Конструкция, характеристика и принцип действия элементов диагностирования и управления автомобилем
Министерство образования Республики Беларусь
Министерство образования и науки Российской Федерации
Государственное учреждение высшего профессионального образования
«Белорусско-Российский университет»
В. В. Геращенко, А.И. Зайцев, Н. А. Коваленко, В. П. Лобах, А.В. Щур
БЕЗОПАСНОСТЬ, ЭКОНОМИЧНОСТЬ И ПОВЫШЕНИЕ ПРОХОДИМОСТИ АВТОМОБИЛЬНОГО ТРАНСПОРТА
2018
УДК 629.331
Геращенко, В. В.
Безопасность, экономичность и повышение проходимости автомобильного транспорта : [монография] / В. В. Геращенко, А.И. Зайцев Н. А. Коваленко, В. П. Лобах, А.В. Щур. – Могилев: Белорус.-Рос. ун-т, 2018. – 170 с. : ил.
ISBN 978-985-492-199-0.
В монографии рассмотрены вопросы создания и использования методов и средств, повышающих эксплуатационные свойства автомобилей. Приведены расчёты некоторых элементов электрических и кинематических схем.
Для работников автотранспортных организаций, преподавателей, слушателей курсов повышения квалификации, студентов, обучающихся по специальностям автотранспортного профиля, учащихся средних специальных учебных заведений.
УДК 629.331
ISBN 978-985-492-199-0 © Геращенко В. В., А.И. Зайцев, Коваленко Н. А., Лобах В. П.,
Щур А.В. 2018
© ГУ ВПО «Белорусско-Российский
университет», 2018
Содержание
Введение …………………………………………………………………4
|
|
|
1 Конструкция, характеристика и принцип действия элементов
диагностирования и управления автомобилем ………………………………5
1.1 Сумматор …………………………………………………………….5
1.2 Делитель напряжения ………………………………………………5
1.3 Вычитающий элемент ………………………………………………6
1.4 Усилитель ……………………………………………………………7
1.5 Триггеры ……………………………………………………………..9
1.6 Датчики ……………………………………………………………11
1.7 Автоколебательный симметричный мультивибратор ………….14
2 Безопасность автомобильного транспорта ………………………..17
2.1 Устройство для бортового диагностирования тормозных
систем автомобиля по времени торможения ………………………………17
2.2 Устройство для бортового диагностирования тормозных
систем автомобиля по замедлению …………………………………………25
2.3 Устройство для диагностирования подвески автомобилей …….29
3 Экономичность и экологичность автомобильного транспорта …..36
3.1 Стенды для диагностирования ДВС ……………………………36
3.2 Стенды для диагностирования сцепления ………………………67
3.3 Стенды для диагностирования коробок передач,
раздаточных коробок и главных передач ………………………………….72
|
|
|
3.4 Методика расчета и проектирования стендов и устройств для воспроизведения случайных режимов нагружения ……………………….98
4 Повышение проходимости транспортных средств ………………106
4.1 Устройство повышения проходимости ……………………….106
4.2 Устройство управления скоростью движения …………………113
4.3 Система автоматического упрпавления скоростью
автомобиля в зависимости от сопротивления движению ………………..121
4.4 Устройство для автоматического управления блокировкой
межосевого дифференциала грузовых автомобилей ……………………..128
4.5 Устройство автоматической блокировки межколесного
дифференциала колесного трактора ……………………………………..136
4.6 Догружатель автопоезда ………………………………………..143
Список литературы ………………………………………………….149
Введение
Эффективность работы автомобильного транспорта зависит от многих факторов: степени совершенства используемого транспортного состава, производственно-технической базы по их техническому обслуживанию (ТО) и ремонту (Р), материально-технического обеспечения, качества эксплуатационных материалов и т. п. В организациях автомобильного транспорта (ОАТ) на протяжении длительного времени наибольшее внимание уделялось вопросам разработки технологических процессов ТО, диагностирования (Д) и ремонта, создания и приобретения современного гаражного оборудования для их выполнения, строительства и формирования производственных зон и подразделений, обеспечивающих эффективное выполнение процессов ТО и ремонта и т. д. Зачастую эти вопросы решались без учета влияния современных научно обоснованных и разработанных методов и средств диагностирования, и результатом, как следствие, было незначительное повышение производительности и качества труда при больших финансовых затратах.
|
|
|
В монографии отражена попытка системно подойти к вопросам создания и использования стендового диагностического оборудования, особенностей технологических процессов диагностирования на нем, повышения эксплуатационных свойств автомобилей.
