Меню Рубрики

Испытательная установка по автомобиля

daemonbbb › Блог › Шиноиспытательный стенд НАМИ. История 2002-2013гг

История создания инструментальной базы измерения и сертификации автомобильных шин по параметру сопротивления качению.

ГНЦ РФ ФГУП “НАМИ”, Отдел “АСК и ТЭ” В.А. Петрушов, О.А.Мишутин, Д.И.Хохлов

По сложившейся исторической хронологии одним из наиболее достоверных методов определения энергетических потерь в автомобильном колесе является способ, при котором колесо с определенной нагрузкой катится по свободно вращающемуся барабану, имеющему определенный момент инерции, и по замедлению барабана определяется сопротивление качению колеса со стороны автомобильной шины [1]. Для выполнения необходимых измерений нужен соответствующий инструментарий. Одним из остро стоящих вопросов при проектировании испытательной установки для измерения сопротивлений качения колеса методом выбега являлось обеспечение малого влияния сопутствующих тормозящих моментов от механизмов силовых устройств. Наиболее важным являлось определение влияния электродвигателя при неактивном состоянии на процесс торможения инерционного барабана. Лучшим могло бы стать использование механического расцепляющего устройства, но в то время это было нереализуемо из-за недоступности управляемой фрикционной муфты. На самом первом этапе апробации теоретических моделей эксперименты проводились на испытательной базе НИИШП и использовался имеющийся стенд с приводом постоянного тока и клиноременной передачей. Уже тогда было замечено влияние наличия поля возбуждения двигателя постоянного тока на время свободного выбега от стартовой скорости до останова, причем величины времени свободного выбега барабана при отключенном поле двигателя и неотключённом отличались в разы. В 2001-2003 годах в процессе внешнего правления и процедуры банкротства, испытательная база НИИШП была утрачена. Проведение научных исследований на базе НИИШП оказалось невозможным. НАМИ принял решение по созданию необходимого инструментария на своей территории и приобрел у НИИШП инерционный стальной барабан массой 3.5 тонны с диаметром 2000 мм, момент инерции которого составляет 1900 кг•м2, немецкого производства фирмы “Hasbach” (рис. 1) .

Рис. 1. Барабан фирмы “Хазбах” (Германия)
В рамках Государственного Контракта в 2002 году по заказу Минпромнауки России сотрудники НАМИ и рабочие Завода Опытных Конструкций (ЗОК) разработали и изготовили специализированную установку для проведения исследований в области измерения сопротивлений качения автомобильных пневматических шин – стенд НАМИ-354. Для приведения стенда в движение использовался имеющийся в наличии чешский моторный стенд марки VSETIN, состоящий из электродвигателя и электропривода постоянного тока с электромашинным преобразователем “Леонарда” (рис. 2).

Рис. 2. Электрогенератор постоянного тока фирмы “Vsetin” (Чехия).
Данная техника была пущена в эксплуатацию в конце 70-х годов прошлого века и предназначалась для исследования двигателей внутреннего сгорания, но параметры электродвигателя соответствовали целям и задачам приводить в движение инерционный барабан с необходимыми физическими показателями. Для исключения потерь на трансмиссию было принято решение объединить оси барабана и двигателя, то есть осуществить прямой привод барабана. Для этого на заводе опытных конструкций (ЗОК) НАМИ была изготовлена ось барабана необходимой конфигурации. Разработан и изготовлен каркас стенда для соосной установки электродвигателя и подшипниковых опор инерционного барабана (рис. 3). На этом же каркасе проектировалась установка механизмов подвода-отвода колеса (рис. 4) и создания тарированной нагрузки на шину (рис. 5).

Рис. 3. Сборка рамы стенда на Заводе Опытных Конструкций НАМИ, 2002 г.
Рис. 4. Сборка подвижной каретки со стрелой механизма нагружения стенда.

