Celem diagnostyki technicznej jest badanie i ocena, ustalenie przyczyn zaistniałego stanu, a także przewidywanie rozwoju zmian w obrębie obiektu technicznego (pojazdu, układu, zespołu, mechanizmu). Aby w praktyce osiągnąć tak określony cel diagnostyki technicznej, należy znać i mieć: strukturę badanego obiektu, metody diagnozowania, przyrządy (urządzenia) diagnostyczne oraz algorytmy kontroli stanu i lokalizacji uszkodzeń.
Pod pojęciem stanu obiektu technicznego rozumie się zbiór wartości cech (parametrów) w chwili jego badania. W czasie diagnozowania należy uzyskać ocenę, to jest ustalić stan badanego obiektu. Proces ten jest ciągiem działań składających się z badania i wnioskowania diagnostycznego.
Warunkiem wyjściowym prawidłowego diagnozowania i właściwej obsługi pojazdu lub jego układu (także układu zawieszenia) jest zawsze znajomość jego struktury, to jest: charakterystyki technicznej (budowy i zasady działania, cech konstrukcyjnych) oraz charakterystyki eksploatacyjnej (parametrów diagnostycznych, węzłów regulacyjnych i obsługowych, materiałów eksploatacyjnych itd.).
Metoda diagnozowania jest to świadomie zastosowany sposób postępowania służący do osiągnięcia określonego celu. Efektywne metody diagnozowania opierają się na parametrach opisujących sygnały diagnostyczne, których źródłem są zachodzące procesy (robocze, towarzyszące, inne). Wyróżnia się dwie fazy badania i oceny stanu pojazdu lub jego układu: kontrolę stanu oraz lokalizację uszkodzeń. Zadaniem podstawowym w procesie diagnozowania pojazdu (układu) jest określenie stanu obiektu w całości, bez rozróżniania stanu jego elementów. Celem badania jest wówczas stwierdzenie, czy obiekt jako całość nadaje się do użytku. Takie badanie nazywa się kontrolą stanu pojazdu lub jego układu. Uzyskanie przynajmniej jednego negatywnego wyniku kontroli oznacza, że pojazd (układ) znajduje się w stanie niezdatności. W takim przypadku pojazd lub jego układ powinien być skierowany do drugiego etapu badań i oceny stanu, to jest określenia stanu elementów celem ich regulacji, naprawy lub wymiany. Ten rodzaj badania nazywa się lokalizacją uszkodzeń.
Poprawnie wykonany przyrząd diagnostyczny powinien charakteryzować się następującymi cechami: prostym i optymalnym algorytmem funkcjonowania, automatycznym opracowywaniem diagnozy, jednoznacznością i czytelnością przedstawiania diagnozy, możliwością kontroli i (lub) lokalizacji uszkodzeń, prostotą obsługi oraz niskimi kosztami.
Do wykonywania kontroli stanu i lokalizacji uszkodzeń wykorzystuje się algorytmy, które są uporządkowanymi, minimalnymi zbiorami sprawdzeń diagnostycznych. Natomiast sprawdzenie to pomiar i ustalenie wartości parametru diagnostycznego.
Definicja, funkcje i budowa zawieszenia
Układ zawieszenia spełnia w samochodzie bardzo ważną rolę w przekazywaniu sił między ramą lub nadwoziem samonośnym i kołami toczącymi się po nawierzchni drogi. Dlatego też istnieje wiele rodzajów zawieszeń posiadających bardzo różne własności, decydujące w wielu przypadkach nie tylko o płynności ruchu, lecz również o bezpieczeństwie podczas jazdy.
Zawieszeniem samochodu nazywa się zespół elementów łączących koła jezdne (osie, mosty napędowe) z ramą lub nadwoziem samonośnym. Zadaniem zawieszenia jest łagodzenie wstrząsów wywołanych nierównościami drogi, po której porusza się pojazd, w celu:
- zapewnienia maksymalnego komfortu jazdy przewożonym osobom,
- ochrony ładunków przed nadmiernymi wstrząsami i szkodliwymi drganiami,
- zwiększenia trwałości mechanizmów samochodu.
