PROPOZYCJA PROGRAMU BADAŃ UKŁADÓW HAMULCOWYCH CIĄGNIKÓW ROLNICZYCH 1. Zbigniew Kamiński, Jarosław Czaban

Transkrypt

1 MOTROL, 006, 8, 9 00 PROPOZYCJA PROGRAMU BADAŃ UKŁADÓW HAMULCOWYCH CIĄGNIKÓW ROLNICZYCH Kaedra Pojazdów Samochodowych, Poliechnika Białosocka Sreszczenie. W pracy przedsawiono propozycję programu badań układów hamulcowych ciągników rolniczych, dososowaną do nowych wymogów homologacji. Opisano warunki badań i wymagania doyczące skueczności hamowania ciągnika i działania kombinowanego powierznego układu hamulcowego. Słowa kluczowe: ciągnik rolniczy, układ hamulcowy, insalacja pneumayczna, wymagania, badania WSTĘP Zwiększenie maksymalnej dopuszczalnej prędkości jazdy ciągników do 40 km/h dla kaegorii T-T4 (powyŝej 40 km/h dla kaegorii T5) spowodowało zmiany w przepisach doyczących homologacji ciągników i przyczep rolniczych [Dyrekywa 003/73/WE, Rozp. Min. Infrasrukury 003]. Do najwaŝniejszych zmian naleŝy zaliczyć zwiększenie warości wskaźnika hamowania ciągnika oraz wymóg sosowania dwuprzewodowego połączenia między ciągnikiem a pojazdem ciągnięym, wyposaŝonym w pneumayczny układ hamulcowy. Przy czym nie jes zabronione dodakowe wyposaŝenie ciągnika w połączenie jednoprzewodowe. Na rys.a pokazano schema wysokociśnieniowej insalacji pneumaycznej, zawierającej zawór redukcyjny. Zawór hamulcowy przyczep (proporcjonalny) jes serowany ciśnieniem z hydraulicznego układu hamulcowego kół ylnych ciągnika. Z kolei na rys.b pokazano przykład insalacji niskociśnieniowej, w kórej zasosowano mechaniczne serowanie zaworem hamulcowym przyczepy. Obecnie dwuprzewodowym pneumaycznym układom hamulcowym pojazdów rolniczych sawia się akie same wymagania jak układom sosowanym w pojazdach samochodowych [Regulamin 3 ECE]. Wykonano w ramach pracy własnej W/WM/7/03

2 PROPOZYCJA PROGRAMU BADAŃ UKŁADÓW HAMULCOWYCH a) Rys.. Schema kombinowanego układu pneumaycznego ciągnika: a) wysokociśnieniowy, serowany hydraulicznie, b) niskociśnieniowy, serowany mechanicznie, spręŝarka, regulaor ciśnienia, 3 zbiornik spręŝonego powierza, 4 zawór odwadniający, 5 manomer, 6 zawór hamulcowy przyczepy (inwersyjny), 7 złącze zasilające (czerwone), 8 złącze serujące (Ŝółe), 9 złącze serująco-zasilające układu jednoprzewodowego (czarne), 0 zawór ręczny serowania przyczepą, zawór hamulcowy serujący, układ mechaniczny, 3 redukor ciśnienia Fig. A draf of combined pneumaic sysem of racor: a) high-pressure wih hydraulic seering, b) low-pressure wih mechanical seering, compressor, pressure regulaor, 3 compressed air ank, 4 dehydraing valve, 5 manomeer, 6 breaking valve of railer (inversive), 7 feeding jucion (red), 8 seering jucion (yellow), 9 seering-feeding jucion of a single-wired sysem (black), 0 hand valve of railer-seering, seering- breaking valve, mechanical sysem, 3 pressure reducor b) 9 Nowa syuacja prawna w zakresie homologacji układów hamulcowych ciągników wymaga dososowania isniejących i opracowania nowych procedur badań oceny zgodności ciągnika z odpowiednimi normami i wymaganiami. Opracowany w Kaedrze Pojazdów Samochodowych Poliechniki Białosockiej program badań układów hamulcowych ciągników obejmuje sprawdzenie: skueczności zasadniczego i posojowego układu hamulcowego; zakresu pracy regulaora ciśnienia; warości ciśnień na złączach; szczelności układu; wydaku spręŝarki; pojemności zbiornika spręŝonego powierza; czasu reakcji układu. Rodzaje i warunki badań SPRAWDZENIE SKUTECZNOŚCI DZIAŁANIA UKŁADU HAMULCOWEGO CIĄGNIKA Badania działania układu hamulcowego ciągnika obejmują: a) badanie zasadniczego układu hamulcowego (hamulca roboczego), w ym: skueczności działania hamulców zimnych badanie ypu 0; skueczności działania hamulców nagrzanych badanie ypu I; b) badanie skueczności hamulca posojowego.

