Способ дорожных испытаний на надежность транспортных средств в режиме комбинированного торможения
Владельцы патента RU 2791157:
Федеральное государственное бюджетное учреждение "21 Научно-исследовательский испытательный институт военной автомобильной техники" Министерства обороны Российской Федерации (RU)
Изобретение относится к испытаниям транспортных средств. Способ дорожных испытаний на надежность транспортного средства в режиме комбинированного торможения заключается в перемещении ТС по опорной поверхности. При этом двигатель и агрегаты трансмиссии форсированно нагружают положительным крутящим моментом от двигателя в режиме полуцикла разгона до максимальных оборотов на каждой передаче и отрицательным - в тормозном режиме двигателя при отключении подачи топлива до момента снижения частоты вращения вала двигателя до величины, соответствующей максимальному крутящему моменту. Во 2-м полуцикле при отключении подачи топлива и переключении на низшие передачи на той же частоте в режиме торможения двигатель и агрегаты трансмиссии форсированно нагружают положительным крутящим моментом путем разгона двигателя на каждой передаче до момента увеличения частоты вращения коленчатого вала двигателя и последующим торможением двигателем и остановки автомобиля. Достигается увеличение ускорения испытаний за счет повышения интенсивности форсированной нагрузки крутящим моментом двигателя и агрегатов трансмиссии. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Способ относится к испытаниям транспортных средств (ТС) на надежность (безотказность) на стандартных испытательных дорогах в объеме нормативного пробега и касается ускорения и форсировки двигателя и агрегатов трансмиссии с разными типами передачи крутящего момента в коробке передач путем воспроизведения объема воздействия стандартных испытательных дорог на испытываемый образец в режиме комбинированного торможения раздельно на дороге с твердым покрытием и грунтовой дороге удовлетворительного состояния.
Известен способ ускоренных испытаний на надежность транспортных средств, при котором двигатель и агрегаты трансмиссии форсированно нагружают положительным крутящим моментом от двигателя в 1-ом полуцикле - режиме разгона на каждой передаче и отрицательным - в тормозном режиме двигателя при отключении подачи топлива до момента снижения частоты вращения вала двигателя до величины, соответствующей максимальному крутящему моменту. Далее производят переключение на более высокую передачу с использованием сцепления и последующим разгоном двигателя в режиме предшествующей передачи вплоть до высшей передачи.
В последующем режиме 2-го полуцикла переключают на низшие передачи на той же частоте в режиме торможения и остановки ТС с помощью штатных тормозов со скорости 10 км/ч [1].
Способ нашел широкое применение на практике в процессе испытаний автомобилей, при использовании которого достигается сокращение пробегов и стоимости их проведения путем смены переменных режимов на 1-м полуцикле - режиме разгона ТС. Однако во 2-м полуцикле процесс торможения выполняют только с отрицательным крутящим моментом двигателя, при котором не используются полностью заложенную в способе потенциальную эффективность.
Известен также способ ускоренных испытаний на надежность транспортных средств с автоматической гидромеханической коробкой передач (АКП), при котором двигатель и агрегаты трансмиссии нагружают положительным крутящим моментом от двигателя в режиме форсированного разгона до конкретно заданной скорости движения, при одновременном автоматическом переключении передач независимо от человека-оператора, и отрицательным - в тормозном режиме двигателя при отключении подачи топлива и наличии сопротивления движению дороги до момента снижения скорости до предшествующей заданной скорости с последующим форсированным разгоном двигателя в очередном полуцикле вплоть до наибольшей скорости движения в предварительно выбранном диапазоне работы автоматической коробки передач и переводом в режим торможения при одновременном, для увеличения темпов замедления, использовании замедлителя движения, например, ретардера, и торможения двигателем и последующей остановкой ТС с помощью штатных рабочих тормозов со скорости 10 км/ч [2].
Этот способ также используют при испытаниях автомобилей при одновременном сокращении времени и стоимости испытаний, достигаемое сменой переменных режимов. Однако тормозной режим 2-го полуцикла выполняется только с отрицательным крутящим моментом, что также не позволяет, как и у автомобилей со ступенчатой коробкой передач, использовать полностью потенциальную эффективность способа.
