиля и число одновременно диагностируемых ведущих мостов автомобиля.

По способу нагружения стенды подразделяют на инерционные, силовые и инерционно-силовые. В стендах первого типа нагружение осуществляется вращающимися массами роликов элементов стенда и автомобиля; в силовых стендах специальным тормозным устройством, кинематически связанным с роликами стенда; в стендах последнего типа - вращающимися массами и тормозным устройством одновременно.

По типу диагностируемых автомобилей различают стенды для легковых, грузовых автомобилей и автобусов. Основными показателями здесь являются реализуемые тяговая сила (мощность), скорость и нагрузка на ось. Иногда эти стенды могут быть универсальными, т. е. предназначенными для нескольких типов автомобилей.

По типу одновременно диагностируемых мостов различают стенды для диагностирования автомобилей с одним, двумя и более ведущими мостами.

Таблица 2.1. Технические характеристики тяговых стендов

Устройство стендов. Основными составляющими тяговых стендов являются (рис. 2.1) опорное устройство (основное и для некоторых конструкций также дополнительное), стационарный пульт управления и индикации, вентилятор обдува радиатора, устройство для отвода отработавших газов, пульт дистанционного управления стендом. Кроме того, в состав стенда входят страховочные устройства, устройство для поверки стенда и др. Технические характеристики отечественных тяговых стендов и стендов ведущих зарубежных фирм, приведены в табл. 2.1. Из числа выпускаемых в стране тяговых стендов широко применяют модели К-485, 4817, 4819, КИ-8937, КИ-8960 (табл. 2.2).

Рис. 2.1. Схема тягового стенда: 1 — вентилятор, 2 — пульт управления и индикации, 3 — барабаны опорного устройства, 4 — устройство для отвода отработавших газов

Стенд-485 (рис. 2.2) включает в себя устройство I автоматического регулирования скорости при измерении тяговой силы, схему II измерения времени разгона и выбега автомобиля, силоизмерительную систему III, блок питания IV. Кроме того, в схеме стенда имеются элементы защиты, управления и сигнализации.

Рис. 2.2. Функциональная блок-схема электрической части стенда К-485: 1 — устройство автоматического регулирования скорости, II — схема измерения времени, III — силоизмерительная система, IV — блок питания; 1 — тахогенератор, 2 — анализатор, 3 — сумматор, 4 — регулятор, 5 — управляемый выпрямитель, 6 — тормоз, 7 — указатель скорости, 8 — задатчик скорости, 9 — контактный прибор, 10 — блок преобразования, 11 — электронный секундомер, 12 — датчик силы, 13 — усилитель-преобразователь, 14 — стрелочный измерительный прибор

При вращении роликов стенда тахогенератор I вырабатывает напряжение, пропорциональное скорости. Сигнал с тахогенератора поступает на устройство I автоматического регулирования скорости, схему II измерения времени и на указатель скорости 7.

В устройстве автоматического регулирования скорости сигнал с тахогенератора формируется анализатором 2 и поступает на сумматор 3, на второй вход которого подается сигнал с задатчика скорости 8. На задатчике устанавливается скорость, при которой измеряется тяговая сила на колесах автомобиля.

Когда значения скорости на выходах анализатора и задатчика скорости уравняются, сумматор 3 вырабатывают сигнал управления, подаваемый на вход регулятора 4. Последний через управляемый выпрямитель 5 воздействует на тормоз.

Схема II измерения времени состоит из последовательно соединенных контактного прибора 9, блока преобразования IQ и электронного секундомера 11. Контактный прибор представляет собой стрелочный микроамперметр с двумя подвижными указателями, каждый из которых может устанавливаться на любое деление шкалы прибора. Эти указатели используют при запуске и остановке секундомера для измерения времени разгона и выбега автомобиля.

Таблица 2.2. Технические и метрологические характеристики тяговых стендов

Силоизмерительная система III состоит из датчика силы тензорезисторного типа, усилителя-преобразователя и стрелочного измерительного прибора. Датчик силы 12 измеряет тяговую силу на колесах автомобиля, которая пропорциональна реактивному моменту на статоре тормоза.

Стенды моделей 4817 (рис. 2.3) и 4819 имеют блок-схему, включающую механическую часть 1 стенда для двухосных автомобилей, дополнительный блок II роликов для трехосных автомобилей, унифицированную для всех типов стендов систему III измерения и управления, дополнительный блок IV диагностирования ГМП автобусов.

