Діагностування гальмівних систем автомобілів

По даним статистики кількість дорожньо-транспортних випадків, обумовлених несправностями гальмових систем автомобіля, становить 40- 45% від всіх аварій, що виникають із технічних причин. Своєчасне виявлення цих несправностей повинне забезпечуватися діагностуванням.

Процес діагностування гальм організується на основі переліку характерних несправностей і умов експлуатації. Приклад несправностей гальм для автомобіля BMW надано у додатку 5.1.

Основними ознаками несправної гальмівної системи, при яких необхідна негайна діагностика гальм, - це:

·збільшення довжини гальмівного шляху;

·сторонній стукіт, пульсація, скрип гальм;

·витік гальмівної рідини;

·провалення, заїдання або надмірно вільний хід педалі гальма;

· відведення автомобіля убік, прагнення до занесення при гальмуванні;

·нагрівання гальмівних барабанів;

·нерівномірний знос гальмівних колодок;

·наявність тріщин або розривів на гальмівних шлангах.

Відповідно підбираються діагностичні параметри, визначаються

нормативні показники, засоби, технологія й організація процесів діагностування на автотранспортному підприємстві.

Згідно ДСТУ 3649-97 «Засоби транспортні дорожні. Експлуатаційні вимоги безпеки до технічного стану та методи контролю» перевірка технічного стану гальмівних систем повинна включати контроль: ефективності гальмування робочої гальмівної системи (РГС), стоянкової гальмівної системи (СГС), допоміжної гальмівної системи (ДГС);, герметичності пневматичного та пневмогідравлічного привода.

Контроль ефективності гальмування робочої гальмівної системи (РГС) повинен проводитися методом дорожніх чи стендових випробувань.

Метод дорожніх випробувань. Критерієм ефективності гальмування РГС є значення гальмівного шляху транспортного засобу, значення усталеного сповільнення та тривалість спрацювання гальмівної системи.

Метод стендових випробувань. Критеріями ефективності гальмування РГС є значення загальної питомої гальмівної сили і тривалості спрацювання гальмівної сили на стенді. Для автопоїздів додатковими критеріями є значення коефіцієнта сумісності і асинхронності тривалостей-спрацювання РГС його ланок.

Контроль ефективності гальмування стоянкової гальмівної системи (СГС) повинен проводитися методом дорожніх чи стендових випробувань.

Метод дорожніх випробувань. Критерієм ефективності гальмування СГС є можливість утримувати транспортний засіб у нерухомому стані протягом не менше ніж 5 хв. на ділянці дороги з відповідним нормативним поздовжнім ухилом.

Метод стендових випробувань. Критерієм ефективності гальмування СГС є значення загальної питомої гальмівної сили.

Контроль ефективності гальмування допоміжної гальмівної системи (ДГС) повинен проводитися методом дорожніх випробувань.

Критерієм ефективності гальмування ДГС є значення усталеного сповільнення ДТЗ.

Діагностичні параметри одержують, аналізуючи структурно-спадкові схеми механізмів гальм, побудовані на основі виявленого переліку несправностей гальмової системи (додаток 5.1.).

Технологічна класифікація методів і засобів діагностування гальм автомобілів надано на рис. 5.5.

Для діагностування гальм автомобілів використовують як прості прилади (деселерометри), так і складні стенди, які працюють за принципом використанням сил зчеплення коліс з опорною поверхнею.

