ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 4(1)/214 Tomasz L. Stańczyk 1, Rafał Jurecki 2 ANALIZA PORÓWNAWCZA METOD BADANIA AMORTYZATORÓW HYDRAULICZNYCH 1. Wstęp Zawieszenie jest układem, którego głównym zadaniem jest zapewnienie odpowiedniego komfortu jazdy. Rosnące w ostatnich 2 3 latach znaczenie problemów bezpieczeństwa ruchu drogowego powoduje, że coraz silniej podkreślany jest (dawniej traktowany jako drugorzędny) wpływ poprawności działania amortyzatorów na bezpieczeństwo czynne samochodu. Aby działanie podstawowych dla bezpieczeństwa czynnego układów hamulcowego i kierowniczego, było efektywne, niezbędne jest zapewnienie dobrej współpracy między kołem a drogą. Znaczący wpływ na tę współpracę mają amortyzatory, dlatego kontrola własności tłumiących amortyzatorów dokonywana jest podczas okresowych przeglądów technicznych samochodów. 2. Metody badań amortyzatorów Najdokładniejszym sposobem zbadania własności tłumiących amortyzatora i rozpoznania ewentualnej niesprawności jest badanie na specjalnym stanowisku amortyzatora wymontowanego z pojazdu. Jednak ze względu na łatwość i szybkość wykonania pomiarów powszechnie stosowane są w diagnostyce amortyzatorów metody bezdemontażowe. Ich wadą jest wpływ na uzyskiwane wyniki innych parametrów pojazdu oraz stanowiska badawczego. W literaturze podawany jest ogólny podział metod badania amortyzatorów (zamontowanych w pojeździe) na [1], [3]: - metodę drgań swobodnych; - metodę drgań wymuszonych. Pierwsza z tych metod, ze względu na swe wady, w tym bardzo silny wpływ na wynik badań tarcia suchego w zawieszeniu, przestała być wykorzystywana. Wśród oferowanych na rynku urządzeń do diagnostyki amortyzatorów nie ma ani jednego wykorzystującego tę metodę. Można zatem uznać, że ma ona znaczenie wyłącznie historyczne. Powszechnie, już od ponad 3 lat, wykorzystywana jest druga metoda - drgań wymuszonych, która upowszechniła się w dwóch podstawowych wariantach [1], [2]. W starszym z wariantów, zaproponowanym przez firmę BOGE, wielkością mierzoną była maksymalna amplituda płyty najazdowej, odpowiadająca rezonansowi masy resorowanej. Amplituda ta była porównywana z wielkością wzorcową, charakterystyczną dla badanego samochodu i zamontowanego w nim amortyzatora (podawaną przez producenta). Potrzeba posiadania takiej bazy i ciągłego jej 1 dr hab. inż. Tomasz Lech Stańczyk prof. ndzw, kierownik Katery Pojazdów Samochodowych i Transportu Politechniki Świętokrzyskiej 2 dr inż. Rafał Jurecki, Katera Pojazdów Samochodowych i Transportu Politechniki Świętokrzyskiej 25
aktualizowania była istotną wadą tej metody. Stało się to szczególnie uciążliwe, gdy wraz z komputeryzacją produkcji i dystrybucji samochodów możliwe stało się produkowanie kilku wariantów danego modelu i bardzo częsta ich modernizacja. Spowodowało to wyeliminowanie z rynku urządzeń diagnostycznych bazujących na metodzie BOGE w tej podstawowej postaci. 3. Metoda EUSAMA W nieco nowszej odmianie metody drgań wymuszonych, zwanej testem EUSAMA (od angielskiej nazwy Europejskiego Stowarzyszenia Producentów Amortyzatorów), bada się stosunek składowej dynamicznej siły na kole do jej składowej statycznej. Zaletą metody jest uniezależnienie od określania indywidualnych kryteriów oceny dla każdego samochodu. Przyjęto uniwersalne dla wszystkich samochodów zalecenia: wartość wskaźnika WE (Wskaźnik EUSAMA) powyżej 6% - stan amortyzatora bardzo dobry, od 4% do 6% - stan dobry, od 2% do 4% - dostateczny, natomiast poniżej 2% stan niedostateczny. Metoda ta zaczęła dosyć szybko zyskiwać uznanie i w chwili obecnej jest najczęściej stosowaną metodą diagnostyki amortyzatorów. Wśród aktualnie oferowanych na rynku urządzeń diagnostycznych ok. 7% wykorzystuje metodę EUSAMA. Po pewnym czasie ujawniła się jedna z głównych wad tej metody, którą jest bardzo silna zależność uzyskiwanych wyników od amplitudy wymuszenia. W podanych w pracy [4] wynikach symulacji badań na stanowisku tego typu, zmianie amplitudy wymuszenia od 1 do 7 mm odpowiadała w samochodzie Cinquecento zmiana wartości wskaźnika WE od 9% do %. Ocena tego samego amortyzatora może sie zatem wahać od bardzo dobry do całkowicie niesprawny, zależnie od realizowanej na stanowisku badawczym wartości amplitudy wymuszenia (przemieszczenia pionowego płyty najazdowej). Producenci stanowisk diagnostycznych wykorzystujących tę metodę nie nagłaśniają tego problemu, ale doskonale o tym wiedzą. Dlatego dostosowując amplitudę wymuszenia do badania samochodów o dużej masie, jedynie enigmatycznie informują, że diagnoza może nie być prawidłowa w przypadku samochodów lekkich, albo zalecają dociążanie ich podczas badania. Oznacza to, że w odniesieniu do samochodów lekkich ocena tłumienia amortyzatorów jest fikcją. Wyniki badań eksperymentalnych wpływu masy resorowanej samochodu na wynik testu EUSAMA przedstawione zostały w pracach [5] i [6]. Łącznie oba te badania mogą być uznane za dosyć reprezentatywne. W pracy [5] przedstawiono wyniki badań amortyzatorów osi tylnej samochodu Ford Escort, w którym zwiększano masę od wartości nominalnej 534 kg do wartości 753 kg (przyrost o 41%). W pracy [6], w badaniach amortyzatorów zawieszeń przednich i tylnych samochodów: Skoda Felicja, Seat Toledo, VW Caravelle i Audi A4, zmieniano masę o wartości: 75, 15, 225, 3 i 35kg od wartości nominalnej dla każdego z badanych pojazdów. Odpowiadało to maksymalnemu przyrostowi o 36% dla najmniejszego samochodu i o 19% dla największego. Wyniki tych badań oraz zależność uśrednioną, przedstawiono na rysunkach 1 i 2. Okazało się, że dla każdego z badanych samochodów dany przyrost masy skutkował podobnym wzrostem wartości wskaźnika WE linie na obu wykresach mają bardzo podobne współczynniki kierunkowe, co przejawia się prawie równoległym ich przebiegiem. Co ciekawe podobny wzrost wartości wskaźnika WE występował bez względu na to, czy w pierwszym (podstawowym) pomiarze amortyzator uzyskiwał ocenę niską (WE<4% dla Opla Astry i Audi A4), czy wysoką (WE 6% dla Forda Escorta i Forda Mondeo). Na rysunkach 1 i 2 pokazano zmiany wartości wskaźnika WE 26
