Diagnozowanie układu zawieszenia pojazdu samochodowego (cz. 7)

Transkrypt

1 Diagnozowanie układu zawieszenia pojazdu samochodowego (cz. 7) data aktualizacji: Schemat wersji mobilnej stanowiska Shocktester 300 AFD do badania układu zawieszenia metodą drgań wymuszonych urządzenie z pulpitem sterującym, rejestratorem drgań i wyświetlaczem LCD (źródło: Boge/Sachs) Urządzenia do badania skuteczności tłumienia drgań zawieszenia metodą drgań wymuszonych mogą być wykonane w dwóch wersjach: stacjonarnej (zespoły wibracyjne wbudowane w posadzkę stanowiska) oraz mobilnej (z najazdami). W poprzedniej części artykułu opisane zostały odmiany stacjonarne tych urządzeń. Tym razem przedstawimy mobilne urządzenia do badania zawieszenia metodą drgań wymuszonych oraz przyrządy do badania układów hydraulicznych, wykorzystywane m.in. do kontroli stanu technicznego zawieszenia hydropneumatycznego. Rozwiązania konstrukcyjne w wersji mobilnej umożliwiają usytuowanie urządzeń na posadzce stanowiska bez konieczności wykonywania fundamentów. Do najechania pojazdem na zespoły wibracyjne stosuje się cztery płyty najazdowe. Odmiany mobilne urządzeń są przeznaczone do kontroli skuteczności tłumienia drgań zawieszenia pojazdów o dopuszczalnej masie całkowitej do 3,5 t. Mogą być stosowane m.in. w stacjach kontroli pojazdów, stacjach obsługi samochodów oraz w warsztatach samochodowych (specjalizujących się w naprawie układów zawieszenia). Urządzenia mobilne do badania zawieszenia Niżej przedstawiono wybrane odmiany stanowisk z elektronicznymi układami pomiarowymi do kontroli skuteczności tłumienia drgań układu zawieszenia pojazdu: Shocktester 3000 i 300 AFD firmy Boge/Sachs oraz TUZ-1 mobile wytwarzany przez firmę Unimetal. Są to urządzenia mobilne

2 z płytami najazdowymi. Tabela 1 1. Shocktester 3000 i 300 AFD firmy Boge/Sachs Niektórzy wytwórcy oferują mobilne urządzenia do kontroli stanu technicznego układu zawieszenia. Na rys. 1 i 2 zamieszczono schematy i zasadnicze wymiary wersji mobilnej stanowiska Shocktester 300 AFD, natomiast podstawowe dane techniczne przedstawiono w tabeli 1. Ogólny widok urządzenia Shocktester 3000 firmy Boge/Sachs w wersji ustawianej na podłodze stanowiska (z płytami najazdowymi) prezentuje rys. 3. Wersja mobilna stanowiska Shocktester firmy Boge/Sachs składa się z: - dwóch zespołów wibracyjnych, - czterech zespołów najazdowych, - jednostki sterującej (pulpitu sterowniczego). Zespoły wibracyjne należy ustawić na posadzce stanowiska. Do zespołów wibracyjnych mocowane są zespoły najazdowe. Zastosowano cztery jednakowe najazdy o wymiarach gabarytowych: długość 2190 mm, szerokość 500 mm, wysokość 276 mm. Zasada działania urządzenia mobilnego jest taka sama jak jego wersji stacjonarnej. Skuteczność tłumienia drgań w zawieszeniu pojazdu oceniana jest na podstawie analizy drgań w funkcji czasu (według testu Boge'a). Przebieg drgań jest rejestrowany przez czujniki indukcyjne przemieszczenia i po elektronicznym przetworzeniu przedstawiany na ekranie monitora lub na wyświetlaczach LCD. Parametrem diagnostycznym jest podwójna amplituda drgań płyty najazdowej w strefie rezonansu, która jest porównywana z wartościami granicznymi wprowadzonymi do pamięci mikroprocesora. Ocenie podlega także różnica wartości podwójnych amplitud drgań między stroną lewą i prawą danej osi. Charakterystyki wzorcowe są systematycznie aktualizowane przez producenta i dostarczane na płytach CD użytkownikom urządzenia. Urządzenie jest wyposażone w drukarkę, która umożliwia otrzymanie protokołu z badań. Wyniki pomiarów rejestrowane są oddzielnie dla zawieszenia kół przednich i tylnych pojazdu. Protokół badania składa się z części liczbowej i graficznej.