Деселерометри - це прилади для вимірювання сповільнення (розгону) автомобіля. Принцип дії деселерометрів полягає у фіксації шляху переміщення рухомої інерційної маси приладу відносно його корпусу, який нерухомо закріплений на автомобілі (рис. 5.97). Інерційною масою деселерометра може служити маятник (а), тягарець з можливістю руху поступально (б), рідина (в). Вимірником може бути стрілковий пристрій, шкала, сигнальна лампа, принтер. Для забезпечення сталості показів, деселерометр обладнують демпфером (рідинним, повітряним, пружинним), а для зручності вимірювань-механізмом, який фіксує максимальне сповільнення, у сучасних деселерометрах електричного типу давачем сповільнення служить акселетрон, у якому петля розжареного електрода знаходиться між холодними катодом і анодом. Під час гальмуванні петля відхиляється і в колі акселетрона анодний струм змінюється пропорційно сповільненню. Деякі прилади, наприклад, " Мотометр" (Німеччина) дають змогу реєструвати не тільки поздовжні, але й поперечні прискорення автомобіля під час дорожніх випробувань. Крім цього, якщо використовується давач зусилля на гальмовій педалі, то можна отримати діаграми, які пов'язують ці зусилля із сповільненням, і таким чином оцінити ефективність гальмової системи.

Рис. 4.10 Принципові схеми деселерометрів:

а- маятниковий б - з поступально рухаємо масою; в - рідинний; 1 - маятник; 2 - зубчастий сектор; З - шкала з; 4 - мала шестірня зі стрілкою;

5 - храповий механізм, що фіксує маятник; 6 - інерційна маса; 7 - мікрогвинт; 8 - сигнальна лампа; 9 - пластинчаста пружина; 10 - регулювальний гвинт; 11 батарея; 12 - ртуть; 13 - масло; -14 - вимірювальні трубки; 15 - шкала

Рис. 4.11 Технологічна класифікація методів і засобів діагностування гальм автомобілів.

Повноцінна діагностика гальм реально можлива тільки при стендових випробуваннях. Але вони бувають різні. В світі на сьогоднішній день існує декілька методів випробування і видів стендів:

· випробування на силових роликових гальмівних стендах;

· випробування на інерційних роликових гальмівних стендах;

· статичні гальмівні випробування;

· випробування на майданчикових гальмівних стендах.

Загальне стаціонарне експрес-діагностування виконують на спеціалізованих постах і лініях, застосовуючи швидкодіючі платформні стенди інерційного або силового типу. Для загального діагностування з регулювальними роботами застосовують також і гальмові стенди роликового (барабанного) типу.

Принцип дії інерційного платформного стенда заснований на вимірі сил інерції (від поступальних й обертальних мас, що рухаються, автомобіля), що виникають при його гальмуванні й прикладених у місцях контакту коліс із динамометричними платформами.

Платформний інерційний стенд (рис.4.12.) складається із чотирьох рухливих платформ із рифленою поверхнею, на які автомобіль наїжджає колісьми зі швидкістю 6-12 км/г і зупиняється при різкому гальмуванні. Виникаючі при цьому сили інерції автомобіля відповідають гальмовим силам. Вони впливають на платформи стенда, сприймаються рідинними, механічними або електронними датчиками й фіксуються вимірювальними приладами, розташованими на пульті.

Рис. 4.12. Платформний інерційний гальмовий стенд:

1 - вимірювальний пульт; 2 - платформи; 3 – датчики переміщення платформ

До недоліків стендів платформного інерційного типу ставляться: більша займана ними виробнича площа (з урахуванням необхідності попереднього розгону автомобіля); нестабільність коефіцієнта зчеплення шин, що залежить від їхнього забруднення, вологості й температури.

Платформний гальмовий стенд силового типу (рис.4.13.) за принципом дії відрізняється від інерційного тим, що гальмові сили, що виникають при гальмуванні в місцях контакту коліс із динамометричними платформами, виходять не внаслідок інерції автомобіля, а в результаті його примусового переміщення через платформи за допомогою тягового конвеєра.

Рис. 4.13. Платформний стенд силового типу: 1 - кулак конвеєра, що штовхає; 2 - динамометричні платформи;

3 - датчики гальмових сил

Для заелементного діагностування на постах і лініях технічного

обслуговування й ремонту автомобілів застосовують інерційні стенди з біговими барабанами й силові стенди з роликами. Вони підрозділяються на два класи: з використанням для прокручування загальмованих коліс сил зчеплення й без використання цих сил.