Задачей изобретения является добавленное повышение интенсивности форсированного нагружения знакопеременным крутящим моментом двигателя и агрегатов трансмиссии с еще более увеличенными ускорением испытаний ТС и сокращением общего пробега и стоимости в специальном режиме на асфальтобетонной дороге (А-дороге) и грунтовой дороге удовлетворительного состояния (Г-дороге) [3].
Поставленная задача достигается тем, что увеличивают общее число смены переменных режимов в каждом цикле путем их дополнительного включения во 2-ой полуцикл с одновременным выравниванием числа положительных и отрицательных режимов нагружения в обоих полуциклах: разгона и торможения ТС, при этом на А- и Г- дорогах:
- в процессе испытаний ТС со ступенчатой коробкой передач, после достижения максимальной частоты вращения коленчатого вала двигателя (ВКВД) на высшей передаче, отключения подачи топлива и торможения ТС двигателем и сопротивлением движению j-й дороги Ψj с одновременным снижением его скорости и частоты ВКВД до величины, соответствующей максимальному крутящему моменты 
, включают с помощью сцепления более низкую по кинематическому ряду передачу в трансмиссии с последующим, при полной подаче топлива, разгоном ТС до момента достижения частоты ВКВД до величины, соответствующей полусумме частот - nmax и 
; далее отключают подачу топлива с переводом испытаний ТС в режим торможения двигателем до момента достижения 
с последующим разгоном и торможением на более низких передачах, включаемых с помощью сцепления и остановки ТС с помощью штатных тормозов со скорости 10 км/ч;
- в процессе испытаний ТС с автоматической гидромеханической коробкой передач (АКП) после достижения наибольшей скорости в выбранном диапазоне работы АКП, перевода испытаний в тормозной режим при отключении подачи топлива с одновременным снижением частоты ВКВД и скорости движения до первого дискретно заданного значения ряда скоростей Vт1, разгоняют ТС при полной подаче топлива до скорости, соответствующей полусумме скоростей - Vmax и Vт1; далее отключают подачу топлива с переводом испытаний ТС в режим торможения двигателем до момента достижения второй скорости Vт2 указанного ряда с последующим разгоном и торможением до более низких скоростей и остановкой с помощью штатных тормозов со скорости 10 км/ч.
Реализация указанных циклов в объеме сокращенного нормативного пробега [1] в системе ТС - опорная поверхность А-дороги и Г-дороги обеспечивает знакопеременные нагрузки всех взаимодействующих деталей двигателя и агрегатов трансмиссии при увеличенной суммарной частоте смены циклов путем их включения в полуцикл торможения, режим которого определяется скоростной характеристикой двигателя и значениями коэффициентов сопротивления движению ΨА и Ψг и различной природой их проявления в виде результатов усталостной прочности и трибологической стойкости.
Сопоставительный анализ предложенного технического решения с известным показывает, что заявленный способ отличается от известным тем, что увеличенные значения ускорения и форсировки испытаний двигателя и агрегатов трансмиссии с механической КП и с АКП ТС на стандартных испытательных дорогах на надежность достигаются в специальном режиме, включающем серию последовательных взаимосвязанных циклов, в каждом из которых разгон ТС и его торможение выполняют как в 1-м полуцикле -режиме разгона до максимальной скорости через дискретно заданные значения частоты ВКВД на каждой передаче КП или скорости с АКП, так и во 2-м полуцикле - режиме торможения, с началом от максимальной скорости до 10 км/ч с промежуточными ступенями торможения и разгона на каждой передаче и скорости ТС с АКП с последующим включением рабочих тормозов и полной остановки ТС с его разворотом и началом новой серии циклов на испытательном участке. На основании этого, заявленный способ соответствует критерию изобретения «новизна».
