Gépjármű Diagnosztika Szabó József Zoltán Főiskolai adjunktus BMF Mechatronika és Autótechnika Intézet
12. Előadás Fékberendezések diagnosztikai vizsgálata görgős fékpadon
A fékdiagnosztika feladata, célja
A gépjármű fékberendezések hatásosságának rendszeres ellenőrzése mind a hatósági vizsgáló állomások, mind a javító-karbantartó műhelyek egyik legfontosabb feladata. A fékberendezés diagnosztikai vizsgálata két, egymással szorosan összefüggő céllal történhet:
az
egyik a hatósági elő- írásokban rögzített fékhatásosság teljesítésének leellenőrzése,
a másik műszaki állapotvizsgálat végrehajtása annak érdekében, hogy megállapítsuk a típusra vonatkozó névleges tulajdonságokat, illetve a műszaki állapot romlásának mértékét.
A fékberendezésnek mindig kifogástalan műszaki állapotban kell lennie, ennek hiányában a jármű nem vehet részt a forgalomban!
A fékvizsgálat módszereinek csoportosítása 1.Országúti fékvizsgálat 1.1 a fékút és a járműelhúzás értékelése 1.2 a maximális lassulás mérése (Siemens—lassulás— mérő) 1.3 a lassulásváltozás regisztrálása 1.4 a lassulásváltozás és a fékműködtető erő együttes regisztrálása (Moto Meter BPS, BVS—1) 2. Csúszótalpas fékerőmérő A csúszótalpas fékerőmérő négy talajszinten elhelyezett csapágyazáson fekvő és a járműhaladási iránya felőli végen erőmérő celláknak támaszkodó lapból áll. Méréskor a gépjárművet 10—15 km/h sebességre felgyorsítják és amikor a kerekék talppontjai a csúszótalpakra érnek, a gépjárművet hirtelen lefékezik. Az erőmérőkhöz csatlakozó műszerek kerekenként kijelzik a fékerő maximális értékét. 3. Álló járművön végezhető mérések 3.1 Görgős fékerőmérő próbapadok (a kivitelezett berendezé— seknél a hajtott járműkerék kerületi sebessége 2-10 km/h közötti érték) 3.2 Görgős lassulásmérő próbapadok
Görgős fékerőmérő berendezések
A görgők felülete a geometriai kialakítás (bordázat), vagy bevonat (pl. műanyagba ágyazott műkorund szemcsék) révén általában nagyobb tapadási tényezőjű, mint a szokásos országúti érték. a vizsgálat során nem a gumiabroncs és a talaj— kapcsolat által átvihető fékerő értékre vagyunk kíváncsiak hanem a fékberendezés által kifejthető fékerőre
Görgős fékerőmérő berendezés jellemzői
Napjainkban a legelterjedtebben használt és a jövőre nézve is meghatározó üzemeltetői fékminősítési módszer. A görgős fékerőmérő villamos motorjai az álló gépkocsi kerekeit (egyszerre az egy tengelyen lévőket, de azokat egymástól függetlenül) görgőpárokon keresztül állandó sebességgel forgatják. A hajtott járműkerék kerületi sebessége berendezéstípustól, alkalmazási területtől (személygépjármű vagy haszongépjármű) függően: 2,5. . .5,5 km/h közötti érték. A vizsgálat lényege az, hogy megállapítsuk a fékműködtető erő, illetve a kivezérelt nyomás függvényében a kerékfékszerkezet (fékező) nyomatékát. Nevezetesen azt, hogy : • létre tudja-e hozni az előírt (gyári, hatósági) névleges értékeket, • olyan jelleggel alakul-e karakterisztikájuk, ahogy a gyártó megkívánja, • az egyes kerékfékszerkezetek tengelyenként, egymáshoz viszonyítva milyen összetartozó fékerő értékpárokat adnak.
Pedálerő: a fékpedál taposó felületére merőlegesen ható, a fékpedált működtető erő.