Pod względem konstrukcyjnym układ zawieszenia pojazdu samochodowego (rys. 1) składa się z kilku grup zespołów:
- zespołu elementów sprężystych,
- zespołu elementów tłumiących,
- zespołu elementów prowadzących,
- ograniczników skoku.
Elementy sprężyste umieszczone są pomiędzy kołami i ramą lub nadwoziem samonośnym. Odznaczają się dużą odkształcalnością sprężystą. Elementy te pośredniczą w przekazywaniu wszystkich sił pionowych między kołami a ramą (nadwoziem samonośnym), umożliwiając i jednocześnie utrudniając ich wzajemne przemieszczanie. Przeciwstawiają się wychyleniom kół z położenia statycznej równowagi i wymuszają ich powrót do tego położenia w miarę zaniku zewnętrznego obciążenia dynamicznego. Zespół elementów sprężystych wpływa na charakter drgań kół jezdnych i nadwozia pojazdu.
Amortyzatory są elementami tłumiącymi drgania resorowanej masy samochodu. Powodują osłabianie wstrząsów i tłumią drgania przez pochłanianie i wytracanie energii obciążeń wywołujących te drgania.
Zespół elementów prowadzących łączy koła jezdne z ramą lub nadwoziem samonośnym i wyznacza kinematykę przemieszczania się kół. Za pośrednictwem elementów prowadzących na ramę lub nadwozie samonośne przenoszone są wszystkie siły wzdłużne i poprzeczne, działające na koła jezdne pojazdu.
Ograniczniki skoku – rozróżnia się ograniczniki skoku odbicia (rozciągania) i dobicia (ściskania). Ograniczniki skoku odbicia ograniczają ruch kół w dół w przypadku miękkich i średnio twardych zawieszeń. Najczęściej ich poduszki znajdują się w amortyzatorach lub kolumnach prowadzących. Ograniczniki skoku dobicia ograniczają ugięcia zawieszenia (na małej drodze przejmują duże siły). Elastyczne poduszki ograniczników mogą być umieszczane zarówno w amortyzatorze, wewnątrz sprężyny śrubowej, jak i montowane na obudowie mostu.
Połączenie kół jezdnych (osi, mostów napędowych) z ramą lub nadwoziem samonośnym za pomocą elementów sprężystych powoduje, że wszystkie masy pojazdu można podzielić na:
- masy nieresorowane, na które bezpośrednio działają wstrząsy wywołane nierównościami nawierzchni drogi (np. koła jezdne, bębny hamulcowe, osie, mosty napędowe itd.),
- masy resorowane, których ruch jest znacznie bardziej łagodny wskutek izolującego działania zawieszenia (np. rama, silnik, nadwozie samonośne, kabina kierowcy).
Dzięki pracy zawieszenia pojazdu zmiana położenia masy resorowanej odbywa się w sposób płynny, mimo gwałtownego oddziaływania impulsów wywołanych nierównościami drogi. Duże znaczenie ma również sprężystość ogumienia kół, łagodząca w pewnym stopniu uderzenia wywołane przejeżdżaniem przez nierówności.
Stosowanie miękkiego i sprężystego zawieszenia powoduje, że samochód staje się układem podatnym na powstawanie drgań. Z tego powodu należy optymalnie dobrać własności zawieszenia (sztywność elementów sprężystych, ich rozmieszczenie), aby powstające drgania nie wpływały niekorzystnie na komfort jazdy, stateczność ruchu i trwałość niektórych zespołów. Dokładna analiza drgań samochodu jest zagadnieniem trudnym, dlatego wnioski dotyczące konstrukcji zawieszenia opracowuje się na podstawie analizy ruchu uproszczonych modeli.
Znając ciężar pojazdu w stanie nieobciążonym i obciążonym, można tak dobrać sztywność elementów zawieszenia, aby ich statyczne ugięcie nie przekraczało określonych granic. Wówczas częstotliwość drgań własnych nadwozia będzie zawarta w najkorzystniejszym dla organizmu ludzkiego zakresie.