Ознакомление студентов вузов, магистрантов и аспирантов автотранспортных специальностей, учащихся автотранспортных колледжей, работников транспортных организаций и автомобильного сервиса с данным трудом позволит яснее представить суть происходящих процессов и даст возможность проводить мероприятия, направленные на повышение эффективности работы автомобильного транспорта.
|
|
|
Конструкция, характеристика и принцип действия элементов диагностирования и управления автомобилем
Все диагностическое оборудование ( диагностические стенды и приборы, датчики и т. д.) состоит из простейших элементов, без знания назначения, устройства и работы которых невозможно разобраться в этом оборудовании и правильно его применять. В данном разделе книги мы познакомимся с простейшими элементами оборудования [4, 6] и др.
Сумматор
Сумматор напряжения на двух резисторах предназначен для суммирования напряжения U 1 и U 2 двух источников питания ИП1 и ИП2 (датчиков) и получения на выходе напряжения U ВЫХ, равного их сумме
U ВЫХ = U 1 + U 2 (1.1)
Сумматор состоит из двух источников питания и двух резисторов R 1 и R 2, соединенных между собой последовательно согласно приведенной схемы (рисунок 1.1)
Рисунок 1.1 – Схема сумматора напряжения на двух резисторах
Делитель напряжения
Делитель напряжения (рисунок 1. 2) предназначен для получения необходимого выходного напряжения при известном входном напряжении. Он состоит из источника питания ИП, напряжением U ВХ , и двух резисторов R 1 и R 2. Ток, проходящий через резисторы, определяется по зависимости
I д = U ВХ /( R 1 + R 2 ) (1.2)
Выходное напряжение будет равно
U ВЫХ = I д · R 2 (1.3)
Рисунок 1.2 – Схема делителя напряжения
1.3 Вычитающий элемент
Вычитающий элемент (рисунок 1. 3) используется в системах управления движением автомобиля и работой его систем для получения управляющего напряжения. Он состоит из двух встречно включенных резисторов R 1 и R 2 и двух датчиков D 1 и D 2.
Рисунок 1.3 – Схема вычитающего элемента
Выходное напряжение его определяется как разность напряжений U ВХ1 и U ВХ2 датчиков.
U ВЫХ = U ВХ1 - U ВХ2 (1.4)
1.4 Усилитель
Транзисторные усилители по назначению делятся на усилители напряжения, тока и мощности. Обычно они предназначены для увеличения в 20- 30 раз малого входного напряжения U ВХ датчика D до значения выходного напряжения U ВЫХ (рисунок 1.4).
Рисунок 1.4 – Транзисторный усилитель
Транзисторный усилитель содержит источник питания ИП, транзистор, делитель напряжения питания (обычно 12 В), выполненный на последовательно включенных резисторах R 1 и R 2, величина сопротивления которых выбирается. Средняя точка делителя соединена с базой транзистора. Первый вывод делителя соединен с положительным полюсом источника питания, а второй вывод делителя- с отрицательным полюсом источника. К выводам резистора R 2 подсоединяется датчик D . В коллектор транзистора установлен резистор R К . Выходное напряжение снимается с коллектора транзистора.
Работает транзисторный усилитель следующим образом.
Транзистор имеет входную статическую характеристику, изображенную на рисунке 1.5 и представляющую зависимость тока I Б базы транзистора
от напряжения U БЭ между базой и эмиттером транзистора. Обычно для схем усилителей с помощью делителя на базу транзистора при напряжении датчика U ВХ = 0 подается напряжение 2 В, при котором ток базы равен I Б1 , а U ВЫХ и IK · RK равны по 6 В. При появлении положительного напряжения от датчика D , например 0,1 В, ток базы возрастет от I Б1 до I Б2 (рисунок 1.5).
Транзистор имеет также переходную статическую характеристику (рисунок 1.6) – зависимость тока IK коллектора от тока I Б базы. По переходной характеристике ток коллектора изменяется от IK 1 до IK 2 (т.е. происходит увеличение тока коллектора в 20- 30 раз и более по отношению к току базы).