Совокупность последовательных операций в специальном режиме испытаний ТС с комбинированным торможением, при котором двигатель и агрегаты трансмиссии форсированно нагружают знакопеременным крутящим моментом, включающем в первом полуцикле - интенсивный разгон на А-дороге или Г-дороге при полной подаче топлива на каждой передаче вплоть до высшей при достижении максимальной частоты ВКВД nmax или заданной скорости скоростного ряда с АКП VTJ с промежуточным торможением на каждой передаче двигателем с участием сопротивления движению ψA,Г при отключении подачи топлива до момента снижения частоты ВКВД, соответствующей его максимальному крутящему моменту Mmax, или предшествующей скорости того же ряда с АКП и во втором полуцикле - после торможения двигателем с момента достижения Vmax при отключении подачи топлива на каждой передаче до момента снижения частоты ВКВД до величины, соответствующей максимальному крутящему моменту Mmax, двигатель, с предварительным переключением на более низшую передачу, разгоняют до момента увеличения частоты ВКВД, соответствующей полусумме частот - максимальной nmax и соответствующей максимальному крутящему моменту 
, и последующим торможением двигателем в указанном режиме и дальнейшим переключением на низшие передачи на тех же частотах разгона и торможения вплоть до остановки автомобиля или разгона двигателя с АКП до момента увеличения скорости до величины соответствующей полусумме скоростей - максимальной и предшествующей заданной скорости ряда с последующим торможением и остановкой ТС, позволяет сделать вывод о соответствии предложенного способа критерию «изобретательский уровень».
Использование специального режима испытаний ТС с комбинированным торможением для еще большего увеличения значений ускорения и форсировки испытаний двигателя и агрегатов трансмиссии с механической КП на надежность на асфальтобетонной дороге и грунтовой дороге удовлетворительного состояния в объеме пробега, эквивалентном нормальным испытаниям, на примере автомобиля КАМАЗ-6450 в составе 16-ти ступенчатой КП 16S151, снабженной демультипликатором и делителем заключается в следующем.
По исходным данным таблицы (фиг. 1), выражающим зависимость скорости движения от номера включенной передачи и частоты ВКВД (3-й блок передач: замедляющая передача в делителе и повышающая ступень в демультипликаторе) на графике (фиг. 2) построены характеристики на полуцикле торможения на А-дороге, начиная с предварительно достигнутой скорости 96,9 км/ч при частоте ВКВД nном=2200 мин-1 (точка 8у) в режиме по способу [1] при отключении подачи топлива до момента достижения в точке а частоты ВКВД, соответствующей 
; затем с помощью сцепления (включают более низкую - 8-ю передачу и разгоняют автомобиль при полной подаче топлива до момента достижения частоты ВКВД np=1700 мин-1 (точка е), соответствующей полусумме частот 
, с дальнейшим при отключении подачи топлива торможением двигателем на 8-й передаче, переключением в точке 6 на 7-ю передачу и разгоном двигателя до частоты ВКВД, соответствующей точке д; в точках виг процессы повторяются с последующим торможением двигателя до скорости 10 км/ч в точке ж и остановки автомобиля при использовании штатных тормозов.
Аналогичным образом специальный режим испытаний автомобиля с комбинированным торможением реализован на грунтовой дороге удовлетворительного состояния со скорости 26,8 км/ч на частоте ВКВД, равной 2200 мин-1, при ускоряющей передаче в делителе и понижающей ступени демультипликатора автомобиля КАМАЗ-6450 с КП 16S151 (2-й блок передач).
Использование специального режима испытаний ТС с комбинированным торможением на примере автомобиля полной массой 16 тонн с автоматической гидромеханической коробкой передач (АКП) на А-дороге заключается в реализации следующих алгоритмов:
после достижения максимальной скорости, равной 80 км/ч, в режиме по способу [2] полуцикла разгона, движение автомобиля при отключении подачи топлива переводят в режим полуцикла торможения до момента достижения первой дискретно заданной скорости в тормозном режиме VT1, равной 60 км/ч; затем при полной подаче топлива разгоняют автомобиль до скорости, равной полусумме скоростей: наибольшей в выбранном диапазоне работы АКП и Vt1 со значением 70 км/ч;
далее процесс торможения двигателем и разгона автомобиля повторяется, полная схема которого представлена циклами в виде следующих алгоритмов:
1-й: 
2-й: 
3-й: 
4-й: 
5-й: 
6-й: 
(с использованием рабочих тормозов).