3 94 Skueczność działania zasadniczego układu hamulcowego (hamulca roboczego) powinna być określana na podsawie drogi hamowania [Rozp. Min. Infrasrukury 003] lub na podsawie średniej warości w pełni rozwinięego opóźnienia [Regulamin 3 ECE]. Droga hamowania (S), a właściwie droga zarzymania, jes drogą przebyą przez pojazd od momenu, gdy kierowca zaczyna uruchamiać zespół serujący układu hamulcowego, aŝ do chwili, gdy pojazd zarzymuje się. Jako prędkość począkową (V o ) przyjmuje się prędkość w chwili uruchamiania zespołu serującego, przy czym prędkość a nie moŝe być mniejsza niŝ 98% prędkości przypisanej dla danych badań (maksymalnej prędkości konsrukcyjnej V max ). Średnie w pełni rozwinięe opóźnienie (a m ) oblicza się w odniesieniu do drogi w przedziale od V b do V e [Regulamin 3 ECE]: a m V = 5,9 V b e ( S S ) e b m/s gdzie: V o prędkość począkowa pojazdu, km/h, V b prędkość pojazdu odpowiadająca 0,8V o, km/h, V e prędkość pojazdu odpowiadająca 0,V o, km/h, S b droga przebya między V o i V b, m, S e droga przebya między V o i V e, m. Prędkość i drogę naleŝy określić uŝywając przyrządów o dokładności ±% przepisanej dla badań prędkości. Przy określaniu w pełni rozwinięego opóźnienia innymi meodami niŝ pomiar prędkości i drogi dokładność pomiaru moŝe wynosić ±3% a m. Miarą skueczności hamulca posojowego jes wyraŝona w procenach warość pochylenia, przy kórym pojazd jes urzymany w bezruchu. Podczas badań powinny być spełnione nasępujące warunki ogólne: pojazd powinien być obciąŝony zgodnie z wymaganiami dla danego rodzaju badań; siła przyłoŝona do elemenu serującego hamulca nie powinna przekraczać 600 N w przypadku serowania noŝnego (na pedale) i 400 N w przypadku serowania ręcznego; droga powinna być równa, płaska i sucha o nawierzchni uwardzonej i dobrej przyczepności; przed rozpoczęciem pomiarów ogumienie powinno być nienagrzane i napompowane do ciśnienia odpowiadającego dopuszczalnej masie całkowiej z dokładnością ±0, bar przy ciśnieniu nominalnym nie większym niŝ 3 bar, z dokładnością ±0, bar przy ciśnieniu nominalnym powyŝej 3 bar [Polska Norma PN-76/S-47000]; układ hamulcowy powinien być wyregulowany wg wskazań producena oraz zawierać elemeny sosowane do hamowania pojazdów ciągnięych; wymagana skueczność hamowania powinna być uzyskiwana bez blokowania kół hamowanych, bez nadmiernego odchylenia od prosoliniowego oru jazdy oraz bez nienormalnych drgań; badania naleŝy prowadzić przy prędkości wiaru nieprzekraczającej 3 m/s i przy emperaurze ooczenia zawarej w granicach 5 30ºC [Polska Norma PN-76/S ].

