Wybrane rodzaje
Poniżej przedstawimy wybrane rodzaje badań technicznych pojazdów, których wykonanie może stwarzać diagnostom pewne trudności (badanie korektorów siły hamowania i hamulców pojazdów z nierozłączalnym napędem 4x4).
Właściciel pojazdu samochodowego, ciągnika rolniczego, motoroweru lub przyczepy jest obowiązany przedstawić go do badania technicznego. Wyróżnia się następujące rodzaje badań technicznych: pierwsze, okresowe i dodatkowe. Badania techniczne pojazdów przeprowadza się na koszt ich właścicieli w uprawnionych stacjach kontroli pojazdów. Badania techniczne pojazdów wykonują uprawnieni diagności. W pierwszej części artykułu opisano system badań technicznych pojazdów oraz takie rodzaje badań technicznych, jak badanie motocykli i kulowych urządzeń sprzęgających.
W części drugiej artykułu przedstawimy wybrane rodzaje badań technicznych pojazdów, których wykonanie może stwarzać diagnostom pewne trudności (badanie korektorów siły hamowania i hamulców pojazdów z nierozłączalnym napędem 4x4).
Inne wybrane rodzaje badań technicznych pojazdów zostaną przedstawione w części trzeciej artykułu.
Badanie korektorów (regulatorów) siły hamowania
Zadaniami korektorów siły hamowania jest zapewnienie stabilności ruchu podczas hamowania samochodu oraz zapobieganie blokowaniu kół tylnych. Te zadania można spełnić uzyskując właściwe proporcje między obciążeniami przedniej i tylnej osi pojazdu, a uzyskiwanymi na tych osiach siłami hamowania.
Rodzaje korektorów (regulatorów) siły hamowania
Stosowane obecnie w samochodach osobowych i dostawczych korektory siły hamowania dzieli się na:
- korektory sterowane ciśnieniem,
- korektory sterowane obciążeniem pojazdu,
- korektory bezwładnościowe (sterowane opóźnieniem).
Działanie korektorów sterowanych ciśnieniem w przewodach hamulcowych polega na zapobieganiu nadmiernemu wzrostowi ciśnienia w określonych przewodach hamulcowych lub na ciągłej zmianie stosunku ciśnień w przewodach przedniej i tylnej osi. Ten rodzaj korektorów jest umieszczany w różnych miejscach układu hamulcowego, np. na wyjściu z pompy hamulcowej, na ścianie grodziowej nadwozia lub jako zintegrowany z cylinderkiem hamulcowym. Korektory sterowane ciśnieniem stosuje się w samochodach osobowych klasy wyższej, o dużych gabarytach i niewielkich przechyłach nadwozia. Zasada działania korektorów sterowanych obciążeniem uwzględnia zmiany nacisków na osie samochodu. Takie korektory umieszcza się w tylnej części pojazdu w pobliżu osi. Znalazły zastosowanie w popularnych samochodach osobowych (możliwe znaczne zmiany położenia nadwozia względem osi).
W korektorach bezwładnościowych (rys.1)
Rys.1. Bezwładnościowy korektor sterowany opóźnieniem hamowania stosowany w samochodach osobowych: 1- przewód do hamulców tylnych, 2- tłok, 3- kulka, 4- przewód z pompy hamulcowej, a – kąt pochylenia korektora.
zmiana stosunku ciśnień w przewodach hamulcowych przedniej i tylnej osi pojazdu następuje ciągle i jest zależna od intensywności narastania siły hamowania (opóźnienia pojazdu).
Spotykane obecnie w samochodach ciężarowych, przyczepach i naczepach automatyczne regulatory siły hamowania dzieli się na:
- sterowane mechanicznie,
- sterowane pneumatycznie.
W samochodach ciężarowych dostosowanie sił hamowania do nacisków na osie wymaga zastosowania automatycznych regulatorów siły hamowania osi tylnej i zaworów korygujących osi przedniej. W pojazdach z zawieszeniem na resorach stosuje się automatyczne regulatory sterowane mechanicznie – dźwignią (rys. 2a).
W pojazdach z zawieszeniem powietrznym sterowanie jest pneumatyczne (zależnie od ciśnienia w miechach zawieszenia) – rys.2b.
Rys. 2. Widok automatycznych regulatorów siły hamowania stosowanych w samochodach ciężarowych: a – sterowanego mechanicznie, b- sterowanego pneumatycznie.
Automatyczna regulacja sił hamowania tylnej (tylnych) osi polega na dostosowaniu ciśnienia w tylnym obwodzie do nacisku na tę oś (osie) podczas hamowania. Przy maksymalnym obciążeniu tylnej osi regulator nie zmienia ciśnienia powietrza dopływającego do siłowników z głównego zaworu hamulcowego. Przy obciążeniu częściowym pojazdu redukuje ciśnienie. Największy stopień redukcji odpowiada pojazdowi bez obciążenia. Różnice obciążenia osi przedniej pojazdu nieobciążonego i obciążonego mogą powodować konieczność wyposażenia go także w zawór korygujący ciśnienie w siłownikach tej osi. Zadaniem zaworu jest redukcja siły hamowania osi przedniej i szybkie odpowietrzenie siłowników podczas odhamowania. W przyczepach i naczepach regulacja sił hamowania odbywa się podobnie jak w pojazdach ciągnących. Zależnie od rodzaju zawieszenia są stosowane automatyczne regulatory sterowane mechanicznie lub pneumatycznie. Oprócz regulatorów są też stosowane zawory korygujące i zawory ograniczające ciśnienie.