wartość wskaźnika Eusama, % wartość wskaźnika Eusama, % w funkcji procentowej zmiany masy. Identyczne prawidłowości występują dla zależności sporządzonych w funkcji ilościowej zmiany masy wyrażonej w kilogramach. 1 9 8 7 6 y =.1718x + 65.813 5 4 3 2 1 Skoda Felicia [6] Seat Toledo [6] VW Caravelle [6] Audi A4 [6] Opel Astra średnia -5,%,% 5,% 1,% 15,% 2,% 25,% procetowa zmiana masy przypadającej na przednią oś pojazdu, kg Rys. 1. Wpływ przyrostu masy na zmianę wartości wskaźnika EUSAMA, dla amortyzatorów zawieszenia przedniego 1 9 8 7 y =.353x + 53.54 6 5 4 3 2 1 Skoda Felicia [6] Seat Toledo y [6] = 23,1x + 57,9 VW Caravelle y = [6] 41,635x + 44,87 Audi A4 [6] y = 38,667x + 51,765 Ford Escort y 1999 = 26,68x [5] + 39,555 Opel Astra y = 37x + 59,2 y = 51,271x + 34,29 średnia y = 38,384x + 49,675,% 5,% 1,% 15,% 2,% 25,% 3,% 35,% 4,% 45,% procentowa zmiana masy przypadającej na tylną oś pojazdu, kg Rys. 2. Wpływ przyrostu masy na zmianę wartości wskaźnika EUSAMA, dla amortyzatorów zawieszenia tylnego 27
W tabeli 1 podano wartości współczynników kierunkowych zależności między zmianą masy a zmianą wartości wskaźnika WE, uśrednionych dla wszystkich badanych przypadków. Współczynniki te można interpretować jako współczynniki wrażliwości modelu zależności między tymi wielkościami. Tabela 1. Współczynniki kierunkowe uśrednionych zależności między przyrostem masy a wartością wskaźnika EUSAMA Przednie zawieszenie Tylne zawieszenie Zmiana masy Współczynnik kierunkowy ilościowa,17 procentowa,172 ilościowa,635 procentowa,353 Przedstawione wykresy pokazują, że metoda wykazuje wyraźnie widoczną wrażliwość na zmianę obciążenia (masy). Można zatem dociążając mały samochód uzyskać pozytywny wynik testu EUSAMA, ale wcale nie będzie to oznaczało, że amortyzator ma właściwe tłumienie. Podobnie jak przed dociążeniem słaby lub negatywny wynik nie oznaczał, że amortyzatory są niesprawne. Świadczy to jedynie o tym, że metoda nie nadaje się do małych samochodów, ale również w odniesieniu do samochodów o średniej masie może w sposób istotny zaniżać wyniki oceny tłumienia. Fakt ten nie powinien być przesłanką do formułowania zaleceń o jakimś dociążaniu badanego samochodu, podczas gdy zalecenia takie można znaleźć nie tylko w fabrycznych instrukcjach użytkowania tego typu stanowisk ale jest ono podane w Załączniku 2 do rozporządzenia określającego sposób przeprowadzania badań technicznych pojazdów [9]. Zgodnie z tym rozporządzeniem, dla samochodów o masie własnej mniejszej niż 9 kg dopuszcza się obciążenie tylnej osi masą równoważną masie 2 osób, a ponadto w stosunku do ogólnie przyjmowanej granicy określającej niedostateczne tłumienie WE = 2 %, koryguje sie to zalecenie graniczne następująco: 15% dla pojazdów o masie własnej 9 kg; 2% dla pojazdów o masie własnej >9 i 15 kg; 25% dla pojazdów o masie własnej >15 kg. Wykazany powyżej fakt, że wynik metody EUSAMA zależy od masy samochodu powinien być podstawą do sformułowania wniosku, że należy poszukiwać lepszych, doskonalszych metod oceny działania amortyzatorów, a zrezygnować z tej metody. Może być ona użyteczna jedynie do badań porównawczych: jeśli ten sam samochód, na tym, samym stanowisku uzyskuje gorszy wynik oceny, to nastąpiło pogorszenie własności tłumiących amortyzatorów (jeśli jesteśmy pewni, że wyeliminowaliśmy wpływ innych czynników na wynik oceny). Kolejnym czynnikiem, który wpływa na wynik testu EUSAMA jest zmiana ciśnienia w ogumieniu, silnie wpływająca na zmianę sztywność ogumienia. Przykładową zależność między ciśnieniem a sztywnością ogumienia można znaleźć w pracy [5], ale również w większości podręczników z zakresu mechaniki ruchu samochodów. 28
wartość wskaźnika Eusama, % Wyniki eksperymentalnych badań wpływu ciśnienia w ogumieniu na wynik testu EUSAMA zostały podane w pracach [5], [6], [7] i [8]. Łącznie badania te mogą być uznane za miarodajną informację. W pracy [5] przedstawiono wyniki badań amortyzatorów osi tylnej samochodu Ford Escort, w pracy [6] badano amortyzatory zawieszeń przednich i tylnych samochodów: Skoda Felicja, Seat Toledo, VW Caravelle i Audi A4, w pracy [7] zbadano amortyzatory przedniego i tylnego zawieszenia dwóch samochodów Fiat Punto (z różnych roczników) i Skody Fabia, zaś w pracy [8] badaniom poddano 3 amortyzatory popularnego samochodu klasy średniej. Na rysunkach 3 4 przedstawione zostały wyniki tych badań na wspólnych wykresach, wraz z naniesioną na tych wykresach linią przedstawiającą zależność uśrednioną. Na rysunkach tych pokazano zmiany wartości wskaźnika WE w funkcji procentowej zmiany ciśnienia, ale identyczne prawidłowości występują dla zależności sporządzonych w funkcji ilościowej zmiany ciśnienia wyrażonej w MPa. 1 9 8 7 6 Skoda Felicia [6] Seat Toledo [6] VW Caravelle [6] 5 y = -,3682x + 61,287 Audi A4 [6] Fiat Punto 24 [7] 4 Fiat Punto 26 [7] Skoda Fabia Combi 26 [ 7] 3 Opel Astra G używany I [8] 2 używany II [8] nowy [8] 1 średnia -6% -4% -2% % 2% 4% 6% zmiana ciśnienia w ogumieniu kół przednich, % Rys. 3. Wpływ zmiany ciśnienia w ogumieniu, na zmianę wartości wskaźnika EUSAMA, dla amortyzatorów zawieszenia przedniego 29
