Diagnozowanie układu zawieszenia pojazdu samochodowego (cz. 5)
data aktualizacji: 2017.03.16
Przykład montażu urządzenia szarpiącego w płytach najazdowych podnośnika nożycowego (źródło: Unimetal)
Stacje kontroli i obsługi pojazdów oraz warsztaty naprawy samochodów nie dysponują obecnie urządzeniami pozwalającymi na przeprowadzenie badań kontrolnych wszystkich elementów układu zawieszenia. Badania takie prowadzi się metodami organoleptycznymi.
Jedynie elementy tłumiące drgania (szczególnie amortyzatory) mogą być sprawdzane na specjalnych stanowiskach kontrolnych.
W praktyce najczęściej stosuje się badanie amortyzatorów w stanie zamontowanym w pojeździe, z uwagi na łatwość i szybkość wykonania pomiaru. Spośród dwóch dostępnych metod badania układu zawieszenia, tj. metody drgań swobodnych i metody drgań wymuszonych, ta druga znalazła
powszechne zastosowanie do określania stanu technicznego zawieszenia samochodu.
Aktualnie produkowane urządzenia do badania układu zawieszenia metodą drgań wymuszonych wykonywane są w wersjach stacjonarnej lub mobilnej (z rampami najazdowymi). Mogą być stosowane do kontroli zawieszenia tylko w samochodach osobowych, osobowo-terenowych i dostawczych. Diagnozowanie układu zawieszenia samochodów ciężarowych, autobusów, przyczep oraz naczep nadal jest wykonywane metodami organoleptycznymi.
Obecnie do diagnozowania układu zawieszenia pojazdów samochodowych stosuje się następujące rodzaje urządzeń:
- przyrządy do sprawdzania luzów,
- urządzenia do badania zawieszenia (amortyzatorów) metodą drgań swobodnych, - urządzenia do badania zawieszenia (amortyzatorów) metodą drgań wymuszonych,
- przyrządy do sprawdzania instalacji hydraulicznych (dotyczy układu zawieszenia hydropneumatycznego).
Przyrządy do sprawdzania luzów
Podczas określania stanu technicznego pojazdu istotną rolę odgrywa umiejętność oceny luzów w układach i mechanizmach. Za dopuszczalne uznaje się luzy nieznaczne, widoczne dopiero po bardzo uważnych oględzinach. Nadmierne luzy są łatwo zauważalne, wyraźnie wyczuwalne na styku
płaszczyzn łączonych elementów. Często towarzyszy im stuk, a zawsze opóźnienie ruchu zespołu spowodowane koniecznością likwidacji luzu w połączeniu. Wyczuwalne luzy świadczą o usterkach lub nadmiernym, niedopuszczalnym zużyciu jednego lub kilku elementów w kontrolowanych układach i mechanizmach pojazdu.
Do ułatwienia ich oceny w układach zawieszenia, kierowniczym i jezdnym wykorzystuje się specjalne urządzenia wymuszające szarpanie badanych połączeń, nazywane detektorami luzów lub
szarpakami. Składają się one z dwóch napędzanych siłownikami hydraulicznymi lub pneumatycznymi płyt, na których stawiane są koła pojazdu. Płyty te wykonują krótkie przemieszczenia (obroty) w różnych kierunkach, powodują poziome ruchy koła oraz wszystkich elementów z nim związanych.
Urządzenia szarpiące wspomagają diagnostę w organoleptycznym wykrywaniu luzów w połączeniach układów podwozia. Wynik badania zależy w dużym stopniu od doświadczenia zawodowego diagnosty.
Przeprowadzenie oceny luzów wymaga znajomości budowy układów zawieszenia i kierowniczego, a w niektórych przypadkach należy zastosować podnośnik punktowy i dźwignię.
Ze względu na przeznaczenie rozróżnia się urządzenia do wymuszania szarpnięć kołami jezdnymi:
- w pojazdach o dmc do 3,5 t (wersja osobowa),
- w pojazdach o dmc powyżej 3,5 t (wersja ciężarowa), - uniwersalne.
Ze względu na rodzaj napędu stosowane są urządzenia z napędem hydraulicznym lub
pneumatycznym. W przypadku testerów do badania luzów w pojazdach o dmc do 3,5 t najczęściej stosuje się pneumatyczne zasilanie robocze, natomiast w urządzeniach uniwersalnych i
przeznaczonych do kontroli pojazdów o dmc ponad 3,5 t na ogół występuje zasilanie hydrauliczne (większa płynność ruchu, mniejsze wymiary elementów).