Рис. 5. Проверка работы пневмоподьёма стрелы механизма нагружения.
В выделенном боксе №11 нового моторного корпуса (НМК) из изготовленных частей к концу 2002 года был смонтирован шиноиспытательный стенд НАМИ-354 (рис. 6).
Стенд для испытаний и сертификационного контроля автомобильных шин по параметрам сопротивлений качению
НАМИ-354 прошёл приёмочные испытания и принят комиссией Департамента промышленной и инновационной политики в машиностроении Минпромнауки РФ (этап 4 календарного плана Госконтракта №10.802.1.10003). В акте отмечено соответствие технических характеристик стенда требованиям стандартов ISO 8767 и 9948 на методы измерения сопротивлений качению.

Рис. 6. Стенд НАМИ-354 после сборки в боксе №11 НМК, 2003 г.
Для безопасности выполнения исследовательских работ в 2004 году было выполнено ограждение рабочей зоны с подвижными элементами, полностью исключающее нахождение персонала в опасных зонах и разлёт фрагментов шины в аварийных режимах.

Рис. 7. Ограждение безопасности стенда НАМИ-354, 2004 г.

Имея опыт проведенных исследований в НИИШП, необходимо было обеспечить отключение поля возбуждения электродвигателя в режиме свободного выбега, при этом должны были быть исключены любые аварийные режимы при возврате из режима свободного выбега в активный режим разгона. На этом этапе основное внимание было уделено безаварийному управлению установкой в ручном режиме, используя имеющиеся органы управления, расположенные на штатном пульте VSETIN (рис. 8). Безаварийность работ достигалась обязательным исполнением разработанной инструкции по управлению движением инерционного барабана, в которой оговаривалась последовательность действий, не приводящая к недопустимым режимам эксплуатации оборудования. Это ограничивало возможности оператора выполнять необходимую последовательность действий в построении разнообразных циклограмм движения инерционного барабана, так как требовалась полная остановка барабана перед началом каждого цикла проведения измерений.

Рис. 8. Пульт управления стендом НАМИ-354 до модернизации, 2004 г.

Получив возможность проводить исследования на собственной базе, НАМИ продолжает совершенствовать способы эффективного проведения экспериментов в части исследования сопротивлений качению. Результатом этого явилась разработка методики определения параметров колеса способом замера параметра движения по одной метки и обеспечение компьютерной обработки результатов исследований. Данная методика разрабатывалась и для полигонных условий, поэтому параллельно разработке методической части проводилась большая работа по автоматизации эксперимента. В результате нескольких лет отработки методики был разработан алгоритм проведения испытаний и сформулированы требования к аппаратуре автоматизации проведения эксперимента и обработки результатов испытаний. На основе апробированной методики, разработаны стандарт ГОСТ Р 52102 [3], дополнение к международному стандарту ISO 18164 Amendment 1 и Приложение 6 к Правилам ЕЭК ООН №117.

Читайте также:  Установка закладок в автомобиль

Для обеспечения стандартных лабораторных условий по температуре в 25°С (reference temperature по стандартам [4], [5]) в 2009 г. была установлена система кондиционирования воздуха рабочей зоны. Как указано в статье [9] поддержание заданных температурных условий является ключевым фактором для обеспечения высоких показателей воспроизводимости и повторяемости эксперимента [8]. В связи с вероятностью схода шины с обода и разлета ее фрагментов рабочая камера стенда была оборудована дополнительной решеткой безопасности (рис. 4).

Рис. 4 Система кондиционирования воздуха.

Следующим этапом был период реализации процессов автоматизации. Была выбрана элементная база электронных устройств, разработаны принципиальные схемы электронных устройств, выполнены монтажно-сборочные работы, проведена отладки аппаратуры автоматизации. Используя созданную автоматизированную исследовательскую установку, НАМИ может выполнить большой объём испытаний любых автомобильных пневматических шин всех типоразмеров от R12 до R24. В 2012 году, в целях улучшения технических параметров испытательного стенда, была выполнена работа по совершенствованию аппаратуры и перевода её на основу современной элементной базы. В частности, для улучшения точности измерений и “чистоты” выбега, была установлена уникальная по своим характеристикам электромагнитная муфта “INTORQ”, передающая до 600 Н•м и разъединяющая оси инерционного барабана и электродвигателя в момент. Двигатель постоянного тока заменен на мотор-редуктор переменного тока c частотным регулированием фирмы “Lenze” (рис. 9) мощностью 18,5 кВт. Для эффективного торможения используется нагрузочный резистор, установленный сверху шкафа управления.