3 Tabela 2 2. TUZ-1 mobile firmy Unimetal Charakterystyka techniczna mobilnego urządzenia do kontroli skuteczności tłumienia drgań zawieszenia TUZ-1 mobile została przedstawiona w tabeli 2. Zasada działania urządzenia mobilnego jest taka sama jak jego wersji stacjonarnej. Skuteczność tłumienia drgań w zawieszeniu pojazdu ocenia się na podstawie analizy nacisku koła jezdnego na płytę stanowiska (według testu Eusama). Mobilne urządzenie do kontroli skuteczności tłumienia drgań w zawieszeniu wytwarzane przez firmę Unimetal składa się z: - dwóch oddzielnych zespołów wibracyjnych, - czterech zespołów najazdowych, - dwóch podstaw zespołów najazdowych, - jednostki sterującej (szafy sterowniczej). Zespoły wibracyjne należy ustawić na posadzce stanowiska. Następnie trzeba do nich zamocować podstawy i zespoły najazdowe (rys. 4). Zastosowano cztery najazdy o wymiarach gabarytowych: długość 1780 mm, szerokość 600 mm, wysokość 260 mm. TUZ-1 mobile powinno być zainstalowane w pomieszczeniu zamkniętym, ogrzewanym w okresie zimowym i posiadającym wyciąg spalin. Dopuszcza się czasowe usytuowanie urządzenia w okresie letnim na zewnątrz budynku (na powierzchni utwardzonej), po uprzednim zapewnieniu jego ochrony przed niekorzystnymi warunkami atmosferycznymi. Jednostkę sterującą (rys. 5) należy umieścić w miejscu zapewniającym dobrą widoczność i niestanowiącym przeszkody dla pojazdów, które będą przejeżdżać przez stanowisko. Zaleca się umieszczenie jednostki sterującej (szafy sterowniczej) po lewej stronie zespołów wibracyjnych.

4 Odległość szafy sterowniczej od zespołów wibracyjnych w kierunku najazdu powinna wynosić około 3500 mm, natomiast w kierunku prostopadłym maksymalnie 1200 mm. Wyniki pomiaru wskaźnika Eusama i jego różnicy prezentowane są na ekranie monitora zarówno w formie liczbowej, jak i graficznej (rys. 6). Drukarka zapewnia otrzymanie protokołu z badań. Mobilne stanowiska do badania układu zawieszenia pojazdu oferowane są również przez innych producentów. Na przykład firma Actia/Muller wytwarza urządzenie Expert Bench w wersji mobilnej (rys. 7), które jest przystosowane do transportu przyczepą samochodową. Składa się ono z: - dwóch zespołów wibracyjnych (prawy i lewy), - komputera, ekranu dotykowego i drukarki, - przyczepy transportowej wraz z systemem załadunkowym, - czterech ramp najazdowych o wymiarach 630 x 692 mm. Zainstalowanie urządzenia Expert Bench mobile wymaga przygotowania miejsca pomiarowego o wymiarach: szerokość 3100 mm, głębokość 600 mm, wysokość 228 mm (bez uwzględnienia wymiarów płyt najazdowych). Przygotowanie do pracy trwa nie dłużej niż 15 minut. Urządzenie jest dostarczane razem z przyczepą transportową i zestawem przenośnym. Przyrządy do badania instalacji hydraulicznych W przypadku pojazdu z hydropneumatycznym układem zawieszenia do kontroli stanu technicznego instalacji hydraulicznej stosuje się następujące metody: - diagnozowanie wstępne (ocena organoleptyczna), - badanie stanu oleju hydraulicznego, - pomiar parametrów diagnostycznych. Diagnozowanie wstępne instalacji hydraulicznych najczęściej obejmuje: zewnętrzne sprawdzenie elementów i zespołów układu hydraulicznego, ocenę szczelności oraz próbę działania. W samochodach z zawieszeniem hydropneumatycznym czynności diagnostyczne wykonywane metodami bezprzyrządowymi można przeprowadzić wzrokowo lub słuchowo przy uruchomionym silniku. Ocena stanu zawieszenia