Kerékfékerő: a fékezett kerék kerületén a fékszerkezet működésekor ébredő erő
Fk
Átlagos kerékfékerő: a keréknél legalább 1,5 kerékfordulatnyi ideig, állandó pedálerőnél a legnagyobb és legkisebb kerékfékerő számtani közepe. Fkátl
Fk max + Fk min = 2
Fkmax Fk min F k átl
Fékerő ingadozás: a keréknél legalább 1,5 kerékfordulatnyi ideig, állandó pedálerőnél a legnagyobb és legkisebb kerékfékerő különbsége. ge
∆Fk = Fk max − Fk min
Fkmax Fk min ∆F k
Fékerő ingadozás: a keréknél legalább 1,5 kerékfordulatnyi ideig, állandó pedálerőnél a legnagyobb és legkisebb kerékfékerő különbsége. ge százalékosan:
2(Fk max − Fk min ) Fk max − Fk min ⋅100% = ⋅100% ∆Fk % = Fkátl Fk max + Fk min
Fkmax Fk min F k átl
Oldott állapotú fékerő (a kerék
gördülési ellenállása): a vizsgált jármű kerekének hajtásához szükséges görgő kerületi erő nulla pedálerőnél
Felfektetési pedálerő: az a legkisebb pedálerő, amelynél a kerékfékerő értéke az oldott állapotú fékerő értékét éppen meghaladja
Fpo
Jobb- és baloldali fékerő százalékos eltérése: (azonos pedálerő esetén) a kerékfékerők különbségének mindig a nagyobbik fékerőhöz viszonyított százalékos értéke
Fb
E% =
Fj -Fb
Fj − Fb Fj
Fj
⋅100%
Görgős fékerőmérő berendezések Forrás: Műszaki Könyvkiadó
1 – Fékerő kijelző egység 2 – A görgős fékerőmérő (akna fölé is telepíthető)
A görgős fékerőmérők azok a berendezések, amelyek villamos motorok által, görgőpárokon keresztül az álló gépkocsi egy tengelyen levő kerekeit kis sebességgel megforgatják és a jármű fékberendezésének miködtetésekor a hajtó villamos motorok vagy hajtóművek reakciónyomatékát értékelve a bal és jobb oldali gápjárműkerék kerületén ébredő fákerőt ás a pedálerőt egyidejűleg kijelzik.
Görgős fékpad szerkezeti részei 1. - támasztőgörgő, 2. - mérőgörgő, 3. - lánchajtás, 4. - hajtómű, 5. - villamos hajtómotor, 6. - fékerő jeladó, 7. és 8. - fékerő kijelző műszerek, 9. - pedálerő jeladó, 10. - pedálerő kijelző műszer, 11. diagram rajzoló
Görgős fékpad belső szerkezeti felépítése Forrás: Műszaki Könyvkiadó
1 – Villanymotor 2 – Ékszíjhajtás 3 – Fogaskerekes (bolygóműves) hajtás 4 – Bordázott görgő 5 – Bordázott görgő 6 – Lánchajtás 7 – Nyomatékkar 8 – Pneumatikus (hidraulikus vagy elektronikus) erőmérő 9 – Csúszást jelző érzékelőgörgő
A fékezendő kerékkel egy elektromos motorral hajtott görgőpárra állunk.
Ha a motort beindítjuk, az meghajtja a görgőket, azok pedig a kereket
Ha a motor beindításakor a kereket lefékezzük,...
...a reakció nyomaték következtében a motor szeretne elfordulni
II.rész: Alapelv
...a reakció nyomaték következtében a motor szeretne elfordulni
II.rész: Alapelv
...a reakció nyomaték következtében a motor szeretne elfordulni
II.rész: Alapelv
Ez természetesen nem engedhető meg!
II.rész: Alapelv
A hajtóművet egy karral ki kell támasztani.
