СПОСОБ СТЕНДОВЫХ ИСПЫТАНИЙ УЗЛОВ И АГРЕГАТОВ АВТОТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ Российский патент 2013 года по МПК G01M15/00 

Способ стендовых испытаний узлов и агрегатов автомобиля и элементов их крепления на долговечность относится к машиностроению, в частности к способам испытаний на долговечность новых узлов и агрегатов автотранспортных средств.

Известен способ испытания на долговечность стяжных элементов (а.с. СССР №1437718, G01М 15/00), используемый для ускоренных испытаний резьбовых соединений двигателей внутреннего сгорания.

Недостаток способа заключается в необходимости предварительного расчета величин, возникающих напряжений в испытуемых стяжных элементах, и определения потенциальной энергии упругой деформации в них за весь ресурс их работы. Большинство узлов и агрегатов автотранспортных средств представляют собой сложные пространственные конструкции, для которых невозможно провести точный расчет возникающих в них напряжений. Кроме этого, сведения о нагрузочных режимах узлов и агрегатов автотранспортных средств при их эксплуатации носят разрозненный и недостаточный характер. Для получения достоверных данных о реальных нагрузках, имеющих место в эксплуатации, требуется проведение дорогостоящих длительных натурных испытаний.

В качестве прототипа, как наиболее близкого к заявляемому техническому решению, выбран способ проверки на долговечность узлов, агрегатов автомобиля (1), в котором режим нагружения задается блоками, учитывающими реальный эксплуатационный нагрузочный и колебательный режим с учетом нормативного распределения пробега автомобиля по разным видам дорог и реализующими определенный пробег автомобиля. Так как нагрузочный и колебательный режим в таких блоках меняется в широком диапазоне (от минимальных значений амплитуд ускорений колебаний до максимальных), общее время испытаний значительно, что приводит к их удорожанию. При этом минимальные значения амплитуд ускорений колебаний, входящие в нагрузочный и колебательный режим, незначительно влияют на снижение долговечности агрегатов автомобиля и элементов их крепления.

Целью заявляемого способа стендовых испытаний узлов и агрегатов автотранспортных средств и элементов их крепления является сокращение времени и стоимости испытаний, повышение точности воспроизведения наиболее опасных нагрузок, имеющих место в эксплуатации, при замене устаревших узлов и агрегатов.

Это достигается тем, что проводятся сравнительные испытания одновременно двух узлов или агрегатов с элементами их крепления к автотранспортному средству при одинаковом и максимально возможном во время эксплуатации автомобиля установившемся режиме нагружения, близком к резонансному. При этом один из узлов или агрегатов является эталонным, имеющим продолжительное время как дорожных, так и стендовых испытаний, и не имеющим замечаний при эксплуатации в составе автомобиля.

Способ осуществляют следующим образом.

Опытный и эталонный узлы или агрегаты с элементами крепления устанавливают на раме испытательного стенда, имеющей идентичные с рамой автомобиля геометрические и жесткостные характеристики.

Для назначения режима испытаний определяют амплитудно-частотную характеристику (АЧХ), установленных на раму узлов или агрегатов в диапазоне частот реального эксплуатационного колебательного режима f_min…f_max, но нагрузочный режим при этом задается десятикратно пониженный и обеспечивается одинаковый для установленных агрегатов, т.е. с целью исключения поломок испытуемых узлов или агрегатов при определении АЧХ среднеквадратичные значения (далее СКЗ) виброускорений на лонжеронах рамы а_опыт и а_эталон в сечении центра масс, установленных на раму опытного и эталонного узлов или агрегатов, задаются из условия: (а_опыт=а_эталон)≤0,1а_max, где а_max - максимально возможное СКЗ виброускорения на лонжеронах рамы при эксплуатации автомобиля.