Metody kontroli korektorów (regulatorów) siły hamowania
Dokładna kontrola prawidłowości działania korektorów siły hamowania jest trudna. W przypadku samochodów osobowych (dostawczych) najczęściej stosuje się następujące metody kontroli korektorów siły hamowania:
- za pomocą pomiaru ciśnień,
- na stanowisku rolkowym do pomiaru sił hamowania,
- badania trakcyjne.
Sprawdzenie korektora za pomocą pomiaru ciśnień obejmuje porównanie ciśnień w obwodzie hamulcowym kół przednich i tylnych. Należy podłączyć manometry do zaworów odpowietrzających układu hamulcowego. Następnie, naciskając na pedał hamulca, należy mierzyć ciśnienie w obwodzie przedniego i tylnego koła. Wartości ciśnień i wzajemne zależności między nimi podają wytwórcy pojazdów. Ze względu na czas trwania pomiarów i możliwość uszkodzenia zaworków odpowietrzających nie zaleca się stosować tej metody na stacjach diagnostycznych. Kontroli pracy korektora na stanowisku rolkowym dokonuje się przez pomiar sił hamowania na kołach poszczególnych osi przy ustalonych wartościach nacisku na pedał hamulca. Następnie obliczamy stosunek sumy sił hamowania kół osi przedniej do sumy sił hamowania kół osi tylnej dla poszczególnych wartości nacisku na pedał hamulca. W celu uwzględnienia przechyłów nadwozia powinno się także wykonać pomiary dla różnych obciążeń tylnej osi samochodu. Na stanowisku rolkowym do pomiaru sił hamowania można sprawdzić wyłącznie działanie korektorów sterowanych zmianami ciśnienia lub obciążenia. Badanie stanu technicznego korektorów podczas próby drogowej należy wykonać, gdy nie ma możliwości sprawdzenia urządzenia na stanowisku stacjonarnym. Badanie trakcyjne pozwala na orientacyjne sprawdzenie działania korektorów sterowanych ciśnieniem i obciążeniem oraz jest jedyną metodą sprawdzenia korektorów bezwładnościowych.
Automatyczne regulatory siły hamowania w pojazdach ciężarowych, przyczepach i naczepach sprawdza się następującymi metodami:
- za pomocą pomiaru ciśnień w powietrznych układach przenoszących,
- na stanowiskach rolkowych (określanie skuteczności i równomierności działania hamulców),
- badania drogowe.
Diagnozowanie układu powietrznego obejmuje m.in. pomiary ciśnień w wybranych punktach układu w warunkach statycznych. Urządzenia oraz program do sprawdzania przebiegu sygnałów ciśnieniowych w układzie w warunkach statycznych powinny umożliwiać wykrycie wszelkich niesprawności zachodzących podczas współpracy zespołów układu przy powolnym uruchamianiu hamulców. Do badań tego typu można wykorzystać walizkowe zestawy diagnostyczne (np. WZD-1 produkcji PIMOT). Wymieniony zestaw umożliwia również diagnozowanie i regulowanie automatycznych regulatorów siły hamowania, także w pojazdach z zawieszeniem powietrznym. Na tabliczce znamionowej regulatora podane są wartości ciśnienia na wylocie z regulatora w dwóch stanach obciążenia pojazdu – bez ładunku i z ładunkiem. Przed przystąpieniem do badań należy zapoznać się z rozmieszczeniem złączy kontrolnych w podwoziu pojazdu oraz zaznajomić się z instrukcją badań diagnostycznych. Przykładową instrukcję badań diagnostycznych układu powietrznego zamieszczono w dostępnej literaturze.
Metodyka badania korektorów (regulatorów) siły hamowania na stacjach diagnostycznych
Obowiązujące przepisy nakazują przeprowadzenie oględzin zewnętrznych korektorów (regulatorów) siły hamowania bez ich demontażu. Wynik kontroli jest negatywny w przypadku, gdy:
- korektor jest wadliwie podłączony,
- zauważono nieprawidłową regulację korektora,
- występuje nieprawidłowe działanie (np. brak działania, zatarty),
- stwierdzono brak korektora (o ile jest przewidziany).
Podczas okresowych badań kontrolnych samochodów osobowych (dostawczych) działanie korektorów siły hamowania powinno być uwzględnione przy wyznaczaniu obliczeniowego wskaźnika skuteczności hamowania. W najprostszy sposób można to uwzględnić, mierząc siły hamowania dla małych wartości nacisku na pedał hamulca (poza zakresem działania korektora). Nieuwzględnienie wpływu korektora na wielkości sił hamowania na kołach przy dużych naciskach na pedał hamulca (na granicy poślizgu kół) może spowodować uzyskanie niższych wartości obliczeniowego wskaźnika skuteczności hamowania.
W uzasadnionych przypadkach badanie korektora powinno być przeprowadzone na stanowiskach rolkowych lub podczas badań trakcyjnych. Zaleca się, aby poprawność działania korektora obowiązkowo sprawdzić:
- przy zbyt małych wartościach zmierzonych sił hamowania,
- w pojazdach po kolizjach drogowych,
- gdy wygląd lub mocowanie (podłączenie) korektora może świadczyć o możliwości wystąpienia nieprawidłowego działania.