4 PROPOZYCJA PROGRAMU BADAŃ UKŁADÓW HAMULCOWYCH Podczas zwykłych badań skueczności hamowania hamulców w sanie zimnym (badania ypu 0) powinny być spełnione nasępujące warunki szczegółowe: hamulce muszą być przed badaniami zimne, co w prakyce oznacza spełnienie jednego z nasępujących warunków: emperaura arczy hamulcowej lub zewnęrznej powierzchni bębna hamulcowego nie przekracza 00ºC, emperaura obudowy hamulca całkowicie zabudowanego nie przekracza 50ºC, hamulce nie były uŝywane przez okres h przed badaniem; podczas esu oś niehamowana powinna być odłączona od osi hamowanej w czasie jazdy, jeŝeli jes o konsrukcyjnie moŝliwe; pojazd do badań powinien być obciąŝony do swej maksymalnej masy całkowiej zgodnie z przewidzianym przez producena rozkładem obciąŝenia saycznego między osie; koła osi hamowanej powinny być wyposaŝone w opony o największej dopuszczalnej przez wywórcę średnicy; es musi być przeprowadzony z maksymalną moŝliwą do osiągnięcia prędkością począkową przy odłączonym napędzie osi hamowanej (usawieniu przekładni napędowej w pozycji neuralnej); badanie naleŝy powórzyć dla pojazdu nieobciąŝonego z kierowcą, aparaurą pomiarową i ewenualnie osobą asysującą w badaniach. Podczas badania hamulców nagrzanych (badanie ypu I) powinny być spełnione nasępujące warunki szczegółowe: nagrzanie hamulców powinno być przeprowadzone w aki sposób, aby energia w nich racona odpowiadała energii porzebnej do urzymania za pomocą hamulców sałej prędkości jazdy równej 80±5% prędkości maksymalnej na odcinku km drogi o spadku 0%; pomiar skueczności działania hamulca roboczego nagrzanego po inensywnym uŝyciu naleŝy wykonać bezpośrednio po zakończeniu nagrzewania, w akich samych warunkach jak przy eście 0, z przekładnią napędową w pozycji neuralnej. Badanie skueczności hamulca posojowego naleŝy przeprowadzić przy hamulcach zimnych przez wjechanie pojazdu obciąŝonego na spadek i wzniesienie o określonym pochyleniu, a nasępnie włączenie hamulca posojowego. Wymagania Skueczność działania hamulca roboczego zimnego w badaniach ypu 0 jes osiągnięa, jeŝeli jes spełniony warunek dla drogi zarzymania: Vo S Smax = 0, 5 Vo + m 6 lub warunek dla średniego opóźnienie hamowania: a 4,5 m/s. Skueczność działania hamulca roboczego nagrzanego po badaniach ypu I nie mo- Ŝe być mniejsza niŝ 75% wymaganej skueczności hamulców zimnych i nie mniejsza niŝ 60% skueczności osiągnięej w badaniach ypu 0. Skueczność działania hamulca posojowego powinna być aka, aby moŝna było urzymać unieruchomiony ciągnik o dopuszczalnej masie całkowiej na spadku i na wzniesieniu o nachyleniu 8%. Hamulec posojowy ciągnika przeznaczonego do cią-

5 96 gnięcia przyczep powinien urzymać zespół pojazdów, składający się z ciągnika o masie własnej i niezahamowanej przyczepy o masie równej masie ciągnika, lecz nie większej niŝ 3, na spadku i na wzniesieniu o nachyleniu %. SPRAWDZENIE ZAKRESU PRACY REGULATORA CIŚNIENIA Pracę regulaora ciśnienia ocenia się na podsawie zgodności warości ciśnienia załączania i wyłączania, mierzonego w zbiorniku spręŝonego powierza ciągnika, z warościami podanymi w jego charakerysyce echnicznej (rys. ). W przypadku insalacji niskociśnieniowej, w kórej nie wysępuje redukor ciśnienia, zakres pracy regulaora powinien mieścić się w zakresie ciśnienia wymaganym dla insalacji pneumaycznej dwuprzewodowej. sprawdzenie warości ciśnienia w zbiorniku spręŝonego powierza naleŝy przeprowadzić przy pracującym silniku dla hamowania i odhamowania; do złącza serującego insalacji dwuprzewodowej (lub do złącza insalacji jednoprzewodowej) jes podłączony zasobnik o pojemności 385±5 cm 3, sanowiący równowaŝnik pojemności przewodu serującego przyczepy o długości,5 m i średnicy 3 mm. p zmax p zb p zmin Rys.. Przykładowy przebieg zmian ciśnienia w zbiorniku ciągnika podczas sprawdzania regulaora ciśnienia Fig.. Sample run of he pressure changeabiliy in a racor s ank during a pressure regulaor s check SPRAWDZENIE WARTOŚCI CIŚNIEŃ NA ZŁĄCZACH Ciśnienie na wejściu do układu dwuprzewodowego przyczepy powinno się mieścić w zakresie od 6,5 do 8,0 bar na złączu przewodu serującego i zasilającego. Ciśnienie na wejściu do układu jednoprzewodowego powinno mieścić się w granicach od 5,8 do 6,3 bar.

