Rafa Burdzik, Piotr Folga, Bogusaw azarz
Politechnika lska, Wydzia Transportu, Katedra Budowy Pojazdów Samochodowych
BADANIA WPYWU ZMIAN STANU
TECHNICZNEGO ELEMENTÓW RESORUJ CYCH
ORAZ PARAMETRÓW EKSPLOATACYJNYCH
POJAZDU NA ROZKAD DRGA
W KONSTRUKCJI POJAZDU
Rkopis dostarczono, kwiecie 2013
Streszczenie: W artykule przedstawiono wyniki bada wpywu zmian stanu technicznego elementów
zawieszenie oraz parametrów eksploatacyjnych pojazdu na rozkad drga w konstrukcji pojazdu. Zakres bada obejmowa pomiary drga pojazdu z now i zu yt spr yn o ró nych charakterystykach oraz z ró nymi wartociami cinienia w ogumieniu i dodatkowym obci eniem pojazdu. Przyjty zakres bada ma na celu mo liwo symulowania pracy pojazdu z ró nymi parametrami eksploatacyjnymi i stanem technicznym elementów resorujcych drgania. W celu analizy zastosowano miary globalne sygnaów drganiowych w postaci wartoci maksymalnych zarejestrowanych w ró nych punktach konstrukcji pojazdu.
Sowa kluczowe: drgania w pojazdach, elementy resorujce, cinienie w ogumieniu
1. WPROWADZENIE
Rozpatrywanie zjawisk drganiowych w pojazdach samochodowych powinno w gównej mierze dotyczy ich ekspozycji na czowieka i wybrane elementy konstrukcyjne pojazdu. W zakresie oddziaywania na elementy konstrukcyjne nale y analizowa drgania jako czynniki destrukcyjne. Konsekwencj oddziaywania drga na czowieka s ró nego rodzaju niekorzystne zmiany w organizmie, bdce nastpstwem ekspozycji na drgania. Maj one bezporedni lub poredni wpyw na komfort i bezpieczestwo [12]. Zakres i proces postpowania tych zmian w du ej mierze zale od miejsca ich wnikania do organizmu. Drgania mechaniczne, wystpujce w rodowisku pracy, klasyfikujemy na drgania ogólne, oddziaujce na organizm czowieka za porednictwem koczyn dolnych, miednicy, pleców. Drugi rodzaj drga to drgania miejscowe, oddziaujce na organizm czowieka przez koczyny górne. Drgania stanowi tak e bardzo pojemne ródo informacji o stanie technicznym i powszechnie stosowane w systemach diagnostycznych
38 Rafa Brudzik, Piotr Folga, Bogusaw azarz
[2-4,6,8,9,11,14]. Biorc pod uwag tak rozlege obszary oddziaywania i zastosowania drga nale y prowadzi badania wpywu wybranych parametrów na posta drga rejestrowanych oraz ich rozkad w konstrukcji pojazdu. Nale y tak e weryfikowa wpyw parametrów materiaowych i inwazyjnych metod napraw na propagacj drga elementów konstrukcyjnych [1,10,13].
2. METODA BADA
W ramach bada przeprowadzono szereg czynnych eksperymentów diagnostycznych na samochodach osobowych. Samochód przygotowany do bada, z zamontowanymi elementami zawieszenia o zidentyfikowanym stanie technicznym i zadanymi parametrami eksploatacyjnymi poddawany by wymuszeniom drganiowym. Do tego celu zastosowano stanowisko z kinematycznym wymuszeniem drga, z mo liwoci programowania dynamicznej struktury czstotliwociowej wymuszenia. Przyjty zakres czstotliwoci wymuszenia zawiera pasma czstotliwoci mas resorowanych i nieresorowanych pojazdu. Ka dorazowo podczas bada wymuszeniu poddawano koo jednej osi pojazdu. Rejestracj przypiesze drga prowadzono w wybranych punktach konstrukcyjnych. W celu analizy parametrów tumienia ukadu zawieszenia rejestrowano wspóosiowo drgania pionowe elementów nieresorowanych (wahacz) i nadwozia pojazdu (górne mocowanie amortyzatora). Do analizy rozkadu drga, które stanowi róda ekspozycji na drgania ogólne pasa erów, rejestrowano drgania pyty podogowej w miejscach przyo enia stóp pasa erów do podogi [5,7]. S to miejsca wnikania drga o charakterze ogólnym do organizmu czowieka w poje dzie. W artykule przedstawiono przykadowe wyniki bada wpywu stanu technicznego spr yny rubowej zawieszenia przedniego oraz parametrów eksploatacyjnych, takich jak cinienie w ogumieniu i obci enie pojazdu. Schemat zawieszenia badanego pojazdu z zaznaczonym przedmiotem bada oraz miejsca rejestracji drga pojazdu przedstawiono na rysunkach poni ej.