W praktyce najczęściej nie wyznacza się pełnej charakterystyki działania korektora, lecz można ograniczyć się do:
- określenia wpływu obciążenia osi tylnej pojazdu na mierzone wartości sił hamowania – dla tych samych wartości nacisku na pedał hamulca,
- wyznaczenia zmian stosunku sumy sił hamowania kół osi przedniej do sumy sił hamowania kół osi tylnej – dla kilku wartości siły nacisku na pedał hamulca. Można stwierdzić, że dokładna kontrola prawidłowości działania korektora siły hamowania w samochodach osobowych (dostawczych) jest pracochłonna. Działanie korektora może mieć wpływ na wyniki badania hamulców na urządzeniu rolkowym do pomiaru sił hamowania. Aby uniknąć błędów należy pomiar sił hamowania wykonać dla wartości nacisków na pedał hamulca poza zakresem działania korektora.
Nowa generacja urządzeń rolkowych uniwersalnych i do badania hamulców samochodów ciężarowych (np. IW7 Screen firmy Maha) umożliwia wykonanie pomiarów i obliczeń:
- oporów toczenia kół jezdnych,
- wartości sił hamowania i ich rozdziału na strony i osie,
- współczynników skuteczności hamowania,
- nacisków kół i osi pojazdu,
- ciśnień roboczych i sterujących w powietrznym układzie przenoszącym,
- czasów reakcji hamulców,
- siły nacisku na pedał hamulca.
Zmierzone i obliczone wartości parametrów diagnostycznych mogą być przedstawione na ekranie komputera (w czasie rzeczywistym) oraz na wydruku w postaci liczbowej i wykreślnej.
Z punktu widzenia oceny dopasowania układów hamulcowych zespołu pojazdów ważna jest możliwość uzyskania wykresu zbiorczego, na którym przedstawiono wskaźniki skuteczności hamowania z w funkcji ciśnienia sterującego pm dla pojazdu ciągnącego i przyczepy/naczepy {z = f (pm)}. Na wykresie wprowadza się również dopuszczalne granice wskaźników skuteczności hamowania (rys.3).
Rys. 3. Charakterystyka wskaźników skuteczności hamowania „z” w funkcji ciśnienia sterującego pm dla pojazdu ciągnącego i naczepy na tle krzywych pola tolerancji.
W idealnym przypadku charakterystyka skuteczności hamowania dla zespołu (pojazd ciągnący i przyczepa/naczepa) powinna wyróżniać się jednoczesnością zmian i jednakową skutecznością hamowania. Ponieważ w praktyce taki przypadek jest trudny do uzyskania, określono w przepisach (Regulamin 13 EKG, załącznik 10) pola tolerancji, poza które nie powinny wykraczać wartości charakterystyk skuteczności hamowania zestawu pojazdów.
W celu oceny synchronizacji układów hamulcowych pojazdu ciągnącego i przyczepy/naczepy należy porównać uzyskane charakterystyki skuteczności hamowania z = f (pm) dla obu pojazdów. Krzywe skuteczności hamowania każdego
z pojazdów powinny przebiegać w obrębie pola tolerancji. Jeżeli charakterystyki przebiegają powyżej pola tolerancji (dla pojazdów bez obciążenia), to korektę złego nastawienia regulatora siły hamowania przejmuje urządzenie przeciwblokujące ABS. Gorzej jest jednak, jeśli charakterystyka z = f (pm) przebiega poniżej dolnej granicy pola tolerancji. Mimo że może być osiągnięta wymagana skuteczność hamowania, to występuje brak prawidłowej synchronizacji hamowania poszczególnych członów zespołu pojazdów. Konieczne jest wówczas skorygowanie charakterystyk regulatorów siły hamowania zestawu. Niezależnie od tego, im bardziej zbliżone są do siebie charakterystyki skuteczności hamowania pojazdu ciągnącego i przyczepy/naczepy, tym lepsze jest zachowanie się całego zestawu podczas hamowania w rzeczywistych warunkach drogowych. Ponieważ w większości przypadków układy hamulcowe pracują w początkowej części charakterystyki (przy częściowych obciążeniach), w tym właśnie zakresie współczynniki skuteczności hamowania pojazdu ciągnącego i przyczepy/naczepy nie powinny za bardzo się od siebie różnić. Przedstawione możliwości urządzeń rolkowych nowej generacji uwidaczniają ogromny postęp w technice badań układów hamulcowych pojazdów samochodowych, przyczep i naczep.
Badanie hamulców pojazdów z nierozłączalnym napędem na wszystkie koła
Ocenia się, że obecnie w pojazdach z napędem na wszystkie koła około 60 proc. stanowią pojazdy z napędem rozłączalnym, a około 40 proc. pojazdy z napędem nierozłączalnym. Stały napęd obu osi samochodu wymaga stosowania międzyosiowego mechanizmu różnicowego (ze zwiększonym tarciem wewnętrznym lub wyposażonego w blokadę). We współczesnych samochodach spotyka się następujące rozwiązania konstrukcyjne międzyosiowych mechanizmów różnicowych:
- stożkowy mechanizm różnicowy,
- planetarny mechanizm różnicowy,
- ślimakowy mechanizm różnicowy,
- sprzęgło lepkościowe (wiskotyczne) typu “miękkiego”,
- sprzęgło lepkościowe typu “twardego” (Haldex).