Рис. 9. Тиристорный привод с частотным управлением стенда НАМИ-354 фирмы “Lenze” (Германия), 2012 г.

Автоматизация проведения эксперимента реализована на современном промышленном компьютере с экранно-сенсорной панелью управления (рис. 10), обеспечивающей проведение исследований в автоматическом режиме по оптимальным циклограммам (рис. 11).

Рис. 10. Пульт управления стендом НАМИ-354 после модернизации, 2013 г.

Рис. 11. Циклограмма испытаний.
Разработаны новые приборы регистрации данных от измерительных датчиков с беспроводными каналами передачи информации на ПК (рис. 12). Данный комплект является универсальным и может применяться как для стендовых, так и для натурных дорожно-полигонных испытаний [2] и [6].

Рис. 12. Универсальный комплект прибора “путь-время” с беспроводным модулем и датчиками.

Рис. 13. Шиноиспытательный стенд НАМИ-354, 2014 г.

Разработано и внедрено программное обеспечение по сбору и обработке результатов испытаний на современных персональных компьютерах, разработаны удобные формы представления и протоколирования результатов испытаний (рис. 14).

Рис. 14. Программное обеспечение и пример протокола испытаний.

источник

Тест систем автоторможения: как мы подстраивали аварии

И ведь действительно подстраивали! Причем делали это не ради шоу, а ради общей безопасности. Мы намеренно провоцировали столкновения, чтобы проверить, насколько четко работают новомодные электронные ассистенты. А теперь делимся результатами. Увы, в экстренной ситуации перед препятствием останавливаются далеко не все автомобили. Но для начала о том, как мы провели эти сложные испытания.

Вас тоже зацепила телевизионная реклама, в которой автомобили сами останавливаются в случае возникновения неожиданного препятствия, если водитель проспал опасный момент? Некоторые производители даже устраивают показательные тесты, на которых автомобиль самостоятельно тормозит перед надувным муляжом или плакатом с изображением машины. Эффектно!

Подобной рекламы с годами будет больше, поскольку покупателя уже не заманить «старыми ценностями» — мощностью мотора, управляемостью, результатами краш-тестов. Все машины становятся схожими по основным параметрам. Покупатели теперь реагируют на количество дисплеев и наличие модных электронных систем, в том числе — автоторможения. Потому что, как следует из рекламы, можно на ходу «втыкать» в смартфон — и машина в случае чего сама остановится и убережет тебя от позора, ремонта и лечения. Но где гарантия, что электроника столь же четко отработает в критической ситуации на реальной дороге?

До нас в России подобных тестов никто не проводил, а потому нет ни методик, ни инструментальной базы. А у журнала «За рулем» такая методика есть — ведь первое полноценное испытание систем автоторможения мы провели больше двух с половиной лет назад (ЗР, № 6, 2015). Тогда на Дмитровском полигоне встретились девять машин, которые в экстренной ситуации умели останавливаться без помощи водителя: относительно недорогие Ford Focus и Volkswagen Golf, премиальные седаны Infiniti Q50, Volvo S60 и Hyundai Genesis, а также кроссоверы всех мастей — Land Rover Discovery Sport, Opel Insignia Country Tourer, BMW X4 и Cadillac SRX. И выяснилось, что даже при схожей аппаратной части этих систем автомобили, встретив препятствие, действуют по-разному: одни тормозят неуверенно, а другие порой и вовсе не замечают надвигающуюся опасность. Если бы не наш уникальный мягкий прицеп, в который можно утыкаться передним бампером даже на высокой скорости, — разнесли бы всё вдребезги. Например, Land Rover Discovery Sport не прошел ни одного теста, Volkswagen Golf выбыл из борьбы из-за поломки, а BMW штамповал результаты с присущей немцу точностью, поэтому и занял первое место.