prowadzona za pomocą oględzin elementów składowych umożliwia wykrycie: - uszkodzeń mechanicznych (zgięcia i pęknięcia przewodów, przecięcia elementów gumowych itp.), - nieszczelności instalacji hydraulicznej (wycieków płynu hydraulicznego), - luzów występujących w miejscach połączeń elementów składowych (np. w miejscu mocowania siłowników hydraulicznych). W ramach kontroli wstępnej instalacji hydraulicznej (urządzeń hydraulicznych) zawieszenia najczęściej wykonuje się następujące czynności: - oględziny zewnętrzne w celu ustalenia, czy elementy instalacji odpowiadają tym wymaganiom technicznym, których spełnienie może być stwierdzone bez użycia przyrządów kontrolnych, - sprawdzenie szczelności zewnętrznej, - sprawdzenie zastosowanych materiałów i pokryć ochronnych (powinny być zgodne z wymaganiami dokumentacji technicznej badanego zespołu). Przed wykonaniem próby szczelności zewnętrznej należy starannie oczyścić zewnętrzne ścianki badanego zespołu i odpowietrzyć całą instalację. Przeważnie szczelność sprawdza się przez doprowadzenie do wnętrza obudowy zespołu cieczy roboczej o ciśnieniu minimalnym oraz o ciśnieniu przekraczającym o około 50% maksymalne ciśnienie robocze. Wymienione wartości ciśnień należy utrzymać przez określony czas (nie krótszy niż 60 sekund) w dokumentacji technicznej [1]. W czasie tej próby nie powinny wystąpić przecieki cieczy roboczej przez uszczelnienia, ścianki i miejsca połączeń. W części końcowej oględzin zewnętrznych należy obserwować zachowanie pojazdu po wyłączeniu silnika. Jeżeli wystąpi szybkie zmniejszanie się prześwitu samochodu (przy braku wycieków płynu

5 hydraulicznego), to świadczy to o dużej nieszczelności wewnętrznej regulatorów prześwitu lub o dużym zużyciu uszczelnień w cylindrach elementów resorujących. Stan oleju może być badany metodami uproszczonymi w pobliżu obiektu za pomocą przenośnych zestawów diagnostycznych, które z reguły umożliwiają sprawdzenie lepkości kinematycznej, czystości, kwasowości i zawartości wody w oleju. Z kolei metodami przyrządowymi mierzy się parametry diagnostyczne określające stan techniczny układów hydraulicznych. Najczęściej dokonuje się pomiaru: ciśnienia, szczelności, wydatku, temperatury, prędkości obrotowej, przecieków wewnętrznych i parametrów geometrycznych. Podczas badania zespołów hydraulicznych na ogół wykonuje się równoczesny pomiar kilku parametrów diagnostycznych. Podczas pomiaru parametrów diagnostycznych układu hydraulicznego niezbędna jest dobra znajomość jego budowy i działania. Umożliwia to prawidłowy wybór punktów diagnostycznych, ustalenie wartości mierzonych parametrów w wybranym punkcie oraz interpretację otrzymanych wyników. Przyrządy do oceny stanu technicznego układu hydraulicznego można podzielić na dwie grupy: - manometry (z wyposażeniem pomocniczym), umożliwiające pomiar chwilowej wartości ciśnienia cieczy w wybranym punkcie układu oraz ocenę szczelności (przez pomiar spadku ciśnienia w określonym czasie); - przenośne przyrządy, umożliwiające całościowe badanie instalacji hydraulicznych. Tabela 3 Stosowanie manometrów do diagnozowania instalacji hydraulicznych jest celowe zwłaszcza w przypadku wykonywania prostych pomiarów w układach hydrauliczno-mechanicznych. Najczęściej używa się manometrów o zakresie pomiarowym 0 16 MPa z wyposażeniem pomocniczym (trójnik, przewód elastyczny ze złączami gwintowymi, komplet złączy redukcyjnych).

