Меню
Предыдущая     |         Содержание     |    следующая

Кабины трактора

Стендовое оборудование для испытания кабин

По способу возбуждения колебаний различают следующие типы оборудования, применяемого при ресурсных испытаниях кабин.

1. Гидропульсационное или электрогидравлическое. Гидроцилиндры, приводимые в действие гидропульсатором или насосной станцией, возбуждают колебания кабины или всей машины с постоянной и переменной частотой. Для воспроизведения на стенде эксплуатационной нагруженности магнитную ленту с записанными в эксплуатации ускорениями вводят в управляющее устройство.

2. Инерционное. Колебания кабины возбуждают инерционными механическими вибраторами с неуравновешенными массами. Вибраторы крепят к кабине или непосредственно к раме машины, или к специальной испытательной раме, на которую устанавливают кабину.

3. Кривошипное. Кривошипный мЪханизм сообщает кабине (непод-рессоренным массам машины или специальной испытательной раме) колебания с определенной амплитудой. К этим стендам можно условно отнести стенды с кулачковым механизмом, с беговыми барабанами или бесконечными лентами, имеющими выступы на поверхности. Они отличаются от стендов с кривошипным возбуждением отсутствием жесткой связи между возбудителем и испытываемым объектом.

4. Комбинированное. На стендах воспроизводятся одновременно инерционное и кривошипное возбуждение.

5. Электродинамическое. Вибратор работает по принципу соленоида.

К стендам первого типа можно отнести стенд Уральского автомобильного завода (см. рис. 7.3), состоящий из неподвижной рамы и шарнирно связанной с ней качалки. Последняя приводится в действие двумя гидроцилиндрами от гидропульсатора. Задние опоры кабины устанавливают на раму, передние на качалку. Стенд позволяет задавать колебания качалки с частотой 1... 15 Гц и амплитудой 0...50. При стендовых испытаниях серийной и опытных кабин грузового автомобиля принят следующий режим испытаний: частота колебаний 5 Гц, амплитуда 0°30 (собственная частота колебаний кабины в вертикальном направлении на подвеске 10... 12 Гц). При выбранном режиме напряжения в наиболее нагруженных местах кабин составляли 65...85 % максимальных, возникающих при движении машины по булыжной дороге.

числа циклов нагружения, соответствующего заданной долговечности кузова. Частоту вынужденных колебаний выбирают такой, чтобы ни один из элементов кузова не имел частоту колебаний выше 5...25 Гц. Испытания контролируют по моменту появления трещин и прекращают при развитии их до критической длины. За критерий правильности подобранного режима принимают идентичность характера и вида разрушений элементов кузова при испытаниях и в эксплуатационных условиях.

На вибрационном стенде конструкции НАТИ (инерционное возбуждение) испытания кабин проводят при режимах резонансного усиления нагрузок. Кабину устанавливают на испытательную раму (вибрационную платформу), закрепленную с помощью специальных опорных устройств на плите железобетонного виброизолированного фундамента. В качестве испытательной рамы используют раму трактора, к которой крепят эту кабину, или специальную универсальную раму для установки кабин различного конструктивного исполнения. К испытательной раме крепят жесткую поперечную балку, на одном конце которой размещают механический двухвальный инерционный вибратор направленного действия, а на другом противовес. Вибратор приводится в действие электродвигателем постоянного тока, расположенным в средней части балки. Крутящий момент от электродвигателя к вибратору передается через гибкий вал. Работой стенда управляют с дистанционного пульта.