W pojazdach samochodowych z napędem na wszystkie koła moment napędowy oraz moment sił hamujących rozdzielany jest na koła na ogół równomiernie, jedynie w przypadku zastosowania sprzęgieł lepkościowych (rys.4) rozdział ten może być dowolny. Badanie hamulców samochodu z nierozłączalnym napędem na wszystkie koła na urządzeniu rolkowym w sposób tradycyjny nie jest możliwe.
Rys. 4. Sprzęgło lepkościowe stosowane w pojazdach samochodowych z nierozłączalnym napędem na wszystkie koła (siła docisku płytek zanurzonych w silikonie zwiększa się wraz ze wzrostem różnicy obrotów obu wałów).
Skutki badania sił hamowania w pojazdach z takim napędem na zwykłym urządzeniu rolkowym byłyby następujące:
- Obie półosie będą przenosić moment obrotowy. Na silniki napędowe zespołów rolkowych (lewy i prawy) będą działać momenty hamujące tej samej wielkości. Wówczas urządzenie rolkowe będzie wskazywać jednakowe siły hamowania, nawet przy całkowicie niesprawnym hamulcu jednego koła.
- Lewe i prawe koło badanej osi będzie obracać się jak podczas jazdy do przodu. Moment obrotowy przenoszony będzie przez wał napędowy również na koła drugiej osi pojazdu, spoczywające na nawierzchni stanowiska kontrolnego. Spowoduje to niekontrolowane wyjechanie samochodu z rolek urządzenia i uniemożliwienie wykonywania badań.
Stosowane obecnie możliwości badania hamulców w pojazdach z napędem na wszystkie koła są następujące:
- zastosowanie rolek wolnobieżnych (nienapędzanych), na których są ustawiane koła niebadanej osi,
- wykorzystanie stanowisk płytowych,
- kontrola hamulców podczas badań trakcyjnych (za pomocą opóźnieniomierza),
- badanie hamulców na urządzeniach rolkowych, w których rolki napędowe mają możliwość obracania się w przeciwnych kierunkach, z jednakową prędkością obrotową.
Wówczas w mechanizmach różnicowych nie powstaje moment obrotowy względem jednej z półosi i tym samym nie jest przenoszony żaden moment na drugą półoś. Podczas badania należy mierzyć moment hamowania wyłącznie koła obracającego się do przodu (dwukrotne przeprowadzanie badania hamulców kół danej osi). Wraz z pomiarem sił hamowania należy mierzyć nacisk na pedał hamulca lub ciśnienie w siłowniku – umożliwia to określenie wskaźnika skuteczności hamowania. Przy obliczaniu skuteczności i równomierności działania hamulców można stosować niezmienione wzory pod warunkiem zmodyfikowania sposobu badania. Konieczne jest powtórzenie badania hamulca tego koła, dla którego nastąpiło zablokowanie przy większej sile nacisku na pedał hamulca. Przy powtórnym badaniu należy zarejestrować siłę hamowania, uzyskaną przy takim samym nacisku na pedał hamulca, jaki został zmierzony dla drugiego koła badanej osi. Z dostępnej literatury wynika, że w przypadku badania hamulców pojazdów ze stałym napędem na wszystkie koła, w którym mechanizmy różnicowe poszczególnych osi są połączone sztywnym wałem lub zastosowano sprzęgło lepkościowe typu “twardego”, urządzenie rolkowe oprócz możliwości odwracania kierunku obrotów jednego zespołu napędowego musi być dodatkowo wyposażone w układ regulacji, zapewniający jednakową prędkość obrotową kół badanej osi oraz utrzymanie stałego luzu międzyzębnego w przekładni zębatej mechanizmu różnicowego.
Podczas kontroli hamulców z napędem na wszystkie koła powinny być mierzone opory toczenia (są większe niż w samochodach z klasycznym napędem), które muszą być uwzględnione przy określaniu skuteczności hamulców.
Podsumowując, można stwierdzić, że badanie hamulców samochodów ze stałym napędem na wszystkie koła na urządzeniu rolkowym jest możliwe, jeżeli spełnimy niżej wymienione warunki:
- Wytwórca samochodu zezwoli na badanie hamulców na urządzeniu rolkowym do kontroli działania hamulców. Często wytwórcy pojazdów wydają specjalne zalecenia dotyczące warunków prowadzenia pomiaru – szczególnie w układach napędowych ze sprzęgłami lepkościowymi. Należy się wówczas bezwzględnie do nich zastosować. Ograniczenia najczęściej dotyczą maksymalnej prędkości obwodowej rolek i czasu trwania pomiaru.
- W czasie kontroli hamulców w pojazdach z napędem na wszystkie koła, z możliwością rozłączania napędu przedniej lub tylnej osi, przed przystąpieniem do badania należy koniecznie wyłączyć napęd drugiej osi.
- W przypadku badania hamulców pojazdu ze stałym napędem na wszystkie koła, w którego układzie napędowym zastosowano sprzęgło lepkościowe typu “miękkiego”, rolki napędowe urządzenia muszą mieć możliwość obracania się w przeciwnych kierunkach, z jednakową prędkością obrotową (bez układu regulacji prędkości obrotowej kół).
- W przypadku badania hamulców pojazdu ze stałym napędem na wszystkie koła, w którym mechanizmy różnicowe poszczególnych osi są połączone sztywnym wałem lub zastosowano sprzęgło lepkościowe typu “twardego”, urządzenie rolkowe musi być wyposażone w układ regulacji utrzymujący tę samą prędkość obrotową kół badanej osi.
dr inż. Kazimierz Sitek
Poniżej przedstawimy wybrane rodzaje badań technicznych pojazdów, których wykonanie może stwarzać diagnostom pewne trudności (badanie korektorów siły hamowania i hamulców pojazdów z nierozłączalnym napędem 4x4).
