ИСПЫТАНИЯ АМОРТИЗАТОРОВ НА ВЫНОСЛИВОСТЬ
Разнообразие условий работы амортизаторов в эксплуатации и неоднородность качества продукции приводят к неодинаковой стабильности характеристик сопротивления и неодинаковой долговечности.
Для экспериментальной оценки стабильности характеристик амортизаторов и их долговечности проводят специальные дорожные испытания на автомобилях и организуют стендовые, лабораторные испытания на выносливость. Тот и другой вид испытаний имеют свои преимущества и недостатки. Главными недостатками дорожных испытаний являются: высокая стоимость, большие сроки, большое число совместно действующих факторов и трудность их раздельного учета и анализа. Недостатком стендовых испытаний является трудность имитации всех факторов, характерных для дорожных условий, но важными преимуществами следует считать: возможность оценки влияния отдельных четко определенных условий, которые могут поддерживаться неограниченное время и с необходимым постоянством, и возможность исследования узлов и деталей амортизатора в этих условиях.
До последнего времени отсутствовали обобщенные данные о реальных режимах колебаний и работе амортизаторов автомобильной подвески в дорожных условиях, что затрудняло выбрать режимы испытаний амортизаторов на стендах и сравнить результаты дорожных и стендовых испытаний. Режимы испытаний, применяемые некоторыми организациями, показаны в табл. 18, из которой видно, что они отличаются как по частоте колебаний, сообщаемых амортизатору, так и по амплитуде. Во всех случаях по разному осуществляют охлаждение испытуемых амортизаторов (рис. 132), определяющее действительную температуру нагрева и напряженность режима. Следовательно, сравнение результатов стендовых испытаний между собой даже при vn = idem оказывается не всегда правомерным.
Продолжительность испытаний на указанных режимах также различна, а оценка результатов не единообразна. Например, фирма
Режимы испытаний амортизаторов иа выносливость и тип охлаждения
|
Армстронг считает амортизаторы долговечными, если они выдержали на режимах II, В один миллион циклов «без повреждений». При тех же условиях другие фирмы считают необходимым провести
2 млн. циклов.
На АЗЛК, в НАМИ и некоторых других организациях принято испытывать амортизаторы на 2 млн. циклов (режимы I, В и П-а). Фирма БОГЕ (ФРГ) испытывает на режиме 700 кол! мин с ходом 20 мм до 15 млн. циклов. На МКЗ амортизаторы испытывают, как правило, до течи жидкости через уплотнения, которая означает начало потери амортизатором работоспособности.
Аналогично судит о работоспособности и долговечности амортизатора фирма Аленкан (Франция). Такая точка зрения является обоснованной, так как обычно работоспособность и долговечность дросселирующей системы превосходят соответствующие показатели манжеты штока.
Рис. 132. Общий вид первых износных стендов — с охлаждением амортизаторов: 1 — высокочастотный стенд, охлаждение в ванне; 2 — высокочастотный стенд, охлаждение — в специальном резервуаре (проточной водой); 3 — среднечастотный стенд, охлаждение см. поз. 2 |
Для современных достаточно надежных узлов уплотнения характерен срок службы до течи 4—6 млн. циклов на режимах
II, В и III, Вв. При этом путь трения для штока направляющей и манжет составляет 500 км и более.
Однако для полной оценки стабильности характеристики и долговечности амортизаторов проведения испытаний на каком- либо одном из показанных режимов недостаточно. Это следует из сопоставления частот колебаний, данных в табл. 19 (100— 700 кол! мин). Возможности сравнения результатов стендовых ис
пытаний с результатами дорожных испытании появляются только тогда, когда амортизатор подвергается воздействию и больших
И малых частот колебаний. При Рис. 133. Схема стенда МКЗ — АЗЛКА (БМ — 392) для испытаний амортизаторов на выносливость с двухчастотным приводом: |
І———— Ці—а—- Ц——————— і ————- ^ Рис. 134. Схема стенда-колебателя рычажно-инерционного типа для испытаний мощных ПГУ (БелАЗ): |
![]() |
/ — низкочастотный привод, имитирующий колебания подрессоренной массы;
2 —высокочастотной привод, имитирующий колебания неподрессорениой массы. Штрих-пунктирные линин — варианты установки амортизаторов
Этом желательно иметь и пере — менную амплитуду. Анализ результатов дорожных и стендовых испытаний приводит к выводу, что для их сравнимости необходимо обеспечить такие режимы испытаний на стендах, которые, с одной стороны, должны быть близкими к макси-
1 — ПГУ с жесткостью с о и коэффициентом сопротивления £і*, 2 — балка; 3 — груз С Приведенным весом бпр (с учетом момента инерцин балки); 4 — масса тц, закрепленная с эксцентриситетом на валу электродвигателя и вращаемая с числом оборотов п і в мниуту; 5—электродвигатель; 6 — шарнирная опора балки
Мально возможным (по скорости и частоте колебаний) дорожным, а с другой стороны, не должны существенно превышать реальных показателей температуры нагрева. Такие режимы возможно осуществить на специальных двухчастотных стендах с механическим приводом (рис. 133) и на стендах с инерционным возбуждением (рис. 134), в которых упругий элемент, например, пневмо-гидравлического устройства, используется для поддержания колебаний массы (груза).
