Испытания автомобиля (стр. 2 из 4)
а - автомобиль в исходном положении; б - момент столкновения с барьером
Рис. 2. Стенд-катапульта
На катапульте натяжение пружин 2 осуществляют с помощью лебедки 5, после чего пружины запирают пневматическим спусковым механизмом 4. Максимальная масса испытываемого объекта равна 2200 кг. От спускового рычага 6 скорость движения объекта в момент столкновения с барьером 1 составляет 50 км/ч. На катапульте кузова и автомобили в сборе испытывают на различные виды столкновений (рис. 3). Возможно также испытание отдельных узлов кузова (например, передка). С этой целью узел закрепляют на динамической тележке 3 (рис. 2), а определенное, заранее выбранное торможение, обеспечивают специальным замедлителем.
В лабораторных условиях с некоторым приближением могут быть воспроизведены условия нагружения силового каркаса кузова при опрокидывании легкового автомобиля, т. е. имитированы испытания на опрокидывание, при проведении которых кузов устанавливают, как показано на рис. 4. Согласно ГОСТ 21960-76 масса ударной плиты 600x1600 мм должна составлять 60% массы испытываемого автомобиля в снаряженном состоянии, а скорость при ударе 2,7-3,3 м/с.
Рис. 3. Варианты испытаний на столкновение на пружинном стенде-катапульте
Одной из известных методик испытаний кабин грузовых автомобилей на пассивную безопасность является методика, применяемая в Швеции при проверке прочности кабин грузовых автомобилей, имеющих общую массу более 7000 кг. Перед испытаниями полностью комплектную кабину устанавливают и закрепляют на отдельном шасси или специальной раме точно так же, как на автомобиле. Рама надежно соединена со станиной испытательного стенда. Двери кабины закрыты, но не заблокированы. Методика испытаний предусматривает три основных режима нагружения, соответствующих типичным аварийным ситуациям. Статическое нагружение на потолок кабины с силой, соответствующей двойному весу снаряженного автомобиля с водителем, но не более 150 кН. Нагрузка распределяется на несущие детали кабины (режим приближенно воспроизводит ситуацию переворачивания автомобиля). Удар маятником спереди по переднему верхнему углу кабины (имитируется падение автомобиля с откоса). Удар направлен под углом 15° к продольной оси автомобиля с энергией около 30 кДж. Применяемый при испытаниях маятник имеет форму правильного цилиндра диаметром 0,6 м, массой не менее 1000 кг. Удар маятником по задней стенке кабины под прямым углом к ней с энергией 30 кДж. Маятник этой серии испытаний массой не менее 1000 кг имеет прямоугольную форму с шириной 1600 мм и высотой 500 мм (высота падения 2 м). Испытание воспроизводит аварийную ситуацию, когда при резкой остановке незакрепленный на платформе груз сминает заднюю стенку кабины.
Рис. 4. Установка кузова легкового автомобиля для имитации опрокидывания в лабораторных условиях
Выдержавшими испытания считаются такие кабины, которые после действия всех перечисленных видов нагрузок не разрушились и сохранили хотя бы минимальное пространство салона, необходимое для стандартных манекенов, имитирующих водителя и пассажира. Кроме того, необходимо, чтобы кабина не была оторванной от рамы автомобиля, двери кабины самопроизвольно не открывались, а последующее их отпирание не было затруднено. Из-за некоторой условности указанной методики испытаний кабин нельзя с уверенностью утверждать, что в реальных аварийных ситуациях кабина, выдержавшая эти испытания, будет отвечать всем требованиям пассивной безопасности.
Манекены для испытаний на пассивную безопасность
Для изучения перемещений людей внутри кузова (кабины) автомобиля во время испытаний на столкновение, опрокидывание и т. д. и для оценки соответствия конструкции требованиям пассивной безопасности применяют специальные манекены.