Właściciel pojazdu samochodowego, ciągnika rolniczego, motoroweru lub przyczepy jest obowiązany przedstawić go do badania technicznego. Wyróżnia się następujące rodzaje badań technicznych: pierwsze, okresowe i dodatkowe. Badania techniczne pojazdów przeprowadza się na koszt ich właścicieli w uprawnionych stacjach kontroli pojazdów. Badania techniczne pojazdów wykonują uprawnieni diagności. W pierwszej części artykułu opisano system badań technicznych pojazdów oraz takie rodzaje badań technicznych, jak badanie motocykli i kulowych urządzeń sprzęgających.
W części drugiej artykułu przedstawimy wybrane rodzaje badań technicznych pojazdów, których wykonanie może stwarzać diagnostom pewne trudności (badanie korektorów siły hamowania i hamulców pojazdów z nierozłączalnym napędem 4x4).
Inne wybrane rodzaje badań technicznych pojazdów zostaną przedstawione w części trzeciej artykułu.
Badanie korektorów (regulatorów) siły hamowania
Zadaniami korektorów siły hamowania jest zapewnienie stabilności ruchu podczas hamowania samochodu oraz zapobieganie blokowaniu kół tylnych. Te zadania można spełnić uzyskując właściwe proporcje między obciążeniami przedniej i tylnej osi pojazdu, a uzyskiwanymi na tych osiach siłami hamowania.
Rodzaje korektorów (regulatorów) siły hamowania
Stosowane obecnie w samochodach osobowych i dostawczych korektory siły hamowania dzieli się na:
- korektory sterowane ciśnieniem,
- korektory sterowane obciążeniem pojazdu,
- korektory bezwładnościowe (sterowane opóźnieniem).
Działanie korektorów sterowanych ciśnieniem w przewodach hamulcowych polega na zapobieganiu nadmiernemu wzrostowi ciśnienia w określonych przewodach hamulcowych lub na ciągłej zmianie stosunku ciśnień w przewodach przedniej i tylnej osi. Ten rodzaj korektorów jest umieszczany w różnych miejscach układu hamulcowego, np. na wyjściu z pompy hamulcowej, na ścianie grodziowej nadwozia lub jako zintegrowany z cylinderkiem hamulcowym. Korektory sterowane ciśnieniem stosuje się w samochodach osobowych klasy wyższej, o dużych gabarytach i niewielkich przechyłach nadwozia. Zasada działania korektorów sterowanych obciążeniem uwzględnia zmiany nacisków na osie samochodu. Takie korektory umieszcza się w tylnej części pojazdu w pobliżu osi. Znalazły zastosowanie w popularnych samochodach osobowych (możliwe znaczne zmiany położenia nadwozia względem osi).
W korektorach bezwładnościowych (rys.1)
Rys.1. Bezwładnościowy korektor sterowany opóźnieniem hamowania stosowany w samochodach osobowych: 1- przewód do hamulców tylnych, 2- tłok, 3- kulka, 4- przewód z pompy hamulcowej, a – kąt pochylenia korektora.
zmiana stosunku ciśnień w przewodach hamulcowych przedniej i tylnej osi pojazdu następuje ciągle i jest zależna od intensywności narastania siły hamowania (opóźnienia pojazdu).
Spotykane obecnie w samochodach ciężarowych, przyczepach i naczepach automatyczne regulatory siły hamowania dzieli się na:
- sterowane mechanicznie,
- sterowane pneumatycznie.
W samochodach ciężarowych dostosowanie sił hamowania do nacisków na osie wymaga zastosowania automatycznych regulatorów siły hamowania osi tylnej i zaworów korygujących osi przedniej. W pojazdach z zawieszeniem na resorach stosuje się automatyczne regulatory sterowane mechanicznie – dźwignią (rys. 2a).
W pojazdach z zawieszeniem powietrznym sterowanie jest pneumatyczne (zależnie od ciśnienia w miechach zawieszenia) – rys.2b.
Rys. 2. Widok automatycznych regulatorów siły hamowania stosowanych w samochodach ciężarowych: a – sterowanego mechanicznie, b- sterowanego pneumatycznie.
Automatyczna regulacja sił hamowania tylnej (tylnych) osi polega na dostosowaniu ciśnienia w tylnym obwodzie do nacisku na tę oś (osie) podczas hamowania. Przy maksymalnym obciążeniu tylnej osi regulator nie zmienia ciśnienia powietrza dopływającego do siłowników z głównego zaworu hamulcowego. Przy obciążeniu częściowym pojazdu redukuje ciśnienie. Największy stopień redukcji odpowiada pojazdowi bez obciążenia. Różnice obciążenia osi przedniej pojazdu nieobciążonego i obciążonego mogą powodować konieczność wyposażenia go także w zawór korygujący ciśnienie w siłownikach tej osi. Zadaniem zaworu jest redukcja siły hamowania osi przedniej i szybkie odpowietrzenie siłowników podczas odhamowania. W przyczepach i naczepach regulacja sił hamowania odbywa się podobnie jak w pojazdach ciągnących. Zależnie od rodzaju zawieszenia są stosowane automatyczne regulatory sterowane mechanicznie lub pneumatycznie. Oprócz regulatorów są też stosowane zawory korygujące i zawory ograniczające ciśnienie.
