СПОСОБ ДОРОЖНЫХ ИСПЫТАНИЙ НА НАДЕЖНОСТЬ ТРАНСМИССИИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 1998 года по МПК G01M17/00 

Изобретение относится к испытаниям транспортных средств и касается ускорения и форсировки испытаний трансмиссии колесных полноприводных транспортных средств.

Известен способ дорожных полигонных испытаний на надежность трансмиссии транспортного средства, заключающийся в том, что в пределах заданного по пробегу цикла испытаний нагружают трансмиссию предельным моментом, создаваемым двигателем, и задают форсированный режим путем воздействия на трансмиссию увеличенных (по частоте и по амплитуде) нагрузок ([1], с. 51, 53).

Известен также способ дорожных испытаний на надежность трансмиссии, заключающийся в том, что трансмиссию нагружают в резонансном режиме, вызванном воздействием на нее гармонических составляющих крутящего момента двигателя отдельно и в резонансном режиме, вызванном воздействием на трансмиссию крутящего момента, создаваемого микропрофилем дороги [2].

Общим недостатком этих способов дорожных испытаний является то, что они не учитывают циркуляцию мощности, воздействующую на трансмиссию полноприводного транспортного средства в эксплуатационных условиях.

Кроме указанного недостатка оба способа требуют специально подготовленных трасс. По первому способу при испытаниях в форсированном режиме пор уровню крутящего момента необходимо наличие подъемов крутизной 4 - 10%, а при испытаниях в форсированном режиме по скорости - до 4%. Второй способ требует применения участка дорог с усовершенствованным покрытием, имеющим среднее квадратическое отклонение ординат микропрофиля не более 1,5 см, и ограничен скоростью движения, при которой обеспечивают совпадение частоты основной гармонической составляющей крутящего момента двигателя с частотой трехузловой формы собственных колебаний трансмиссии ([1], с. 94), и дополнительно применения специальных дорог, например "короткие волны", с регулярными расположением неровностей со средним квадратическим отклонением в пределах 1,5 - 3,5 см и обеспечением резонансной скорости. При этом резонансные режимы и частоты собственных колебаний трансмиссии требуют их предварительного либо расчетным, либо экспериментальным путем.

Цель изобретения - ускорение испытаний, повышение точности, упрощение технологии и снижение стоимости.

Поставленная цель достигается тем, что трансмиссию нагружают при заблокированном межосевом дифференциале предельным крутящим моментом, создаваемым двигателем и дополнительно увеличенным циркулирующей мощностью в замкнутом силовом контуре (опорная поверхность - ведущие колеса - мосты - карданная передача - раздаточная коробка), создаваемой кинематическим рассогласованием, вызванным изменением радиуса качения колес в одном из ведущих мостов (тележек) при снижении давления воздуха в шинах до 0,6 от номимального значения.

Испытания трансмиссии проводят при заблокированном межосевом дифференциале в форсированном режиме раздельно пор видам дорог:
на асфальтобетонном шоссе нагружают трансмиссию предельным крутящим моментом, создаваемым двигателем и увеличенным циркулирующей мощностью в замкнутом силовом контуре: опорная поверхность 1 - ведущие колеса 2, 8, 9 - мосты 3, 10, 11 - карданные передачи 4, 6, 7 - раздаточная коробка 5 (фиг. 1), при этом в трансмиссии формируют предельный момент, изменяющийся по "пилообразному" закону, максимум которого за каждый период и его последующий спад, вызванный срывом контакта шины одного из мостов с опорной поверхностью (при юзе или пробуксовке колес), определяется величиной вертикальной нагрузки на колесо и коэффициентом сцепления шины с опорной поверхностью;
на булыжной дороге нагружают трансмиссию предельным крутящим моментом, создаваемым двигателем и увеличенным циркулирующим мощностью в указанном выше контуре в виде случайных колебаний, вызванных срывом контакта шины с опорной поверхностью, частотой, определенной микропрофилем в области высоких частот, колебаниями подрессоренных масс в области низких частот и величиной вертикальной нагрузки на колесо и коэффициентом сцепления во всем диапазоне частот (фиг. 2, кривая 1). Для сравнения на фиг. 2 (кривая 2) представлено изменение крутящего момента в трансмиссии при отсутствии циркуляции мощности;
на грунтовой дороге трансмиссию нагружают предельным крутящим моментом, создаваемым двигателем и увеличенным циркулирующей мощностью в указанном контуре, в виде случайных колебаний, вызванных срывом контакта шины с опорной поверхностью, с частотой, определенной колебаниями подрессоренных масс и величиной вертикальной нагрузки на колесо и коэффициентом сцепления.

Характер изменения амплитуды крутящих моментов трансмиссии автомобиля Урал-4320 на указанных видах дорог по максимальным (кривые 1), средним (кривые 2) и максимальным (кривые 3) значениям от скорости движения в сопоставлении с режимом испытаний без циркуляции мощности показан в качестве примера на фиг. 3 (а, б, в) соответственно зоны А и Б. Скорости движения на дорогах не ограничены и определяются предельными мощностными показателями двигателя и уровнем вибронагружений на рабочем месте водителя-оператора.

Практические реализации крутящих моментов в трансмиссии и их статические характеристики используют для расчета коэффициентов эквивалентности и форсировки испытаний транспортных средств с использованием известных методов, например, по показателю накопления усталостных повреждений ([3], с. 243).

