Способ диагностирования барабанных тормозных механизмов с шарнирно установленными колодками Советский патент 1987 года по МПК G01M13/00 

1

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для диагностирования технического состояния тормозных механизмов транспортных средств.

Цель изобретения - повьшение точности диагностирования путем выявления характера приводных сил и параметров взаимодействия тормозных колодок с барабаном.

На фиг. 1 изображена структурная схема барабанного тормозного устройства, реализующая предлагаемый способ; на фиг. 2 - поля деформаций образцового тензометрического барабана при увеличении давления в приводе тормозной системы; на фиг. 3 - зависимости деформаций точек по окружности наружной поверхности образцового тензометрического барабана от давления в приводе; на фиг. 4 - поля деформаций по окружности наружной поверхности образцового тензометрического барабана при изменении зазора между накладкой колодок и барабаном; на фиг. 5 зависимости деформаций точек по окружности наружной поверхности образцового тензометрического барабана при изменении зазора между накладкой и барабаном; на фиг. 6 - поля деформаций по окружности на.руж- ной поверхности образцового тензомвт рического барабана при изменении величины и положения зоны контакта самоотжимной колодки; на фиг. 7 - зависимость смещения нулевых и максимальных деформаций по окружности наружной поверхности образцового тензометрического барабана от степени уменьшения площади поверхности образцового тензометрического барабана дл накладок с различной кривизной поверхности дарения; на фиг. 8 и 9 - соответственно пиля деформаций по окружности наружной поверхности образ- . цового тензометрического барабана и зависимости смещения нулевых деформаций при изменении Давления в приводе для колодок с различной кривизной поверхности трения.

Способ диагностирования: барабанны тормозных механизмов с самоустанавливающимися колодка1 ги заключается в установке вместо тормозного барабана образцового тензометрического технологического барабана, в приведении во вза:ймодействие колодок с барабаном, в измерении деформации наружной

- я

х

10

15

20

450832

поверхности барабана, сравнении диагностических измеренных параметров с эталонными и определении состояния поверхностей трения тормозного механизма через изменение силовых и кинематических их параметров. Причем измерение деформации наружной поверхности барабана осуществляют путем измерения дискретных значений его поля деформаций, определяемого по окружности наружной поверхности образцового тензометрртческого технологического барабана, затем перед операцией сравнения определяют смещения максимальных деформаций относительно оси симметрии тормозного механизма для участков поля деформаций, соответствующих местам шарнирного крепления колодок и контакта колодок с разжимным кулаком и: смещения максимальных деформаций относительно оси, перпендикулярной оси симметрии тормозного механизма для участков поля де- 25 формаций, соответствуюшд1х серединам дуг накладок самопри;кимной и самоотжимной колодок, а также определяют смещение точек нулевых (минимальных) деформаций ноля деформаций относительно оси симметрии тормозного механизма.

Примером реализации предлагаемого способа может служить устройство, выполненное на базе тормозного механизма автомобиля КамАЗ-5420.

Устройство диагностирования тормозного механизма (фиг. 1) имеет активные 1-20 и компенсационные 2-1 и 22 тензорезисторы. Активные 1-20 и компенсационные 21 и 22 тензорезисторы установлены по окружности на- рулшой поверхности образцового тен- , зометрического барабана 23. При этом первые десять активных тензорезисто- ров 1-10 установлены в зоне самоотжимной колодки 24, а другие десять активных тензорезисторов 10-20 установлены в зоне самоприжимной колодки 25. Количество активных тензорезисторов 1-20 может быть увеличено, что позволяет дополнительно повысить точность диагностирования. Компенсационные тензорезисторы 21 и 22 установлены на недеформ1-груемзто часть барабана 23. Выходы активных 1-20 и компенсационных 21 и 22 тензорезисторов подключаются по известной схеме (фиг, 1) к входам блока 26 коммутации цифрового тензометрического

30

35

40

45

50

55

моста ЦТМ-5. Выход блока 26 коммутации соединен с блоком 27 измерения этого же цифрового тензометрического моста ЦТМ-5.