II.rész: Alapelv
A kar annál jobban nyomja a támasztékot, minél nagyobb a fékező erő
II.rész: Alapelv
A kar annál jobban nyomja a támasztékot, minél nagyobb a fékező erő
II.rész: Alapelv
Az erő nagyságát folyamatosan érzékelhetjük, ha a kar alá egy mérleget helyezünk.
II.rész: Alapelv
A pedálra kifejtett erőt egy erőmérő (pl. dinamométer) segítségével érzékelhetjük.
II.rész: Alapelv
A mérleg és a dinamométer helyett a mai technikai színvonalon természetesen erőmérő cellákat használunk, ...
A görgőágyba helyezett fékezett kerék erő és nyomatéki viszonyai
két azonos átmérőjű (d1 = d2), hajtott görgő szimmetrikus elrendezés (α1=α2) különbséget teszünk az első (1 index) és a hátsó (2 index) görgővel kapcsolatos erők, szögek és gördülési sugarak között, Mf – féknyomaték, M0 – kerékcsapágy súrlódási nyomaték, F – hajtóerő, V – súrlódási veszteség, N – normálerő (felületeket összeszorító erő), G - kerékterhelés
A hajtott és fékezett kerékre az alábbi egyenletek írhatók fel:
A S erő nagysága a mérés során a féknyomaték növelésével arányosan változik, maximális értéke az első kerekek talppontján ébredő nyugvó súrlódási erő. Az egyensúlyi egyenleteket tovább rendezve, kapjuk az alábbi alakokat:
A (3) egyenlet átrendezésénél az alapösszefüggés az alábbiakban írható:
A (9) egyenletből kiderül, hogy a fékerő helyett a berendezésen a fékezett kereket hajtó erőt mérik, amely a forgatási ellenállások legyőzéséhez szükséges erővel nagyobb a fékerőnél Ez azonban nem jelent hátrányt, ill. diagnosztikai szempontból hasznos, mivel a vizsgált kerék már hajtott, de még fékezetlen állapotában szükséges hajtóerő nagysága (Fv) jellemző az abroncs gördülési, ill. gyúrási ellenállására és felismerhető a szoruló, vagy meg—megszoruló fék is.
Fékezési fázisok – forgatás fékezés nélkül
A fékezési folyamat során a kerékre ható erők és eredőjük nagyságban és irányban állandóan változnak, megkülönböztethetőek azonban jellegzetes fázisok. A kerékterhelés a görgőnormálisok irányában két komponensre (G1, G2) bontható, melyek szimmetrikus görgőelrendezésnél azonos nagyságúak. A gördülési ellenállást legyőző kerületi erőt nem vesszük igyelemhe.
1. fázis, a fékezés kezdete – egyenletes tartomány
Mindkét görgő azonos nagyságú kerületi erővel hajt, A fékerők egyenlő nagyságúak és a fékezőnyomaték növelésével egyformán növekszenek B1 = B2. A mindenkori mért fékerő: B = 2 B1 = 2 B2 A fékerőket a kerékközéppontba áthelyezve, azok eredője R’. Az R’ és a G kerékterhelés eredője R. Az R a görgőnormálisok irányában felbontható, Így kapjuk az N1és N2 erőket. Az N1 normál irányú erő a fékerő növekedésével folyamatosan csökken, N2 pedig növekszik. A B1 tehát az első szakaszban kisebb, mint N1xφ (tapadási tényező) határérték. A kerék az első görgőn :megcsúszna, ha B1> N1xφ értékű lenne, csak az egyenlőség alakulhat ki, mert az első görgő kényszerhajtásban van, a második görgőn pedig a kerék még nem érte el a megcsúszási határt.