Рис. 2.3. Функциональная блок-схема стенда модели 4817: 1 - механическая часть стенда для двухосных автомобилей, II — дополнительный блок роликов для трехосных автомобилей, III — унифицированная система измерения и управления, IV — дополнительный блок диагностирования ГМП автобусов; 1 — маховик, 2 — датчик частоты вращения, 3, 5, 7 - ролики, 4,6 - подъемники колес, 8 - нагружающее устройство, 9 — измрения тягового усилия, 10 — нормирующий преобразователь частоты вращения, 12 — функциональный преобразователь, 14 — переключатель, 15 — регулятор, 16 — блок измерения мощности, 17 — блок измерения времени, 18, 19 — переключатели, 20 - тиристорный преобразователь, 21, 22 — стрелочные указатели, 23 - цифровой указатель, 24-26 - датчики переключения ГМП, 27 — логическое устройство, 28-31 - блоки памяти, 32 — переключатель

Основное и дополнительное опорные устройства состоят из рабочих 3 и поддерживающих (холостых) 5 и 7 пар роликов. Рабочие ролики основного опорного устройства связаны с маховиком нагружающим устройством 8 и датчиком 2 частоты вращения. Для обеспечения свободного заезда и выезда автомобиля на стенде предусмотрены подъемники 4 и 6 колес автомобиля, Балансирно подвешенный статор нагружающего устройства опирается рычагом на датчик 9 измерителя тягового усилия. В качестве нагрузочного устройства применен двухдисковый "вихревой тормоз" с воздушным охлаждением (из разработанного ряда электродинамических нагрузочных устройств), имеющий максимальной тормозной момент 1 кН•м для стенда модели 4817 и 2 кН•м для стенда модели 4819. Маховик 1 служит для определения потерь в трансмиссии методом выбега, а также для имитации момента инерции при определении времени разгона автомобиля.

Электрическая часть стендов различных модификаций содержит идентичные по конструкции и характеристикам системы.

Система измерения частоты вращения роликов стенда включает датчик 2 частоты вращения, преобразователь 11 частоты в унифицированный аналоговый сигнал постоянного тока и стрелочный указатель 22. В качестве датчика частоты вращения использованы серийно выпускаемый индуктивный датчик модели 143847 (135843

Система измерения тягового усилия на колесах автомобиля состоит из датчика 9, нормирующего преобразователя 10, функционального преобразователя 12 и стрелочного указателя 21 Функциональный преобразователь 12 служит для уменьшения погрешности измерения тягового усилия посредством учета механических и вентиляционных сопротивления в элементах стенда. В качестве датчика 9 использован серийно выпускаемый тензорезисторный датчик типа 1778 ДСТ.

Блок 16 измерения мощности на колесах обрабатывает два аналоговых сигнала (частоту вращения и тяговое усилие). Результаты измерения усилия или мощности на колесах определяют по стрелочному указателю, который включают переключателем 18.

Стрелочные указатели 21 и 22 с увеличенным диаметром шкалы (250 мм) облегчают считывание показаний с больших расстояний.

Блок 17 позволяет в задаваемом скоростном интервале определить время разгона или выбега автомобиля на стенде. Указатель 23 - цифровой, трехразрядный, типа Ф-208А, включается с помощью переключателя 19.

Автоматические системы регулирования частоты вращения роликов стенда и тягового усилия идентичны и отличаются только каналами обработки сигнала обратной связи. В их комплект входят задатчик 13, с помощью которого устанавливают необходимые режимы испытаний, регулятор 15 и тиристорный преобразователь 20, который управляет током возбуждения в обмотках нагружающего устройства.

Для безопасной работы на стенде предусмотрено устройство защитных блокировок. Оно не допускает включения подъемника или переключения режима испытаний при вращающихся колесах, а также обеспечивает плавное нарастание нагрузки на колесах автомобиля при резком повороте оператором ручки задатчика (предотвращает возможность выбрасывания автомобиля со стенда). В электрическую часть стенда входит также встроенный блок контроля.

Модификация (4819А) стенда для трехосных грузовых автомобилей включает функциональные блоки I, II и III. Особенностью конструкции стенда является схема роликового агрегата с тремя парами роликов, из которых только одна пара рабочая, а две холостые. Такое расположение роликов позволяет испытывать на стенде отечественные грузовые автомобили всех моделей при фиксированном положении роликов. Отсутствие подвижного роликового агрегата и наличие только одного нагрузочного устройства существенно упрощает конструкцию стенда, снижает его металлоемкость.