wartość wskaźnika Eusama, % y = -,3613x + 52,19 1 9 8 7 6 Skoda Felicia [6] Seat Toledo [6] VW Caravelle [6] Audi A4 [6] Fiat Punto 24 [7] Fiat Punto 26 [7] Skoda Fabia Combi 26 [ 7] Escort 1999 [5] Opel Astra G używany I [8] używany II [8] nowy [8] średnia 5 4 3 2 1-6% -4% -2% % 2% 4% 6% zmiana ciśnienia w ogumieniu kół tylnych, MPa Rys. 4. Wpływ zmiany ciśnienia w ogumieniu na zmianę wartości wskaźnika EUSAMA, dla amortyzatorów zawieszenia tylnego W tym przypadku również, dla wszystkich badanych samochodów określona zmiana wartości ciśnienia w ogumieniu powodowała bardzo podobną zmianę wartości współczynnika WE, o czym świadczy fakt, że linie na obu wykresach mają bardzo podobne współczynniki kierunkowe, a więc ich przebieg jest prawie równoległy. Podobnie jak poprzednio, zbliżona zmiana wartości wskaźnika WE występowała bez względu na to, czy w pomiarze dla ciśnienia nominalnego amortyzator uzyskiwał ocenę niską, czy wysoką. W tabeli 2 podano wartości współczynników kierunkowych zależności między zmianą ciśnienia w ogumieniu a zmianą wartości wskaźnika WE, uśrednionych dla wszystkich badanych przypadków. Współczynniki te można interpretować jako współczynniki wrażliwości modelu zależności między tymi wielkościami. Tabela 2. Współczynniki kierunkowe uśrednionych zależności między wartością ciśnienia w ogumieniu a zmianą wartości wskaźnika WE Przednie zawieszenie Tylne zawieszenie Zmiana wartości ciśnienia w ogumieniu Współczynnik kierunkowy ilościowa -172,3 procentowa -,368 ilościowa -187,7 procentowa -,361 Ponieważ naniesione na wspólne wykresy wyniki badań eksperymentalnych przeprowadzonych przez różne zespoły autorskie, z różnych ośrodków są spójne, można 3
z całą pewnością sformułować wniosek, że wyniki oceny własności tłumiących amortyzatorów metodą EUSAMA bardzo silnie zależą od wartości ciśnienia w ogumieniu. Na przedstawionych rysunkach można odczytać przykłady zmienności (dla tego samego amortyzatora) od WE=5% do WE=55%, co oznacza zakres oceny od bardzo zły do dobry, lub od WE=32% do WE=78%, co oznacza zakres oceny od dostateczny do bardzo dobry. Taką zmienność wyników oceny trudno zaakceptować. Nawet, jeśli w cytowanym rozporządzeniu zaleca się kontrolę ciśnienia w ogumieniu, to z praktyki wiadomo, że nie jest to ściśle przestrzegane, a zatem uzyskiwane wyniki są bardzo niepewne. Ponadto tak silny wpływ ciśnienia, powoduje, że jest bardzo łatwo nimi manipulować. Przedstawione wyniki dobitnie świadczą, że metoda EUSAMA, mimo silnego jej upowszechnienia jest metodą bardzo niepewną. Zatem celowe jest poszukiwanie nowych metod lub doskonalenie istniejących. Podobne wnioski formułowane są w cytowanych powyżej pracach. 4. Zmodyfikowana metoda BOGE Istotne wady obu podstawowych metod badawczych, była przesłanką do poszukiwania sposobów wyeliminowania ich, przy zachowaniu zasady drgań wymuszonych i zaprojektowanej struktury dynamicznej stanowiska. Chronologicznie, jako pierwsza pojawiła się zmodyfikowana metoda BOGE, którą zaproponowała w swoich urządzeniach firma MAHA (np. w stanowiskach SA 2 i FWT 1). Zmodyfikowano podparcie płyty najazdowej, wprowadzając dodatkowe podparcie sprężyste Umożliwiło to pomiar siły nacisku koła na płytę. Urządzenia te rejestrowały czasowy przebieg drgań i umożliwiały określenie maksymalnej amplitudy drgań płyty najazdowej (podobnie, jak w klasycznej metodzie BOGE) oraz dodatkowo procentowego wskaźnika tłumienia (analogicznie do metody EUSAMA) [1]. Wskaźnik ten w języku polskim określany jest w instrukcjach, jako sprawność tłumienia lub sprawność amortyzatorów, a na wyświetlaczu stanowiska badawczego, jako przyczepność. Oszacowanie procentowego wskaźnika tłumienia dokonywane jest w tych urządzeniach według własnego algorytmu, opracowanego przez firmę MAHA. Oparty jest on na założeniu liniowej zależności między maksymalną wartością zarejestrowanej amplitudy drgań a masą przypadającą na dane koło. Zgodnie z tym założeniem, wskaźnik osiągnąłby wartość 1%, gdyby amplituda drgań była równa zeru. Możliwość osiągnięcia zerowej amplitudy wynika z przyjętej postaci modelu matematycznego (wspomnianej wyżej zależności liniowej - linia przechodzi przez punkt o współrzędnych (,1)). W warunkach rzeczywistych nie jest to możliwe, dlatego przyjęto, że w pełni sprawny amortyzator pozwala uzyskać wynik 9% dla zawieszeń o charakterystyce sportowej i 7% dla zawieszeń o charakterystyce komfortowej. Kryteria oceny stanu amortyzatorów sformułowane przez firmę MAHA [1] podano w tabeli 3. Mimo, iż kryteria te sformułowano na podstawie badań dużej liczby pojazdów różnych producentów, to jednak firma zastrzega, że zdarza się, że w przypadku niektórych modeli samochodów przyjęte kryteria prowadzą do błędnych interpretacji. W takich przypadkach firma zaleca wykonać pomiar dla całkowicie sprawnych (nowych) amortyzatorów, i traktować uzyskane wartości, jako wartości referencyjne dla danego pojazdu. Oprócz firmy MAHA, zmodyfikowaną metodę BOGE wykorzystuje obecnie również firma CERTUS w urządzeniu CSA. 31
Tabela 3. Kryteria oceny stanu amortyzatorów według zmodyfikowanej metody Boge dla stanowisk firmy MAHA Ocena stanu Zawieszenie komfortowe Zawieszenie sportowe Dobry 7% 9% Słaby 4% 7% Niesprawny poniżej 4% 4% Autorzy nie mieli możliwości samodzielnego dokonania badań eksperymentalnych, umożliwiających ocenę poprawności tej metody, dlatego przedstawione będą wybrane wyniki badań innych autorów. W pracy [11] przedstawione zostały wyniki badań wpływu na wynik oceny amortyzatorów, zmiany ciśnienia w ogumieniu oraz przyrostu masy, czyli tych czynników, które w istotny sposób wpływały na wynik oceny w teście EUSAMA. W pracy tej podano wpływ tych czynników zarówno na wartość maksymalnej amplitudy drgań płyty najazdowej, jak i na wartość procentowego wskaźnika tłumienia. Badania przeprowadzono na stanowisku FWT 1, dla samochodu Citroen Xsara. Ponieważ w bardzo rozpowszechnionym teście EUSAMA dokonuje się oceny procentowej, w tym przypadku diagności