6 Do pomiaru objętościowego natężenia przepływu (wydatku) oleju w instalacjach hydraulicznych używa się różnego typu przepływomierzy, na przykład turbinowych i suwakowych. Przykładem takich testerów mogą być przyrządy produkcji krajowej USDH-3A (turbinowy) oraz HT-3SM (suwakowy) przeznaczone do diagnozowania instalacji hydraulicznych. Po odpowiednim podłączeniu mogą być używane do diagnozowania zespołów układu hydraulicznego samochodu (także zawieszenia hydropneumatycznego). Charakterystykę techniczną wymienionych przepływomierzy przedstawiono w tabeli 3. Przepływomierz turbinowy USDH-3A umożliwia pomiar wydatku pompy, ciśnienia roboczego, temperatury oleju, prędkości obrotowej pompy (wału korbowego silnika), spadku ciśnienia w określonym czasie (szczelności). Na rys. 8 przedstawiono schemat układu pomiarowego tego przyrządu. Wewnątrz urządzenia możliwe są dwa obiegi oleju: - I obieg olej od pompy hydraulicznej doprowadzany jest do złącza dolotowego (10), dalej przez przepływomierz (6) do zaworu dławiącego (5) i złącza zlewowego (11), które łączy się ze zbiornikiem; obieg ten jest stosowany podczas pomiaru wydatku oleju; - II obieg po otwarciu zaworu odcinającego (7) włącza się drugi obwód, ciśnieniowe złącze wylotowe (12) łączy się z zespołem, w którym dokonuje się pomiaru ciśnienia (np. ciśnienia otwarcia zaworu bezpieczeństwa) lub badania nieszczelności wewnętrznych (np. w siłowniku). Możliwości pomiarowe przepływomierza USDH-3A pozwalają na ocenę stanu technicznego układów hydraulicznych zarówno w pojazdach samochodowych, jak i w maszynach roboczych. Z praktyki diagnostycznej wynika, że przepływomierze turbinowe są wrażliwe na zanieczyszczenia oleju i na wstrząsy. W związku z tym występuje konieczność częstego demontażu, kontroli i ewentualnego czyszczenia wirnika i jego łożysk. Zanieczyszczenia można ograniczyć, stosując na wlocie do przepływomierza dodatkowy filtr o dokładności filtrowania co najmniej 16 μm. Podczas diagnozowania układów hydraulicznych zakłada się, że przepływomierz powinien mieć klasę dokładności nie większą niż 2,5. Dokładność pomiaru przepływomierzy turbinowych w dolnej części zakresu pomiarowego jest niewielka, a w pozostałej części w dużym stopniu zależy od lepkości kinematycznej oleju. Aby uniknąć błędów wynikających z zakłóceń pola magnetycznego, przepływomierze turbinowe powinny być umieszczone w pewnej odległości od pracujących maszyn elektrycznych (silników, prądnic, alternatorów). Znanym wytwórcą przyrządów do badania instalacji hydraulicznych jest Hydac. Na rys. 9 przedstawiono przyrząd HMG 2020 tej firmy (z wyposażeniem), który jest przeznaczony do wykonywania bieżących pomiarów diagnostycznych w układach hydraulicznych. Jest to urządzenie uniwersalne, którym można wykonywać równoczesne pomiary kilku wielkości fizycznych. Można przeprowadzać zarówno pomiar ciągły parametrów diagnostycznych, jak