PL227329B1 - Urzadzenie do sprawdzania szybkosci i skutecznosci hamowania przyczep z pneumatycznymi układami hamulcowymi w próbach drogowych - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do sprawdzania szybkości i skuteczności powietrznego układu hamulcowego zwłaszcza przyczep samochodowych oraz maszyn i przyczep rolniczych w ramach badań homologacyjnych i klasyfikacyjnych wyrobu.

Znany jest symulator do badania czasu reakcji powietrznych układów hamulcowych pojazdów samochodowych według wymagań opisanych w Regulaminie 13 Europejskiej Komisji Gospodarczej (Regulamin EKG ONZ nr 13. Jednolite przepisy dotyczące homologacji pojazdów kategorii M, N oraz O w zakresie hamowania (rev. 4). Genewa, Szwajcaria: Europejska Komisja Gospodarcza ONZ, 2001).

Symulator do badania czasu reakcji posiada przyłącze A linii zasilającej z zaworem odcinającym i regulatorem ustawianym na 6,5 bar, przełącznik ciśnienia C1 w symulatorze, ustawiony na ciśnienie 0,65 bar i 4,9 bar, przełącznik ciśnienia C2 podłączony do siłownika hamulcowego przyczepy, pracujący przy 75% ciśnienia asymptotycznego w siłowniku hamulcowym przyczepy CF, manometr M, dławik O o średnicy nie mniejszej niż 4 i nie większej niż 4,3 mm, przyłącze kontrolne PP pomiaru ciśnienia w siłowniku hamulcowym, zbiornik R1 30 litrowy z zaworem odwadniającym, zasobnik kalibracyjny R2 z przyłączem TC o pojemności 385 ± 5 cm³, zasobnik kalibracyjny R3 ze złączem TC o pojemności 1155 ± 15 cm³, zawór odcinający RA, złącze przewodu zasilającego TA, zawór V sterujący hamulcami przyczepy, złącze przewodu sterującego TC.

Istotą wynalazku jest zastosowanie zaworów elektromagnetycznych w układzie pneumatycznym symulatora sterowanych z wyjść cyfrowych (TTL) karty pomiarowej systemu pomiarowo-diagnostycznego. Urządzenie do diagnostyki dwuobwodowych powietrznych układów hamulcowych zwłaszcza przyczep samochodowych oraz maszyn i przyczep rolniczych, zawierające symulator, system pomiarowo-diagnostyczny oraz adapter wejściowo-wyjściowy, posiada też zawory elektromagnetyczne, gdzie dwudrogowe, dwupołożeniowe zawory elektromagnetyczne służą do precyzyjnego ustawiania ciśnienia początkowego w zbiorniku symulatora podczas realizacji poszczególnych testów, zaś zawór elektromagnetyczny (normalnie otwarty) służy do zasilania sprężonym powietrzem układu hamulcowego badanej przyczepy. Urządzenie posiada też dwupołożeniowy trzydrogowy zawór elektromagnetyczny o działaniu bezpośrednim służący do uruchomienia hamulców przyczepy podczas sprawdzania skuteczności hamowania przyczepy oraz czasu reakcji układu hamulcowego przyczepy. Urządzenie zawiera kartę pomiarową z wyjściami cyfrowymi TTL do sterowania pracą wszystkich zaworów elektromagnetycznych. Dodatkowo zawór dwupołożeniowy trzydrogowy sterowany jest manualnie.

Urządzenie umożliwia sprawdzenie skuteczności hamowania przyczepy, czasu reakcji, sprawdzenie szczelności instalacji pneumatycznej, sprawdzenie poprawności regulacji skoku roboczego siłowników hamulcowych. Dzięki temu istnieje możliwość automatycznego sterowania parametrami oraz przebiegiem sesji diagnostycznej dla dwuprzewodowych układów hamulcowych przyczep poprzez otwarcie lub zamknięcie odpowiednich zaworów elektromagnetycznych zgodnie z algorytmami programu komputerowego.

Urządzenie może być wykorzystane w badaniach homologacyjnych, kwalifikacyjnych oraz w badaniach technicznych na Stacji Kontroli Pojazdów. Zaproponowane urządzenie umożliwia również wygenerowanie raportu z przebiegu sesji diagnostycznej.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony jest na rysunku, gdzie fig. 1 przedstawia schemat blokowy urządzenia wraz ze schematem pneumatycznym symulatora i schematem dwuprzewodowego układu hamulcowego przyczepy.