Metody kontroli korektorów (regulatorów) siły hamowania
Dokładna kontrola prawidłowości działania korektorów siły hamowania jest trudna. W przypadku samochodów osobowych (dostawczych) najczęściej stosuje się następujące metody kontroli korektorów siły hamowania:
- za pomocą pomiaru ciśnień,
- na stanowisku rolkowym do pomiaru sił hamowania,
- badania trakcyjne.
Sprawdzenie korektora za pomocą pomiaru ciśnień obejmuje porównanie ciśnień w obwodzie hamulcowym kół przednich i tylnych. Należy podłączyć manometry do zaworów odpowietrzających układu hamulcowego. Następnie, naciskając na pedał hamulca, należy mierzyć ciśnienie w obwodzie przedniego i tylnego koła. Wartości ciśnień i wzajemne zależności między nimi podają wytwórcy pojazdów. Ze względu na czas trwania pomiarów i możliwość uszkodzenia zaworków odpowietrzających nie zaleca się stosować tej metody na stacjach diagnostycznych. Kontroli pracy korektora na stanowisku rolkowym dokonuje się przez pomiar sił hamowania na kołach poszczególnych osi przy ustalonych wartościach nacisku na pedał hamulca. Następnie obliczamy stosunek sumy sił hamowania kół osi przedniej do sumy sił hamowania kół osi tylnej dla poszczególnych wartości nacisku na pedał hamulca. W celu uwzględnienia przechyłów nadwozia powinno się także wykonać pomiary dla różnych obciążeń tylnej osi samochodu. Na stanowisku rolkowym do pomiaru sił hamowania można sprawdzić wyłącznie działanie korektorów sterowanych zmianami ciśnienia lub obciążenia. Badanie stanu technicznego korektorów podczas próby drogowej należy wykonać, gdy nie ma możliwości sprawdzenia urządzenia na stanowisku stacjonarnym. Badanie trakcyjne pozwala na orientacyjne sprawdzenie działania korektorów sterowanych ciśnieniem i obciążeniem oraz jest jedyną metodą sprawdzenia korektorów bezwładnościowych.
Automatyczne regulatory siły hamowania w pojazdach ciężarowych, przyczepach i naczepach sprawdza się następującymi metodami:
- za pomocą pomiaru ciśnień w powietrznych układach przenoszących,
- na stanowiskach rolkowych (określanie skuteczności i równomierności działania hamulców),
- badania drogowe.
Diagnozowanie układu powietrznego obejmuje m.in. pomiary ciśnień w wybranych punktach układu w warunkach statycznych. Urządzenia oraz program do sprawdzania przebiegu sygnałów ciśnieniowych w układzie w warunkach statycznych powinny umożliwiać wykrycie wszelkich niesprawności zachodzących podczas współpracy zespołów układu przy powolnym uruchamianiu hamulców. Do badań tego typu można wykorzystać walizkowe zestawy diagnostyczne (np. WZD-1 produkcji PIMOT). Wymieniony zestaw umożliwia również diagnozowanie i regulowanie automatycznych regulatorów siły hamowania, także w pojazdach z zawieszeniem powietrznym. Na tabliczce znamionowej regulatora podane są wartości ciśnienia na wylocie z regulatora w dwóch stanach obciążenia pojazdu – bez ładunku i z ładunkiem. Przed przystąpieniem do badań należy zapoznać się z rozmieszczeniem złączy kontrolnych w podwoziu pojazdu oraz zaznajomić się z instrukcją badań diagnostycznych. Przykładową instrukcję badań diagnostycznych układu powietrznego zamieszczono w dostępnej literaturze.
Metodyka badania korektorów (regulatorów) siły hamowania na stacjach diagnostycznych
Obowiązujące przepisy nakazują przeprowadzenie oględzin zewnętrznych korektorów (regulatorów) siły hamowania bez ich demontażu. Wynik kontroli jest negatywny w przypadku, gdy:
- korektor jest wadliwie podłączony,
- zauważono nieprawidłową regulację korektora,
- występuje nieprawidłowe działanie (np. brak działania, zatarty),
- stwierdzono brak korektora (o ile jest przewidziany).
Podczas okresowych badań kontrolnych samochodów osobowych (dostawczych) działanie korektorów siły hamowania powinno być uwzględnione przy wyznaczaniu obliczeniowego wskaźnika skuteczności hamowania. W najprostszy sposób można to uwzględnić, mierząc siły hamowania dla małych wartości nacisku na pedał hamulca (poza zakresem działania korektora). Nieuwzględnienie wpływu korektora na wielkości sił hamowania na kołach przy dużych naciskach na pedał hamulca (na granicy poślizgu kół) może spowodować uzyskanie niższych wartości obliczeniowego wskaźnika skuteczności hamowania.
W uzasadnionych przypadkach badanie korektora powinno być przeprowadzone na stanowiskach rolkowych lub podczas badań trakcyjnych. Zaleca się, aby poprawność działania korektora obowiązkowo sprawdzić:
- przy zbyt małych wartościach zmierzonych sił hamowania,
- w pojazdach po kolizjach drogowych,
- gdy wygląd lub mocowanie (podłączenie) korektora może świadczyć o możliwości wystąpienia nieprawidłowego działania.