У першому випадку загальмоване колесо провертають за допомогою сил зчеплення, що виникають у місцях контакту колеса з барабаном (роликом), до якого прикладений інерційний крутний момент. У другому випадку загальмоване колесо обертають, прикладаючи інерційний крутний момент або момент електродвигуна безпосередньо до колеса автомобіля. У практиці діагностування автомобілів в основному застосовують стенди першого типу, тому що вони дешевше й технологічніше.

Рис. 4.14. Роликові (а й б) і стрічкові (в) інерційні гальмові стенди: 1 - ролик; 1, 2- маховик; З - ланцюгова передача; 4 - сполучні електромагнітні муфти; 5 - редуктор; 6 - передавальний вал; 7 - електродвигун; 8 – стрічки

Інерційні стенди з біговими барабанами або стрічковим опорно- приводним пристроєм з використанням сил зчеплення можуть бути із приводом від коліс працюючого автомобіля або із приводом від електродвигунів. Стенд із приводом від коліс автомобіля складається із двох опорно-приводних агрегатів, кінематично зв'язаних між собою й гальм, що забезпечують одночасну перевірку, обох осей автомобіля. Кожний опорно-приводний агрегат барабанного стенда складається з рами й двох пар бігових барабанів, на які опираються колеса автомобіля. Бігові барабани пов'язані з маховими масами.

В опорно-приводному пристрої стрічкового стенда на барабани одягають гумо-тканеві стрічки, що служать опорою для коліс автомобіля. Стрічкові стенди застосовують тільки для легкових автомобілів. Через велику металоємність, складності й низкою технологічності стенди із приводом від коліс автомобілів не одержали поширення в практиці АТП.

Стенд із електроприводом складається з одного агрегату і як правило призначені для почергової перевірки гальм кожної осі. Для діагностування гальм автомобілів із двома провідними осями опорно-приводний агрегат постачають додатковими опорними барабанами або рольгангами. Для діагностування гальм автомобілів, що мають блокувальний пристрій, опорні барабани (рольганги) не потрібні.

Принцип роботи всіх інерційних стендів з використанням, сил зчеплення однаковий. Якщо стенд має електропривод, то колеса автомобіля приводяться в обертання від роликів стенда, а якщо не має, то від автомобільного двигуна. В останньому випадку ведучі колеса автомобіля приводять в обертання ролики стенда, а від них за допомогою механічної передачі й переднього, ведені, колеса.

Після установки автомобіля на інерційний стенд доводять окружну швидкість коліс до 50-70 км/г і різко гальмують, одночасно роз'єднуючи всі каретки стенда шляхом вимикання електромагнітних муфт При цьому в місцях контакту коліс із роликами (стрічками) стенда виникають сили інерції, що протидіють гальмовим силам. Через якийсь час обертання барабанів стенда й коліс автомобіля припиняється. Шляхи, пройдені кожним колесом автомобіля за цей час, або кутова з барабана будуть еквівалентні їхнім гальмовим шляхам і гальмовим силам.

Гальмовий шлях визначають по частоті обертання роликів стенда, фіксуємо лічильником, або по тривалості їхнього обертання, вимірюваної секундоміром, а з - кутовим деселерометром. На інерційному стенді можливо й прямий вимір гальмового моменту по величині реактивного крутного моменту, що виникає на валу стенда між маховиком і барабаном. Для вірогідності отриманих результатів необхідно, щоб умови гальмування коліс автомобіля на стенді відповідали реальним умовам гальмування автомобіля на дорозі. Це означає, що поглинає гальмами автомобіля кінетична енергія при їхньому випробуванні на стенді повинна бути такий же, як і на дорозі.