również przywiązują większą uwagę do tego typu oceny. Dlatego na rysunku 5 pokazano wpływ omawianych parametrów na uzyskiwaną wartość procentowego wskaźnika tłumienia. Rys. 5. Wpływ zmiany ciśnienia w ogumieniu oraz przyrostu masy na zmianę wartości procentowego wskaźnika tłumienia [11] Przedstawione wykresy pokazują, że w przeciwieństwie do metody EUSAMA zmiany ciśnienia w ogumieniu nie mają istotnego wpływy na uzyskiwane wartości procentowego wskaźnika tłumienia. Znaczący wpływ na wynik oceny ma natomiast nawet niewielki przyrost masy, co stanowi istotną wadę metody. Z uogólnieniem tych wyników należy ponadto zachować pewną ostrożność, gdyż są to wyniki badania tylko dwóch amortyzatorów, jednego modelu samochodu. Próbę bezpośredniego porównania ocen dokonywanych metodą EUSAMA oraz zmodyfikowaną (według algorytmu firmy MAHA) metodą BOGE przedstawiono w pracy [12]. Na rysunku 6 pokazano porównanie zależności pomiędzy względnym poziomem tłumienia, a oszacowaniem procentowym wskaźnika tłumienia uzyskanym na 32
stanowisku FWT 1 firmy MAHA (zmodyfikowana metoda BOGE) z zależnością podaną w pracy [3] dla zmian wskaźnika EUSAMA. Jako względnym poziom tłumienia określony jest procent uzyskiwanej maksymalnej siły tłumienia, wyznaczonej dla amortyzatora wymontowanego z pojazdu. Rys. 6. Porównanie procentowych wskaźników tłumienia uzyskanych metodą EUSAMA oraz zmodyfikowaną metodą BOGE (wg. firmy MAHA) [12] Przedstawiony wykres pokazuje, że dla tych samych wartości względnego poziomu tłumienia oceny dokonane tymi metodami różnią się, przy czym w niektórych przypadkach różnica ta jest duża, np. dla względnego poziomu tłumienia 4% ocena EUSAMA wynosi 47%, a ocena wg firmy MAHA 29%; dla względnego poziomu tłumienia 8% ocena EUSAMA wynosi 65%, a ocena wg firmy MAHA 78%. Interesującym jest, że w pierwszym przypadku bliższy prawdziwej ocenie jest wynik EUSAMA, a w drugim przypadku wynik uzyskany zmodyfikowana metodą BOGE. Jednak wykres ten pokazuje jeszcze jedną istotną wadę zmodyfikowanej metody BOGE. W przypadku metody EUSAMA odwzorowanie odwrotne jest jednoznaczne, natomiast dla zmodyfikowanego BOGE nie jest ono jednoznaczne. Na przykład ocenie 75% na tym stanowisku mogą odpowiadać 3 wartości względnego poziomu tłumienia: ok. 74%, 9% i 96%. 5. Metoda kąta fazowego (modyfikacja metody EUSAMA) Interesującą propozycję modyfikacji metody EUSAMA zaproponowała amerykańska firma Hunter Engineering Company. Do oceny jakości amortyzatorów firma ta zaproponowała kąt fazowy [13]. W ogólnym zarysie propozycja ta przedstawiona została również w pracy [14]. W metodzie tej kąt fazowy zdefiniowany jest jako kąt przesunięcia fazowego pomiędzy sygnałem przemieszczenia płyty najazdowej stanowiska, a sygnałem siły nacisku działającej między kołem samochodu a płytą. Istotną zaletą proponowanej metody jest fakt, że nie wymaga ona opracowywania nowej konstrukcji stanowiska. Wystarczy niewielka modyfikacja stanowiska EUSAMA, polegająca na wprowadzeniu dodatkowego pomiaru przemieszczenia płyty najazdowej. Niezbędna jest oczywiście modyfikacja algorytmu obróbki wyników pomiarów. Należy przy tym podkreślić, że kąt fazowy nie zależy wcale od amplitudy wymuszenia 33
realizowanego na stanowisku (zależność wyniku testu od amplitudy wymuszenia wskazano jako jedną z głównych wad metody EUSAMA). Jako kryterium oceny zaproponowano w pracy [13] najmniejszą wartość kata fazowego osiąganą w paśmie pomiędzy częstościami drgań własnych mas resorowanej i nieresorowanej badanego pojazdu. Jeśli w zawieszeniu zamontowany jest odpowiedni amortyzator, wówczas najmniejsza wartość kata fazowego będzie przyjmowała wartość powyżej 9º (powyżej π/2), we wskazanym paśmie częstości. Oprócz kąta fazowego, w pracy [13] zaproponowano również pomiar dodatkowych wielkości mających wpływ na odczuwanie komfortu jazdy, m.in. sztywności trakcyjnej ( ride stiffness ). Do jej oceny ma służyć pomiar przyspieszenia masy resorowanej względem masy nieresorowanej wyrażony w procentach, w paśmie częstości od 4 do 8Hz. Aby uznać przydatność kąta fazowego, jako parametru diagnostycznego, należy wykazać, że istnieje wyraźna zależność między jego wartościami a wielkością tłumienia w zawieszeniu. Ponadto należy się upewnić, czy jest on dostatecznie odporny na zakłócenia spowodowane zmiennością innych parametrów samochodu. Zmienność taka, w pewnym zakresie, w warunkach eksploatacyjnych powinna być brana pod uwagę. Wpływ innych (poza tłumieniem w zawieszeniu) parametrów powinien być jak najmniejszy. W pewnym zakresie analiza taka przeprowadzona została w pracy [13], jednak trudno uznać ją za w pełni miarodajną, gdyż przeprowadzona została tylko dla jednego samochodu o średniej masie, a jak wiadomo to w samochodach małych pojawiają się problemy w teście EUSAMA. Należy się upewnić, czy w tym przypadku nie ma podobnych problemów. Przyjęto tam ponadto dosyć duże wartości sztywności (56 kn/m) i tłumienia (1,75 kns/m) zawieszenia pojedynczego koła. Duża wartość sztywności powoduje, że częstość drgań własnych masy resorowanej jest również wysoka - wynosi 2,46 Hz. Szczegółową analizę dla trzech reprezentatywnych przypadków samochodów: małego (o masie własnej m wł = 7 kg), średniego (m wł = 12 kg) i dużego (m wł = 2 kg), przeprowadzono w pracy [15]. Przyjęto tam również zakres zmian poszczególnych parametrów, tak aby był on zgodny ze zmiennością, która może się pojawić w procesie normalnej eksploatacji samochodu. Wpływ zmian wartości tłumienia w zawieszeniu na przebieg zależności kąta fazowego w funkcji częstości kątowej, dla każdego z tych samochodów pokazano na rysunkach 7, 8 i 9. Dla każdego samochodu przyjęto inne, zmieniające się wartości współczynnika tłumienia zawieszenia c 2, jednak