Образцовый тензометрический технологический барабан 23 установлен на контролируемом тормозном механизме 28 с самоприжимной 25 и самоотжимной 24 колодками. В устройстве могут действовать поля 29 и 30 деформаций, которые определяются зависимостями 31-36, поля 37 и 38 деформаций, которые определяются зависимостями 39-45, поля 46 и 47 деформаций, которые определяются зависимостями 48 и 49 и поля 50 и 51 деформаций, которые определяются зависимостями 52-55. Ось симметрии тормозного механизма 28 проходит между шарнирными креплениями 56 и 57 колодок 24 и 25 и через кулак 58.

Для проведения диагностирования образцовый тензометрический барабан 23 устанавливается на контролируемый тормозной механизм 28 (фиг. 1) транспортного средства. При этом выходы тензорезисторов ,1-20 подключены к входу блока 26 коммутации-. Производится корректировка положения активных тензорезисторов 1-20. Для этого тензорезисторы 1-10, соответствующие самоотжимной колодке 24, и тензорезисторы 11-20, соответств.ующие самоприжимной колодке 25, выставляются относительно оси симметрии тормозного механизма. Например, как показано на фиг. 1, тензорезистор 10 самоот- жимной колодки 24 и тензорезистор 20 самоприжимной колодки 25 находятся на оси симметрии тормозного механизма. После корректировки тензометрического барабана 23 относительно оси симметрии контролируемого тормозного механизма 28 определяются показания тензометрического моста при ненагруженном образцовом тензометричес- ком барабане 23. Для этого блок 26 коммутации осуществляет коммутацию измерительных каналов, подключая к блоку 27 измерения активные 1-20 и компенсационные 21 и 22 тензорезисторы. При этом каждый активный 1-20 и компенсационный 21 и 22 тензорезисторы подсоединяются по полумостовой схеме. Далее ход штока тормозной камеры (не изображен) тормозного механизма 28 и давление в приводе (не изображен) тормозной системы доводят0

5

0

5

ся до заданных значений. При достижении заданного давления в приводе самоприжимная 25 и самоотжимная 24 колодки прижимаются к внутренней стороне образцового тензометрического барабана 23, тем самым нагружая его.

При нагружении образцового тензометрического барабана 23 измеряются показания цифрового тензометрического моста и определяется изменение его показаний для нагруженного и ненагруженного барабана 23. Изменение показаний цифрового тензометрического моста тгропорционально изменению деформаций (напряжений) по окружности наружной поверхности тензометрического барабана 23. Таким-образом определяется поле деформаций по окружности наружной поверхности образцового тензометрического барабана 23.

При нагружении напряженно-деформируемое состояние по окружности наружной поверхности образцового тензометрического барабана 23 изменяется (фиг. 2 и 3). При увеличении давления в проводе тормозной системы с 0,15 МПа (поле 29 деформаций на фиг. 2) до давления 0,725 МПа (поле 0 30 деформаций) деформации по окружности наружной поверхности образцового тензометрического барабана 23 увеличиваются для участков поля деформаций, соответствующих местам шарнирного крепления 56 и 57 колодок 24 и 25 с разжимным кулаком 58 (на фиг. 2 - это места установки тензо- .датчиков 10, 11 и 12 и 1, 2, 19 и 20; на фиг. 3 - это зависимости 31, 32 и 33 деформаций от давления в приводе соответственно для тензодат- чиков 11, 20 и 1), и деформации уменьшаются для участков поля деформаций, соответствующих серединам дуг накладок самоприжимной 25 и самоотжимной 24 колодок (на фиг. 2 - это места установки тензодатчиков 3-9 и 13-18; на фиг. 3 - это зависимости 34, 35 и 36 деформаций от давления в приводе соответственно для тензодатчиков 3, 18 и 9. Такой характер поля деформаций при нагружении получен для определенной установки указанных тензодатчиков по образующей наружной поверхности образцового тензометрического барабана 23.