Urządzenie wg przedstawionego rozwiązania składa się z trzech podstawowych modułów: urządzenia symulującego układ hamulcowy ciągnika (symulatora), służącego do zasilania i sterowania układu hamulcowego badanej przyczepy, systemu pomiarowo-diagnostycznego, obejmującego komputer z kartą pomiarową, urządzenie sterujące, przetworniki ciśnienia, przetwornik przemieszczenia tłoka siłownika hamulcowego, przetwornik przyśpieszenia, odbiornik GPS, program komputerowy do akwizycji pomiarów, graficznej prezentacji wyników, diagnozowania układu oraz wydruku protokołu z badań, oraz adaptera wejściowo-wyjściowego do zasilania przetworników pomiarowych i konwersji sygnałów napięciowych z przetworników do karty pomiarowej.

Symulator jest zasilany ze złącza zasilającego 1 ciągnika wykorzystywanego w badaniach. Złącze sterujące 2 nie jest wykorzystywane. Do wstępnego ustawienia wartości ciśnienia w instalacji symulatora służy zawór redukcyjny 3. Dokładne ustawienie ciśnienia w zbiorniku sprężonego powietrza 4 o pojemności 30 litrów, mierzonego za pomocą manometru 5 i przetwornika ciśnienia 6, uzyskuje się poprzez otwarcie wlotu lub wylotu za pomocą dwupołożeniowych dwudrogowych zaworów

PL 227 329 B1 elektro-magnetycznych 7 i 8 o działaniu bezpośrednim. Do zasilania badanej przyczepy w sprężone powietrze służy dwupołożeniowy dwudrogowy zawór elektromagnetyczny normalnie otwarty 9. Do uruchomienia hamulców przyczepy podczas sprawdzania czasu reakcji (realizacji hamowania) wykorzystano dwupołożeniowy trzydrogowy zawór elektromagnetyczny o działaniu bezpośrednim normalnie otwarty zawór 10 dla dwuprzewodowego układu hamulcowego przyczepy. Przelotowość dławika 11 decydującego o szybkości sygnału ciśnieniowego sterującego hamulcami przyczepy, należy dobrać doświadczalnie w procesie kalibracji opisanym w Regulaminie 13 EKG, wykorzystując zbiorniki kalibracyjne 12 i 13 o pojemności odpowiednio 385 ± 5 cm³ i 1155 ± 15 cm³. Pracą zaworów podczas sesji diagnostycznej steruje urządzenie sterujące 14 na podstawie sygnałów generowanych z wyjść cyfrowych karty pomiarowej po ich uprzednim wzmocnieniu.

Na rysunku fig. 1 pokazano również w sposób uproszczony schemat badanego pneumatycznego układu hamulcowego przyczepy w wersji dwuprzewodowej. Na schemacie tym wyróżniono zawór 15 uruchamiający hamulce przyczepy, zbiornik sprężonego powietrza 16. i siłownik hamulcowy 17 najbardziej oddalony od zaworu 15. Podczas sprawdzania dwuprzewodowych układów hamulcowych przewód zasilający jest podłączony do złącza 18, a przewód sterujący jest podłączony do złącza 19 symulatora (fig. 1). Do rejestracji ciśnienia w zbiorniku przyczepy 16 i w siłowniku hamulcowym 17 służą przetworniki ciśnienia odpowiednio 20 i 21. Pomiar przemieszczenia tłoka siłownika odbywa się za pomocą przetwornika 22 (najlepiej enkoder linkowy). Wszystkie przetworniki zasilane są z adaptera wejściowo-wyjściowego 23, który przesyła również sygnały napięciowe z przetworników do karty pomiarowej i komputera 24. Komputerowy system pomiarowo-diagnostyczny zapewnia rejestrację wyników pomiarów, ich prezentację na ekranie komputera oraz wydruk protokołu z badań.

Przed sprawdzaniem szczelności dwuprzewodowego pneumatycznego układu hamulcowego przyczepy (fig. 1) otwiera się zawór 8 i zawór 9 w celu napełnienia sprężonym powietrzem zbiornika 4 symulatora i zbiornika przyczepy 16 do wymaganego poziomu ciśnienia mierzonego w zbiorniku 4. Wymaganą wartość ciśnienia w zbiorniku 4, mierzonego przetwornikiem 6, ustala się otwierając lub zamykając zawory 7 i 8. Następnie zamyka się zawór 9 i 10 i po odłączeniu przyczepy od symulatora rejestruje spadek ciśnienia w zbiorniku przyczepy (przetwornik ciśnienia 20) w ciągu przyjętego przedziału czasu. Żądany poziom ciśnienia początkowego, czas pomiaru, jak i dopuszczalną wartość spadku ciśnienia ustala się w nastawach programu komputerowego stosownie do przyjętej metodyki badań. I tak np. w badaniach wg polskiej normy PN-90/R-36123 (Ciągniki. Przyczepy i przyczepiane maszyny rolnicze. Powietrzny jednoprzewodowy układ przenoszący hamulców. Wymagania i badania) spadek ciśnienia mierzony w zbiorniku 16 przyczepy w czasie 10 min nie powinien być większy niż 2% ciśnienia początkowego, które ustala się po odłączeniu przewodu zasilającego. Jako poziom ciśnienia minimalnego przyjmuje się 6,5 bar w układach dwuprzewodowych przyczep.