zasada ich wyznaczenia jest jednakowa w każdym przypadku. Pierwsza wartość to tłumienie nominalne c 2nom dla danego samochodu, następnie dwie wartości mniejsze: 1% c 2nom i 5% c 2nom oraz dwie wartości większe:,5 c kr i,9 c kr (gdzie c kr - tłumienie krytyczne). Dla ułatwienia analizy, na każdym z wykresów naniesiono pionowe linie pokazujące wartości częstości drgań własnych niższa częstość na wykresach to częstość drgań własnych 2 masy resorowanej m 2, a wyższa - częstość drgań własnych 1 masy nieresorowanej m 1. Analiza przedstawionych wykresów pokazuje, że kąt fazowy może świadczyć o wielkości tłumienia, ale tylko w przypadku, gdy posłużymy się wartością tego kąta uzyskiwaną w określnych przedziałach częstości drgań. Dotyczy to przedziałów, w których linie wykresów są uporządkowane zgodnie lub przeciwnie do narastającego uporządkowania współczynników tłumienia w zawieszeniu c 2. W przedziałach częstości, 34
rad rad w których linie są wymieszane ) kąt fazowy absolutnie nie nadaje się na parametr diagnostyczny. 4 3 Samochod 1 c2 = 7 Ns/m c2 = 7 Ns/m c2 = 35 Ns/m c2 = 117 Ns/m c2 = 21 Ns/m 2 1 4 8 12 rad/s Rys. 7. Zależność kąta fazowego od tłumienia w zawieszeniu, dla samochodu 1 (małego) [15] 3 2 1 Samochód 2 c2 = 11 Ns/m c2 = 11 Ns/m c2 = 55 Ns/m c2 = 217 Ns/m c2 = 39 Ns/m 4 8 12 rad/s Rys. 8. Zależność kąta fazowego od tłumienia w zawieszeniu, dla samochodu 2 (średniego) [15] 35
, rad 3 2 1 Samochod 3 c2 = 14 Ns/m c2 = 14 Ns/m c2 = 7 Ns/m c2 = 34 Ns/m c2 = 547 Ns/m 4 8 12 rad/s Rys. 9. Zależność kąta fazowego od tłumienia w zawieszeniu, dla samochodu 3 (dużego) [15] Istnieją dwa obszary, w których w sposób bardzo wyraźny zmiany wartości kąta fazowego świadczą o zmianach wartości tłumienia. Są to: - obszar w otoczeniu częstości drgań własnych 2 masy resorowanej ; - obszar między punktem przecinania się wszystkich linii a częstością drgań własnych 1 masy nieresorowanej. Wartości kąta fazowego odczytywane w tych obszarach mogą być wykorzystane jako parametr diagnostyczny w badaniach amortyzatorów zarówno w samochodach małych (rys 7.), średnich (rys. 8.) jak i w dużych (rys.9.). Przeprowadzona w pracy [15] symulacyjna analiza wpływu zmienności innych parametrów samochodu (mas: resorowanej i nieresorowanej, sztywności: zawieszenia i ogumienia oraz tłumienia w ogumieniu) wykazała, że w drugim spośród wskazanych powyżej obszarów częstości bardzo silny wpływ na wartości kąta fazowego ma zmiana wartości masy nieresorowanej. Zatem ten obszar należy wykluczyć. W pierwszym ze wskazanych obszarów, żaden z badanych parametrów samochodu nie miał silnego działania zakłócającego. Ponadto obszar ten jest łatwiejszy do zidentyfikowania, więc za poszukiwany parametr diagnostyczny można uznać wartość kąta fazowego osiąganą dla częstości drgań własnych 2 masy resorowanej - czyli wartość ( 2 ). Przy zachowaniu ogólnej idei wykorzystania kąta fazowego, jest to inna propozycja niż przedstawiona w pracy [13]. Przedstawiona w pracy[15] propozycję wykorzystania wartości kąta fazowego osiąganą dla częstości drgań własnych 2 masy resorowanej - czyli wartość ( 2 ) oraz przedstawione w tej pracy wartości kryterialne oceny amortyzatora, zostały zweryfikowane eksperymentalnie w badaniach amortyzatora tylnego zawieszenia samochodu Polonez. Wyniki tej weryfikacji przedstawiono w pracy [16]. Najpierw na stanowisku diagnostycznym wyznaczono dla badanego amortyzatora wartość ( 2 ), 36
a następnie amortyzator wymontowano z pojazdu i na stanowisku typu MTS zarejestrowano wykresy pracy (zależność przemieszczenie siła). Amortyzator można było uznać za w pełni sprawny. Szerokość zarejestrowanego wykresu pracy była o 2,3% większa od nominalnej. W teście diagnostycznym uzyskano wartość ( 2 ) = 1,99. Sformułowane w pracy [15] kryterium dla amortyzatora bardzo dobrego wynosiło ( 2 ) < 2,2, a w symulacji testu dla samochodu 2 (średniego) uzyskano wartość ( 2 ) = 1,97. Zatem wynik weryfikacji należy uznać za w pełni pozytywny. Oczywiście pożądane jest przeprowadzenie badań weryfikacyjnych na znacznie większej próbie różnych amortyzatorów. 5. Metoda THETA Najnowszą metodą wykorzystywana do diagnostycznej oceny własności tłumiących amortyzatorów zamontowanych w pojeździe jest metoda THETA. Obecnie na rynku polskim urządzenia bazujące na tej metodzie oferują trzy firmy: urządzenie MST 3 firmy MAHA, FWT 38 firmy CARTEC i SAT 69/695 firmy BEISSBARTH. Część mechaniczna stanowiska jest taka sama, jak w stanowisku BOGE. Silnik stanowiska rozpędzany jest do prędkości obrotowej zapewniającej drgania pionowe płyty najazdowej z częstością 1Hz, po czym napęd jest wyłączany i następuje wybieg stanowiska. W oparciu o zarejestrowany przebieg drgań wyznaczany jest bezwymiarowy współczynnik drgań, w dokumentacjach stanowisk oznaczany literą D (a w wielu podręcznikach dynamiki maszyn grecka literą teta ). W odniesieniu do układu o jednym stopniu swobody definiowany jest on jako iloraz liniowego współczynnika tłumienia c (jest on tu interpretowany jako współczynnik tłumienia zawieszenia) do tłumienia krytycznego c kr i jest on wielkością bezwymiarową. Tłumienie krytyczne dla układu o jednym stopniu swobody określane jest jako: gdzie: k liniowy współczynnik sztywności układu (sztywności zawieszenia), m masa układu (interpretowana tu, jako masa resorowana samochodu). Podstawiając drugie równanie do pierwszego, i dokonując dodatkowych podstawień możemy otrzymać inne postaci wzorów określających współczynnik D, podawane w materiałach firmowych: gdzie: - częstość drgań własnych układu (interpretowana tu, jako częstość drgań własnych masy resorowanej samochodu). Z teoretycznego punktu widzenia podejście takie należy uznać za bardzo poprawne. W podręcznikach mechaniki ruchu samochodu, a także przy wstępnym doborze wielkości tłumienia w zawieszeniu wielkość ta jest od dawna stosowana. Na przykład, 37