2. fékezési fázis
A fékez6nyomaték további növelésével az első görgőn az N1 csökkenése miatt csökken a kifejthető fékerő, így B2 >B1> O. Ebben a fékezési szakaszban az első görgő a megcsúszási határon marad addig, amíg N1 értéke zérusra nem csökken. A R eredő erő a görgőnormálisok bezárta szögtartományban marad, szélső értékében iránya megegyezik a második görgőnormálissal. E fázisra jellemző, hogy a kerékközéppontba áthelyezett hajtóerők eredője már nem vízszintes, azaz a görgőkre jutó terhelés már nemcsak arányában változik, hanem összegében is csökken. A fékezés határesete, ha a tapadási tényező aránylag kicsi ebben a fázisban következik be. Ilyenkor a fékezett kerekek egyidejűleg mindkét görgőn megcsúsznak. az ebből eredő erőt, illetve egy karrendszeren keresztül ható nyomatékot regisztrálják a különféle rendszerű (hidraulikus, elektromos) erő érzékelők
A fékvizsgálat végrehajtása 1.
2.
3.
4.
A gépkocsi előkészítése a fékvizsgálathoz: — a gumiabroncs nyomásellenőrzése és szükség szerint a névleges érték beállítása, — hidraulikus fékek levegősödésének ellenőrzése, a szükség szerinti légteleriítés -. amennyiben rendelkezésre áll műszer, a fékfolyadék forráspont megállapítása. A gépkocsi vizsgálandó tengelyével a görgőágyra járunk lehetőleg a görgőtengelyekre merőlegesen. A sebességváltót üres állásba tesszük, a motort leállítjuk, a kézi— féket kiengedjük. A pedálerő adót a fékpedálra helyezzük, ill légfékes járműveknél a kivezérelt nyomás pneumatikus vezetékét bekötjük a mérendő tengely vizsgálócsatlakozójához. Bekapcsoljuk a görgőhajtó motorokat. A fékek tényleges vizsgálata előtt célszerű a fékpedált néhányszor lenyomni. Ez egyrészt a fékbetétek beilleszkedése és felmélegedése (mosás utáni kiszáradása) szempontjából kedvező, másrészt előzetes tájékoztatást kapunk a fékezési tartomány várható nagyságáról. Jegyezzük meg, hogy melyik oldali kerék és milyen fékerő értéknél blokkolt. A fékek felmelegítésének mértékét egyes technológiákban előírják, ellenőrzésére tapintóhőmérőt használnak, melyet a fékdob felületéhez szorítanak a kerekek fékezett megforgatása Után. A fék működtetése nélkül az erőmérő órákrók olvassuk le a forgatási ellenállás értékét. Szoruló (túlzottan ráállított) fék, vagy tengelycsapágyazás esetén az órák rendellenesen nagy állandó, esetleg hullámzó erőértéket jeleznek. A regisztráló berendezés bekapcsolása után kezdjünk fékezni. A működtetési, benyomási sebességet úgy válasszuk meg, hogy a fékezés megkezdésétől 6—10 másodperc alatt, tehát lassan érjük el azt a fékerő értéket, mely az előkészítő méréseknél megfigyelt, először blokkoló kerék megcsúszási határértékét még éppen nem éri el. Ekkor a fékpedálról hirtelen lépjünk le.