Стенды с инерционным возбуждением используют и при испытаниях кабин грузовых автомобилей марки ЗИЛ, кузовов легковых автомобилей ГАЗ-21, ГАЗ-24 и,кабин грузовых автомобилей этого завода [36, 37, 66]. Кабины грузовых автомобилей испытывают в режиме кручения с частотой, равной собственной частоте крутильных колебаний кабин с оперением (18,5 Гц). При испытаниях кабины крепят дву-м# способами. В первом случае кабину без оперения подвешивают посредством мягких пружин на высоте 1200 мм от уровня пола с целью исключить влияние способа установки на частоту собственных колебаний и форму упругой линии колебаний. Для увеличения коэффициента отстройки от резонанса частоту собственных колебаний кабины снижают до минимума (при испытаниях она составляет 1,66 Гц). Вибратор крепится к средней части основания кабины. В диапазоне 15...50 Гц усилие вибратора (две разнесенные на расстояние секции) можно изменять в пределах 60...165 кг, крутящий момент в пределах 36...10 кг М. Во втором случае при испытаниях кабину устанавливают на раме автомобиля. В качестве амортизаторов используют серийную подвеску кабины. Для оценки долговечности элементов кабины вибратор крепят к сиденью оператора и пассажира, а для оценки долговечности оперения - через жесткую балку к оперению. В последнем случае используют восходящую ветвь крутильных колебаний кабины. Испытания долговечности кабин грузовых автомобилей Горьков-ского автомобильного завода проводят с помощью вибраторов направленного действия с вращающимися массами и вибраторов шатунно-кривошипного типа. При вертикальных ускорениях 1,8...2,0# крутильные деформации вызывают появление трещин в кузове после 400 тыс. циклов, что соответствует 40...50 тыс. км пробега. При частоте нагружения 22 Гц миллион циклов набирают за 15 ч, при частоте 15 Гц -за 15...20 ч. Конструкция запатентованного в Японии стенда для испытаний кузовов автомобилей подобна стенду конструкции НАТИ для испытаний кабин тракторов. Кузов фиксируют на двух рычагах в местах расположения передних и задних колес, допуская поворот относительно продольной горизонтальной оси. На одном рычаге устанавливают вибратор, на другом уравновешивающие противовесы. Приближение условий испытаний к реальным условиям нагружения кузова в эксплуатации осуществляется изменением положения и массы противовесов. На стенде ХТЗ колебания кабины возбуждаются роликовыми толкателями. Стенд приводится в действие электродвигателем, соединенным с четырехскоростным редуктором и через него с четырьмя конечными редукторами. На валы последних посажены ролики, усилие от которых через роликовые толкатели передается на кабину. При испытаниях задают определенное перемещение роликовых толкателей. Для воспроизведения колебаний кабины вокруг продольной оси (закручивание) смещают по высоте роликовые толкатели, расположенные на взаимно пересекающихся диагоналях. Колебания вокруг продольной оси (галопирование) осуществляются смещением передних и задних роликовых толкателей. Однако этому стенду свойственны тихоходность, сложность регулировок, узкий диапазон воспроизводимых нагрузок.

К таким стендам можно отнести стенд с беговыми барабанами фирмы "Ристал Ханомаг" (ФРГ) для испытаний усталостной прочности кабин. К поверхности барабанов крепят в различном порядке деревянные препятствия (36 шт.), высоту которых можно регулировать. На беговые барабаны устанавливают колеса специальной одноосной тележки, а к раме тележки крепят кабину. Горизонтальные колебания рамы тележки возбуждаются эксцентриковым приводом через дышло тележки. По нагружающему воздействию на кабину 100 ч работы на стенде эквивалентны 3000...4000 ч работы машины в эксплуатации. К стендам кривошипного возбуждения колебаний при отсутствии жесткой связи между возбудителем и испытываемым объектом можно отнести, и рельсовый стенд НАТИ для испытания гусеничных тракторов в целом и кабин. Испытания на разработанном устройстве позволяют совместить преимущества полигонных и стендовых испытаний, т. е. оценить ресурс элементов трактора во взаимодействии при большой долговечности и компактности конструкции стенда. Для воспроизведения вертикальных колебаний трактора на внешней стороне гусеничного обвода выполнены выступы. Чтобы задать режим испытаний на стенде, подбирают высоту, форму, расположение выступов, расстояния между ними на гусеничном обводе, жесткость пружин в боковых растяжках и в продольной саязи, периодичность включения и выключения муфты сцепления и переключения передач. Ускорение испытаний достигается учащенным воспроизведением на стенде максимальных эксплуатационных нагрузок.

Примером стенда с комбинированным возбуждением колебаний может служить стенд для испытаний усталостной прочности кузова автомобиля "Запорожец": кривошипное для кручения, инерционное для изгиба. На стенде предусмотрено раздельное нагружение изгибом и кручением. При испытаниях кузовов .автомобиль устанавливают на раме стенда, задние его колеса снимают, а к оси присоединяют шатуны. Частота крутильных воздействий 2 Гц. Стенд Минского тракторного завода для испытания кабин тракторов снабжен источниками возбуждения колебаний двух видов: для высокочастотных колебаний вибратором кругового действия с приводом от электродвигателя, для низкочастотных кулачками, представляющими собой профилированные опорные выступы. Виброплощадка стенда установлена на четырех колесах с пневматическими шинами. Профилированные опорные выступы закреплены на поверхностях беговых барабанов, торцевых роликах и боковых роликах. Беговые барабаны соединены между собой попарно, вместе с беговыми роликами расположены соосно с пневматическими шинами и имеют общий привод от электродвигателя. Элементы привода смонтированы на опорной плите. Торцевые ролики, имеющие независимый привод, расположены в плоскости пневматических шин. Виброплощадка соединена с опорной плитой пружинами. Вращение вала приводного электродвигателя передается беговым барабанам и торцевым роликам, которые благодаря взаимодействию опорных выступов с шинами виброплощадки создают низкочастотные колебания, действующие на закрепленные испытуемые объекты.