i pomiar wartości szczytowych i różnic wskazań. HMG 2020 przeznaczony jest do pomiaru wartości: ciśnienia, temperatury, natężenia przepływu, prędkości obrotowej i innych parametrów diagnostycznych. Do współpracy z nim służą następujące przetworniki: - ciśnienia o klasach dokładności: 0,3%, 0,5% i 1% oraz zakresie ciśnienia do 60 MPa, temperatury ETS 4000 o zakresie pomiarowym od -25 C do +100 C, - przepływu (turbinowe) o następujących zakresach pomiarowych: 6-60 dm3/min, dm3/min i dm3/min, - sonda HDS 1000 do pomiaru prędkości obrotowej (np. wału silnika napędzającego pompę hydrauliczną), - kryza do pomiaru natężenia przepływu o następujących zakresach: 5 20 dm3/min, dm3/min i dm3/min. Dane pomiarowe mogą być zapamiętane i wydrukowane w postaci graficznej lub liczbowej w protokole z badań. Wydruk można wykonać na standardowych drukarkach dostępnych na rynku. Z urządzeniem współpracuje oprzyrządowanie dodatkowe oraz pakiet oprogramowania HMGDESK

7 przeznaczony do współpracy z komputerem osobistym, rozszerzający możliwości pomiarowe. Osprzęt do przyrządu HMG oferowany przez firmę Hydac obejmuje między innymi: oprogramowanie do komputera osobistego (PC), przetworniki ciśnienia, temperatury oraz wydatku, sondę do pomiaru prędkości obrotowej, drukarkę atramentową, przewody przyłączeniowe i złącza adaptacyjne. Zakończenie Praktyczna realizacja procesu diagnostycznego pojazdu, układu (również układu zawieszenia) lub zespołu wymaga znajomości i posiadania: - metod diagnozowania, - przyrządów (urządzeń, środków) diagnostycznych, - algorytmów kontroli stanu i lokalizacji uszkodzeń. Rozróżnia się dwie fazy badań i oceny stanu pojazdu samochodowego, jego układu (także zawieszenia) lub zespołu: - kontrolę stanu, - lokalizację uszkodzeń. Zadanie podstawowe w procesie diagnozowania samochodu lub jego układu (zespołu) to określenie stanu obiektu w całości, bez rozróżniania jego elementów. Celem badania jest stwierdzenie, czy obiekt jako całość nadaje się do użytku. Takie badanie nazywa się kontrolą stanu pojazdu lub jego układu (zespołu). Uzyskanie przynajmniej jednego negatywnego wyniku sprawdzenia oznacza, że pojazd, jego układ lub zespół znajduje się w stanie niezdatności i powinien być skierowany do drugiej fazy badań, to jest ustalenia stanu jego elementów składowych celem ich regulacji, naprawy lub wymiany. Takie badanie nazywa się lokalizacją uszkodzeń. Do realizacji kontroli stanu i lokalizacji uszkodzeń służą algorytmy, czyli uporządkowane minimalne zbiory sprawdzeń diagnostycznych. dr inż. Kazimierz Sitek Literatura: 1. Kaparuk J.: Zawieszenia hydropneumatyczne. Auto Moto Serwis nr 11/ Praca zbiorowa (red. Niziński S.): Diagnostyka samochodów osobowych i ciężarowych. Dom Wydawniczy Bellona, Warszawa Praca zbiorowa (red. Żółtowski B., Cempel C.): Inżynieria diagnostyki maszyn. Instytut Technologii Eksploatacji PIB, Radom Źródło: