Экспериментальные исследования процесса функционирования сайлент блока подвески АТС

Эксплуатация и безопасность транспортного средства во многом определяется надежностью элементов подвески. Поэтому тема диагностики технического состояния подвески является актуальной. Любая подвеска транспортного средства включает множество деталей, что усложняет проведение диагностики подвески, и в данное время это решается при разборке и проведении дефектации деталей, требующих высокой квалификации персонала и специального оборудования. В процессе эксплуатации автомобиля обнаружить подобные дефекты практически невозможно и чаще всего происходит внезапный выход из строя дефектного элемента. Выход из строя любого элемента подвески может снизить эффективность эксплуатации и напрямую сказаться на активной безопасности автомобиля [1, 2].

В настоящее время подвески с поперечными рычагами применяются практически на всех транспортных средствах. Характерной особенностью рычажных подвесок такого типа является установка рычагов на резиновых сайлентблоках (рис. 1).

Рисунок 1 – Сайлентблоки в поперечных рычагах подвески

В отличие от остальных элементов подвески, допускающих проведение в основном визуального контроля, сайленблоки требуют более тщательной диагностики. Они отличаются большой чувствительностью к нарушениям и отклонениям от номинальных условий как при монтаже, так и в эксплуатации.

Первое назначение сайлентблоков в подвеске автомобиля - соединять детали, которые требуют относительной подвижности. Второе назначение - дополнительно увеличивать демпфирующие способности подвески и снижать вибрации, передаваемые на кузов автомобиля.

Сайлентблок, применяемый в поперечных рычагах, представляет собой правильный цилиндр (обойма), обжатый или заполненный (при помощи процесса вулканизации) резиной (упругий элемент) (рис. 2).

Рисунок 2 – Структурная схема сайлентблока

На начальном этапе эксплуатации автомобиля сайлентблоки имеют заданные характеристики. Сайлентблоки обладают силовыми характеристиками, ось обоймы и резины находятся на одном уровне (рис. 2, 3). Работа основывается на преобразовании энергии удара при наезде 44

на неровность в перемещение упругого элемента, вследствие чего сила удара, которая передается на кузов, уменьшается и плавность хода возрастает. Сайлентблок обеспечивает упругую связь неподрессоренной массы с рамой или кузовом автомобиля.

Рисунок 3 – Рабочее положение сайлентблока в рычагах подвески

Колебания автомобиля, возникающие при движении по дорогам с макро- и микропрофилем, существенно влияют на их основные эксплуатационные характеристики.

Сайлентблок сдерживает достаточно значительные деформации одновременно в разных плоскостях и направлениях. Именно на сайлентблок приходится огромная доля ударных нагрузок, получаемых автомобильной подвеской. Помимо этого, он обеспечивает радиальную, угловую и осевую податливость (рис. 2). Сайлентблок теряет эластичность, и происходит осевое смещение обоймы относительно резинового материала (рис. 4). Указанное явление приводит к изменению кинематики подвески (рис. 5), что сказывается на устойчивости и управляемости транспортного средства и, следовательно, на безопасности его движения.

Рисунок 4 – Осевое смещение обоймы сайлентблока

Рисунок 5 – Нарушение кинематики подвески при изменении технического состояния сайлентблоков

Чтобы определить техническое состояние сайлентблоков и выявить на ранней стадии будущий отказ, необходимо применить объективный метод диагностирования с использова- нием технологического оборудования [3, 4]. В зависимости от оборудования во многом зависит постановка правильного диагноза о состоянии сайлентблока. Поэтому возникает необходимость в эффективном стенде.

Результаты и обсуждение исследования

Экспериментальные оценки характеристик сайлентблоков проводились на специально созданном стенде и позволили получать опытные характеристики испытуемых сайлентблоков [5].

Для получения типовой характеристики экспериментальные исследования проводились с сайлентблоками легкового автомобиля ВАЗ. Для получения качественной характеристики исправного сайлентблока испытано 40 новых сайлентблоков, экспериментальные данные обработаны и получено среднее значение. Также были получены характеристики сайлентблоков с измененными техническими состояниями, выбранные из потока отказов и с автомобилей, находящихся в эксплуатации (рис. 6). Регистрировались процессы изменения усилия на рычаге (F, Н) при его перемещении (S, м) .

Рисунок 6 – Область, характеризующая исправное состояние сайлентблоков, полученная при испытаниях на стенде

Из графика, построенного по значениям среднеквадратического отклонения, можно определить границы сайлентблока с исправными техническими состояниями. Выполнив аппроксимацию верхних (1) и нижних (2) границ, получаем следующие выражения:

у = -9792,5 * х³ + 424,07 * %² - 419,31 * х - 11,574;                    (1)

R2 = 0,9995.

у = -14345 * х3 + 562,08 * х2 - 401,93 * х - 70,696;                    (2)

R2 = 0,9993.

Выводы

Представленные характеристики подтверждают возможность осуществлять с использованием разработанного оборудования исследования силовых характеристик сайлентблоков. Выполненные экспериментальные исследования и обработка экспериментальных данных являются эмпирической основой для разработки математической модели функционирования сайлентблоков, в целях его диагностирования, а также будет использована для выполнения теоретических исследований по определению влияния технического состояния сайлентблоков подвески АТС на устойчивость и управляемость его движения [6].