według pracy [17] wartości bezwymiarowego współczynnika tłumienia D, dla zawieszenia samochodu zawierają się w granicach: -,2,25 dla wysokiego komfortu jazdy (minimum przyspieszeń nadwozia); -,4,5 dla bezpieczeństwa jazdy (minimalizacja odrywania kół od drogi). Najczęściej dobierane są wartości kompromisowe w zakresie,25,35. Podejście to stanowi bardzo ważny krok do przodu w tworzeniu koncepcji badań diagnostycznych amortyzatorów, bo o ile w metodach BOGE (klasycznej i zmodyfikowanej) i EUSAMA wyznaczane były pewne umowne wskaźniki nie mające odniesienia do podstaw dynamiki układów mechanicznych, to w tej metodzie wyznaczana jest wielkość powszechnie znana w dynamice, jako wskaźnik charakteryzujący tłumienie w układzie. Jednak gdyby w rozważaniach teoretycznych chcieć się posłużyć bardzo prostym modelem samochodu tzw. modelem ćwiartkowym i uwzględnić sprężyste podparcie płyty najazdowej, to otrzymujemy model o 3 stopniach swobody, a przytoczone powyżej wzory dotyczą okładu o jednym stopniu swobody. Ponadto w zawieszeniu samochodu występuje zawsze tarcie suche, a przedstawione pojęcia dotyczą układów liniowych (tłumienia wiskotycznego). Zatem identyfikacja współczynnika D musi wiązać się z koniecznością wprowadzenia pewnych założeń upraszczających do algorytmu obliczeniowego. To zaś może skutkować tym, że wyniki oceny własności tłumiących amortyzatora, mimo bardzo pozytywnej oceny koncepcji metody, mogą być obarczone pewnym większym lub mniejszym błędem. Niezbędna jest więc weryfikacja eksperymentalna metody. W niniejszej pracy, jako krok wstępny weryfikacji, przeprowadzono badania eksperymentalne wpływu dwóch czynników, które w sposób niekorzystny wpływały na wynik oceny dokonywanej metodą EUSAMA. Zbadano wpływ zmian ciśnienia w ogumieniu oraz zmian wartości masy resorowanej samochodu na wynik oceny dokonywanej metodami: THETA i EUSAMA. Badania metodą THETA przeprowadzono na stanowisku SAT 69, a metodą EUSAMA na stanowisku SA 64. Oba stanowiska firmy BEISSBARTH. Badaniom podano amortyzatory przednich i tylnych zawieszeń trzech samochodów: - małego ; - średniego Opel Astra - dużego. W badaniach starano się odwzorować zmienności masy i sztywności ogumienia, mogące wystąpić w praktyce eksploatacyjnej. Wprawdzie, zgodnie z procedurą badanie powinno być przeprowadzane dla samochodu obciążonego tylko przez osobę diagnosty ale w praktyce jest kilka czynników, które mogą spowodować zmianę obciążenia. Zmiana wartości masy resorowanej samochodu podczas badań diagnostycznych może być spowodowana na przykład ilością paliwa w zbiorniku. Pojemność zbiorników współczesnych samochodów osobowych dochodzi do 4 7 litrów. Zatem różnica między pełnym zbiornikiem a prawie pustym może dochodzić nawet do 6 kg. Zmiana może być również spowodowana zainstalowaniem dodatkowego wyposażenia w samochodzie lub zapomnianym, pozostawionym niewielkim bagażem w bagażniku. Zatem różnica wartości masy resorowanej przypadającej na jedną oś może wynosić nawet około 1 kg. Do badań przyjęto oprócz wartości nominalnej dwie wartości dociążenia: 5 kg i 1 kg, przy czym stosownie do sugerowanych przyczyn, dodatkowe obciążenie umieszczano w bagażniku samochodu. 38
wartość wskaźnika Theta wartość wskaźnika Eusama, % Rezultaty badań eksperymentalnych wpływu masy resorowanej samochodu na wyniki obu testów, wraz z zależnością uśrednioną, przedstawione zostały a rysunkach 1 i 11 dla zawieszeń przednich oraz 12 i 13 dla zawieszeń tylnych. Na rysunkach tych pokazano zmiany wartości odpowiednich wskaźników w funkcji procentowej zmiany masy. Identyczne prawidłowości występują dla zależności sporządzonych w funkcji ilościowej zmiany masy wyrażonej w kilogramach. 1 9 8 7 6 5 y =,4291x + 63.69 4 3 2 1 Opel Astra średnia -4% -3% -2% -1% % 1% 2% procentowa zmiana obciążeniaosi przedniej, kg Rys. 1. Wpływ przyrostu masy na zmianę wartości wskaźnika EUSAMA, dla amortyzatorów zawieszenia przedniego trzech badanych samochodów.3.25.2 y =.189x +.2144.15.1.5 Opel Astra średnia -4% -3% -2% -1% % 1% 2% procentowa zmiana obciążenia osi przedniej, kg Rys. 11. Wpływ przyrostu masy na zmianę wartości wskaźnika THETA, dla amortyzatorów zawieszenia przedniego trzech badanych samochodów 39
wartość wskaźnika Theta wartość wskaźnika Eusama, % 7 6 5 y =.3867x + 48.815 4 3 2 1 Opel Astra % 5% 1% 15% 2% 25% 3% procentowa zmiana obciązenia osi tylnej, kg Rys. 12. Wpływ przyrostu masy na zmianę wartości wskaźnika EUSAMA, dla amortyzatorów zawieszenia tylnego trzech badanych samochodów.3.25.2 y = -.1613x +.2522.15.1.5 Opel Astra średnia % 5% 1% 15% 2% 25% 3% procentowa zmiana obciążeniaosi tylnej, kg Rys. 13. Wpływ przyrostu masy na zmianę wartości wskaźnika THETA, dla amortyzatorów zawieszenia tylnego trzech badanych samochodów Linie pokazane na rysunkach 1 i 11, dla amortyzatorów osi przedniej (dla każdego z samochodów oraz uśrednione) mają przebieg prawie poziomy, co wskazywałoby na brak wpływu dociążenia na wyniki obu testów. Należy jednak zwrócić uwagę, że tym razem zastosowano niewielkie dociążenie usytuowane w bagażniku, a więc mające niewielki wpływ na zmianę obciążenia osi przedniej. Dociążenie to jest wyraźnie widoczne na rysunkach 12 i 13 pokazujących wpływ na wynik oceny amortyzatorów osi tylnej. Dla obu badanych metod, dociążenie wpływa na wynik oceny. Interesujące jest jednak, że w przeciwieństwie do metody EUSAMA, dla której dociążenie zwiększa wartość wskaźnika, w przypadku metody THETA dociążenie zmniejsza wartość wskaźnika. Oba te zjawiska należy ocenić krytycznie. W przypadku ciśnienia w ogumieniu, przy braku kontroli zdarzają się znacznie większe odchylenia od wartości nominalnych dlatego badając wpływ ciśnienia dopuszczono większy zakres zmienności. Oprócz wartości nominalnej posłużono się 4