Колебания виброплощадки вдоль .вертикальной оси возбуждаются при одновременном взаимодействии с опорными выступами всех четырех беговых барабанов стенда. Колебания вокруг поперечной оси (галопирование) создаются в результате одновременного взаимодействия с опорными выступами только двух передних или двух задних барабанов, а вокруг продольной оси (покачивание) только двух правых или двух левых барабанов. Колебания вдоль поперечной оси обусловлены одновременным взаимодействием колес с опорными выступами беговых роликов, расположенных с правой или левой стороны виброплощадки, а вокруг вертикальной оси (влияние) с опорными выступами двух боковых роликов, расположенных по диагонали. Колебания виброплощадки вдоль продольной оси создаются при взаимодействии протекторов шин колес с опорными выступами торцевых роликов.

Ks Частота колебаний виброплощадки зависит от скорости вращения барабанов и роликов при переключении ступеней в трансмиссии и от частоты вращения вала приводного электродвигателя. Для регулирования амплитуды низкочастотных колебаний устанавливают опорные выступы разной высоты и изменяют давление в шинах, а для регулирования амплитуды высокочастотных колебаний изменяют эксцентриситет дисбаланса вибратора. На этом стенде можно в широком диапазоне регулировать режим нагружения кабин, испытывать различные элементы, разрушающиеся от вибрации (например, топливные баки), или оценивать виброзащитные свойства подвесок сидений. Однако на этом стенде трудно контролировать и поддерживать заданный режим нагружения, так как колебания возбуждаются через упругие элементы пневматические шины, имеющие нелинейные упругие характеристики. Электродинамический стенд для вибрационных испытаний кузовов автомобилей используют также в ФРГ [106]. Вибратор электродинамического типа состоит из синусоидального генератора, усилителей мощности и двух возбудителей колебаний. На таком стенде определяют собственные колебания кузова и их формы. Для этого два возбудителя соединяют с передними углами рамы кузова. В зависимости от характера исследований возбуждающие амплитуды устанавливают в фазе или противофазе. Кузов располагают на рессорах в местах крепления серийных автомобильных рессор. Чтобы определить собственную частоту колебаний кузова, используют резонансные кривые для четырех угловых точек при изгибном и угловом нагружениях. Точками измерения, как правило, служат точки пересечения передней и задней поперечин с продольными балками рамы кузова. Для исследования формы колебаний кузов нагружают с постоянной частотой и измеряют амплитуды колебаний в точках, представляющих интерес. Объединяя точки измерения, получают общее представление о форме колебаний. При этом кузов рассматривают как пространственную систему, в которой выделяют в продольном и поперечном направлениях по три плоскости сечения, для которых и определяют форму колебаний.

Поскольку в каждой точке имеется три главных вектора колебаний, то общая форма колебаний в данной точке представляется в виде эллипсоида. На основании эллипсного представления находят такое соотношение фаз, при котором возникают наибольшие деформации. Так изучают взаимный сдвиг и деформации отдельных конструктивных групп при колебаниях кузова. Формы колебаний рассчитывают на ЭВМ по соответствующей программе. Подобным испытаниям подвергают 20...30 опытных кузовов одного типа, но различных исполнений, прежде чем кузов пойдет в серийное производство. Далее испытания усталостной прочности проводят на электрогидравлическом стенде. При этом входной процесс нагружения задается четырьмя рабочими гидроцилиндрами, установленными в местах крепления колес.

Управление гидропульсатором осуществляется электрогидравлическими сервоклапанами. Гидроцилиндры могут перемещаться как в фазе, так и в противо-фазе, обеспечивая вертикальное или угловое нагружение по определенной программе, соответствующей процессу нагружения автомобиля в эксплуатации. Электродинамический стенд для исследования нагруженности кабин и их долговечности разработан на Волгоградском тракторном заводе. Таким образом, для оценки достигнутого ресурса кабин тракторов и автомобилей и выявления их характеристик применяют стенды разнообразной конструкции с возбудителями различных типов. Наиболее прогрессивны стенды с гидропульсационным возбуждением, на которых можно проводить нагружение по программам, близким к эксплуатационным режимам. Из-за высокой стоимости подобные стенда не нашли широкого распространения в отечественном автотракторостроении. Для проведения испытаний на усталостную прочность кабин и кузовов повсеместно применяют стенды с инерционными механическими вибраторами направленного действия. Их преимущества: сравнительно малые усилия, развиваемые инерционными возбудителями, динамически увеличиваются и создают в узле большие нагрузки; возможность обеспечения различных видов нагружения (изгиб, кручение); простота перестройки при переходе от одного вида нагружения к другому; простота конструкции вибратора и привода; большой диапазон регулирования усилия нагружения и частоты вибрации. В то же время такие стенды имеют существенно меньший диапазон возможного применения, чем электрогидравлические, более трудоемок подбор режима испытаний.

Реклама