6 PROPOZYCJA PROGRAMU BADAŃ UKŁADÓW HAMULCOWYCH sprawdzenie warości ciśnień na złączu serującym i zasilającym dla układu dwuprzewodowego oraz na złączu układu jednoprzewodowego naleŝy prowadzić przy pracującym silniku; sprawdzanie układu dwuprzewodowego odbywa się przy maksymalnym wciśnięciu pedału hamulca zasadniczego (roboczego) ciągnika; sprawdzenie układu jednoprzewodowego wykonuje się przy zwolnionych hamulcach roboczych ciągnika. SPRAWDZENIE SZCZELNOŚCI UKŁADU Szczelność insalacji pneumaycznej ciągnika powinna być aka, aby w ciągu 0 min spadek ciśnienia nie był większy niŝ % ciśnienia począkowego (rys. 3a). sprawdzenie szczelności naleŝy przeprowadzić w czasie posoju przy niepracującym silniku, mierząc ciśnienie na złączu zasilającym układu dwuprzewodowego przy zwolnionych hamulcach roboczych ciągnika; począkowe ciśnienie w insalacji pneumaycznej ciągnika powinno być równe minimalnej wymaganej warości ciśnienia 6,5 bara. a) b) p min p min p zb p v 60%p mi 98%p min n s Rys. 3. Zmiany ciśnienia: a) w złączu zasilającym układu dwuprzewodowego podczas sprawdzania szczelności insalacji, b) w zbiorniku zasępczym podczas sprawdzania wydaku spręŝarki Fig. 3. Pressure changes: a) in he feeding juncion of a bi-wired sysem during, b) in he replacemen ank during compressor expendiure check SPRAWDZENIE WYDATKU SPRĘśARKI Wydaek spręŝarki w ciągnikach przeznaczonych do ciągnięcia przyczep powinien być ak dobrany, aby czas porzebny do napełnienia zbiornika zasępczego (imiującego układ hamulcowy przyczepy) wynosił nie więcej niŝ 360 s w zakresie ciśnień od 0 do 65% warości ciśnienia minimalnego i 540 s w zakresie ciśnień od 0 do warości ciśnie-

7 98 nia minimalnego (rys. 3b). W przypadku ciągnika nieprzysosowanego do ciągnięcia przyczep czasy e wynoszą odpowiednio 80 i 360 s. zasobniki energii (zbiorniki) dla wyposaŝenia pomocniczego powinny być odcięe; sprawdzenie naleŝy przeprowadzić mierząc ciśnienie w podłączonym do przewodu zasilającego zbiornikiem zasępczym o pojemności V obliczonej w dm 3 wg wzoru: V = 0 R / p gdzie: p maksymalna warość ciśnienia w przewodzie zasilającym, bar, R dopuszczalna maksymalna masa przypadająca na wszyskie osie przyczepy, ; począkowe ciśnienie w układzie powinno wynosić 0 bar; czas napełniania zbiornika zasępczego naleŝy mierzyć od chwili uruchomienia rozgrzanego silnika do chwili osiągnięcia wymaganych warości ciśnienia przy maksymalnych obroach silnika. SPRAWDZENIE POJEMNOŚCI ZBIORNIKA SPRĘśONEGO POWIETRZA W ciągnikach przysosowanych do ciągnięcia przyczep pojemność zbiornika sprę- Ŝonego powierza powinna być aka, aby po 8 bezpośrednio po sobie nasępujących zahamowaniach i odhamowaniach spadek ciśnienia mierzonego w zbiorniku na końcu przewodu serującego nie przekraczał 50% warości ciśnienia po pierwszym zahamowaniu. Dla układów jednoprzewodowych pojemność zbiornika powinna być aka, aby po pełnym jednorazowym zahamowaniu i odhamowaniu spadek ciśnienia w zbiorniku mierzony od warości minimalnej nie był większy niŝ 0,5 bar [Polska Norma PN-90/R- 363]. zasilanie zbiornika insalacji hamulcowej było odcięe (wyłączony silnik); począkowe ciśnienie w zbiorniku ciągnika było równe warości minimalnej; przy sprawdzaniu układu dwuprzewodowego miejscem pomiaru ciśnienia konrolnego jes zbiornik spręŝonego powierza o pojemności 500 cm 3, podłączony do przewodu serującego i odpowierzany przed kaŝdym kolejnym zahamowaniem, przy zaślepionym przewodzie zasilającym; przy sprawdzaniu układu jednoprzewodowego do złącza przyczepy jes podłączany przewód o długości,5 m i średnicy wewnęrznej 3 mm (imiujący pojemność przewodu zasilająco-serującego przyczepy); w układach niskociśnieniowych miejscem pomiaru moŝe być zbiornik spręŝonego powierza ciągnika, naomias w układach wysokociśnieniowych miejscem pomiaru jes złącze zasilające insalacji dwuprzewodowej. W układach kombinowanych pomiar ciśnienia na końcu przewodu podłączanego do złącza insalacji jednoprzewodowej (jak zaleca PN-90/R-363) nie ma sensu.