wartość wskaźnika Theta wartość wskaźnika Eusama, % dwoma mniejszymi wartościami ciśnienia: -5% i -25% oraz dwoma wartościami większymi: +25% i +5%. Rezultaty badań wpływu ciśnienia w ogumieniu na wyniki obu testów, wraz z zależnością uśrednioną, przedstawione zostały a rysunkach 14 i 15 dla zawieszeń przednich oraz 16 i 17 dla zawieszeń tylnych. Na rysunkach tych pokazano zmiany wartości odpowiednich wskaźników w funkcji procentowej zmiany ciśnienia. Identyczne prawidłowości występują dla zależności sporządzonych w funkcji ilościowej zmiany ciśnienia wyrażonej w MPa. 1 9 8 7 Opel Astra średnia 6 5 4 3 2 1 y = -,434x + 63.9-6% -4% -2% % 2% 4% 6% procentowa zmiana ciśnienia w ogumieniu koła przednie, MPa Rys. 14. Wpływ zmiany ciśnienia w ogumieniu, na zmianę wartości wskaźnika EUSAMA, dla amortyzatorów zawieszenia przedniego trzech badanych samochodów,3,25,2 y =,2x +,21 Opel Astra średnia,15,1,5-6% -4% -2% % 2% 4% 6% procentowa zmiana ciśnieniaw ogumieniu koła przednie, MPa Rys. 15. Wpływ zmiany ciśnienia w ogumieniu, na zmianę wartości wskaźnika THETA, dla amortyzatorów zawieszenia przedniego trzech badanych samochodów 41
wartość wskaźnika Theta wartość wskaźnika Eusama, % 1 9 8 Opel Astra średnia 7 6 5 4 3 2 1 y = -,435x + 49.967-6% -4% -2% % 2% 4% 6% procentowa zmiana ciśnienia w ogumieniu koła tylne, MPa Rys. 16. Wpływ zmiany ciśnienia w ogumieniu, na zmianę wartości wskaźnika EUSAMA, dla amortyzatorów zawieszenia tylnego trzech badanych samochodów,35,3,25,2 y = -,6x +,2487 Opel Astra średnia,15,1,5-6% -4% -2% % 2% 4% 6% procentowa zmiana ciśnieniaw ogumieniu koła tylne, MPa Rys. 17. Wpływ zmiany ciśnienia w ogumieniu, na zmianę wartości wskaźnika THETA, dla amortyzatorów zawieszenia tylnego trzech badanych samochodów W przypadku badań wpływy ciśnienia w ogumieniu, zarówno dla amortyzatorów zawieszenia przedniego jak i tylnego, wyniki testów przemawiają jednoznacznie na korzyść metody THETA. Linie pokazane na rysunkach 15 i 17, dla każdego z samochodów oraz wartości uśrednione, mają przebieg prawie poziomy, co świadczy o brak wpływu zmian ciśnienia na wyniki tego testu. W metodzie EUSAMA, wraz ze wzrostem ciśnienia w ogumieniu bardzo silnie maleje wartość wskaźnika WE. 6. Podsumowanie Należy stwierdzić, że spośród wymienianych w literaturze diagnostycznych metod badania amortyzatorów zamontowanych w pojeździe, metoda drgań swobodnych nie jest stosowana od wielu lat. Żadna z firm oferujących urządzenia do diagnostyki samochodów nie oferuje urządzeń wykorzystujących te metodę. To samo dotyczy 42
metody BOGE w jej klasycznej postaci. Można zatem uznać, że metody te mają znaczenie wyłącznie historyczne. Cztery pozostałe, omówione w pracy metody są wykorzystywane do budowy urządzeń diagnostycznych, przy czym zdecydowanie najczęściej wykorzystywana jest metoda EUSAMA. Metoda EUSAMA ma jednak wiele wad, w tym w szczególności silną zależność wyniku oceny od masy samochodu. Powszechnie wiadomo jest, że dla samochodów małych ocena jest całkowicie nieprawdziwa, ale również dla samochodów o średniej masie jest obarczona dużym błędem (zaniżona). Zalecenia o dociążaniu samochodu masą jednej lub dwóch osób nie powinny być formułowane, ponieważ wynik testu zależy nie skokowo lecz liniowo od zmiany masy, co zostało wykazane w pracy na podstawie wyników badań własnych i wielu innych autorów. Listę wad tej metody uzupełniają: silna zależność: od wartości amplitudy drgań płyty najazdowej, zmian ciśnienia w ogumieniu oraz tarcia w zawieszeniu. W związku z tym, że pojawiły się dwie nowe znacznie lepsze metody, metoda EUSAMA powinna być w krótkim czasie wycofywana ze stosowania. Podobna konkluzja dotyczy również zmodyfikowanej metody BOGE. Tu również podstawową wadą jest silna zależność wyniku oceny od masy samochodu. Firma MAHA, która opracowała tę metodę i przez wiele lat produkowała stanowiska diagnostyczne wykorzystujące ją, sama w instrukcji zastrzega, że zdarza się, że w przypadku niektórych modeli samochodów przyjęte kryteria prowadzą do błędnych interpretacji i w takich przypadkach zaleca wykonanie pomiaru dla całkowicie sprawnych amortyzatorów, i traktowanie uzyskanych wartości, jako wartości referencyjne dla danego pojazdu. Jako swoiste przyznanie do niedoskonałości metody, można również traktować uruchomienie przez tę firmę produkcji stanowisk diagnostycznych wykorzystujących nową metodę THATA. Bardzo pozytywnie należy ocenić pojawienie się dwóch nowych metod: metody kąta fazowego i metody THETA. Stanowi to bardzo ważny krok do przodu w tworzeniu koncepcji badań diagnostycznych amortyzatorów, bo o ile w metodach BOGE (klasycznej i zmodyfikowanej) i EUSAMA wyznaczane były pewne umowne wskaźniki nie mające odniesienia do podstaw dynamiki układów mechanicznych, to w obu nowych metodach wyznaczane są wielkości znane w dynamice, jako związane z tłumieniem drgań. Można powiedzieć, że wiedza z zakresu dynamiki układów mechanicznych, wkracza do firm produkujących urządzenia diagnostyczne. Przesłanką dla opracowania metody kąta fazowego, był dobrze znany specjalistom zajmującym się dynamiką maszyn fakt, że tłumienie w układzie dynamicznym silnie wpływa na przebieg jego charakterystyk fazowych. Zaletą tej metody jest całkowity brak zależności kąta fazowego od amplitudy wymuszenia realizowanego na stanowisku. Metodą symulacyjną wykazano również w pracy, że zakłócający wpływ innych parametrów samochodu na wynik oceny tłumienia amortyzatora jest bardzo mały lub pomijalnie mały. Metoda THETA, w której wyznaczany jest bezwymiarowy współczynnik tłumienia zawieszenia D, jest również bardzo poprawną metodą z punktu widzenia teorii drgań. Ponadto wykazano eksperymentalnie, że wynik oceny nie zależy od zmian ciśnienia w ogumieniu. Oczywiście metoda ta wymaga dalszych badań weryfikacyjnych, bo mimo dobrych założeń ogólnych wynik oceny zależy od zastosowanego algorytmu identyfikacji wskaźnika D, a algorytmów jego identyfikacji firmy produkujące urządzenia diagnostyczne nie ujawniają. 43