W praktyce najczęściej nie wyznacza się pełnej charakterystyki działania korektora, lecz można ograniczyć się do:
- określenia wpływu obciążenia osi tylnej pojazdu na mierzone wartości sił hamowania – dla tych samych wartości nacisku na pedał hamulca,
- wyznaczenia zmian stosunku sumy sił hamowania kół osi przedniej do sumy sił hamowania kół osi tylnej – dla kilku wartości siły nacisku na pedał hamulca. Można stwierdzić, że dokładna kontrola prawidłowości działania korektora siły hamowania w samochodach osobowych (dostawczych) jest pracochłonna. Działanie korektora może mieć wpływ na wyniki badania hamulców na urządzeniu rolkowym do pomiaru sił hamowania. Aby uniknąć błędów należy pomiar sił hamowania wykonać dla wartości nacisków na pedał hamulca poza zakresem działania korektora.
Nowa generacja urządzeń rolkowych uniwersalnych i do badania hamulców samochodów ciężarowych (np. IW7 Screen firmy Maha) umożliwia wykonanie pomiarów i obliczeń:
- oporów toczenia kół jezdnych,
- wartości sił hamowania i ich rozdziału na strony i osie,
- współczynników skuteczności hamowania,
- nacisków kół i osi pojazdu,
- ciśnień roboczych i sterujących w powietrznym układzie przenoszącym,
- czasów reakcji hamulców,
- siły nacisku na pedał hamulca.
Zmierzone i obliczone wartości parametrów diagnostycznych mogą być przedstawione na ekranie komputera (w czasie rzeczywistym) oraz na wydruku w postaci liczbowej i wykreślnej.
Z punktu widzenia oceny dopasowania układów hamulcowych zespołu pojazdów ważna jest możliwość uzyskania wykresu zbiorczego, na którym przedstawiono wskaźniki skuteczności hamowania z w funkcji ciśnienia sterującego pm dla pojazdu ciągnącego i przyczepy/naczepy {z = f (pm)}. Na wykresie wprowadza się również dopuszczalne granice wskaźników skuteczności hamowania (rys.3).
Rys. 3. Charakterystyka wskaźników skuteczności hamowania „z” w funkcji ciśnienia sterującego pm dla pojazdu ciągnącego i naczepy na tle krzywych pola tolerancji.
W idealnym przypadku charakterystyka skuteczności hamowania dla zespołu (pojazd ciągnący i przyczepa/naczepa) powinna wyróżniać się jednoczesnością zmian i jednakową skutecznością hamowania. Ponieważ w praktyce taki przypadek jest trudny do uzyskania, określono w przepisach (Regulamin 13 EKG, załącznik 10) pola tolerancji, poza które nie powinny wykraczać wartości charakterystyk skuteczności hamowania zestawu pojazdów.
W celu oceny synchronizacji układów hamulcowych pojazdu ciągnącego i przyczepy/naczepy należy porównać uzyskane charakterystyki skuteczności hamowania z = f (pm) dla obu pojazdów. Krzywe skuteczności hamowania każdego
z pojazdów powinny przebiegać w obrębie pola tolerancji. Jeżeli charakterystyki przebiegają powyżej pola tolerancji (dla pojazdów bez obciążenia), to korektę złego nastawienia regulatora siły hamowania przejmuje urządzenie przeciwblokujące ABS. Gorzej jest jednak, jeśli charakterystyka z = f (pm) przebiega poniżej dolnej granicy pola tolerancji. Mimo że może być osiągnięta wymagana skuteczność hamowania, to występuje brak prawidłowej synchronizacji hamowania poszczególnych członów zespołu pojazdów. Konieczne jest wówczas skorygowanie charakterystyk regulatorów siły hamowania zestawu. Niezależnie od tego, im bardziej zbliżone są do siebie charakterystyki skuteczności hamowania pojazdu ciągnącego i przyczepy/naczepy, tym lepsze jest zachowanie się całego zestawu podczas hamowania w rzeczywistych warunkach drogowych. Ponieważ w większości przypadków układy hamulcowe pracują w początkowej części charakterystyki (przy częściowych obciążeniach), w tym właśnie zakresie współczynniki skuteczności hamowania pojazdu ciągnącego i przyczepy/naczepy nie powinny za bardzo się od siebie różnić. Przedstawione możliwości urządzeń rolkowych nowej generacji uwidaczniają ogromny postęp w technice badań układów hamulcowych pojazdów samochodowych, przyczep i naczep.
Badanie hamulców pojazdów z nierozłączalnym napędem na wszystkie koła
Ocenia się, że obecnie w pojazdach z napędem na wszystkie koła około 60 proc. stanowią pojazdy z napędem rozłączalnym, a około 40 proc. pojazdy z napędem nierozłączalnym. Stały napęd obu osi samochodu wymaga stosowania międzyosiowego mechanizmu różnicowego (ze zwiększonym tarciem wewnętrznym lub wyposażonego w blokadę). We współczesnych samochodach spotyka się następujące rozwiązania konstrukcyjne międzyosiowych mechanizmów różnicowych:
- stożkowy mechanizm różnicowy,
- planetarny mechanizm różnicowy,
- ślimakowy mechanizm różnicowy,
- sprzęgło lepkościowe (wiskotyczne) typu “miękkiego”,
- sprzęgło lepkościowe typu “twardego” (Haldex).