Zależnie od przeznaczenia pojazdu konstrukcję jego zawieszenia dostosowuje się do typowego modelu drogi, po jakiej powinien się poruszać. Względna wysokość nierówności (maksymalny skok zawieszenia) zawiera się w granicach od 10 cm dla pojazdów miejskich do ponad 40 cm w pojazdach terenowych.
Najechanie koła pojazdu na nierówność nawierzchni powoduje ugięcie elementów sprężystych zawieszenia, w wyniku czego akumulowana jest w nich energia, rozładowująca się następnie w postaci drgań. Amplituda i częstotliwość tych drgań zależą od konstrukcji zawieszenia. Natomiast skuteczność działania całego układu warunkowana jest stosunkiem mas resorowanych do nieresorowanych.
W czasie jazdy masy nieresorowane podlegają intensywnym wstrząsom, powodowanym nierównościami nawierzchni drogi, ponieważ ich ciężar przenoszony jest bezpośrednio na podłoże. Częstotliwość drgań mas nieresorowanych w rzeczywistych warunkach drogowych zawiera się zwykle w granicach 500÷1000 Hz. Masy resorowane przy prawidłowej konstrukcji zawieszeń mogą podlegać drganiom o częstotliwościach w zakresie 50÷150 Hz, ponieważ są one najlepiej tolerowane przez ludzki organizm.
Dotychczasowe rozważania nie uwzględniały tłumienia drgań. W praktyce w każdym układzie mechanicznym występują siły tłumiące drgania (tarcie, lepkość smarów, tłumienie wewnętrzne materiałów itp.), powodujące zanikanie drgań własnych. W celu przyspieszenia zanikania drgań w zawieszeniach pojazdów stosuje się specjalne urządzenia o silnym tłumieniu – amortyzatory, które pochłanianą energię zamieniają na ciepło, co powoduje znaczne obniżenie amplitudy drgań (w przypadku rezonansu) i zanikanie drgań własnych (po 2÷3 wychyleniach).
Właściwy dobór sztywności elementów sprężystych zawieszenia oraz siły tłumienia amortyzatorów mają istotny wpływ na drgania pionowe nadwozia i na kołysanie podłużne samochodu.
Rodzaje zawieszeń pojazdu
W pojazdach samochodowych w zależności od konstrukcji zespołu prowadzącego występują dwa podstawowe rodzaje zawieszeń: zależne (sztywne) i niezależne.
1. Zawieszenia zależne
W zawieszeniach zależnych oba koła jezdne są osadzone na wspólnej sztywnej osi związanej z ramą lub nadwoziem samonośnym elementami sprężystymi. Zawieszenie zależne charakteryzuje się tym, że czopy piast obu kół osi (mostu napędowego) są elementami sztywnej osi, pochwy mostu lub przegubowo związanych z osią (mostem) zwrotnic. Sprawia to, że koła jezdne są ze sobą jakby sztywno związane i chwilowe wychylenie jednego z nich zmienia ustawienie drugiego w tej samej płaszczyźnie. Rozstaw kół jezdnych podczas pracy zawieszenia jest praktycznie niezmienny, a ich pochylenie zmienia się identycznie. W przypadku zastosowania zawieszenia zależnego praktycznie nie zmienia się prześwit podczas wychylenia kół jezdnych (istotna cecha w przypadku samochodów terenowych).
Typowe konstrukcje zawieszeń zależnych polegają na łączeniu sztywnej osi (mostu napędowego) z ramą lub nadwoziem pojazdu za pomocą:
- resorów piórowych wzdłużnych (rys. 2),
- resoru poprzecznego i drążków reakcyjnych,
- sprężyn śrubowych i wahaczy wzdłużnych (rys. 3),
- sprężyn śrubowych, drążków reakcyjnych wzdłużnych i poprzecznego drążka Panharda.
Komentarze (0)