Przed badaniem czasu reakcji w układzie dwuprzewodowym (fig. 1) ustala się ciśnienie minimalne w zbiorniku 4 symulatora na 6,5 bar przy otwartym zaworze 9 i podłączonym przewodzie zasilającym i sterującym przyczepy odpowiednio do złącza 18 i 19 symulatora. Następnie po zamknięciu zaworu elektromagnetycznego 9 jest uruchamiany zawór elektromagnetyczny 10, przez który sprężone powietrze przypływa do zaworu 15 uruchamiającego hamulce przyczepy. Wzrost ciśnienia w przewodzie sterującym powoduje przepływ sprężonego powietrza ze zbiornika 16 do siłowników hamulcowych przyczepy. Czas reakcji upływający pomiędzy chwilą, gdy ciśnienie w przewodzie sterującym (mierzone przetwornikiem 25) przekazane przez symulator osiągnie wartość 0,65 bar a chwilą, gdy ciśnienie mierzone przetwornikiem 21 w najbardziej oddalonym siłowniku hamulcowym 20 osiągnie 75% wartości ustalonej nie powinien przekraczać 0,4 s. Zgodnie z wymaganiami Regulaminu nr 13 przed badaniem czasu reakcji symulator powinien być nastawiony poprzez wybór dyszy 11 w taki sposób, aby przy przyłączeniu do niego zasobnika 12 o pojemności 385 cm³ czas potrzebny do wzrostu ciśnienia od 0,65 bar do 4,9 bar (odpowiednio 10% i 75% ciśnienia minimalnego 6,5 bar) wynosił 0,2 ± 0,01 sekundy. Jeżeli zamiast wspomnianego wyżej zasobnika jest wstawiony zasobnik 13 o pojemności 1155 cm³, to wtedy czas wzrostu ciśnienia od 0,65 bar do 4,9 bar bez dalszej regulacji powinien wynosić 0,38 ± 0,02 sekundy. Pomiędzy tymi dwiema wartościami ciśnienie powinno narastać w przybliżeniu liniowo.

Dzięki wyposażeniu urządzenia diagnostycznego w przetwornik przemieszczenia 22 można dodatkowo wyznaczać dla dowolnego siłownika quasi-statyczny przebieg przemieszczenia tłoczyska siłownika w zależności od ciśnienia. Powolne narastanie ciśnienia uzyskuje się przez krótkotrwałe otwieranie i zamykanie zaworu 10 dla układu dwuprzewodowego. Na podstawie wykresu zmian ciśnienia w siłowniku w funkcji przemieszczenia tłoczyska można określić poprawność wyregulowania skoku

PL 227 329 B1 siłownika hamulcowego, tj. wartość skoku jałowego (do styku okładzin z rotorem: bębnem lub tarczą hamulcową) oraz wartość skoku roboczego siłownika. Wg standardów amerykańskich (North American standard out-of-service criteria. Commercial Vehicle Safety Alliance) skok jałowy siłownika powinien mieścić się w zakresie od 12,7 do 15,9 mm (od 0,5 do 0,635) dla hamulców bębnowych, od 19,1 do 22,2 mm (od 0,75 do 0,875) dla hamulców tarczowych. Natomiast graniczna wartość skoku roboczego nie powinna przekraczać około 80% maksymalnego skoku siłownika (dokładne wartości są podawane dla każdego typu siłownika membranowego).

Dzięki wyposażeniu urządzenia diagnostycznego we frenotest elektroniczny (przetwornik opóźnienia) 26 oraz odbiornik GPS 27 można dodatkowo wyznaczać skuteczność hamowania badanej przyczepy w próbach drogowych według wymagań opisanych w Regulaminie 13 Europejskiej Komisji Gospodarczej. Ocena wskaźnika hamowania przyczepy może być wykonana przy hamowaniu samej przyczepy w zestawie pojazd ciągnący-przyczepa rozpędzonym do maksymalnej prędkości i przyczepy załadowanej maksymalnym ładunkiem z uwzględnieniem zalecanego rozkładu masy pomiędzy osie. W celu wyzwolenia procesu hamowania zestawu pojazd-przyczepa bez udziału układu hamulcowego pojazdu symulator wyposażono w wyłącznik 28 uruchamiający zawór 10, przez który sprężone powietrze przypływa do zaworu 15 uruchamiającego hamulce przyczepy. W celu określenie początku procesu hamowania symulator wyposażono w przetwornik 29 dający impuls napięciowy (np. 5 V) w celu rozpoczęcia automatycznej rejestracji danych przez komputer 24 oraz wyznaczenia prędkości początkowej zespołu pojazdów v0.