Urządzenia szarpiące z napędem hydraulicznym (rys. 1) składają się z następujących zasadniczych zespołów:
- zespoły płyt do wymuszania szarpnięć kołami (działające niezależnie), - zespół zasilający,
- zespół sterujący,
- przyrząd do blokowania pedału hamulca.
Oddzielny zespół zasilający nie występuje w przypadku urządzeń z napędem pneumatycznym, które są zasilane z sieci sprężonego powietrza, oraz urządzeń z napędem hydraulicznym instalowanych na podnośnikach – wykorzystuje się układ zasilania podnośnika.
W detektorach luzów istotne jest sterowanie płytami szarpiącymi oraz odpowiednia koordynacja ich ruchu. Każdy zespół płyty powinien wymuszać następujące ruchy koła jezdnego [2]:
- ruch skrętny co najmniej 150 i ruch w kierunku poprzecznym (rys. 2a) względem osi podłużnej stanowiska – dla urządzeń do wymuszania szarpnięć kołami w pojazdach o dmc do 3,5 t,
- ruch w kierunku wzdłużnym i poprzecznym (rys. 2b) względem osi podłużnej stanowiska – dla urządzeń do wymuszania szarpnięć kołami w pojazdach o dmc powyżej 3,5 t.
W ofercie niektórych producentów znajdują się detektory luzów ze zwiększoną kombinacją ruchów płyt (rys. 2c). Na przykład szarpak hydrauliczny SRS 3,5xy firmy Sosnowski wymusza ruchy kół w kierunku wzdłużnym, poprzecznym i skrętnym w stosunku do osi podłużnej stanowiska (łącznie 9 możliwości ruchów płyt). Pozwala to na pełniejszą symulację obciążeń występujących podczas jazdy i ułatwia ocenę luzów w połączeniach. Każdy zespół płyty szarpiącej powinien zapewnić wymaganą wartość siły wymuszającej szarpnięcia koła.
Dodatkowo zespół sterujący urządzenia szarpiącego powinien spełnić następujące wymagania:
- zapewnić ruch każdej płyty szarpiącej osobno i jednocześnie obu płyt (przy ruchu jednoczesnym w tym samym kierunku zwroty przesuwu obu płyt powinny być przeciwne),
- zapewnić możliwość ręcznego sterowania urządzeniem w taki sposób, aby podczas pracy była szansa na jednoczesną obserwację elementów podwozia przez obsługującego.
Sterowanie ruchami płyt realizowane jest przewodowo lub bezprzewodowo pilotem wbudowanym w korpus ręcznej lampy (halogenowej, LED), która służy jednocześnie do oświetlania kontrolowanych węzłów. Urządzenia do wymuszania szarpnięć kołami jezdnymi umożliwiają organoleptyczną kontrolę luzów w następujących elementach (węzłach) układów podwozia pojazdu:
- łożyska piast kół, - sworznie zwrotnicy, - drążki kierownicze,
- wahacze i drążki reakcyjne, - stabilizatory,
- przeguby.
Tabela 1. Zalecane ruchy płyt urządzenia szarpiącego stosowane do wykrycia luzów w wybranych elementach układów podwozia
W celu ułatwienia wykrycia luzów w kontrolowanych elementach układów podwozia firma Unimetal dla szarpaka uniwersalnego zaleca wykonywanie ruchów płyt w sposób przedstawiony w tabeli 1.
Analiza danych technicznych urządzeń szarpiących różnych producentów wskazuje, że podstawowe parametry techniczne testerów do sprawdzania luzów są porównywalne (np. dopuszczalny nacisk osi, siła wymuszająca ruch płyt, skok płyt szarpiących itp.).
Detektory takie montuje się we wnękach płyt najazdowych podnośnika nożycowego (rys. 3) lub czterokolumnowego (rys. 4) albo w posadzce stanowiska, na obrzeżach kanału przeglądowego (rys.
5). Urządzenia do wymuszania szarpnięć kołami jezdnymi pojazdu są wytwarzane przez różnych producentów, na przykład: Bosch, Car-Lift, Cartec, Cemb, Fudim-Polmo, Hofmann, Josam, Maha, Unimetal.