Рис. 4.15 Схеми інерційних стендів для діагностування гальм без використання сил зчеплення коліс автомобілів: а - без вивішування коліс; б - з вивішуванням коліс

Інерційні стенди без використання сил зчеплення (рис. 4.15) дозволяють вимірювати гальмовий момент безпосередньо. Це - виключає помилки в оцінці ефективності гальм, пов'язані із проковзуванням (пробуксовкою) коліс і розходженням величин опору коченню. Стенди цього типу бувають двох видів: з опорою на барабани й без опори (колесо вивішене). Принцип роботи полягає в наступному. Електродвигун розкручує колесо до швидкості V = 50...70...70 км/г. Потім колесо загальмовують і одночасно виключають живлення двигуна. Ефективність гальм визначають по тривалості обертання інерційних мас (колеса або ротора двигуна) або вибігу. Стенди цього типу поки не знайшли широкого застосування через складність їхньої конструкції.

Силові стенди з використанням сил зчеплення колеса дозволяють вимірювати гальмові сили в процесі його обертання з деякою швидкістю V = 2-г-10 км/г При цьому гальмову силу кожного з коліс автомобіля, установленого на стенді, вимірюють, загальмовуючи їх у процесі обертання. Обертання коліс здійснюється роликами стенда від електродвигуна. Гальмові сили визначають по величині крутного моменту, що виникає на роликах при

гальмуванні коліс.

Діагностування гальм за допомогою силових стендів є найпоширенішим. Це пояснюється великою пристосованістю силових стендів до заелементного діагностування при спільному проведені діагностичних робіт з регулювальними, їх невеликою вартістю, малої займаної ними виробничою площею й економічною витратою електроенергії. Безсумнівною перевагою інерційних гальмових стендів є можливість діагностування гальм на високих швидкостях руху. Однак дослідження показують, що підвищення швидкості обертання коліс на стенді понад 10 км/г дає незначне збільшення інформації про працездатність гальм. Іноді гальмові стенди інерційного типу комбінують зі стендом для виміру тягових якостей автомобіля.

Найпоширеніший стенд силового типу (рис.4.16) має один опорно- приводний пристрій (під одну вісь автомобіля), що включає: раму, дві пари роликів, електродвигуни й вимірювальні пристрої.

Рис. 4.16 Типова схема силового стенда:

1 - рама; 2 - ролики; З - підшипники; 4 - редуктор; 5 - електродвигун; б - датчик тиску на педаль гальма автомобіля; 7 - ланцюгова передача;

8 - вимірник тиску на педаль; 9 - допоміжний антиблокувальний ролик; 10 - вимірники гальмових сил: 11 - світлові оповіщувачі блокування коліс;

12 - датчик гальмової сили

Раму укладають на гумові підкладки, щоб виключити вібрацію. Поверхні роликів, силових стендів роблять рифленими або ж покривають базальтом, бетоном і іншими матеріалами, що забезпечують гарне зчеплення шин. Для кращого зчеплення роликів із шинами коліс обидва ролики роблять провідними, а відстань між ними таким, щоб забезпечити неможливість з'їзду

автомобіля зі стенда при гальмуванні. Виїзд автомобіля зі стенда після перевірки гальм провідної осі забезпечується гальмуванням роликів або підйомниками, розташованими між роликами. Іноді для цієї мети один з роликів (з боку виїзду) постачають пристроєм, що допускає обертання тільки в одну сторону. Потужність балансирного електродвигуна для привода роликів каретки обумовлюється окружною швидкістю v (км/г) роликів у режимі максимального гальмування:

де k - коефіцієнт, що враховує можливість короткочасного перевантаження електродвигуна; - максимальна гальмова сила, кгс; кгс; м/- КПД стенда.

У сучасних роликових стендів швидкість від 2 до 10 км/ч.

Статичні силові стенди для діагностування гальм автомобіля являють собою роликові або платформні пристрої, призначені для провертання «зриву» загальмованого колеса й виміру сили, що прикладає при цьому. Такі стенди можуть мати гідравлічний, пневматичний або механічний приводи. Вимір гальмової сили можливо при вивішеному колесі або при його опорі на гладкі бігові барабани. Недоліком статичного способу діагностування гальм с неточність результатів, при якої не відтворюються умови реального динамічного процесу гальмування. При діагностуванні гальм на стенді можлива автоматизація завдання тестових режимів і процесу постановки діагнозу. Гальмова система повинна постійно й ефективно діяти, мати мінімальний час спрацьовування й мінімальний гальмовий шлях, забезпечувати плавність підвищення гальмового зусилля, а також одночасність початку гальмування всіх коліс.