Skuteczność działania hamulca roboczego zimnego przyczepy w badaniach typu 0 jest osiągnięta, jeżeli obliczony wskaźnik hamowania spełnia warunek (dla przyczep rolniczych kategorii R):

P +P

2,=(2,^-/)^^ + /^0.3 gdzie: Zr+m - wskaźnik hamowania zespołu pojazdów ciągnik-przyczepa, ft - współczynnik oporu toczenia (ft = 0,02); Pm - całkowita normalna statyczna reakcja nawierzchni drogi na wszystkie kola ciągnika, PR - całkowita normalna statyczna reakcja nawierzchni drogi na wszystkie koła przyczepy lub naczepy.

Wskaźnik skuteczności hamowania zespołu pojazdów można wyznaczyć znając wartość w pełni rozwiniętego opóźnienia dm zmierzonego za pomocą frenotestu lub obliczonego na podstawie pomiarów drogi i prędkości:

2 d =—25.92(Ą-Ą) gdzie: v0 - prędkość początkowa pojazdu [km/h], vb - prędkość pojazdu odpowiadająca 0,8v0 [km/h], ve - prędkość pojazdu odpowiadająca 0,1 v0 [km/h], Sb - droga przebyta między v0 i vb [m], Se - droga przebyta między v0 i ve [m].

Wartości ve i vb można określić na podstawie przebiegu v(t) uzyskanego poprzez scałkowanie przebiegu zarejestrowanego z czujnika opóźnienia przy warunku początkowym v(t=0)=v0. Natomiast scałkowanie przebiegu v(t) przy warunku początkowym S(t=0)=0 pozwala określić wartości Sb i Se.

PL 227 329 B1

A = przyłącze zasilające z zaworem odcinającym

C = włącznik ciśnienia w symulatorze, uruchamiany przy ciśnieniu 65 kPa i przy 490 kPa

C2 = wyłącznik ciśnieniowy przeznaczony do połączenia z siłownikiem hamulca przyczepy, uruchamiany przy wartości odpowiadającej 75% ciśnienia asymptotycznego w siłowniku hamulca CF

CF = siłownik hamulcowy

L = przewód od dyszy O do głowicy sprzęgającej TC włącznie, o wewnętrznej objętości 385 ± cm³ pod ciśnieniem 650 kPa

M = manometr

O = dysza o średnicy nie mniejszej niż 4 mm i nie większej niż 4,3 mm

PP = połączenie dla badania ciśnienia

R1 = 30-litrowy zbiornik powietrza z zaworem upustowym

R2 = zbiornik kalibrujący, łącznie z głowicą sprzęgającą TC, o objętości 385 ± 5 cm³

R3 = zbiornik kalibrujący, łącznie z głowicą sprzęgającą TC, o objętości 1155 ± 15 cm³

RA = zawór odcinający

TA = głowica sprzęgająca, przewód zasilający

V = urządzenie sterujące układu hamulcowego

TC = głowica sprzęgająca, przewód sterujący

VRU = awaryjny zawór przekaźnikowy

Claims (3)

1. Urządzenie do diagnostyki dwuobwodowych powietrznych układów hamulcowych zwłaszcza maszyn i przyczep rolniczych, zawierające symulator, system pomiarowo-diagnostyczny oraz adapter wejściowo-wyjściowy, znamienne tym, że posiada zawory elektromagnetyczne (7), (8), (9) gdzie dwudrogowe, dwupołożeniowe zawory elektromagnetyczne (7) i (8) służą do ustawiania ciśnienia początkowego w zbiorniku (4) symulatora podczas realizacji poszczególnych testów diagnostycznych, zaś zawór elektromagnetyczny (9) normalnie otwarty służą do zasilania układu hamulcowego badanej przyczepy w sprężone powietrze.

2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że posiada dwupołożeniowy trzydrogowy zawory elektromagnetyczny (10) o działaniu bezpośrednim służący do uruchomienia hamulców przyczepy podczas sprawdzania czasu reakcji i sprawdzania pojemności zbiornika przyczepy sterowany w sposób manualny lub automatyczny urządzeniem sterującym.

3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że zawiera kartę pomiarową z wyjściami cyfrowymi TTL do sterowania pracą wszystkich zaworów elektromagnetycznych.