A mérés kiértékelése – Fék jelleggörbék Hibátlan fék jelleggörbe jellemző pontjai
1 – Fékpedál működtetése nélküli fékerő (pl. kerékcsapágyazás állapota) 2 – Megszólalási pedálerő 3 – Maximális fékerőhöz tartozó pedálerő 4 – Maximális fékerő 5 – fékoldásból származó hiszterézis
Jellegzetes hibás fék-jelleggörbék 1 – Fékhatás kicsi 2 – Túl nagy a pedálerő 3 – Kerékcsapágyazás szorul 4 – A fék nem old 5 – Túl erős fékpofavisszahúzó rugó 6 – Hullámos fékdob vagy a tárcsa üt
Hasznos tudnivalók
Fontos tudni, hogy a görgőspadon vészfékezéssel mérést ne végezzünk. A mérőrendszer csak viszonylag lassan növekvő fékerőt képes követni. A fékezés megkezdésétől 6—10 másodperc alatt, tehát lassan érjük el a szliphatárt, tehát azt az értéket, ahol a kijelzés a működtetőerő csökkentését kéri, illetve ahol a hajtómotorok leállnak. Gyakori, hogy a fékvizsgálat során a (tegyük hozzá. hogy pedálerőmérés nélkül) a szliphatáron kialakuló fékerő értékből messzemenő következtetéseket vonnak le. Az egy tengelyen lévő kerekek fékerő-eltérésnek a teljes fékezési tartományban nem szabad túllépnie a megengedett 20% értéket. Külön figyeljünk a fékműködtetés nélkül, forgatott állapotban kialakuló fékerőre. Normális értéknek járműtípustól és hajtott vagy nem hajtott keréktől függően 100—300 N erőt tekinthetünk. Ha nulla értékű pedálerőnél, vagy kivezérelt nyomásnál jelentkező erő meghaladja a kerék gördülési ellenállásából és a csapágysúrlódásból következő erőértéket, valószínűleg a fék állandóan fog. Problémát okoz, ha a fékerő csak rendellenesen nagy működtető, ún. megszólalási erőnél kezd kialakulni. A fékerő növekedése, majd a működtetőerő megszüntetése utáni csökkenése, tehát a felfutó ág és a fékoldásra jellemző lefutó ág között hiszterézis terület alakul ki.
Komplex Mobil mérőállomás (teljesítmény, fék, lengés, futómű, emisszió, stb.) „Az országút réme…”
BSA 331 fékrednszer-analizáló állomás személygépkocsihoz, haszonjárművekhez
BSA 331 fékpad, bármilyen jármű vizsgálatánál 18 t tengelyterhelésig alkalmazható. Elektronikus méréstechnika Bekapcsolási automatika - a késleltetés beállítható Újrabekapcsolási automatika - a késleltetés beállítható Csillag/háromszög indítás, késleltetéssel Görgőbekapcsolás külön-külön (opcionális) Véletlen bekapcsolás elleni védelem Csúszási lekapcsolás - a csúszási érték beállítható Optikai különbség-kijelző - a különbség beállítható A fékerő növekedési sebességének korlátozása
BSA 331 műszaki adatok Megengedett tengelyterhelési súlyerő
180 kN
Megengedett tengelyterhelési tömeg
18 t
Max. fékerő kerekenként
30 kN
Vizsgálati sebesség kb.
2.5 km/h
Hajtómotorok névleges teljesítménye egyenként
9 kW
Görgők átmérője
282 mm 475 mm
A próbapad elektromos teljesítményigénye
18 kW
A hajtógörgő és az ellengörgő középvonalának távolsága Görgők felülete
Hálózati paraméterek
3-fázisú váltóáram
Műgyanta és SiC (szilícium-karbid)
Mérőrendszer
elektromos (DMS)
Legkisebb vizsgálható kerékméret
5,20/10 coll 440 mm
Minimális átviteli tényező (szárazon)
0,7
Minimális átviteli tényező (nedvesen)
0,5
Legnagyobb vizsgálható kerékméret
14,00/20 coll 1400 mm
A különbségkijelzés küszöbértéke beállítható
Tömeg görgős egységenként
600 kg
Kijelzés az automatikához
Hangnyomás küszöbérték (LWA)
93 dB
Hangnyomás küszöbérték (LPA)
76 dB
Működőkésség tartománya, min.
-25 °C
Működőkésség tartománya, max.
55 °C
A kioldó kerék illetve a csúszási lekapcsolás kijelzése.
-
Fékerő kijelzése
2 x 6/30 kN
Infravörös távvezérlő Kivezérelt féknyomás elöl, min.
0 bar
Kivezérelt féknyomás elöl, max.
16 bar