Различную амплитуду и частоту колебаний получают при изменении параметров возбудителя:
Х — а Хст
К(1-*)2+4£2ф2ет ’
Ри1 .
Ст~ Сса ’
_ ni 1 f °пр {а. -|- 6)2 . 300 У ас0
Где Ри — сила инерции, создаваемая вращением неуравновешенной массы (Ры = 0,01 тигтп)’, i — отношение частоты возбуждения к собственной частоте колебаний стенда щт tycm — коэффициент оТносительноГо затухания колебаний
Стенда («W — У „).
При стендовых испытаниях на выносливость можно имитировать такие эксплуатационные факторы, как, например, попадание пыли, грязи и влаги к узлу уплотнения штока; проверять влияние различных монтажных и кинематических перекосов деталей амортизатора, возникающих во время работы, и постоянных, обусловленных особенностями закрепления амортизаторов на автомобилях. При этом следует считаться с возможностью выработки и разрушения монтажных резиновых втулок (подушек) и т. п. Указанные факторы могут иметь в некоторых случаях решающее значение (в особенности попадание пыли, грязи и влаги к узлу уплотнения штока) и приводить к разрушению манжет и полному выходу амортизатора из строя. Для более полной оценки долговечности клапанных узлов целесообразно имитировать отрицательные температуры — условия зимней эксплуатации, применяя более вязкие масла, чем амортизаторная жидкость.
Для оценки долговечности сальника штока испытания проводятся до течи жидкости на II и III режимах при значительном нагреве, но не превышающем допустимых для данного материала величин. Таким образом, для каждого элемента амортизатора необходимо не только знать типичные и наиболее тяжелые условия работы, но по возможности полнее имитировать их при стендовых испытаниях.
При испытаниях на двухчастотном стенде можно осуществить режимы, в наибольшей степени отвечающие реальным эксплуатационным. Низкую и высокую частоту колебаний, соответствующие собственным частотам подвески, настраивают на такие амплитуды, чтобы имитировать резонансные режимы колебаний, близкие по величине скорости к х20 и х21 с учетом передаточных чисел в подвеске. Интенсивное охлаждение проточной водой позволяет поддерживать такой режим непрерывно в течение десятков и сотен часов. При этом, однако, требуется постоянный контроль температуры в амортизаторе с целью предупреждения его перегрева. На случай прекращения подачи охлаждающей воды в системе управления предусматривается реле давления воды, сблокированное с выключателем стенда.
Выполнение указанных выше условий позволяет считать, что время работы на стенде до течи по узлу уплотнения пропорционально времени работы амортизатора в подвеске автомобиля. Коэффициент пропорциональности Кп, очевидно, неодинаков для автомобилей разных типов, так же как х20 и х21. На основе обобщения опыта стендовых и дорожных испытаний можно рекомендовать в качестве предварительных следующие величины коэффициента пропорциональности: для легковых автомобилей и автобусов К„ — 7-ь 10; для грузовых и специальных автомобилей Кп = = 5-ь7. Величина эквивалентного пробега автомобиля по дорогам преимущественно с твердым покрытием определяется по формуле
Где 8а — гарантированный пробег автомобиля в тыс. км до течи;
4 — время работы амортизатора на двухчастотном стенде (до течи) в ч (при х20 и л:21); оаер — средняя эксплуатационная скорость автомобиля в км1ч.
При организации износных испытаний в обязательном порядке налаживают периодическую проверку (через 250—500 тыс. циклов), работоспособности амортизаторов на динамометрических стендах и производят анализ жидкости на вязкость и механические примеси. Наиболее прогрессивным является определение усилий сопротивлений и давлений, возникающих в амортизаторах непосредственно на износном стенде. По изменению Ра в ходе испытаний и содержанию механических примесей в жидкости можно составить обоснованные нормативы технического обслуживания амортизаторов в эксплуатации.
Испытания амортизаторов, их узлов и деталей на выносливость убедительно показывают целесообразность осуществления приработки (обкатки) амортизаторов после изготовления. Так, например, кратковременная работа амортизаторов на режиме IV, А (см. табл. 19) обусловливает существенное уменьшение разброса (у отдельных образцов) усилий сопротивления по абсолютной величине.
Следовательно, есть резервы повышения качества продукции и возможность сужения поля допускаемых отклонений Ра0 и Рас.
Для осуществления сужения ПОЛЯ допускаемых отклонений Рдо и Рас целесообразно производить обкатку на маслах с повышенной вязкостью. После обкатки необходима промывка амортизатора и смена жидкости. Определенный эффект дает также введение в конструкцию амортизатора магнитных ловушек, обеспечивающих уменьшение механических примесей и повышение чистоты трущихся поверхностей.
