Эксплуатационные изменения параметров технического состояния двухсекционного тормозного крана пневматического тормозного привода автомобилей

Двухсекционный тормозной кран (ДСТК) [1] является одним из важнейших аппаратов пневматического тормозного привода (ПТП) автомобилей. Его функционирование обеспечивает управление рабочей тормозной системой, которая является основной системой тормозного управления. В конструкции ДСТК имеются две секции, которые могут работать независимо друг от друга, причем нижняя секция имеет пневматическое и механическое управление.

Для выявления параметров технического состояния ДСТК, подвергающихся наибольшим изменениям в процессе эксплуатации, были исследованы аппараты ПТП автомобилей КамАЗ, поступающие в потоке отказов на предприятия автомобильного транспорта Республики Бурятия.

В процессе эксперимента ДСТК подвергались проверке с помощью статических и псевдостатических испытаний с последующей их разборкой для определения параметров технического состояния их элементов. Проводилась оценка быстродействия пневмоаппаратов по методике [2]. Результаты проверки показывают, что в процессе эксплуатации ДСТК наибольшее количество их неисправностей связано с увеличением сил трения между подвижными частями пневмоаппаратов, а также с изменением характеристик упругого элемента. Выявлены неисправности, такие как изменение жесткости и преднатяга пружин, нарушение величины регулировочного зазора между шпилькой и толкателем малого поршня, потеря герметичности уплотнений, которые имеют малые вероятности появления. После проведенных проверок техническое состояние пневмоаппаратов доводилось до работоспособного с целью проведения последующих испытаний. При этом аппараты, имеющие явно выраженные неисправности, например, в виде трещин корпусных деталей, повреждений резьбовых соединений, из дальнейшего процесса эксперимента исключались.

Анализ полученных данных показывает, что из рассматриваемых параметров технического состояния наибольшему изменению подвержены силы трения подвижных элементов. Так, сила трения большого поршня неисправного пневмоаппарата может в 4-5 раз превы- шать среднее значение силы трения исправного пневмоаппарата. У малого поршня это превышение составляет 6-7 раз; у верхнего поршня - 5-6 раз; по клапанной системе - 5-7 раз.

Установлено, что в процессе эксплуатации ПТП значительно изменяется характеристика упругого элемента верхнего поршня ДСТК. Так, сила его упругости у неработоспособного аппарата в 3-4 раза отличается от силы упругости работоспособного аппарата.

Значительно меньше, по сравнению с описанными неисправностями, в процессе эксплуатации изменяются упругие характеристики (жесткость и преднатяг) пружин ДСТК. В среднем эти изменения не превышают 10%. Потеря работоспособности пружин происходит только в случае их поломки. Причиной нарушения зазора между толкателем малого поршня и шпилькой верхнего поршня является только его неправильная регулировка.

В потоке отказов ДСТК имеют место пневмоаппараты с неисправностями в виде нарушения герметичности. В ходе эксперимента установлено два основных вида разгерметизации ДСТК: внешняя и внутренняя. Внешняя потеря герметичности приводит к истечению сжатого воздуха из полостей ДСТК в атмосферу, поэтому легко определяются органолептическими методами. Внутренняя негерметичность проявляется в виде соединения изолированных друг от друга полостей, при этом обычно нарушается следящее действие пневмоаппарата.

На первом этапе работоспособность испытуемых ДСТК проверялась с помощью статического метода диагностирования. Для некоторых аппаратов также были проведены и псев-достатические испытания, суть которых подробно изложена в работах А.И. Федотова и С.М. Гергенова [3, 4], в результате были получены фазовые характеристики для каждого из режимов диагностирования. Исследования показывают, что статические и псевдостатиче-ские характеристики достаточно хорошо позволяют оценить неисправности ДСТК, связанные с потерей его герметичности, а также нарушением следящего действия.

Силы трения подвижных элементов приводят к значительному искажению фазы опорожнения статических и псевдостатических характеристик только в случае достижения ими предельных значений (заклинивание подвижного элемента). Промежуточные значения сил трения не вызывают заметных изменений выходных параметров ДСТК в статическом и псевдостатическом режимах диагностирования. При этом проведенная оценка быстродействия пневмоаппаратов показывает, что повышение сил трения в их подвижных элементах приводит к увеличению времени наполнения и опорожнения ДСТК. Данные неисправности обнаруживаются и в виде задержек срабатывания пневмоаппарата, как на режиме его наполнения, так и на режиме опорожнения. Так, например, среднее время наполнения и опорожнения нижней секции работоспособных ДСТК в среднем составляет 0,4 с и 0,36 с соответственно, у неработоспособных аппаратов при повышенных силах трения большого и малого поршней время наполнения увеличивается до 0,52 с а опорожнения до 0,57 с и более (при этом время перемещения рычага крана из одного крайнего положения в другое равно 0,2 с). Аналогичное влияние на время срабатывания ДСТК оказывает трение в других подвижных его элементах, например трение в паре верхний поршень и его толкатель. При этом более заметное влияние сил трения на быстродействие пневмоаппарата проявляется в режиме опорожнения.

Увеличение регулировочного зазора между шпилькой верхнего поршня и толкателем малого поршня проявляется в виде смещения фазовых характеристик нижней секции в сторону более позднего срабатывания последней по углу поворота управляющего органа, при неработающей верхней секции. Слишком малая величина зазора может привести к полной потере работоспособности нижней секции из-за значительного перемещения малого поршня , что, в свою очередь, ведет к перекрытию впускного отверстия нижнего клапана.

Изменения жесткости и преднатяга пружин в эксплуатационном диапазоне никак не отразились на статических и псевдостатических характеристиках ДСТК.

Во всех перечисленных случаях псевдостатические испытания, с точки зрения постановки диагноза, являются более предпочтительными по сравнению со статическими, в виду более высокой стабильности и меньшего проявления гистерезисных потерь. Но низкий уро- вень их информативности при выявлении неисправностей, связанных с изменением сил трения, требует применения динамических методов диагностирования.