Rys. 2. Schemat przedniego zawieszenia wraz z momentami dokrcenia rub pojazdu Skoda Fabia
3. WYNIKI BADA
Przykadowe rozkady drga zarejestrowanych podczas bada przedstawiono na rysunkach poni ej. Numeracja kolejnych kanaów jest nastpujca:
- kana 2 – przypieszenia drga pyty wymuszajcej stanowiska, - kana 3 – przypieszenia drga wahacza,
- kana 4 – przypieszenia drga górnego mocowania amortyzatora,
- kana 5 – przypieszenia drga panelu podogowego w miejscu pod stopami kierowcy, - kana 6 – przypieszenia drga panelu podogowego w miejscu pod stopami pasa era przedniego,
- kana 7 – przypieszenia drga panelu podogowego w miejscu pod stopami pasa era tylnego lewego,
- kana 8 – przypieszenia drga panelu podogowego w miejscu pod stopami pasa era tylnego prawego,
40 Rafa Brudzik, Piotr Folga, Bogusaw azarz
Rys. 3. Zarejestrowane przypieszenia drga podczas bada pojazdu Skoda Fabia (wymuszenie drga – koo osi przedniej, cinienie w ogumieniu 2,6 bar)
Rys. 4. Zarejestrowane przypieszenia drga podczas bada pojazdu Skoda Fabia (wymuszenie drga – koo osi przedniej, obci enie 300 kg, zu yta spr yna w zawieszeniu)
42 Rafa Brudzik, Piotr Folga, Bogusaw azarz
W celu wstpnej analizy wyników zestawiono wartoci maksymalne przypiesze drga. Wartoci te zarejestrowano w chwili przechodzenia ukadu przez czstotliwoci rezonansowe mas nieresorowanych.
3 4 5 6 7 8 obc 1 obc 2 obc 3 obc 4 0 10 20 30 40 50 60 70 p rzy sp ie sz e n ie [ m /s 2 ] kana obcienie [kg]
Rys. 5. Rozkad zmian wartoci maksymalnych przyspiesze drga dla zmiennego obci enia 75-300 kg w poje dzie Skoda Fabia – o przednia
3 4 5 6 7 8 obc 1 obc 2 obc 3 obc 4 0 10 20 30 40 50 60 70 80 p rz ysp ie sze n ie [ m /s2 ] kana obcienie [kg]
Rys. 6. Rozkad zmian wartoci maksymalnych przyspiesze drga dla zmiennego obci enia 75-300 kg i zamontowanej zu ytej spr yny w poje dzie Skoda Fabia – o przednia
3 4 5 6 7 8 0_6 bar 1_0 bar 1_4 bar 1_8 bar 2_2 bar 2_6 bar 0 10 20 30 40 50 60 70 80 pr z y s p ie s z e ni e [ m /s 2] kana cinienie [bar] 0_6 bar 0_8 bar 1_0 bar 1_2 bar 1_4 bar 1_6 bar 1_8 bar 2_0 bar 2_2 bar 2_4 bar 2_6 bar
Rys. 7. Rozkad zmian wartoci maksymalnych przyspiesze drga sygnau dla zmiennego cinienia w ogumieniu w poje dzie Skoda Fabia – o przednia
3 4 5 6 7 8 0_6 bar 1_0 bar 1_4 bar 1_8 bar 2_2 bar 2_6 bar 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 pr z y s p ies z eni e [m /s 2] kana
ci nienie [bar]
0_6 bar 0_8 bar 1_0 bar 1_2 bar 1_4 bar 1_6 bar 1_8 bar 2_0 bar 2_2 bar 2_4 bar 2_6 bar
Rys. 8. Rozkad zmian wartoci maksymalnych przyspiesze drga sygnau dla zmiennego cinienia w ogumieniu i zamontowanej zu ytej spr yny
44 Rafa Brudzik, Piotr Folga, Bogusaw azarz
4. PODSUMOWANIE
W artykule przedstawiono wyniki wstpnych bada wpywu zmian stanu technicznego elementów zawieszenie oraz parametrów eksploatacyjnych pojazdu na rozkad drga w konstrukcji pojazdu. W celu analizy zastosowano miary globalne sygnaów drganiowych w postaci wartoci maksymalnych. Opracowano wykresy rozkadów tych wartoci dla wszystkich badanych przypadków. Porównujc wartoci zarejestrowane na kanale 3 z pozostaymi wartociami mo na wstpnie oceni jako tumienia drga i izolacji nadwozia pojazdu od drga pochodzcych od wymusze drogowych. Ró nica drga zarejestrowanych na wahaczu i nadwoziu jest ponad dziesiciokrotnie wiksza, co umo liwia wstpn ocen parametrów tumienia ukadu zawieszenia. Pogbione wnioskowanie wymaga zwikszenia obszaru analizy wyników i oceny dynamiki zjawisk drganiowych.