Tabela 2. Wybrane dane techniczne urządzeń szarpiących firmy Unimetal W tabeli 2 przedstawiono podstawowe dane techniczne urządzeń szarpiących z napędem pneumatycznym i hydraulicznym wytwarzanych przez firmę Unimetal.
W dalszej części opisano urządzenia szarpiące wytwarzane przez firmę Unimetal: z napędem pneumatycznym SZ-3,5 (wersja osobowa) oraz z napędem hydraulicznym SZ-16 (wersja uniwersalna).
Uniwersalne urządzenie z napędem hydraulicznym SZ-16 do wymuszania szarpnięć kołami jezdnymi w pojazdach o dmc do i powyżej 3,5 t umożliwia kontrolę luzów w układach zawieszenia,
kierowniczym i jezdnym. Zastosowanie zasilania hydraulicznego zapewnia wymaganą niezawodność pracy oraz dużą płynność ruchu płyt szarpiących (najazdowych).
Urządzenie składa się z: dwóch płyt szarpiących (rys. 6), zasilacza hydraulicznego z rozdzielaczem (rys. 7), szafki sterującej i lampy LED z przyciskami sterującymi (rys. 8). Płyty najazdowe
zamontowane są w wannach fundamentowych i osadzone na prowadnicach zapewniających swobodę ruchu w kierunkach wzdłużnym i poprzecznym. Ruch płyty wymuszany jest przez jeden z czterech siłowników jednostronnego działania, zasilanych przez zasilacz z wbudowanym układem
elektrozaworów.
W celu zapewnienia uniwersalności stanowiska wprowadzono dwa zakresy skoku płyt najazdowych (± 30 mm i ± 50 mm). Siła wymuszająca ruch płyt wynosi 30 kN, maksymalny nacisk osi – 180 kN, a ciśnienie robocze – 15,2 MPa.
Kontrolę luzów przeprowadza się po najechaniu kołami pojazdu na przesuwne płyty szarpiące, przez wymuszanie ruchu koła jezdnego w kierunku wzdłużnym i poprzecznym, z jednoczesną obserwacją sprawdzanych elementów zawieszenia, układu kierowniczego i układu jezdnego oświetlanych silnym strumieniem światła LED lampy sterującej. Przebieg kontroli obejmuje czynności związane z
ustawieniem pojazdu, pracą na urządzeniu i zakończeniem pracy. Urządzenie może stanowić indywidualne stanowisko kontroli pojazdów lub zostać włączone w skład linii diagnostycznej.
Przystosowane jest do zabudowania z lewej i prawej strony kanału przeglądowego, obsługiwane jest
jednoosobowo przez przeszkolonego diagnostę.
Detektor luzów z napędem pneumatycznym SZ-3,5 firmy Unimetal umożliwia wymuszanie szarpnięć kołami jezdnymi pojazdu o dopuszczalnej masie całkowitej do 3,5 t. Urządzenie pełni funkcję
pomocniczą podczas oceny luzów w przegubach, sworzniach, łożyskach i końcówkach drążków kierowniczych. Schemat blokowy detektora luzów SZ-3,5 przedstawiono na rys. 9.
Składa się on z następujących elementów (rys. 10): dwóch zespołów płyt szarpiących (platforma prawa i lewa), szafki sterującej i lampy sterującej oraz przyrządu do blokowania wciśniętego pedału hamulca. Zespół szarpaka zbudowany jest z:
- korpusu platformy,
- płyty szarpiącej (roboczej),
- ramy pośredniej z wkładkami ślizgowymi,
- zespołu siłowników pneumatycznych z układem dźwigniowym, - instalacji pneumatycznej,
- instalacji elektrycznej.
Korpus platformy jest przymocowany do fundamentu stanowiska. Płyty szarpiące zamocowane są suwliwie na prowadnicach nośnych oraz połączone przez układ dźwigni z tłoczyskami siłowników pneumatycznych w sposób umożliwiający otrzymywanie ruchów poprzecznych i skrętnych. Pokrywa płyt pokryta jest specjalną powłoką o dużej twardości i wysokim współczynniku tarcia.