По результатам измерения СКЗ виброускорений в контрольных точках опытного и эталонного узла или агрегата и элементах их крепления к раме стенда строятся зависимости: Н_эталон(f)=а_{эт.узла}/а_эталон, Н_опыт(f)=а_{оп.узла}/а_опыт, где а_{эт.узла} и а_{оп.узла} - измеренные СКЗ виброускорений в контрольных точках опытного и эталонного узла или агрегата.

По полученным зависимостям H_i (f) выявляются собственные частоты колебаний f_резi опытного и эталонного узла или агрегата, установленных на раме, устанавливают частоту возбуждающего воздействия f_долг из условия:

f_долг≤(0,5…0,8)f_{рез.гл.i.}

При этом определяют разницу в величине амплитуд виброускорений агрегатов. При частоте f_долг различие в величине амплитуд ускорений колебаний агрегатов, установленных на стенде, минимально:

(а_опыт≈а_эталон)≤а_max,

(а_опыт-а_эталон)/а_эталон×100≤10%,

f_{рез.гл.i} - первые собственные частоты колебаний опытного и эталонного узла или агрегата.

В процессе испытаний на долговечность в качестве критерия потери работоспособности используется величина отношений среднеквадратичных значений вертикальных ускорений на опытном и эталонном узлах или агрегатах, элементах их крепления и лонжероне рамы стенда. При изменении их величины более чем на 15% испытания останавливаются, проводится визуальный осмотр на предмет обнаружения трещин и разрушений опытного и эталонного узла или агрегата, элементов их крепления или лонжеронов рамы. При наработке опытным узлом или агрегатом базового числа циклов нагружения или большего, чем у эталонного, опытный узел или агрегат признается годным к использованию на автомобиле.

Учитывая, что заявляемое техническое решение обладает новизной, наличием отличительных признаков и промышленной применимостью, заявитель считает, что оно может быть защищено патентом на изобретение.

Литература

1. В.Б.Цымбалин и др., «Испытания автомобилей», М., изд. «Машиностроение», 1978 г.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к способам испытаний на долговечность новых узлов и агрегатов автотранспортных средств. Способ заключается в том, что проводятся сравнительные испытания одновременно двух узлов или агрегатов с элементами их крепления к автотранспортному средству при одинаковом и максимально возможном во время эксплуатации автомобиля установившемся режиме нагружения, близком к резонансному. При этом один из узлов или агрегатов является эталонным, имеющим продолжительное время как дорожных, так и стендовых испытаний, и не имеющим замечаний при эксплуатации в составе автомобиля. Технический результат - сокращение времени и стоимости испытаний, повышение точности воспроизведения наиболее опасных нагрузок, имеющих место в эксплуатации, при замене устаревших узлов и агрегатов. 2 з.п. ф-лы.

1. Способ стендовых испытаний узлов, агрегатов автомобиля и элементов их крепления на долговечность, заключающийся в том, что испытуемые агрегаты и элементы их крепления устанавливают на раме стенда, идентичной по геометрическим и жесткостным характеристикам раме автомобиля; для назначения режима испытаний определяют амплитудно-частотную характеристику агрегатов с элементами их крепления; определяют резонансную частоту, отличающийся тем, что устанавливают частоту возбуждающего воздействия f_долг, при которой проводят сравнительные испытания для пары агрегатов, один из которых является эталонным, и элементов их крепления; определяют разницу в величине амплитуд виброускорений узлов, агрегатов.

2. Способ стендовых испытаний агрегатов и элементов их крепления на долговечность по п.1, отличающийся тем, что для назначения режима испытаний определяют амплитудно-частотную характеристику агрегатов с элементами их крепления в диапазоне частот реального эксплуатационного колебательного режима, но нагрузочный режим при этом задается для всех агрегатов десятикратно пониженный относительно максимального эксплуатационного виброускорения.

3. Способ стендовых испытаний агрегатов автомобиля и элементов их крепления на долговечность по п.1, отличающийся тем, что частота возбуждающего воздействия f_долг определяется в диапазоне (0,5…0,8) от резонансной, при этом различие в величине амплитуд ускорений колебаний агрегатов составляет не более 10%.