Модификация (4819Б) стенда для двухосных грузовых автомобилей включает функциональные блоки I и III, а модификация 4819В - блоки II, III и IV.

В модификации 4819B имеется блок контроля ГМП для измерения запоминания и индикации значений скорости движения в моменты автоматического переключения передач. Блок состоит датчиков 24-26 моментов переключения ГМП (количество датчиков соответствует числу передач), логического устройства 27 блоков 28-31 памяти, которые получают сигналы при переключении ГМП с 1-й на 2-ю, со 2-й на 3-ю передачи и т. д. и переключателя 32. Логическое устройство 27 по заданному алгоритму обрабатывает сигналы датчиков 24-26 включения ГМП и формирует команду "запоминание" для соответствующего блока 28-31. В момент переключения ГМП переключатель 32 частоты вращения подает соответствующий сигнал на цифровой указатель 23.

Опорное устройство тяговых стендов состоит из блока роликов, устройства въезда и выезда, инерционных масс (для инерционных и инерционно-силовых), нагружающего устройства (для силовых и инерционно-силовых). Один из двух роликов опорного устройства - рабочий, второй - свободный (холостой, поддерживающий); встречаются стенды, у которых оба ролика рабочие.

Обычно тяговые стенды рассчитывают на реализацию максимально возможного тягового усилия при испытании автомобиля на прямой передаче, хотя стенды могут осуществлять измерения и на промежуточных передачах КПП.

Стенды с опорой колеса на два ролика небольшого диаметра имеют ряд преимуществ по сравнению с однобарабанными стендами, например меньшую металлоемкость, большую устойчивость. Однако режим испытаний на двухроликовом стенде сопровождается повышенной деформацией шин, что приводит к их интенсивному нагреву и изнашиванию. По ГОСТ 26899-86 минимальный диаметр роликов равен 240 мм.

Для снижения нагрева и изнашивания шин рекомендуется повышать на время испытаний давление воздуха в шинах ведущих колес на 30-50 %, осуществлять обдув шин, а в ряде случаев ограничивать максимальные скорости испытаний. Так, ведущая фирма "Цельнер" рекомендует применять для тяговых стендов эксплуатационной диагностики ролики диаметром 220 мм на скоростях до 160 км/ч, 320 мм - до 200 км/ч, 400 мм - до 230 км/ч и 510 мм - до 250 км/ч,

Из пневмокинематической схемы стенда К-485 видно, что опорное и нагрузочное устройства (рис. 2.4) размещены на общей раме о, Передние (рабочие) ролики 4, 6 здесь соединены между собой муфтой 5, а один из них посредством другой муфты 7 соединен с индукторным тормозом 8.

Рис. 2.4. Пневмокинематическая схема стенда К-485: 1 — тахогенератор, 2, 5, 7 — муфты, 3 — рама, 4, 6, 12, 16 — ролики, Я — индукторный тормоз, 9 — кронштейн, 10 — датчик усилия, 11 — реле скорости; 13 — площадка подъема автомобиля, 14 — пневмоподъемник, 15 — тормозная колодка, 17 — золотник, 18 — трубопровод, 19 — узел подготовки воздуха

В конструкциях современных стендов в основном применяют электродинамические индукторные нагрузочные устройства, но в силу существенных преимуществ продолжают применяться и гидравлические тормозные устройства в стендах ведущих фирм - изготовителей.

Индуктор электродинамического тормоза состоит из корпуса, выполненного в виде сварной конструкции, стальных полюсов с полюсными наконечниками, обмоток возбуждения и картера тормоза. Корпус индуктора является и корпусом всего тормоза, через который тормозное усилие передается на измерительную систему. Всего в индукторе восемь полюсов, выполненных из магнитомягкой стали. Рабочий зазор (1-3 мм) между полюсами индуктора и якорями регулируется набором стальных кольцевых прокладок.

Основными функциями, которые должен обеспечивать пульт управления и индикации тягового стенда, являются управление стендом одним оператором (в том числе с рабочего места водителя), автоматическое поддержание задаваемых скорости и нагрузки, измерение параметров (всех или отдельных), приведенных в табл. 2 3, обеспечение в перспективе работы стенда в комплекте с ЭВМ и в режиме диагностирования, задаваемой ЭВМ.

Таблица 2.3. Параметры, измеряемые на тяговых стендах и погрешности их измерения