Изменилось ли что-то с момента нашего первого теста? Насколько поумнела управляющая электроника? Не топчутся ли на месте инженеры?

На сей раз мы собрали на Дмитровском полигоне семь автомобилей — все свеженькие, больше половины и вовсе дебютанты 2017 года. Каждому предстояло пройти полный цикл испытаний: остановка перед неподвижным объектом, замедление при торможении идущего впереди автомобиля и другие.

Читайте также:  Установка для компьютерной диагностики автомобилей

Среди марок, которые уже держали экзамен по автоторможению в 2015 году, значатся Land Rover, Volvo и Volkswagen. В этот раз их представляют новый Discovery, V90 Cross Country и Tiguan.

За Мазду выступает кроссовер СX-5 нового поколения — с модернизированной системой автоторможения.

У Шкоды два года назад еще не было машин, умеющих тормозить самостоятельно, а теперь честь марки защищает кроссовер Kodiaq.

Лишь несколько месяцев назад фирма Subaru начала поставлять в Россию автомобили, оборудованные комплексом безопасности EyeSight, — и мы взяли на тест кроссовер XV.

Mercedes-Benz отдал на растерзание универсал E-класса в версии All-Terrain — полноприводный и приподнятый. Он оснащен самой сложной и дорогой системой автоторможения. Вот и проверим, есть ли смысл переплачивать, если печешься о своей безопасности.

Мишенью для участников теста вновь станет наша мобильная испытательная установка, имитирующая заднюю часть легковой машины. Проанализировав прошлый тест, мы ее серьезно модернизировали. Она базируется на прежней платформе — это алюминиевый каркас, водруженный на четыре колеса. Чтобы проводить испытания в динамике, мы поставили установку на рельсы, которые тащит за собой тягач. Если система автоторможения не срабатывает, установка уезжает по этим направляющим от боднувшего ее автомобиля. Благодаря этому целыми (или относительно целыми) остаются и мишень, и влетевшая в нее машина.

Установка мягкотелая. Поначалу под тентом скрывалась будка из поролона. В этот раз по предложению специалиста техцентра «За рулем» Валерия Жаринова мы использовали в качестве дополнительных демпферов пневмобаллоны. Они более эффективно, чем слои поролона, гасят энергию удара, поэтому лишнюю набивку за ненадобностью убрали, тем самым снизив массу установки.

Некоторые автомобили прощупывают пространство перед собой при помощи радиолокационных радаров. Эти датчики видят только те предметы, от которых отражаются радиоволны. Каркас у нашей установки металлический, но толстые листы поролона поглощают электромагнитное излучение. Поэтому на заднюю часть будки мы наклеили две полосы алюминиевой фольги, чтобы радары гарантированно засекали установку.

Модернизированную начинку накрыли более прочным чехлом из ПВХ. Теперь «кузов» не будет «махать крыльями» и тем самым вводить в заблуждение автомобильную электронику. Современнее стал и облик установки — раритетный Volkswagen Transporter превратился в универсал Лада Ларгус.

Нашу уникальную методику испытаний, обкатанную на предыдущем тесте, мы не меняли. Она состоит из нескольких упражнений — в статике и динамике. Точнее, испытуемый всегда в движении, а вот «псевдо-Ларгус» сначала стоит в надежде, что приближающийся к нему автомобиль остановится на безопасной дистанции, а затем движется, настигаемый тестовой машиной.

Испытания всегда начинаем на малых скоростях — от греха подальше. В зависимости от первых результатов принимаем решение, стоит ли прогонять испытуемого по всей программе или лучше прекратить испытания, дабы не разнести в щепки и Ларгус, и машину.

«В стоячего» — остановка перед неподвижным объектом

Начинаем со статических испытаний. Наша установка, имитирующая заднюю часть Ларгуса, стоит на месте (например, на красном сигнале светофора), а испытуемый надвигается на нее с определенной скоростью (рис. 1). Первый заезд проходит на скорости всего 15 км/ч. На разгонном участке водитель выдерживает заданную скорость и не снимает ногу с педали газа. Автомобиль затормозил перед препятствием? Если да, с каждой новой попыткой увеличиваем скорость на 5 км/ч, пока не нащупаем предел. На 50 км/ч испытания прекращаем, поскольку при контакте на большей скорости есть риск повредить и установку, и автомобиль.