Сопоставимый анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что нагружают трансмиссию при заблокированном межосевом дифференциале в форсированном режиме раздельно по видам дорог предельным крутящим моментом, создаваемым двигателем и увеличенным циркулирующей мощностью в замкнутом силовом контуре: опорная поверхность - ведущие колеса - мосты - карданная передача - раздаточная коробка, создаваемой кинематическим рассогласованием, вызванным изменением радиуса качения ведущих колес при снижении давления воздуха в шинах переднего (передних) или заднего (задних) мостов, при этом предельный момент формируют в виде случайных колебаний, вызванных срывом контакта шины с опорной поверхностью с частотой, определенной макро- и микропрофилем реально используемых в эксплуатации дорог, вертикальной нагрузкой на колесо и коэффициентом сцепления во всем диапазоне частот; способ не требует создания искусственных дорожных сооружений с неровностями заданного профиля и не имеет нормативных ограничений по скорости. На основании этого заявляемый способ соответствует критерию изобретения "новизна".

Учет увеличения момента двигателя, вызванного циркуляцией мощности в заблокированном замкнутом контуре трансмиссии и доведенного до предельного значения, ограниченного сцеплением колеса с опорной поверхностью дороги, с учетом ее случайного профиля и частотных характеристик позволяет сделать вывод о соответствии способа критерию "существенные отличия".

Использование предлагаемого способа дорожных испытаний на надежность трансмиссии транспортного средства в форсированном режиме, вызванном воздействием на нее предельного крутящего момента, создаваемого двигателем и увеличенным циркулирующей мощностью в замкнутом силовом контуре трансмиссии транспортного средства, обеспечивает по сравнению со способом, в основе которого использованы резонансные режимы, создаваемые двигателем и микропрофилем, следующие преимущества:
ускорение испытаний за счет использования скоростного режима в диапазоне скоростей, наиболее естественных для условий обычной эксплуатации, без необходимости ограничения его частотами, характерными для резонансного режима;
существенно повышается эффективность ускорения и форсировки, а также точность испытаний трансмиссии за счет учета предельного момента и макро- и микропрофиля дорог и их характеристик во всем диапазоне частот;
предлагаемый способ не требует трудоемких предварительных расчетов или экспериментального определения разонансных частот в трансмиссии;
способ не требует создания специальных дорог и искусственных сооружений с заданными характеристиками, что особенно важно с экономико-технической точки зрения.

Источники информации
1. Прочность и долговечность автомобиля. Под ред. Б.В. Гольда. М.:Машиностроение. 1974, с. 53, 94.

2. Авторское свидетельство СССР N 779843, кл. G 01 M 17/00 и G 01 M 13/02, 1980.

3. Яценко Н.Н. Колебания, прочность и формированные испытания грузовых автомобилей. М.:Машиностроение. 1972, с. 234.

Техническая задача, решаемая изобретением - ускорение испытаний, повышение точности, упрощение технологии и снижение стоимости. Сущность: для ускорения испытаний, повышения точности, упрощения технологии и снижения стоимости нагружают трансмиссию крутящим моментом, создаваемым двигателем и увеличенным циркулирующей мощностью в замкнутом силовом контуре до предельного уровня, определенного коэффициентом сцепления. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ дорожных испытаний на надежность трансмиссии транспортного средства, заключающийся в том, что при движении по дорогам полигона нагружают трансмиссию моментом, создаваемым двигателем по уровню в соответствии с коэффициентом сопротивления движению, и задают форсированный по скорости режим движения транспортного средства, отличающийся тем, что нагружают трансмиссию при заблокированном межосевом дифференциале предельным крутящим моментом, создаваемым двигателем и увеличенным циркулирующей мощностью в замкнутом силовом контуре опорная поверхность - ведущие колеса - мосты - карданная передача - раздаточная коробка, создаваемой кинематическим рассогласованием, вызванным изменением радиуса качения колес последовательно переднего моста (тележки) или заднего моста (тележки) при снижении давления воздуха в шинах до 0,6 от номинального значения раздельно по видам дорог. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что испытания с циркуляцией мощности в трансмиссии проводят на равном асфальтобетонном шоссе, при этом в трансмиссии формируют предельный момент, изменяющийся по "пилообразному" закону, максимум которого за каждый период и его последующий спад, вызванный срывом контакта шины одного из мостов с опорной поверхностью при юзе или пробуксовке колес, определяется величиной вертикальной нагрузки на колесо и коэффициентом сцепления этой дороги. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что испытания с циркуляцией мощности в трансмиссии проводят на булыжной дороге, при этом предельный момент в трансмиссии формируется в виде случайных колебаний, вызванных срывом контакта шины с опорной поверхностью с частотой, определенной микропрофилем в области высоких частот, колебаниями подрессоренных масс в области низких частот и величиной вертикальной нагрузки на колесо и коэффициентом сцепления во всем диапазоне частот. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что испытания с циркуляцией мощности проводят на грунтовой дороге, при этом предельный момент в трансмиссии формируется в виде случайных колебаний, вызванных срывом контакта шины с опорной поверхностью с частотой, определенной колебаниями подрессоренных масс, величиной вертикальной нагрузки на колесо и коэффициентом сцепления.