Использование специального режима ТС с комбинированным торможением на примере автомобиля с АКП на Г-дороге выполняется со скорости 40 км/ч циклами в виде следующих алгоритмов:
1-й: 
2-й: 
3-й: 
(с использованием штатных тормозов).
Способ ускорения и форсировки испытаний колесных транспортных средств, в частности двигателя и агрегатов трансмиссии, в том числе с АКП, на надежность обеспечивает по сравнению с известными способами [1, 2] следующее принципиальное преимущество:
при некотором увеличении (до 10-15%) протяженности испытательного участка и времени для реализации каждого полного цикла специального режима испытаний ТС с комбинированным торможением достигается возросшее ускорение испытаний на надежность ТС, при сокращении общего пробега и времени испытаний, за счет увеличения общего числа смены переменных режимов в каждом цикле путем их дополнительного включения, в виде ступеней разгона во 2-м полуцикле торможения при одновременном выравнивании числа положительных и отрицательных режимов нагружения в обоих полуциклах - разгона и торможения;
способ, также как и прототипы [1, 2], не требует строительства спецучастков с искусственными сооружениями на испытательном полигоне, вызывающих знакопеременные нагрузки на двигатель и агрегаты трансмиссии, и может быть использован на дорогах общего пользования.
Источники информации
1. RU патент №2582319 C2 G01M 17/00 от 31.03.2016 г.
2. RU патент №2657090 C1 G01M 17/00 от 08.06.2018 г.
3. ОСТ 37.001.520-96 Категории испытательных дорог. Параметры и методы их определения. - Введ. 1997-07-01. - М.: НАМИ.
1. Способ дорожных испытаний на надежность транспортных средств в режиме комбинированного торможения, заключающийся в перемещении транспортных средств по j-й опорной поверхности в ведущем неустановившемся режиме движения, определенном профилем и несущей способностью опорной поверхности стандартных испытательных дорог по всей их номенклатуре, при котором двигатель и агрегаты трансмиссии форсированно нагружают положительным крутящим моментом от двигателя в режиме полуцикла разгона на каждой передаче и отрицательным - в тормозном режиме двигателя, отличающийся тем, что во 2-м полуцикле для увеличения общего числа знакопеременных нагрузок после торможения ТС двигателем, при отключении подачи топлива, и сопротивлением движению дороги, снижения частоты вращения коленчатого вала двигателя, начиная с высшей передачи, до величины, соответствующей максимальному крутящему моменту, двигатель и агрегаты трансмиссии форсированно нагружают положительным крутящим моментом с предварительным переключением на более низкую передачу с использованием сцепления путем разгона двигателя до момента увеличения частоты вращения коленчатого вала двигателя, соответствующей полусумме частот - максимальной и соответствующей максимальному крутящему моменту, и последующим торможением двигателем в указанном режиме и дальнейшим переключением на низшие передачи на тех же частотах разгона и торможения вплоть до остановки автомобиля с помощью штатных тормозов со скорости 10 км/ч, вызывая тем самым более интенсивную проверку циклической прочности и трибологической стойкости, при этом повышенные ускорение и сокращение пробега и снижение стоимости испытаний достигается удвоенной частотой смены переменных режимов в каждом цикле с одновременным выравниванием числа положительных и отрицательных режимов в обоих полуциклах.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что двигатель и агрегаты трансмиссии с автоматической гидромеханической коробкой передач после торможения двигателем, при отключении подачи топлива, начиная с максимальной скорости и ее снижения до величины предшествующей дискретно заданной скорости движения, форсированно нагружают в режиме разгона двигателя до момента увеличения скорости до величины, соответствующей полусумме скоростей - максимальной и предшествующей заданной скорости, с последующими повторением указанного режима и торможения двигателем во 2-м полуцикле и остановкой транспортного средства с помощью штатных рабочих тормозов со скорости 10 км/ч.
