РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ УСКОРЕННЫХ СТЕНДОВЫХ ИСПЫТАНИЙ АВТОМАТИЧЕСКИХ КОРОБОК ПЕРЕДАЧ НА ДОЛГОВЕЧНОСТЬ

Высокий уровень конкуренции ставит перед предприятиями автомобильной промышленности следующие задачи:

• постоянное совершенствование конструкции автомобилей и автомобильных компонентов;
• придание автомобилям и автомобильным компонентам высоких потребительских качеств, удовлетворяющих современным требованиям;
• снижение эксплуатационных затрат автомобилей;
• повышение безопасности автомобилей;
• увеличение ресурса автомобилей и автомобильных компонентов;
• уменьшение удельного расхода топлива автомобиля;
• повышение экологических качеств автомобилей и снижение экологической нагрузки на окружающую среду в результате воздействия автомобильной техники;
• снижение материалоёмкости автомобилей и автомобильных компонентов;
• снижение стоимости автомобилей и автомобильных компонентов.

Для выполнения вышеуказанных задач, предприятия, производящие автомобили и автомобильные компоненты, вынуждены стремительно меняться за счёт использования инновационных разработок и новых технологий (см. рисунок 1).

Рисунок 1. Дорожная карта по созданию или модернизации техники в условиях конкуренции

Согласно исследованиям Европейской комиссии по качеству в мире действует правило «70-20-10»: 70 % отказов изделий происходит из-за ошибок при их проектировании и доводке, 20 % - из-за некачественного изготовления изделий, 10 % - из-за несоблюдения правил эксплуатации изделий. Испытания автомобилей (автомобильных компонентов) являются обязательной частью проектного и технологического процесса подготовки автомобиля (автомобильных компонентов) к производству ипо трудоёмкости и времени составляют до 70% общих затрат в этом процессе.Современное производство автомобилей и автомобильных компонентов невозможно без проведения большого цикла испытаний, начиная от опытных образцов и заканчивая образцами, перед постановкой на серийное производство. [1]

Исходя из вышесказанного, одним из важных и продолжительных этапов при проектировании и доводке автомобиля (автомобильных компонентов) являются испытания. Поэтому уменьшение продолжительности испытаний («ускорение испытаний») является актуальной задачей в автомобильной промышленности.

Данный пункт реализуется за счёт того, что на начальном этапе проектированияизделия, когда отрабатываются различные его конструктивные решения и материалы, проводятся виртуальные испытания. После того как конструкция изделия будет удовлетворять требуемым техническим характеристикам (положительные результаты виртуальных испытаний), изготавливается опытный образец и проводятся стендовые испытания с целью подтверждения результатов виртуальных испытаний (верификация). Затем проводятся дорожные испытания. Однако, дорожные испытания (особенно ресурсные испытания) являются продолжительными и дорогостоящими с финансовой точки зрения.

К основным преимуществам стендовых испытаний выделяют: [2]

1.Воспроизводимость результатов измерений. Важное свойство, которое позволяет при повторном выполнении эксперимента точно воссоздать условия его проведения.

2. Исключение помех. В условиях стендовых испытаний можно исследовать только те характеристики автомобиля, которые требуются испытателю, исключая влияние окружающей среды, других характеристик автомобилей и т.д. на результаты эксперимента.

3. Точная настройка и поддержание эксплуатационного режима. Это обеспечивает необходимую полноту получаемой экспериментальной информации. Например, поддержание постоянных скоростей и моментов при стендовых испытаниях, что при дорожных испытаниях или недостижимо или связано с более высокими, чем при стендовых испытаниях, затратами. [3]

Разберем типовую методику стендовых испытаний автоматических коробок передач на долговечность:

• на первом этапе определяются основные исходные данные, к которым относят: массу автомобиля, полуприцепа, полную массу автопоезда, полезную нагрузку, номинальные обороты двигателя;
• на втором этапе определяются коэффициент использования крутящего момента двигателя на каждой передаче, геометрические и прочностные параметры шестерён коробки;
• на третьем этапе рассчитывается время работы шестерён коробки при стендовых испытаниях на контактную и изгибную долговечность.

Данная методика эффективна только для автоматических коробок, имеющих 5 или 6 передач. Однако, общей тенденцией является увеличение числа ступеней коробок передач, что позволяет в эксплуатационных условиях выбирать передачу, наиболее соответствующую требованиям топливной экономичности. Сегодня выпускаются АКП, где количество передач достигает до 16 ступеней и время испытаний одной коробки по указанной методике может составить больше года.

В качестве решения предлагается разработка программы ускоренных (сокращённых) ресурсных испытаний АКП в стендовых условиях.

Алгоритм проведение расчётов остается прежним, как в предыдущей методике, но при расчёте числа циклов нагружения на каждой передаче принимается во внимание тот факт, что если номинальные изгибные или контактные напряжения ниже пределов усталости, а именно, меньше 18 кг/мм² для косозубых шестерен и меньше 26 кг/мм² для прямозубых шестерен по изгибу и меньше 120 кг/мм² по контакту, то при расчёте эквивалентного числа циклов они не учитываются. Данные расчёты проводятся в программе NX, результаты расчётов приведены на рисунках 2-4.

Рисунок 2. Интенсивность напряжений в зацеплении

Рисунок 3. Интенсивность напряжений на валу

Рисунок 4. Интенсивность напряжений на шестерне

Следовательно, принимая во внимание то, что напряжения ниже пределов усталости не оказывают влияние на долговечность, тем самым мы добиваемся сокращения времени стендовых испытании АКП на ресурс, при этом сохранив достоверность результатов испытаний.

Список литературы:

1. Сертификация систем качества и производства [Электронный ресурс].URL: https://studfiles.net/preview/7518129/page:7/;
2. Кувшид Р.П.Испытания автомобилей/ Р.П. Кувшид.-М.: МГИУ, 2011.-265с.
3. Стендовые и эксплуатационные испытания [Электронный ресурс].URL: https://bstudy.net/692335/tehnika/stendovye_ekspluatatsionnye_ispytaniya