Загальними несправностями гальм с: слабка їхня дія, замет автомобіля при гальмуванні, заїдання гальмових механізмів і «провалювання» гальмової педалі в автомобілях з гідравлічним приводом гальм.

Слабке дійствах гальм викликається зменшенням коефіцієнта тертя між гальмовими колодками й барабанами внаслідок зношування або замастилювання фрикційних накладок.

У випадку несинхронного гальмування всіх коліс відбувається замет автомобіля. Причиною несинхронного гальмування можуть бути: неоднакові зазори між фрикційними накладками й гальмовими барабанами, замастилювання накладок, зношування колісних гальмових циліндрів або поршнів (при гідравлічному приводі гальм), розтягування гальмових діафрагм (при пневматичному приводі гальм), нерівномірне зношування гальмових або фрикційних накладок. Замет автомобіля при гальмуванні може виникнути також при витоку повітря або гальмової рідини з гальмового привода одного з коліс.

Заїдання гальмових механізмів відбувається при обриві стяжних пружин гальмових колодок, сильному забрудненні гальмових барабанів або валиків гальмового привода, обриві заклепок фрикційних накладок і заклинювання їх між колодкою й барабаном. У зимовий час часто зустрічається заклинювання колодок у випадку їхнього примерзання до гальмових барабанів. В автомобілів з гідравлічним приводом гальм заїдання гальмових колодок виникає при заклинюванні поршнів у гальмових циліндрах або при засміченні компенсаційного отвору головного гальмового циліндра.

У гальмах з гідравлічним приводом найбільше що часто зустрічається несправністю є «провалювання» гальмової педалі й гальмування тільки із прокачування. Гальмова педаль «провалюється» внаслідок недостатньої кількості рідини в гальмовій системі й при влученні повітря в гідросистему.

У гальмах із пневматичним приводом часто буває гальмування при відпущеній педалі гальма (нерозгальмовування коліс) і низькому тиску повітря в системі. Гальмування автомобіля при відпущеній педалі - наслідок нещільної посадки впускного клапана крана керування (повітря з рессівера надходить у гальмові камери). Довільне гальмування автомобіля буває у випадку відсутності зазору між важелем і штовхачем крана керування.

Якщо двигун працює тривалий час без перерви, тиск повітря в системі може знижуватися в результаті проковзування ременя привода компресора, витоку повітря в з'єднаннях і трубопроводах магістралі, засмічення повітроочищувача компресора або фільтра вологомастиловідділення, нещільного прилягання клапанів до сідел компресора. Про несправну роботу компресора можна судити по зниженому тиску в системі протягом тривалого часу при непрацюючому двигуні. Якщо тиск компресора швидко досягає норми й зменшується при зупинці двигуна, то це свідчить про витік повітря з магістралі.

Технічний стан гальм забезпечується гарантована міцністю. Гарантована міцність охоплює ті вузли гальмової системи, які сконструйовані, виготовлені, установлені на автомобіль і експлуатуються таким чином, що виключається їхній вихід з ладу в результаті поломок протягом усього терміну служби транспортного засобу. Це вимога не ставиться до відмов у результаті природного зношування.

До елементів гарантованої міцності відносять: гальмову педаль і її кріплення, гальмовий кран, головний гальмовий циліндр, а також елементи привода цих вузлів від педалі, повітророзподільник, колісні гальмові циліндри, колодки, гальмові барабани й диски, регулювальні важелі, розтискні кулаки, а також гальмові накладки, рідини, трубопроводи, шланги й елементи їхнього кріплення. Всі перераховані деталі не підлягають заміні на аналогічні непромислового виготовлення або не відповідні вимоги підприємства виготовлювача. Стандарт забороняє змінювати конструкцію гальмових систем у процесі всього строку експлуатації.