Рисунок 1.5 – Входная статическая характеристика транзистора
Рисунок 1.6 – Переходная статическая характеристика транзистора
Поэтому происходит увеличение падения напряжения на резисторе R К , т. е. IK · RK стало больше и равное, например, 8 В, т. е. увеличилось, а U ВЫХ стало 4 В, т. е. уменьшилось на 2 В. Таким образом, коэффициент K усиления усилителя по напряжению равен
К= U ВЫХ / U ВХ =2 /0,1 =20 (1.5)
Для получения большего значения коэффициента K * усиления можно использовать два последовательно соединенных усилителя. В этом случае коэффициент усиления будет равен
К*= К · К =20 ·20 = 400
При дальнейшем увеличении напряжения, подаваемого на базу транзистора от датчика D ток I Б базы и ток IK коллектора, согласно характеристикам (рисунки 1.5 и 1.6) транзистора, возрастают и достигают своих предельных значений при напряжении, подаваемого на базу, примерно 3 В. равного примерно 3 В. При этих условиях принято считать транзистор открытым. Поэтому напряжение IK · RK достигает напряжения источника питания примерно равного 12 В, а U ВЫХ становится равным нулю. Если на базе транзистора напряжение отрицательное или меньше 0,6 В, то транзистор закрыт. Токи I Б и
IK равны нулю, поэтому и IK · RK также будет равно нулю, а U ВЫХ равно 12 В. Это свойство транзистора используется в конструкции триггера.
1.5 Триггеры
Триггер – устройство, выполненное на двух транзисторах, имеющих два устойчивых состояния, обозначаемых в технике как “0” или “1”. Указанное ранее свойство транзистора используется в конструкции триггера. Схема триггера показана на рисунке 1.7. Триггер содержит два транзистора VT 1и VT 2, четыре резистора, два из которых RK 1 и RK 2 включены в цепи коллекторов транзисторов, а другие два, R Б1 и R Б2 , в цепи баз транзисторов, и источник питания ИП . Транзисторы включены с положительной обратной связью, т. е. коллектор транзистора VT 1соединен с базой транзистора VT 2, а коллектор транзистора VT 2 с базой транзистора VT 1.
Принцип действия триггера следующий. Пусть транзистор VT 1 закрыт, тогда напряжение UK 1 равно 12 В (рисунок 1.8 а), а падение напряжения на резисторе R Б1 будет 9 В, и напряжение на входе транзистора VT 2 равно 3 В, поэтому транзистор VT 2 открыт, а напряжение UK 2 равно 0 В (рисунок 1.8 б). В момент времени t 1 от первого датчика D 1 (например от датчика угла опережения зажигания) поступает импульс напряжения на базу закрытого транзистора VT 1(рисунок 1.8 в). Он открывается и на его выходе формируется напряжение, равное нулю. Поэтому транзистор VT 2 закрывается и на его выходе устанавливается напряжение, равное 12. В момент времени t 2 (рисунок 1.8 г) от второго датчика D 2 (например положения поршня в верхней мертвой точке) поступает импульс напряжения на базу транзистора VT 2 и он открывается, а транзистор VT 1закрывается.Разность времени Δ t 1 (рисунок 1.8 б)появления импульсов напряжения во время t 1 и t 2 пропорционален измеряемой физической величине (например углу опережения зажигания). Аналогично формируется второй прямоугольный импульс длительностью Δ t 2 (рисунок 1.8 б) соответственно от следующих импульсов датчиков D 1 и D 2 во время t 3 и t 4, пропорциональный измеряемой физической величине.
Рисунок 1.7 – Схема триггера
Рисунок 1.8 – Графики изменения напряжения
1.6 Датчики
В качестве практического примера применения триггера создадим схему измерителя угла опережения зажигания (рисунок 1.9). Разность времени Δ t 1 (рисунок 1.8 б)появления импульсов напряжения от датчиков D 1 (момента появления электрической искры) и D 2 (положения поршня в верхней мертвой точке) соответственно во время t 1 и t 2 пропорционально углу опережения зажигания. Для формирования напряжения, уровень которого пропорционален углу опережения зажигания, необходимо применить интегрирующий элемент, который будет интегрировать периодические прямоугольные импульсы на выходе триггера, каждый из которых пропорционален углу опережения зажигания. Наиболее просто это можно сделать применяя R 6 C - цепь (фильтр низких частот). Непосредственное соединение R 6 C - цепи с выходом триггера не представляется возможным из- за большой разности выходного сопротивления триггера и малого входного сопротивления R 6 C - цепи. Для согласования этих сопротивлений необходимо соединить с выходом триггера согласующий усилитель, выполненный в виде эмиттерного повторителя, состоящего из транзистора VT 3 и резистора R 5, установленного в эмиттерной цепи.