Одной из обязательных характеристик манекенов для испытаний на пассивную безопасность является так называемая представительность (или репрезентативность). Размеры тела человека и его масса колеблются в очень широких пределах. В соответствии с этим манекены по своим основным размерам разбиты на несколько групп представительности. Так, манекены, соответствующие наиболее распространенной группе мужчин (50% представительность), имеют рост 1730 мм и массу 75 кг. Манекен 95% представительности имеет следующие основные размеры: рост 1840-1850 мм, ширину плеч 480 - 494 мм, высоту колен 585- 589 мм.
Манекены 50% представительности обычно используют для определения положения различных контрольных точек, а манекены 95% представительности самых больших размеров - уровня перегрузок различных частей тела во время испытаний и оценки остаточного пространства салона после испытаний на пассивную безопасность. Руки, ноги и голова манекена шарнирно соединены с туловищем так, что можно в точности воспроизвести движение в суставах человека. Массы отдельных частей манекена (туловища, головы, руки, ноги) соответствуют массам этих же частей тела человека. Основным частям манекена (туловищу и голове) придают объемную жесткость, сопоставимую с жесткостью живого тела. В манекен устанавливают не менее двух преобразователей ускорений (замедлений), причем один монтируют в голове, он измеряет ее продольные перегрузки, а другой - в туловище для определения его перегрузки. Сигналы от преобразователей после усиления передаются на записывающую аппаратуру. Для уточнения прогнозов о возможной тяжести последствий аварии применяют усовершенствованные манекены сложной конструкции, с помощью которых получают информацию не только о величине возможных перегрузок отдельных частей тела, но и о силе давления на грудную клетку (например, со стороны ремня безопасности), о равномерности распределения давления по поверхности контакта туловища с ремнем и др. Эти манекены достоверно имитируют различные травмы типа синяков, ушибов, порезов тканей тела, разрушения костей.
Раздел № 2Метрологическое обеспечение испытаний
Измерение расхода топлива
Для измерения расхода топлива обычно применяют приборы с мерными (градуированными) цилиндрами со шкалой деления не более 2,5см3 или объемный счетчик-топливомер.
Топливомер Т4П-2 (разработанный НАМИ) предназначен для объемного измерения расхода топлива в стендовых и дорожных условиях при испытаниях автомобилей и двигателей на топливную экономичность с регистрацией результатов измерения в цифровой форме. Прибор устанавливают в систему питания двигателя между топливным баком и насосом.
В зависимости от вида и назначения испытаний (определяющих полноту программы) и тяговых особенностей автомобиля характеристику снимают только на высшей передаче или на высшей и предшествующей ей передачах.
Заезды при каждой скорости проводят на мерном участке протяженностью 1 км в двух взаимно противоположных направлениях. Снятие характеристики начинают с максимальной скорости движения автомобиля, затем проводят заезды, последовательно снижая скорость через интервалы 20 км/ч для легковых и 10 км/ч для грузовых автомобилей и автобусов вплоть до минимальной устойчивой скорости (или близкой к ней с округлением до 10 км/ч.). Измеряют время проезда мерного участка и количество израсходованного топлива. Подсчитывают фактические средние скорости движения в каждом заезде.
По полученным данным строят графики (характеристики) для каждого направления движения (соответственно при каждом весовом состоянии автомобиля и на каждой из принятых методикой передач). По характеристикам, полученным, в двух направлениях, строят осредненную кривую, являющуюся окончательным результатом опыта (рис. 3, а).
а - установившегося движения автомобиля; б - движения по дороге с переменным продольным профилем
Рис. 3. Топливная характеристика
Топливную характеристику при движении по дороге с переменным продольным профилем для получения сопоставимых данных нужно снимать на одном и том же участке испытательной дороги (как правило, на автомобильном полигоне) для всех сравниваемых автомобилей. В целях приближения условий эксперимента к условиям эксплуатации автомобилей на дорогах общего пользования, где обычными являются задержки и помехи движению от других транспортных средств, при снятии данной характеристики ограничивают наибольшие скорости, допускаемые в ходе отдельных заездов.