Диагностика тяговых характеристик автомобиля.

Тяговые свойства автомобиля проверяют на стендах с беговыми барабанами (СББ). Общий принцип стендовой проверки: колеса автомобиля взаимодействуют с беговыми барабанами СББ, который создает внешние силы, воздействующие на колеса; измеряются силы взаимодействия или ускорения. Внешние силы бывают движущие и тормозные. Создают их либо специальными устройствами – двигателями и тормозами, либо инерционными элементами – массами и маховиками. При этом реализуют два метода испытаний – силовой и инерционный.

Инерционно-силовой тяговый стенд: 1 - рама; 2 - барабан передний; 3 - барабан задний; 4 - подшипниковый узел; 5 - маховики; 6 - балансирное нагрузочное устройство; 7 - отбойный ролик; 8 - датчик силы; 9 - подъемник колес; 10 - датчик скорости и ускорения; 11 - стояковый подшипник; 12 - муфта

Схема балансирной электрической машины

Беговые барабаны (ББ) тяговых стендов имеют диаметр 320…600 мм. Обычно они стальные, с гладкой наружной поверхностью – так меньше потери на качение, т.е. нагрев шин. Коэффициент сцепления шин с такими барабанами (около 0,5) достаточен для передачи тяговых сил.

В качестве нагрузочного устройства (НУ) может быть применен любой тормоз, т.е. устройство, создающее реактивный момент. Раньше был распространен гидродинамический тормоз: ротор, связанный с передними ББ, и установленный балансирно статор. На роторе и статоре имеются набранные гребенками лопасти. Внутрь заливают воду. Лопатки ротора перемешивают воду, лопатки статора препятствуют образованию круговых потоков, вода нагревается, отнимая энергию у ротора. Меняя количество залитой воды, можно регулировать тормозной момент.

Сейчас чаще применяют электрический индукционный тормоз: массивный железный диск вращается между двумя батареями электромагнитов, установленными на общей балансирной опоре. Магниты наводят в металле вихревые токи (токи Фуко), нагревающие диск. При мощности магнитов, например, 5 кВт, мощность тормоза составляет около 200 кВт.

Применяют в качестве тормоза электрические генераторы, особенно постоянного тока – они обеспечивают плавное РЕГУЛИРОВАНИЕ. Генераторы дороже, чем водяной или индукционный тормоз, зато они обратимы, т.е. могут переключаться в режим двигателя и потому резко расширяют функциональные возможности стенда: можно, например, раскручивать ведомые колеса для проверки потерь в подшипниках или для проверки тормозов – это нужно на комбинированных тягово-тормозных стендах).

Такие же возможности у гидравлических мотор-насосов, которые дают стабильный момент во всем диапазоне скоростей при плавной регулировки. Их энерго-насыщенность (мощность на 1 кг собственной массы) при давлении 32 МПа в 4-5 раз выше, чем у электромашин, потому НПУ с гидро-машинами намного легче и компактнее.

На инерционных СББ внешняя нагрузка создается инерцией вращающихся частей стенда и автомобиля при разгоне ББ ведущими колесами. Стенд оснащают дополнительными маховиками. В идеале суммарная приведенная масса вращающихся частей должна равняться массе автомобиля – тогда будет полностью имитироваться разгон на дороге. Но это утяжеляет и удорожает СББ. Исследования показали, что удобна приведенная масса СББ около 30% от массы автомобиля – тогда разгон будет достаточно плавным, чтобы на диаграмме успели проявиться все особенности работы двигателя, скажем, моменты включения ускорительного насоса экономайзера, переключения автоматической коробки, срабатывания разных регуляторов, в том числе системы впрыска.

Измерительные системы тяговых стендов обеспечивают замер угловой скорости ББ, приведенной к линейной скорости на их рабочей поверхности (км/ч), и реактивного крутящего момента на статоре НУ, приведенного к тангенциальной силе на рабочей поверхности ББ. На инерционных СББ дополнительно измеряют ускорение.

СББ обычно имеют отбойные ролики для предотвращения съезда колес в поперечном направлении, иногда – подъемники колес, которые облегчают установку автомобиля на стенд и, особенно, выезд после проверки. С этой же целью стенды часто оснащают тормозом съезда, который фиксирует барабаны после испытаний. Все части стенда монтируют на раме, которую устанавливают на фундаменте так, чтобы верхние кромки ББ были на уровне пола или чуть выше – тогда проверяемый автомобиль стоит без наклона. Сверху стенд закрывают щитами, оставляя открытыми только рабочие барабаны.

Обычно тяговые стенды комплектуют вентилятором для обдува радиатора, чтобы поддерживать нормальный тепловой режим двигателя проверяемого ДТС при отсутствии набегающего потока воздуха. Нужна также система отвода отработавших газов: металлорукав, надеваемый на выхлопную трубу и связанный с вытяжным вентилятором. Без такой системы очень трудно работать, особенно при проверке дизелей. Вместе с тяговым стендом используют расходомер топлива и мотор-тестер, т.е. собранный на общей стойке комплект приборов для УД ДВС. При проверке автомобиля на тяговом СББ под свободные ведомые колеса спереди устанавливают страховочные колодки, чтобы предотвратить самовыезд автомобиля вперед при испытании.