Решение сложных вопросов надежности и долговечности амортизаторов, достигнутое длительными и планомерными исследованиями, должно стимулировать дальнейшее совершенствование технологии и развитие конструкций в направлении поузловой стандартизации, повышения энергетических показателей и приспособленности характеристик к разнообразным условиям эксплуатации в нашей стране.
[2] Амортизация (латинск.) означает погашение. В технике это слово наиболее часто применяется в значении — гашение колебаний, т. е. уменьшение размахов колебаний. Вместе с тем от французского глагола amortir (ослаблять) амортизация получает смысл смягчения толчков, что служит иногда причиной недоразумений, так как от амортизатора ожидают получить в основном упругие свойства, которые ему обычно не присущи.
[2] Фрикционные амортизаторы практически вышли из употребления к 40-м годам [5], но еще и в настоящее время их применяют на тяжелых грузовых автомобилях фирмы Берлие (Франция).
[3] Большинство современных подвесок автомобилей имеют линейную упругую характеристику в пределах 30—50% динамического хода, равного 80—150 лш.
[4] А. Д. Дербаремднкер 17
[5] Подробнее это рассмотрено в работе Н. Н. Боголюбова и Ю. А. Митропольского [6], в которой показано также, что влияние квадратичного сопротивления на частоту (о0 меньше, чем линейного (при рп = idem).
[6] Точное решение этого уравнения известно только для случая, когда снла сухого трения постоянна и действует одновременно с линейной силой сопротивления и в ограниченной области частот [12, 44].
[7] Распределение скоростей х можно характеризовать средней величиной
Т
[8] При нелинейной упругой характеристике подвески эти условия, строго говоря, будут соответствовать началу нелинейного участка (г гх & 4ч-6 см).
[9] А. Д. Дербаремдикер
[10] В результате большой работы, проведенной Научно-исследовательским автомобильным и автомоторным институтом (НАМИ), Заводом им. Лихачева
(ЗИЛ), Автомобильным заводом им. Ленинского комсомола (АЗЛК), Московским карбюраторным заводом (МК. З) и рядом заинтересованных организаций в 1958 г., были впервые разработаны технические требования к всесезонным амортизаторным жидкостям. Работы велись по плану Комиссии по испытанию топлив, масел и смазок Комитета стандартов СССР.
[12] Предпочтительны восточные нефти, например Туймазинского и Орского месторождений, так как они имеют лучшие свойства (вязкость, температуры застывания) в сравнении с бакинскими и другими нефтями СССР (по данным 1967 г.).
[13] Ошибочную идею возможности создания такого амортизатора высказывал Б. де Карбон 154].
[14] Гидравлическим радиусом называется отношение площади проходного сечения к периметру.
[15] Первичное сжатие воздуха в резервуаре происходит при сборке, если затяжка гайки резервуара (герметизация) производится правильно: при вытянутом до упора штоке. Кроме того, воздух дополнительно сжимается и во время предшествующего хода сжатия.
[16] Здесь принимаем, что все линии тока жидкости через отдельные элементы дросселирующей системы можно привести к одной. Это приемлемо для практических целей качественного анализа.
[17] При = 0 и N = 0, поэтому основное значение здесь имеет удар, кото
Систему и который обусловливает механическую деструкцию вязкостных при
[19] Это уравнение используется также для определения габаритных размеров телескопических амортизаторов (см. ниже).
[20] В отечественных амортизаторах диски впускных клапанов имеют практически минимальный вес (инерционность).
[21] 1 ‘Х’СмУсм^п?’в COS (Ot)
Где о, = 1———————— ~——————— коэффициент уменьшения
И го
Начального объема газовой компоненты (при t — 0 бг = 1)
Изменение We = — щ- является сложной функцией состояния
И количества газа в рабочей камере, причем период изменения We в 2 раза меньше периода колебаний. Эту функцию обозначим
Ф (р) = р щ и рассмотрим ее изменение в зависимости
От реальных величин Ар и р0 (рис. 71, сплошные линии). На основании приведенных данных можно заключить, что абсолютные величины АУг невелики, а величина We тем меньше, чем выше начальное давление р0 в рабочей камере. Но отрицательное влияние газовой компоненты возрастает при уменьшении амплитуды
[22] Коэффициент автогенерации характерен для автоколебательных систем.
[23] Для облегчения решения задачи обеспечения условий нормального рабочего процесса следует выбирать возможно большую длину хода поршня.
[24] Эластичность утрачивается при охлаждении до температуры —20—30° С — контактные давления снижаются на 90% и более.
[25] Существуют амортизаторы, у которых функцию калиброванных отверстий выполняют клапаны, снабженные пружиной без предварительного натяга и обеспечивающие линейную термостатическую характеристику при х% <С хг0 • К недостаткам таких амортизаторов относят обычно большие величины силы Рап■
[26] (Ар — Ар’) (Я — г)6
[27] Величина Ктг соизмерима с величиной Рас при малых скоростях колебаний.