8 PROPOZYCJA PROGRAMU BADAŃ UKŁADÓW HAMULCOWYCH SPRAWDZENIE CZASU REAKCJI UKŁADU HAMULCOWEGO CIĄGNIKA Czas reakcji jes zdefiniowany jako czas mierzony od chwili rozpoczęcia nacisku na pedał hamulca do momenu osiągnięcia na złączu przewodu serującego określonej warości ciśnienia asympoycznego (rys. 4). Dla układu dwuprzewodowego czas osiągnięcia warości 0% ciśnienia asympoycznego nie powinien przekraczać 0, s, a czas osiągnięcia 75% warości ego ciśnienia 0,4 s. W układach jednoprzewodowych spadek ciśnienia do warości 90% ciśnienia począkowego nie powinien przekraczać 0, s, a spadek do 5% warości ciśnienia począkowego 0,4 s. p zb p zb 90% 75% p s F p p s F p 5% 0% Rys. 4. Przebiegi siły F p na pedale hamulca, ciśnienia p s w przewodzie serującym oraz ciśnienia p zb w zbiorniku podczas badania czasu reakcji układu jednoprzewodowego (z lewej) i dwuprzewodowego (z prawej) Fig. 4. Runs of force F p on he braking pedal, of pressure p s in he seering wire and of pressure p zb in he ank during ess on reacion ime in a single wired sysem(on he lef) and in a bi-wired sysems (on he righ) podczas badań insalacji dwuprzewodowej do złącza zasilającego insalacji powinien być podłączony zasobnik o pojemności 385±5 cm 3, sanowiący równowaŝnik pojemności przewodu zasilającego przyczepy o długości,5 m i średnicy 3 mm; na począku próby ciśnienie w układzie powinno być równe warości minimalnej; czas reakcji układu ciągnika naleŝy określać rejesrując czas zmian ciśnienia na złączu przewodu serującego w badaniach insalacji dwuprzewodowej, na złączy zasilająco-serujacym w badaniach insalacji jednoprzewodowej; do złącza jes podłaczony przewód o długości,5 m i średnicy 3 mm, będący imiacją przewodu serującego przyczepy; czas reakcji w funkcji czasu uruchamiania naleŝy uzyskać przez kolejne pełne uruchamiania, począwszy od najkrószych moŝliwych, powiększając je do czasu około 0,4 s i przedsawić w posaci wykresu; wynikiem badań jes czas reakcji uzyskany z wykresu przez inerpolację przy czasie uruchomienia pedału hamulca wynoszącym 0, s (hamowanie nagłe).

9 00 PODSUMOWANIE Opisany w pracy zakres badań kombinowanych układów hamulcowych ciągników rolniczych obejmuje najwaŝniejsze aspeky diagnozowania obwodu serującego i zasilającego insalacji powierznej ciągnika oraz określanie skueczności działania roboczego i posojowego układu hamulcowego. Przyjęe wymagania i warunki badań zosały dososowano do akualnych norm i przepisów w zakresie hamowania. Zaproponowana meoda badań moŝe być wykorzysana w całości lub częściowo do opracowania programu badań kwalifikacyjnych i konroli zgodności produkcji z warunkami homologacji. LITERATURA Dyrekywa 003/73/WE Parlamenu Europejskiego i Rady z dn. 6 maja 003 r. w sprawie homologacji ypu ciągników rolniczych i leśnych, ich przyczep i wymiennych holowanych maszyn, łącznie z ich układami, częściami i oddzielnymi zespołami echnicznymi oraz uchylająca dyrekywę 74/50/EWG. Polska Norma PN-90/R-363. Ciągniki. Przyczepy i przyczepiane maszyny rolnicze. Powierzny jednoprzewodowy układ przenoszący hamulców. Wymagania i badania. Polska Norma PN-76/S Pojazdy samochodowe i przyczepy. Skueczność działania układów hamulcowych. Wymagania i badania. Regulamin 3 ECE. Jednolie przepisy doyczące homologacji pojazdów kaegorii M, N i O w zakresie hamowania. Rozporządzenie Minisra Infrasrukury z dn. 30 grudnia 003 r. w sprawie homologacji ciągników rolniczych. Rozdz. 6. Układy hamulcowe. Dz.U z dnia 5 sycznia 004. PROPOSITION OF EXPLORATION PROGRAM OF BRAKING SYSTEMS OF AGRICULTURE TRACTORS Summary. The paper presens a possibiliy of a programme for agriculural racors brake sysems esing, adaped for he new homologaion needs. Tess condiion and requiremens were described concerning a racor s braking efficiency and he performance of a combined air braking sysem. Key words: agriculure racor, braking sysem, pneumaic insalaion, requiremens, ess Recenzen: prof. dr hab. Henryk Tylicki