Из-за нестабильной работы электроники иногда приходилось дублировать попытки, чтобы однозначно установить, когда наступает предел возможностей управляющей электроники.

«Дай знак» — оценка системы предупреждения о возможном столкновении (рис. 2)

Водитель направляет машину в установку на малой (20 км/ч), средней (50 км/ч) и высокой (90 км/ч) скоростях — и внимательно следит за подсказками электроники. При первом же предупреждении он нажимает на тормоз и оценивает (субъективно, конечно), своевременно ли электроника подала сигнал. Случалось, что ассистенты предательски молчали, и водителю приходилось уворачиваться от прицепа в последнее мгновение, чтобы избежать удара на большой скорости. Не увернешься — разнесешь испытательную установку, повредишь автомобиль, да и сам можешь пострадать, поскольку на скорости свыше 50 км/ч при достаточно жестком контакте могут сработать подушки безопасности.

«Догонялки» — автомобиль настигает движущуюся установку (рис. 3)

Это имитация наиболее распространенных дорожных ситуаций. Первый заезд имитирует городскую ситуацию: Ларгус едет со скоростью 20 км/ч, а испытуемый нагоняет его со скоростью 50 км/ч. Затем играем в догонялки в трассовом темпе: установка держит 50 км/ч, а скорость настигающего ее автомобиля — 90 км/ч.

«Притормози» — торможение перед хвостом пробки

Установка и машина движутся со скоростью 60 км/ч. Ларгус начинает замедляться, а машина настигает его, поскольку водитель проспал опасный момент (рис. 4).

Задача системы автоматического торможения во всех упражнениях очевидна — не допустить контакта.

Теперь, когда вы знаете все о правилах проведения теста и его участниках, предлагаем сделать небольшую паузу. Она необходима, чтобы переварить этот объем информации и подготовиться к приему следующей порции. Через пару дней мы вернемся с первыми итогами теста автоторможения. Наберитесь терпения — результаты стоят того, чтобы немного подождать.

источник

По тормозному следу: испытания систем автоторможения

Прошлогодние испытания систем автоторможения успешно преодолели далеко не все участники. Среди аутсайдеров оказался и Land Rover Discovery Sport. Британцы оскорбились, но выбрали оригинальный способ защиты — пригласили Максима Сачкова на испытания в Великобританию.

Land Rover > Discovery Sport

Welcome to Thatcham

Discovery Sport, который участвовал в прошлогоднем тесте автомобилей с сиcтемами экстренного торможения AEB (Autonomous Emergency Braking), отказался останавливаться перед неподвижным препятствием (ЗР, 2015, № 6). Это был провал.

Читайте также:  Замена установка стекол для автомобилей

— Мы требуем сатисфакции! И приглашаем вас убедиться в том, что наш автомобиль умеет самостоятельно тормозить.

Отказываться было невежливо и даже глупо — когда еще выпадет возможность посмотреть, как проводят такие тесты за рубежом? Волновало и другое: вдруг в нашей методике есть недостатки и надо срочно что-то менять?

Беспосадочный перелет до Лондона, далее час с небольшим на автомобиле — и я перед воротами бывшей базы ВВС США. Ныне это полигон независимой организации Thatcham Research — члена EuroNCAP и одного из лидеров в испытаниях систем безопасности.

— Добро пожаловать в Тэтчем! — директор по научно-исследовательским работам Мэттью Эйвери протянул мне большую ладонь. — Наш центр занимается испытаниями систем пассивной и активной безопасности, а также оценивает эффективность охранных систем и стоимость восстановления автомобилей после аварии. И автопроизводителям, — тут мистер Эйвери победно окинул взглядом представителей марки Land Rover, — мы постоянно внушаем: если хотите заработать пять звезд по нормам EuroNCAP, вам нужно еще чуть-чуть подтянуться. Поэтому они нас не любят. Мы постоянно повышаем планку, чтобы стимулировать прогресс и сохранять человеческие жизни. Финансами нас поддерживают страховые компании Великобритании, а у автопроизводителей не берем ни фунта. Поэтому смело говорим о результатах тестов всю правду.

