BADANIA WP YWU ZMIAN STANU TECHNICZNEGO ELEMENTÓW RESORUJ CYCH ORAZ PARAMETRÓW EKSPLOATACYJNYCH POJAZDU NA ROZK AD DRGA W KONSTRUKCJI POJAZDU

Transkrypt

1 PRACE NAUKOWE POLITECHNIKI WARSZAWSKIEJ z. 98 Transport 2013 Rafa Burdzik, Piotr Folga, Bogus aw azarz Politechnika l ska, Wydzia Transportu, Katedra Budowy Pojazdów Samochodowych BADANIA WP YWU ZMIAN STANU TECHNICZNEGO ELEMENTÓW RESORUJ CYCH ORAZ PARAMETRÓW EKSPLOATACYJNYCH POJAZDU NA ROZK AD DRGA W KONSTRUKCJI POJAZDU R kopis dostarczono, kwiecie 2013 Streszczenie: W artykule przedstawiono wyniki bada wp ywu zmian stanu technicznego elementów zawieszenie oraz parametrów eksploatacyjnych pojazdu na rozk ad drga w konstrukcji pojazdu. Zakres bada obejmowa pomiary drga pojazdu z now i zu yt spr yn o ró nych charakterystykach oraz z ró nymi warto ciami ci nienia w ogumieniu i dodatkowym obci eniem pojazdu. Przyj ty zakres bada ma na celu mo liwo symulowania pracy pojazdu z ró nymi parametrami eksploatacyjnymi i stanem technicznym elementów resoruj cych drgania. W celu analizy zastosowano miary globalne sygna ów drganiowych w postaci warto ci maksymalnych zarejestrowanych w ró nych punktach konstrukcji pojazdu. S owa kluczowe: drgania w pojazdach, elementy resoruj ce, ci nienie w ogumieniu 1. WPROWADZENIE Rozpatrywanie zjawisk drganiowych w pojazdach samochodowych powinno w g ównej mierze dotyczy ich ekspozycji na cz owieka i wybrane elementy konstrukcyjne pojazdu. W zakresie oddzia ywania na elementy konstrukcyjne nale y analizowa drgania jako czynniki destrukcyjne. Konsekwencj oddzia ywania drga na cz owieka s ró nego rodzaju niekorzystne zmiany w organizmie, b d ce nast pstwem ekspozycji na drgania. Maj one bezpo redni lub po redni wp yw na komfort i bezpiecze stwo [12]. Zakres i proces post powania tych zmian w du ej mierze zale od miejsca ich wnikania do organizmu. Drgania mechaniczne, wyst puj ce w rodowisku pracy, klasyfikujemy na drgania ogólne, oddzia uj ce na organizm cz owieka za po rednictwem ko czyn dolnych, miednicy, pleców. Drugi rodzaj drga to drgania miejscowe, oddzia uj ce na organizm cz owieka przez ko czyny górne. Drgania stanowi tak e bardzo pojemne ród o informacji o stanie technicznym i powszechnie stosowane w systemach diagnostycznych

2 38 Rafa Brudzik, Piotr Folga, Bogus aw azarz [2-4,6,8,9,11,14]. Bior c pod uwag tak rozleg e obszary oddzia ywania i zastosowania drga nale y prowadzi badania wp ywu wybranych parametrów na posta drga rejestrowanych oraz ich rozk ad w konstrukcji pojazdu. Nale y tak e weryfikowa wp yw parametrów materia owych i inwazyjnych metod napraw na propagacj drga elementów konstrukcyjnych [1,10,13]. 2. METODA BADA W ramach bada przeprowadzono szereg czynnych eksperymentów diagnostycznych na samochodach osobowych. Samochód przygotowany do bada, z zamontowanymi elementami zawieszenia o zidentyfikowanym stanie technicznym i zadanymi parametrami eksploatacyjnymi poddawany by wymuszeniom drganiowym. Do tego celu zastosowano stanowisko z kinematycznym wymuszeniem drga, z mo liwo ci programowania dynamicznej struktury cz stotliwo ciowej wymuszenia. Przyj ty zakres cz stotliwo ci wymuszenia zawiera pasma cz stotliwo ci mas resorowanych i nieresorowanych pojazdu. Ka dorazowo podczas bada wymuszeniu poddawano ko o jednej osi pojazdu. Rejestracj przy piesze drga prowadzono w wybranych punktach konstrukcyjnych. W celu analizy parametrów t umienia uk adu zawieszenia rejestrowano wspó osiowo drgania pionowe elementów nieresorowanych (wahacz) i nadwozia pojazdu (górne mocowanie amortyzatora). Do analizy rozk adu drga, które stanowi ród a ekspozycji na drgania ogólne pasa erów, rejestrowano drgania p yty pod ogowej w miejscach przy o enia stóp pasa erów do pod ogi [5,7]. S to miejsca wnikania drga o charakterze ogólnym do organizmu cz owieka w poje dzie. W artykule przedstawiono przyk adowe wyniki bada wp ywu stanu technicznego spr yny rubowej zawieszenia przedniego oraz parametrów eksploatacyjnych, takich jak ci nienie w ogumieniu i obci enie pojazdu. Schemat zawieszenia badanego pojazdu z zaznaczonym przedmiotem bada oraz miejsca rejestracji drga pojazdu przedstawiono na rysunkach poni ej. Rys. 1. Rozmieszczenie czujników drga w konstrukcji badanego pojazdu