Instalacja pneumatyczna urządzenia zasilana jest przez zawór odcinający z sieci sprężonego powietrza o ciśnieniu 0,6÷0,8 MPa. Sprężone powietrze dostarczane jest do zaworów
rozdzielających, które na przemian doprowadzają je do jednej lub drugiej komory siłowników, powodując przemieszczanie tłoczyska i ruch płyt szarpiących. W elementach pneumatycznych zastosowano wysokiej jakości uszczelnienia oraz skuteczne tłumiki hałasu.
Instalacja elektryczna urządzenia jest podłączona do zasilacza 230/24/12 V umieszczonego w szafce sterującej. Do sterowania zaworów rozdzielających stosuje się napięcie 24 V, natomiast do zasilania lampy sterującej 12 V. W szafce sterującej umieszczone są elementy układu zasilania:
transformatory, przekaźniki oraz bezpieczniki. Włączenie zasilania sygnalizuje lampka kontrolna na ścianie szafki sterującej.
Lekka, trwała i ergonomiczna lampa sterująca służy do sterowania urządzeniem szarpiącym i stanowi jego integralną część. Podłączona jest do szafki sterującej. W korpus wbudowane są przyciski sterujące oraz latarka światła LED. Lampa sterująca umożliwia ręczne sterowanie urządzeniem i jednoczesną obserwację elementów podwozia przez obsługującego. Sterownik zapewnia ruch poprzeczny lub skrętny płyty szarpiącej, każdego zespołu osobno albo obu płyt jednocześnie. Przy ruchu jednoczesnym w kierunku poprzecznym zwroty przesuwu obu płyt są przeciwne, przy ruchu skrętnym obie płyty obracają się w prawo.
Sterowanie lampą można podzielić na dwa etapy:
- wybór napędu płyt szarpiących (strona lewa, prawa, dwie strony), - włączenie ruchów roboczych (poprzecznego lub skrętnego).
Po wciśnięciu na lampie sterującej przycisku włączającego żarówkę oświetlającą możliwa staje się obserwacja elementów układów: zawieszenia, kierowniczego i jezdnego podczas oceny luzów.
Przygotowanie urządzenia do pracy obejmuje sprawdzenie szczelności połączeń układu
pneumatycznego i poprawności funkcjonowania przycisków lampy sterującej. Obsługa urządzenia jest bardzo prosta, dostosowana do manualnych możliwości diagnosty.
Urządzenia do badania zawieszenia metodą drgań swobodnych
Charakterystyki amplitudowe zanikających drgań nadwozia na jego zawieszeniu (tzw. drgań swobodnych) można uzyskać następującymi sposobami:
- przez gwałtowne opuszczanie badanej osi samochodu,
- przez wychylenie nadwozia z położenia równowagi w wyniku ugięcia elementów sprężystych,
- na stanowisku płytowym do badania hamulców, które pozwala na wykorzystanie wymuszenia niskoczęstotliwościowego występującego w czasie hamowania.
W pierwszym przypadku najeżdża się kołami na podstawki w kształcie klina, z których koła spadają swobodnie i wzbudzają drgania nadwozia na zawieszeniu, rejestrowane przez urządzenie pomiarowe.
Wysokość spadania dobiera się tak, aby nie nastąpiło uderzenie o ograniczniki. Stan amortyzatorów ocenia się na podstawie liczby i amplitudy drgań. Uzyskane wyniki porównuje się z odpowiednimi wykresami wzorcowymi. W tym sposobie występują trudności z uzyskaniem jednakowych wartości amplitudy początkowej.
Do tej metody można również wykorzystać urządzenie zwalniające zapadnię (np. FWT 2000 firmy Cartec), to jest podstawkę, płytę najazdową lub ramę (w zależności od rozwiązania konstrukcyjnego).
Samochód wjeżdża na platformy kołami przednimi lub tylnymi. Po opuszczeniu pojazdu rejestrowane są zanikające drgania swobodne charakteryzujące tłumienie zawieszenia (amortyzatorów).