Больше активности

В последнее время в области пассивной безопасности прорывных идей мало — не появляются принципиально новые устройства для защиты водителя и пассажиров, не растет число подушек безопасности, кузов не столько усиливают, сколько облегчают. Приоритет смещается в сторону средств активной безопасности — систем, предотвращающих аварии. Их еще называют умными помощниками водителя и обозначают аббревиатурой ADAS (Advanced Drive Assistance Systems). Счет ассистентов идет уже на десятки — от системы курсовой устойчивости, которая давно воспринимается как нечто естественное и привычное, до системы аварийного торможения, которая, если верить статистике, на 38% снижает риск гибели и тяжелых ранений.

Системы автоматического торможения сложны не только для разработчиков, но и для испытателей. Прописать сценарий (процедуру, как принято говорить у профессионалов) испытаний — это лишь полдела. Чтобы оценить, насколько хорошо отлажена система, нужна установка, имитирующая автомобиль или хотя бы его заднюю часть. Thatcham Research обзавелся первыми подобными установками чуть более пяти лет назад — то были надувные «автомобили». Потом экспериментировали с силуэтом задней части машины, который подвешивали сбоку на тягач для проверки систем AEB в динамике. Но многие системы воспринимали эти и другие муляжи неоднозначно — электроника не всегда идентифицировала макет как автомобиль, а потому тестовая машина нередко «приезжала» в мишень.

В установке последнего поколения учли все недостатки. Для этого специалисты организации протестировали десятки автомобилей, собрав статистику по радиолокационным и визуальным характеристикам. Нужно было правильно разместить радиолокационные маячки, чтобы макет отражал сигнал радара подобно тому, как это делает автомобиль. Ведь силуэт автомобиля формируется не только металлическим кузовом — на корме десятки мелких элементов, по которым видеокамеры распознают, действительно ли впереди автомобиль. Система оценивает габариты, «видит» колёса, фонари, номерной знак, заднее окно с проглядывающими через него элементами салона.

Не с пустыми руками

Я показал фотографии нашей испытательной установки, участвовавшей в тесте систем AEB, и попросил указать на недостатки. Понятно ведь, что она небезупречна, ведь это наш первый опыт. Это не могло не отразиться на четкости работы систем автоторможения некоторых автомобилей, поскольку алгоритмы у каждой модели свои: управляющая программа и закачанные в электронные мозги базы образов в значительной мере определяют эффективность срабатывания. И чем совершеннее AEB, тем четче она распознаёт, чтó перед капотом — автомобиль или муляж. Ведь на скоростной трассе экстренное торможение по ложной причине не менее опасно, чем не предугаданная вовремя реальная возможность столкновения.

С другой стороны, все автомобили были в равных условиях, но одни распознали муляж машины, а другие — нет…

Главный технический специалист Колин Гровер внимательно рассматривал фотографии и долго, терпеливо объяснял, чтó надо подправить в конструкции. А потом я случайно услышал, как он говорил коллеге: мол, молодцы, ребята, мы такую установку далеко не с первого раза сделали. Приятно, черт возьми! А наш «булли» мы модернизируем и в ближайшее время соберем новый тест автомобилей, оснащенных системами AEB.

Напоследок я спросил у Колина, часто ли у них бывает так, что система автоторможения не видит препятствие и не срабатывает.

— Случается. Например, из-за того, что вокруг нет ни дорожных знаков, ни автомобилей. И рельеф плоский — аэродром всё-таки. У систем снижается чувствительность, и происходит столкновение. А иногда АЕВ выключается при повторных испытаниях, потому что… не может быть у здравомыслящего водителя пять столкновений подряд!

Спасибо, Колин, за бесценный опыт. Модернизируем нашу установку — непременно сообщу о результатах.

источник

Добавить комментарий

Adblock
detector