W pojazdach samochodowych z napędem na wszystkie koła moment napędowy oraz moment sił hamujących rozdzielany jest na koła na ogół równomiernie, jedynie w przypadku zastosowania sprzęgieł lepkościowych (rys.4) rozdział ten może być dowolny. Badanie hamulców samochodu z nierozłączalnym napędem na wszystkie koła na urządzeniu rolkowym w sposób tradycyjny nie jest możliwe.
Rys. 4. Sprzęgło lepkościowe stosowane w pojazdach samochodowych z nierozłączalnym napędem na wszystkie koła (siła docisku płytek zanurzonych w silikonie zwiększa się wraz ze wzrostem różnicy obrotów obu wałów).
Skutki badania sił hamowania w pojazdach z takim napędem na zwykłym urządzeniu rolkowym byłyby następujące:
- Obie półosie będą przenosić moment obrotowy. Na silniki napędowe zespołów rolkowych (lewy i prawy) będą działać momenty hamujące tej samej wielkości. Wówczas urządzenie rolkowe będzie wskazywać jednakowe siły hamowania, nawet przy całkowicie niesprawnym hamulcu jednego koła.
- Lewe i prawe koło badanej osi będzie obracać się jak podczas jazdy do przodu. Moment obrotowy przenoszony będzie przez wał napędowy również na koła drugiej osi pojazdu, spoczywające na nawierzchni stanowiska kontrolnego. Spowoduje to niekontrolowane wyjechanie samochodu z rolek urządzenia i uniemożliwienie wykonywania badań.
Stosowane obecnie możliwości badania hamulców w pojazdach z napędem na wszystkie koła są następujące:
- zastosowanie rolek wolnobieżnych (nienapędzanych), na których są ustawiane koła niebadanej osi,
- wykorzystanie stanowisk płytowych,
- kontrola hamulców podczas badań trakcyjnych (za pomocą opóźnieniomierza),
- badanie hamulców na urządzeniach rolkowych, w których rolki napędowe mają możliwość obracania się w przeciwnych kierunkach, z jednakową prędkością obrotową.
Wówczas w mechanizmach różnicowych nie powstaje moment obrotowy względem jednej z półosi i tym samym nie jest przenoszony żaden moment na drugą półoś. Podczas badania należy mierzyć moment hamowania wyłącznie koła obracającego się do przodu (dwukrotne przeprowadzanie badania hamulców kół danej osi). Wraz z pomiarem sił hamowania należy mierzyć nacisk na pedał hamulca lub ciśnienie w siłowniku – umożliwia to określenie wskaźnika skuteczności hamowania. Przy obliczaniu skuteczności i równomierności działania hamulców można stosować niezmienione wzory pod warunkiem zmodyfikowania sposobu badania. Konieczne jest powtórzenie badania hamulca tego koła, dla którego nastąpiło zablokowanie przy większej sile nacisku na pedał hamulca. Przy powtórnym badaniu należy zarejestrować siłę hamowania, uzyskaną przy takim samym nacisku na pedał hamulca, jaki został zmierzony dla drugiego koła badanej osi. Z dostępnej literatury wynika, że w przypadku badania hamulców pojazdów ze stałym napędem na wszystkie koła, w którym mechanizmy różnicowe poszczególnych osi są połączone sztywnym wałem lub zastosowano sprzęgło lepkościowe typu “twardego”, urządzenie rolkowe oprócz możliwości odwracania kierunku obrotów jednego zespołu napędowego musi być dodatkowo wyposażone w układ regulacji, zapewniający jednakową prędkość obrotową kół badanej osi oraz utrzymanie stałego luzu międzyzębnego w przekładni zębatej mechanizmu różnicowego.
Podczas kontroli hamulców z napędem na wszystkie koła powinny być mierzone opory toczenia (są większe niż w samochodach z klasycznym napędem), które muszą być uwzględnione przy określaniu skuteczności hamulców.
Podsumowując, można stwierdzić, że badanie hamulców samochodów ze stałym napędem na wszystkie koła na urządzeniu rolkowym jest możliwe, jeżeli spełnimy niżej wymienione warunki:
- Wytwórca samochodu zezwoli na badanie hamulców na urządzeniu rolkowym do kontroli działania hamulców. Często wytwórcy pojazdów wydają specjalne zalecenia dotyczące warunków prowadzenia pomiaru – szczególnie w układach napędowych ze sprzęgłami lepkościowymi. Należy się wówczas bezwzględnie do nich zastosować. Ograniczenia najczęściej dotyczą maksymalnej prędkości obwodowej rolek i czasu trwania pomiaru.
- W czasie kontroli hamulców w pojazdach z napędem na wszystkie koła, z możliwością rozłączania napędu przedniej lub tylnej osi, przed przystąpieniem do badania należy koniecznie wyłączyć napęd drugiej osi.
- W przypadku badania hamulców pojazdu ze stałym napędem na wszystkie koła, w którego układzie napędowym zastosowano sprzęgło lepkościowe typu “miękkiego”, rolki napędowe urządzenia muszą mieć możliwość obracania się w przeciwnych kierunkach, z jednakową prędkością obrotową (bez układu regulacji prędkości obrotowej kół).
- W przypadku badania hamulców pojazdu ze stałym napędem na wszystkie koła, w którym mechanizmy różnicowe poszczególnych osi są połączone sztywnym wałem lub zastosowano sprzęgło lepkościowe typu “twardego”, urządzenie rolkowe musi być wyposażone w układ regulacji utrzymujący tę samą prędkość obrotową kół badanej osi.
dr inż. Kazimierz Sitek
Komentarze (1)