Drugi sposób pomiaru, polegający na wychyleniu nadwozia z położenia równowagi, zastosowano w testerach SDT 2000/U oraz Big Red firmy M-Tronic (rys. 11). Są to przyrządy przenośne, o
niewielkich gabarytach, wyposażone we własne źródło zasilania. Ich zastosowanie nie wymaga specjalnie przygotowanego stanowiska. Tester (czujnik ultradźwiękowy) przymocowany do nadwozia odbiera sygnały odbite od nadajnika sygnałów umieszczonego na podłożu i przekazuje je do
opracowania przez mikroprocesor. Do obsługi przyrządu służą przyciski umieszczone na jego ścianie czołowej. Podczas kontroli nie ma potrzeby wprowadzania do pamięci przyrządu kryteriów oceny stanu zawieszenia badanego samochodu. Dane te zostały wprowadzone do oprogramowania testera.
Uwzględniono przy tym występujące w praktyce trzy rodzaje charakterystyk tłumienia zawieszeń:
normalne, sportowe i miękkie. Po wybraniu rodzaju zawieszenia otrzymamy wynik pomiaru w postaci odpowiednich symboli z dodatkowymi informacjami. Znaczenie poszczególnych symboli graficznych jest następujące:
- znak w postaci słupka oznacza, że są spełnione wymagania przyjęte dla tej kategorii zawieszenia (wysokość słupka świadczy o jakości tłumienia drgań),
- znak w postaci trójkąta ostrzegawczego świadczy o tym, że nie są spełnione wymagania przyjęte dla danego rodzaju zawieszenia,
- znak STOP oznacza, że nie są spełnione minimalne wymagania związane z bezpieczeństwem jazdy dla żadnej z kategorii zawieszeń.
Do określenia tłumienia drgań nadwozia nie jest potrzebne kalibrowanie przyrządu pomiarowego (wynik pomiaru nie zależy od siły naciśnięcia na błotnik podczas uginania nadwozia). Zastosowane oprogramowanie pozwala także na wybranie z menu funkcji umożliwiającej pomiar własnych wartości granicznych parametrów diagnostycznych (kryteriów oceny stanu zawieszenia) i wprowadzenie ich do pamięci w postaci wzorca dla kolejnych pomiarów.
Badany samochód należy ustawić na płaskim podłożu. Tester powinno się zamocować do błotnika nad badanym kołem za pomocą przyssawek (rys. 12). Następnie na posadzce przy kole kładzie się nadajnik ultradźwięków i łączy go przewodem z przyrządem. Po wykonaniu czynności
przygotowawczych należy krótko i silnie nacisnąć na błotnik, co spowoduje ugięcie zawieszenia.
Czujniki ultradźwiękowe znajdujące się w dolnej części przyrządu rejestrują sygnały odbite od nadajnika. Wewnętrzny mikroprocesor testera oblicza dane niezbędne do oceny stanu zawieszenia pojazdu. Następnie przestawia się przyrząd nad kolejne koła i wykonuje identyczne czynności.
Rzeczywisty przebieg drgań swobodnych nadwozia oraz liczbową i słowną ocenę sprawności amortyzatorów otrzymuje się na wyświetlaczu ciekłokrystalicznym przyrządu. Tester wyposażony jest również w drukarkę termiczną. Na wydruku podawana jest – tekstem oraz w formie graficznej – ocena stanu technicznego amortyzatorów. Otrzymuje się jedną z trzech możliwych informacji o skuteczności ich działania. Przykładowy wydruk wyników pomiaru amortyzatorów przyrządem Big Red przedstawiono na rys. 13.
Firma Heka proponuje trzeci sposób sprawdzania zawieszenia (amortyzatorów) metodą drgań
swobodnych – na urządzeniach płytowych Univers A2 i A4 do badania hamulców i zawieszenia.
Skuteczność tłumienia poszczególnych amortyzatorów jest badana po pełnym wyhamowaniu samochodu na stanowisku, gdy następuje maksymalne ugięcie zawieszenia jako reakcja od sił hamowania, a następnie zanikanie ugięć, aż do osiągnięcia stanu równowagi. Wykorzystanie do badania amortyzatorów wymuszenia niskoczęstotliwościowego, występującego w trakcie hamowania, nie znalazło szerszego zastosowania ze względu na niewielką dokładność i małą powtarzalność uzyskanych wyników (potwierdzają to badania wykonane metodami symulacyjnymi).
dr inż. Kazimierz Sitek Literatura
1. Trzeciak K.: Diagnostyka samochodów osobowych. WKŁ, Warszawa 2011.
2. Warunki techniczne ITS: 40/01-ZDO.
Źródło: https://warsztat.pl/drukujpdf/artykul/62693