Bibliografia
1. Blacha L., Siwiec G., Oleksiak B.: Loss of aluminium during the process of Ti-Al-V alloy smelting in a vacuum induction melting (VIM) furnace. Metalurgija 52 (3), 2013, s. 301-304.
2. Burdzik R.: Monitoring system of vibration propagation in vehicles and method of analysing vibration modes. J. Mikulski (Ed.): TST 2012, CCIS 329, Springer, Heidelberg, 2012, s. 406-413.
3. Burdzik R., Folga P., Wgrzyn T., Silva Abílio P.: Influence of Exploitation Tire Stiffness on Vehicle Vibration. Conferencia Engenharia’2009, Covilha Portugalia, 2009, s. 168-171.
4. Burdzik R., Gardulski J.: Metodyka wyznaczania diagnostycznych miar stanu technicznego amortyzatorów samochodowych. Diagnostyka 4(40), 2006, s. 127-132.
5. Burdzik R., Dole ek R.: Research of vibration distribution in vehicle constructive. Perner’s Contacts, Number 4, Volume VII, December 2012, s. 16-25.
6. Burdzik R., Stanik Z., Warczek J.: Method of assessing the impact of material properties on the propagation of vibrations excited with a single force impulse. Archives of Materials and Metallurgy, 57(2), 2012, s. 409-416.
7. Burdzik R.: The research of vibration of vehicle floor panel. Silesian University of Technology Scientific Papers, s. Transport 67, 2010, s. 23-30.
8. Figlus T., Wilk A.: Application of analysis of envelope's spectrum for gearbox diagnosing. International Review of Mechanical Engineering 6 (6), 2012, s. 1350-1355.
9. Jasiski M., Radkowski S.: Use of bispectral-based fault detection method in the vibroacoustic diagnosis of the gearbox. Engineering Asset Lifecycle Management, 2010, s. 651-660.
10. Konieczny ., Burdzik R., azarz B.: Analysis of properties of automotive vehicle suspension arm depending on different materials used in the MSC.Adams environment. Archives of Materials Science and Engineering vol. 58/2, 2012, s. 171-176.
11. Michalski R, Wierzbicki S.: An analysis of degradation of vehicles in operation. Eksploatacja i Niezawodnosc – Maintenance and Reliability 1(37), 2008, s. 30-32.
12. Nader M.: Influence of mechanical vibrationon the human body in the means of transport and its modeling. Archives of Transport vol. 12, iss. 2, 2000, s. 33-53.
13. Wgrzyn T., Piwnik J., Burdzik R., Wojnar G., Hadry A.: New welding technologies for car body frame welding. Archives of Materials Science and Engineering vol. 58/2, 2012, s. 245-249.
14. Uhl T., Chudzikiewicz A., Karpiski J.: Dynamic problems in rail vehicle design. Archives of Transport vol. 12, iss. 1, 2000, s. 57-71.
RESEARCH ON INFLUENCE OF TECHNICAL STATE OF SPRUNG ELEMENTS AND MAINTENANCE PARAMETERS OF VEHICLES ON VIBRATION DISTRIBUTION
IN CARBODY
Summary: The paper presents the results of the research on influence of technical state of sprung elements
and maintenance parameters of vehicles on vibration distribution in carbody. The scope of the research included the registration of the vibration of the vehicle with the new and the used spring with different characteristics and with different tire pressure and the extra load of the vehicle. Adopted range of research aims at the ability to simulate operation of the vehicle with different performance parameters and technical state of the sprung element of the suspension. In order to analyze a global measure is used as maximum values of the vibration signals recorded at different points of the vehicle structure.