3 Badania wp ywu zmian stanu technicznego elementów resoruj cych oraz Rys. 2. Schemat przedniego zawieszenia wraz z momentami dokr cenia rub pojazdu Skoda Fabia 3. WYNIKI BADA Przyk adowe rozk ady drga zarejestrowanych podczas bada przedstawiono na rysunkach poni ej. Numeracja kolejnych kana ów jest nast puj ca: - kana 2 przy pieszenia drga p yty wymuszaj cej stanowiska, - kana 3 przy pieszenia drga wahacza, - kana 4 przy pieszenia drga górnego mocowania amortyzatora, - kana 5 przy pieszenia drga panelu pod ogowego w miejscu pod stopami kierowcy, - kana 6 przy pieszenia drga panelu pod ogowego w miejscu pod stopami pasa era przedniego, - kana 7 przy pieszenia drga panelu pod ogowego w miejscu pod stopami pasa era tylnego lewego, - kana 8 przy pieszenia drga panelu pod ogowego w miejscu pod stopami pasa era tylnego prawego,

4 40 Rafa Brudzik, Piotr Folga, Bogus aw azarz Rys. 3. Zarejestrowane przy pieszenia drga podczas bada pojazdu Skoda Fabia (wymuszenie drga ko o osi przedniej, ci nienie w ogumieniu 2,6 bar)

5 Badania wp ywu zmian stanu technicznego elementów resoruj cych oraz Rys. 4. Zarejestrowane przy pieszenia drga podczas bada pojazdu Skoda Fabia (wymuszenie drga ko o osi przedniej, obci enie 300 kg, zu yta spr yna w zawieszeniu)

6 42 Rafa Brudzik, Piotr Folga, Bogus aw azarz W celu wst pnej analizy wyników zestawiono warto ci maksymalne przy piesze drga. Warto ci te zarejestrowano w chwili przechodzenia uk adu przez cz stotliwo ci rezonansowe mas nieresorowanych przyspieszenie [m/s2] obc kana obc 3 obc 2 obc 1 obci enie [kg] Rys. 5. Rozk ad zmian warto ci maksymalnych przyspiesze drga dla zmiennego obci enia kg w poje dzie Skoda Fabia o przednia przyspieszenie [m/s2] kana obc 4 obc 3 obc 2 obc 1 obci enie [kg] Rys. 6. Rozk ad zmian warto ci maksymalnych przyspiesze drga dla zmiennego obci enia kg i zamontowanej zu ytej spr yny w poje dzie Skoda Fabia o przednia

7 Badania wp ywu zmian stanu technicznego elementów resoruj cych oraz _6 bar 60 0_8 bar 1_0 bar przyspieszenie [m/s2] _6 bar 2_2 bar 1_8 bar 1_4 bar 1_2 bar 1_4 bar 1_6 bar 1_8 bar 2_0 bar 2_2 bar 2_4 bar 2_6 bar _6 bar 1_0 bar ci nienie [bar] kana Rys. 7. Rozk ad zmian warto ci maksymalnych przyspiesze drga sygna u dla zmiennego ci nienia w ogumieniu w poje dzie Skoda Fabia o przednia _6 bar 70 0_8 bar 1_0 bar przyspieszenie [m/s2] _6 bar 2_2 bar 1_8 bar 1_2 bar 1_4 bar 1_6 bar 1_8 bar 2_0 bar 2_2 bar 2_4 bar 2_6 bar 10 1_4 bar kana _0 bar ci nienie [bar] 0_6 bar Rys. 8. Rozk ad zmian warto ci maksymalnych przyspiesze drga sygna u dla zmiennego ci nienia w ogumieniu i zamontowanej zu ytej spr yny w poje dzie Skoda Fabia o przednia