Для діагностування гальм автомобілів за допомогою конструктивно убудованих пристосувань, застосовують системи, що забезпечують інформацію про зношеність гальмових колодок, рівні гальмової рідини, про тиск у пневмо- або гідроприводі, роботі ручного гальма, несправності противоблокуючого пристрою й ін.

Система складається з убудованих датчиків і щиткових покажчиків або аварійних сигналізаторів. Убудоване діагностування забезпечує можливість безперервного спостереження за станом гальм. Із цього погляду воно ідеально. Обмеженість застосування убудованого діагностування обумовлена значною його вартістю. Розвиток сучасного приладобудування й електроніки дозволяє очікувати швидкого розвитку засобів убудованого діагностування сучасних автомобілів.

Технологічний процес діагностування регламентований технологічною документацією, у якій наведено перелік та раціональну послідовність виконуваних операцій, їх трудомісткість, кваліфікацію (розряд) виконавця (оператора-діагноста), обладнання та інструменти, які використовуються, технічні умови на виконання робіт. У переліку операцій - піді'отовчі, контрольно-діагностичні та регулювальні роботи, які рекомендуються до виконання Із застосуванням засобів технічного діагностування. Під час розроблення технологічного процесу діагностування та вибору номенклатури діагностичних параметрів керуються вимогами діючих стандартів, інструкцій з експлуатації автомобілів, положень та іншою нормативно-технічною документацією, враховуючи при цьому функціональні та метрологічні особливості діагностичного обладнання, а також можливість коректування обсягів і послідовності діагностичних та регулювальних робіт. Нормативні (граничні та допустимі) значення діагностичних параметрів регламентуються Державними стандартами України, інструкціями заводів-виробників та іншими документами.

Результати заявкового діагностування та встановлені на їх основі рекомендації щодо виконання регулювальних і ремонтних робіт заносяться у контрольно-діагностичну карту (у пам'ять комп'ютера) й можуть бути доповненими під час регулювальних та ремонтних робіт. Один примірник карти видається власнику автомобіля, а інший передається на виробничі дільниці ТО та ПР згідно з маршрутом автомобіля для подальшого усування несправностей. Для автомобілів, які регулярно проходять діагностування може бути заведена накопичувальна карта діагностування, або ж, за можливістю, інформація вводиться і зберігається у пам'яті комп'ютера.

Загальна технологічна послідовність діагностувальних робіт на тягових стендах наступна:

1. Встановити автомобіль на стенд, прогріти двигун до нормального експлуатаційного режиму, прослухати його і агрегати трансмісії на усіх передачах та режимах.

2. Визначити та відрегулювати оптимальний кут випередження запалення двигуна.

3. Визначити максимальну потужність або тягове зусилля на ведучих колесах.

4. Виміряти тривалість розгону та вибігу автомобіля.

5. Перевірити питому витрату палива та роботу спідометра.

6. Здійснити з'їзд автомобіля із стенду.

Номенклатура операцій та послідовність їх виконання можуть бути зміненими, залежно від можливостей підприємства (наявності того чи іншого обладнання), а також змісту заявки власника автомобіля. Визначені операції виконуються на стенді відповідно до інструкцій. При цьому повинні витримуватись правила випробувань, які сприяють підвищенню вірогідності результатів діагностування.

Таблиця 4.1 Несправності гальмівної системи

Контрольні запитання

1. Методи загального діагностування гальмівних систем.

2. Що таке гальмівний шлях і сповільнення автомобіля?

3. В чому полягає по елементне діагностування гальмівних систем.

4. Загальне діагностування рульових керувань.

5. За якими параметрами діагностуються рульові керування?

6. Основні контрольно-діагностичні роботи при виконанні діагностики рульових керувань.

7. Засоби діагностування при діагностуванні рульових керувань.
РОЗДІЛ 5. ПЕРСПЕКТИВИ РОЗВИТКУ СУЧАСНОЇ ДІАГНОСТИКИ