При нагружении в результате взаимодействия фрикционных накладок колодок 24 и 25 с барабаном 23 поле де5

0

5

0

5

51

формаций имеет характерную форму (фиг. 2, 4, 6 и 8). Форма поля деформаций для самоприжимной 25 и самоотжимной 24 колодок различна. Форма поля деформаций по окружности наружной поверхности образцового тензомет рического барабана 23 зависит от вли яния совокупности факторов, основные из которых - величина зазоров между парами трения по всей длине фрикционных накладок колодок 24 и 25 и величина поверхности их трения.

Изменение зазора между парами трения (соответствующего ненагрзакенному состоянию барабана 23) в месте установки тензодатчика 1.8 с 0,15 мм (поле 37 деформаций на фиг. 4) до 0,15 мм (поле 38 деформаций на фиг.4 приводит к изменению деформаций по окружности наружной поверхности образцового тензометрического барабана 23. На фиг. 5 показаны зависимости 39-45 деформаций при изменении зазора между парами трения в- месте установки тензодатчика 18 соответственно для тензодатчиков 11, 20, 1, 18, 3, 13 и 9. Наличие зависимости поля деформаций по окружности наружной поверхности образцового тензометрического барабана 23 от зазора меж,ц поверхностями контакта накладок колодок 24 и 25 и образцового барабана 23 позволяет определить кривизну поверхности фрикционных накладок колодок 24 и 25.

На характер изменения формы для деформаций по окрз ности наружной поверхности образцового тензометрического барабана 23 оказывает влияние изменение величины площади поверхности трения фрикционных накладок (фиг. 6 и 7) колодок 24 и 25. На фиг. 6 поле 46 деформаций соответствует полнойо площади поверхност трения фрикционной накладки самоотжимной колодки 24, поле 47 деформаций - уменьшению пло1цади поверхност трения этой же колодки на 26%. Изменение площади поверхности трения самоотжимной колодки 24 в сторону разжимного кулака 58 смещает положение точки нз левой деформации по окружности наружной поверхности образцового теизометрического барабана 23 аналогично в сторону.разжимного кулака 58. Максимальная деформация по окружности наружной поверхности об разцового тензометрического бараба

5

0

на 23 в случае косинусоидального закона распределения давления по длине накладок также смещается в сторону разжимного кулака 58. На фиг.7 показаны зависимости положения точек нулевой 48 и максимальной 49 деформаций по окружности наружной поверхности образцового тензометрического барабана 23 от степени уменьшения площади поверхности трения самоотжимной колодки 24,

Таким образом, наличие рассмотренных связей между параметрами взаимодействия колодок 24 и 25 тормозного механизма 28 и параметрами поля деформаций по окружности наружной поверхности образцового тензометрического барабана 23 дает возможность определить закон распределения давлений по длине фрикционной накладки колодок 24 и 25 и положение оси ее максимальных давлений. На фиг. 8 показаны поля деформации по окружности на- 5 ружной поверхности образцового тензометрического барабана 23 для накладок с различной кривизной поверхности трения. Поле 50 деформаций соответствует Н0ВЫМ неприработанным накладкам, поле 51 деформаций - для приработанных накладок к внутреннему диаметру образцового тензометрического барабана 23. По характеру представленных полей деформаций можно с достаточной степенью точности определить закон распределения давлений по длине фрикционной накладки колодок 24 и 25 - синусоидальный, косинусоидальньш или равномерный. Форма поля деформаций позволяет определить положение оси максимальных дав- лений накладок колодок 24 и 25, которые отсчитываются для участков поля деформаций, соответствующих местам шарнирного крепления колодок 24 и 25 и контакта их с разжимным кулаком 58, от оси симметрии тормозного механизма. Для участков поля деформаций, соответствующих серединам дуг накладок самоприжимной 25 и самоотжимной 24 колодок, смещение оси максимальных давлений отсчитывается от оси, перпендикулярной оси симметрии тормозного механизма.

Анализ параметров поля деформаций по окружности наружной поверхности образцового тензометрического барабана 23 позволяет определить изменение площади поверхности трения при

0

5

0

45

50

55

увеличении давления в приводе тормозной системы. На фиг. 9 показаны зависимости .52-55 смещения точек нулевых деформаций от давления в приводе, соответствующих установке самоотжимной колодки 24 с различной кривизной поверхности трения.

Наличие зависимости деформаций поля деформаций по окружности наружной поверхности образцового тензометри- ческого барабана 23 от давления в приводе (фиг. 2 и 3) позволяет определить величину и характер приводных сил тормозного механизма 28. Для этого определяются максимальные деформации поля деформаций по окружности наружной поверхности образцового тензо- метрического барабана 23 при установке на контролируемый тормозной механизм 28 образцовых колодок 24 и 25 с постоянной кривизной поверхности трения и соблюдение прочих стандартных условий - заданное давление в приводе тормозной системы, соответствующий ему код штока тормозной камеры, стандартное положение регулировочных эксцентриков-тормозных механизмов 28. После измерения максимальные деформации поля деформаций сравниваются с нормативными эталонными значениями.

Формула изобрете

Способ диагностирования барабанных тормозных механизмов с шарнирно

и10

15

20

25

30

35

установленными колодками, заключающийся в том, что приводят тормозные колодоки во взаимодействие с барабаном, измеряют деформацию наружной поверхности барабана, сравнивают измеренные диагностические параметры с эталонными и определяют в зависимости от результатов сравнения изменение силовых и кинематических параметров элементов контролируемого тормоза, отличающийся тем, что, с целью повышения точности диагностирования путем выявления характера приводных.сил и параметров взаимодействия колодок с барабаном, в качестве барабана используют образцовый технологический тензометричес- кий барабан, измерение деформации наружной поверхности барабана осуществляют путем измерения дискретных значений его поля деформаций, определяемого по окружности его наружной поверхности, затем перед операцией сравнения определяют угловые смещения максимальных деформаций, соответ- ствзао1цих местам шарнирного крепления колодок и контакта колодок с разжимным кулаком, и смещения максимальных деформаций относительно оси, перпендикулярной оси симметрии тормозного механизма, для участков поля деформаций, соответствующих серединам дуг накладок колодок, а также определяют угловые смещения точек нулевых деформаций относительно оси симметрии тормозного механизма.

г9-

25I 1

7 гг / , .i

iZ-

1(1

/7

18

19

20- 30 Физ.2.

-20

-40

-60 -80

-т

-Ш

т -т

-А5М

1345083

20 40 Д-5,ЕОД 5

0,Ъ 0,it 0,5 0,6 0.7 Р,

пр.

та

н

15

55

Y.

ФагЗ

/2Л

/5

8

Фиг,5

//

ю

13

IB

/7

/5

0 4Q во Д-5,ЕОД 5

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для диагностирования технического состояния тормозных механизмов транспортных средств. Целью изобретения является повышение точности диагностирования путем выявления характера приводных сил и параметров взаимодействия тормозных колодок с барабаном. Для этого тормозные колодки приводят во взаимодействие с барабаном. Измеряют дискретные значения его поля деформаций (Д)., определяемого по окружности его наружной поверхности. Определяют угловые смещения максимальных Д относительно оси симметрии тормозного механизма для - участков поля Д, соответствующих местам шарнирного крепления колодок и контакта колодок с разжимным кулаком. Определяют смещение максимальных Д относительно оси, перпендикулярной оси симметрии тормозного механизма, для участков, соответствующих серединам дуг накладок колодок. Определяют угловые смещения точек нулевых Д относительно оси симметрии тормозного механизма. Осуществление операции измерения Д барабана путем определения поля Д по окружности позволяет повысить точность диагностирования. 9 ил. ш (Л оо 4:: СП оо со

10 20 30 40 S060S°/o

iZ

13

51

17

18

19

20

Фиг. в

« /.ai,fl /V ff 60

0 20

10

в

6QA-5fQA

Фиг.9

Составитель И. Лукина Редактор М. Петрова- Техред М.Ходанич Корректор, А. Тяско

Заказ 4912/42 Тираж 776Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам .изобретений и открытий . 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

0.2 0.3 O.U 6.6 0,6 0,7 РпрМПа