Można oczekiwać, ze na rynku urządzeń diagnostyczny do amortyzatorów pozostaną w najbliższych latach tylko dwie ostatnie metody, przy czym powinny być one nadal rozwijane i w szerszym zakresie weryfikowane eksperymentalnie. Literatura: [1] Badania kontrolne samochodów. Praca zbiorowa pod red. C. Bocheńskiego, Warszawa 2 WKŁ, [2] Stańczyk T.L., Strachowski P.: Analiza porównawcza badania amortyzatorów metodami BOGE i EUSAMA. Materiały X Konferencji Diagnostyka maszyn i pojazdów cz. II. Wyd. ATR Bydgoszcz 1999r, [3] Diagnostyka samochodów. Praca zbiorowa pod red. Z. Lozia, Warszawa 27 Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, [4] Bocheński C., Lozia Z., Mikołajczuk J.: Próba obiektywnej oceny metody badań amortyzatorów zamontowanych w pojeździe, zalecanej przez Zrzeszenie EUSAMA. Materiały X Konferencji Diagnostyka maszyn i pojazdów, cz. I. Wyd. ATR Bydgoszcz, 1999r, s. 59-7, [5] Kupiec J., Ślaski G.: Błędy w ocenie zdolności tłumienia amortyzatorów przy badaniu z wykorzystaniem wskaźnika EUSAMA. Diagnostyka vol. 3 t.i, 24, s. 31-34, [6] Jurecki R., Jaśkiewicz M., Wdowski.: Badanie wpływu obciążenia pojazdu i ciśnienia w ogumieniu na wartość tłumienia amortyzatorów określaną metodą EUSAMA, Materiały Konferencyjne IX International Science Technical Conference, Automotive Safety 214, Rajeckie Teplice, 8-1 April 214, pp. 166-171, [7] Filipiak R., Jósko M.: Badania wpływu ciśnienia w oponach pojazdów samochodowych na skuteczność tłumienia ich układu zawieszenia, Journal of Research and Application in Agriculture Engineering 29, Vol. 54(2), s. 42-47, [8] Zdanowicz P.: Problematyka oceny stanu amortyzatorów na stanowisku EUSAMA, [9] Rozporządzenie Ministra Transportu, Budownictwa i Gospodarki Morskiej z dnia 6 czerwca 213r. W sprawie zakresu i sposób przeprowadzania badań technicznych pojazdów oraz wzorów dokumentów stosowanych przy takich badaniach, [1] Stoßdämpferprüfstand LON-SA2D/FWT für PKW und Transporter bis 1,1 t Achslast verstärkte Version bis 2, t Achslast. Bedienungsleitung. 3. Ausgabe, MAHA Maschinenbau Haldenwang GmbH & Co. KG. 23, [11] Kuranc A.: Diagnostyczne badania zawieszenia pojazdu w aspekcie zmian parametrów eksploatacyjnych, Inżynieria Rolnicza 8(117)/29, s. 99-16, [12] Kupiec J., Ślaski G.: Wpływ siły tłumienia amortyzatora na obciążenia dynamiczne kół i wyniki badań kontrolnych zawieszenia metodami drgań wymuszonych, Materiały TRANSCOMP International Conference Computer systems aided science, industry and transport, 29, dostępne http://www.grzegorzslaski.pl/public/files3/file/transcomp_29_g_slaski.pdf, [13] Tsymberov A., An Improved Non-Intrusive Automotive Suspension Testing Apparatus with Means to Determine the Condition of the Dampers. SAE Papers No. 96735, [14] Stańczyk T.L., Strachowski P.: O możliwości ulepszenia metody badania amortyzatorów wg zaleceń EUSAMA, Zeszyty Naukowe Politechniki 44
Świętokrzyskiej, seria Mechanika nr 71. Wyd. Politechniki Świętokrzyskiej, Kielce, 2, s. 235-24, [15] Stańczyk T.L.: Analysis of the possibilities of using the phase angle as a diagnostic parameter in shock absorber examinations. Archives of Transport vol.16. iss.2/24. pp. 33-5, [16] Stańczyk T.L.: Wykorzystanie kąta fazowego do diagnostycznej oceny własności tłumiących amortyzatorów hydraulicznych zamontowanych w pojeździe. Materiały II Konferencji N-T Rozwój techniki samochodowej a ubezpieczenia komunikacyjne. Radom 24. s. 327-341, [17] Prochowski L.: Pojazdy samochodowe. Mechanika ruchu. WKŁ, Warszawa, 25, Streszczenie W pracy przeprowadzona została analiza porównawcza metod badania własności tłumiących amortyzatorów zamontowanych w pojeździe. Wskazano, że spośród opisywanych w literaturze metod, metoda drgań swobodnych oraz klasyczna metoda BOGE nie są stosowane od wielu lat. Opisano cztery metody wykorzystywane w diagnostyce samochodów: EUSAMA, zmodyfikowaną metodę BOGE, metodę kąta fazowego i metodę THETA oraz dokonano porównania ich zalet i wad. Przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych i symulacyjnych wpływu wybranych parametrów samochodu na wynik ocen diagnostycznych dokonywanych przy pomocy tych metod. W oparciu o przeprowadzoną analizę wskazano dwie najlepsze metody diagnozowania amortyzatorów. Słowa kluczowe: zawieszenie samochodowe, amortyzatory, metody badań amortyzatorów, diagnostyka COMPARATIVE ANALYSIS OF TESTING METHODS OF HYDRAULIC SHOCK ABSORBERS Abstract The paper was carried out comparative analysis of methods for testing the damping properties of the shock absorbers mounted in the vehicle. It was pointed out that among the methods described in the literature, the method of free vibration and the classic method BOGE not been used for many years. Describes four methods used in the diagnostics of car: EUSAMA, modified BOGE method, the phase angle method and the THETA method and a comparison of their advantages and disadvantages. The paper presents results of experimental research and simulation of the impact of selected parameters of the car on the outcome of car diagnostic assessments made by these methods. On the basis of the analysis undertaken indicated two of the best methods of diagnosis shock absorbers. Keywords: automotive suspension, shock absorbers, shock absorbers testing methods, diagnostics 45