8 44 Rafa Brudzik, Piotr Folga, Bogus aw azarz 4. PODSUMOWANIE W artykule przedstawiono wyniki wst pnych bada wp ywu zmian stanu technicznego elementów zawieszenie oraz parametrów eksploatacyjnych pojazdu na rozk ad drga w konstrukcji pojazdu. W celu analizy zastosowano miary globalne sygna ów drganiowych w postaci warto ci maksymalnych. Opracowano wykresy rozk adów tych warto ci dla wszystkich badanych przypadków. Porównuj c warto ci zarejestrowane na kanale 3 z pozosta ymi warto ciami mo na wst pnie oceni jako t umienia drga i izolacji nadwozia pojazdu od drga pochodz cych od wymusze drogowych. Ró nica drga zarejestrowanych na wahaczu i nadwoziu jest ponad dziesi ciokrotnie wi ksza, co umo liwia wst pn ocen parametrów t umienia uk adu zawieszenia. Pog bione wnioskowanie wymaga zwi kszenia obszaru analizy wyników i oceny dynamiki zjawisk drganiowych. Bibliografia 1. Blacha L., Siwiec G., Oleksiak B.: Loss of aluminium during the process of Ti-Al-V alloy smelting in a vacuum induction melting (VIM) furnace. Metalurgija 52 (3), 2013, s Burdzik R.: Monitoring system of vibration propagation in vehicles and method of analysing vibration modes. J. Mikulski (Ed.): TST 2012, CCIS 329, Springer, Heidelberg, 2012, s Burdzik R., Fol ga P., W grzyn T., Silva Abílio P.: Influence of Exploitation Tire Stiffness on Vehicle Vibration. Conferencia Engenharia 2009, Covilha Portugalia, 2009, s Burdzik R., Gardulski J.: Metodyka wyznaczania diagnostycznych miar stanu technicznego amortyzatorów samochodowych. Diagnostyka 4(40), 2006, s Burdzik R., Dole ek R.: Research of vibration distribution in vehicle constructive. Perner s Contacts, Number 4, Volume VII, December 2012, s Burdzik R., Stanik Z., Warczek J.: Method of assessing the impact of material properties on the propagation of vibrations excited with a single force impulse. Archives of Materials and Metallurgy, 57(2), 2012, s Burdzik R.: The research of vibration of vehicle floor panel. Silesian University of Technology Scientific Papers, s. Transport 67, 2010, s Figlus T., Wilk A.: Application of analysis of envelope's spectrum for gearbox diagnosing. International Review of Mechanical Engineering 6 (6), 2012, s Jasi ski M., Radkowski S.: Use of bispectral-based fault detection method in the vibroacoustic diagnosis of the gearbox. Engineering Asset Lifecycle Management, 2010, s Konieczny., Burdzik R., azarz B.: Analysis of properties of automotive vehicle suspension arm depending on different materials used in the MSC.Adams environment. Archives of Materials Science and Engineering vol. 58/2, 2012, s Michalski R, Wierzbicki S.: An analysis of degradation of vehicles in operation. Eksploatacja i Niezawodnosc Maintenance and Reliability 1(37), 2008, s Nader M.: Influence of mechanical vibrationon the human body in the means of transport and its modeling. Archives of Transport vol. 12, iss. 2, 2000, s W grzyn T., Piwnik J., Burdzik R., Wojnar G., Hadry A.: New welding technologies for car body frame welding. Archives of Materials Science and Engineering vol. 58/2, 2012, s Uhl T., Chudzikiewicz A., Karpi ski J.: Dynamic problems in rail vehicle design. Archives of Transport vol. 12, iss. 1, 2000, s

9 Badania wp ywu zmian stanu technicznego elementów resoruj cych oraz RESEARCH ON INFLUENCE OF TECHNICAL STATE OF SPRUNG ELEMENTS AND MAINTENANCE PARAMETERS OF VEHICLES ON VIBRATION DISTRIBUTION IN CARBODY Summary: The paper presents the results of the research on influence of technical state of sprung elements and maintenance parameters of vehicles on vibration distribution in carbody. The scope of the research included the registration of the vibration of the vehicle with the new and the used spring with different characteristics and with different tire pressure and the extra load of the vehicle. Adopted range of research aims at the ability to simulate operation of the vehicle with different performance parameters and technical state of the sprung element of the suspension. In order to analyze a global measure is used as maximum values of the vibration signals recorded at different points of the vehicle structure. Keywords: vehicle vibration, spring elements, pressure in tire