Рисунок 1.9 – Схема измерителя угла опережения зажигания
Изготовленный по схеме рисунка 1. 9измеритель угла опережения зажигания содержит датчик положения поршня в верхней мертвой точке, который установлен на двигателе (рисунок 1.10) и создает импульс напряжения в момент времени t 2 (рисунок 1. 8 г). Он содержит (рисунок 1.10) индукционный датчик 1 модели ПИЩ- 6 со щелью, закрепленный на блоке двигателя, и металлическую пластину 2, установленную на шкиве коленчатого вала и проходящую через щель датчика 1 при вращении шкива.
1 2
Рисунок 1.10 – Датчик положения поршня в верхней мертвой точке
Аналогично устроен и изготовлен датчик частоты вращения вала (рисунок 1. 11), содержащий датчик 1 модели КВД- 25 со щелью и металлический диск 2 с прорезями, установленный на валу.
1 2
Рисунок 1.11 – Датчик частоты вращения вала
Выполненный нами измеритель угла опережения зажигания (рисунок 1. 9) является универсальным и применим не только для рассмотренных случаев, но и для измерения других физических величин, например, крутящего момента (рисунок 1. 12). В этом случае датчики D 1 и D 2 (соответственно индукционные датчики 1 и металлические диски 2 с прорезями) установлены на концах упругого вала 3, который при передаче крутящего момента из- за упругих свойств закручивается на определенный угол, пропорциональный передаваемому валом крутящему моменту.
2 1 3 2 1
Рисунок 1.12 – Датчик крутящего момента
1.7 Автоколебательный симметричный мультивибратор
Мультивибраторы предназначены для преобразования напряжения источника питания. Они бывают автоколебательные (рисунок 1. 13) на транзисторе и преобразуют постоянное напряжение источника питания (рисунок 1. 14) в последовательность одинаковых по высоте и длительности прямоугольных импульсов напряжение (рисунок 1. 15).
Работает автоколебательный мультивибратор следующим образом. При подключении источника питания коллекторные токи проходят через два транзистора, а конденсаторы С1 и С2 заряжаются. Вследствие асимметрии плеч мультивибратора возрастает коллекторный ток I К1, а ток I К2 уменьшается. Поэтому с течением времени транзистор VT 1 открывается, а транзистор VT 2 закрывается. На выходе транзистора VT 2 появляется напряжение, равное 12 В. При открытом транзисторе VT 1 происходит перезарядка конденсатора С1 по цепи +ЕК R 2 С1 коллектор- эмиттер - ЕК..
По мере перезарядки конденсатора С1 напряжение на конденсаторе С1 увеличивается и в некоторый момент достигает нулевого значения. С этого момента транзистор VT 2 начинает открываться, его коллекторное напряжение U ВЫХ = UK 2 уменьшается (момент времени t 1 на рисунке 1. 15). Этот процесс заканчивается запиранием транзистора VT 1 и отпиранием транзистора VT 2, а на выходе транзистора VT 2 появляется напряжение, равное нулю ( момент времени t 1 на рисунке 1. 15). Далее происходят аналогичные процессы, только с перезарядкой конденсатора С2. Вследствие его перезарядки открывается транзистор VT 1 , а транзистор VT 2 закрывается (момент времени t 2 на рисунке 1. 15).
При перезарядке конденсаторов С1 и С2 на выходе автоколебательного мультивибратора формируется периодическая последовательность прямоугольных импульсов одинаковой высоты и длительности, определяемых параметрами источника питания ИП , конденсаторов С1 и С2 и резисторов R Б1 и R Б2 .
Рисунок 1.13 – Cхема автоколебательного мультивибратора
Рисунок 1.14 – Входное напряжение автоколебательного мультивибратора
Рисунок 1.15 – Выходное напряжение автоколебательного мультивибратора
Дата добавления: 2021-04-15; просмотров: 43; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!