Испытания серийно выпускаемых самосвалов

Автомобили - самосвалы

В.Н.Белокуров, О.В.Гладков, А.А.Захаров, А.С.Мелик-Саркисьянц /избранные главы/


ИСПЫТАНИЯ САМОСВАЛОВ

Создание новых типов и моделей самосвалов , повышение ресурса и модернизация выпускаемых изделий требуют проведения испытаний различных видов.

Испытания опытных образцов, установочных и первых промышленных партий, контрольные периодические испытания серийно выпускаемых самосвалов с целью периодической проверки качества изготовления, эксплуатационные испытания, которые практически в настоящее время непрерывно ведут все заводы автомобильной промышленности, являются тем стержнем, на котором строится вся система совершенствования конструкции, разработки и постановки самосвалов на производство .

В отечественной автомобильной промышленности разработана и стандартизирована по большинству элементов система всесторонних испытаний всех категорий автотранспортных средств (см. прил. 2). Стандарты, нормали и нормативные документы на методы и условия проведения различных видов испытаний широко используют при планировании и организации испытаний. Виды, методики, методы испытаний самосвалов в целом те же, что и для базовых моделей, но они должны быть скорректированы с учетом специализации конструкции и специфики условий работы. Например программы, методики испытаний должны включать дополнительно испытания самосвальной установки в целом и ее отдельных систем, узлов и агрегатов в условиях, соответствующих назначению испытуемой модели самосвала.

Наличие самосвальной установки требует при проведении испытаний учета объема и характеристики перевозимого груза, длины ездки с грузом и без груза, режима и времени погрузки-разгрузки и подъема-опускания платформы, угла подъема кузова, рабочего диапазона температуры и давления рабочей жидкости подъемного механизма, расхода топлива на цикл подъем — опускание платформы, удобства пользования механизмом управления. При испытании в условиях низких температур необходимо дополнительно определять температуру и эффективность системы подогрева платформы, характер образования тумана от отработанных газов, выходящих из систем обогрева платформы, и ухудшение обзорности с места водителя при движении.

Условия работы самосвалов, как правило, более тяжелые, чем условия работы базовой модели, и прежде всего это связано с дорожными условиями, которые должны учитываться при составлении программ испытаний. Контрольные испытания должны включать и определенный объем работы самосвала в реальных условиях эксплуатации. Для самосвалов, предназначенных для сельского хозяйства, дополнительными являются испытания на уборочных работах и на перевозке минеральных удобрений. Для строительных самосвалов необходимо включать в программу испытания при перевозке реальных строительных грузов по схеме: карьер — строительная площадка; бетонный, растворный или асфальтобетонный узел — строительная площадка или строительство дороги, карьер — завод.

Эксплуатационные испытания самосвалов проводят на опорных автотранспортных предприятиях, в экспериментально-производственных автохозяйствах и на базовых автотранспортных предприятиях.

Сбор информации осуществляется на подконтрольных или опытных партиях самосвалов, специально предназначенных и подготовленных для этой цели. Формы первичной документации и схемы сбора эксплуатационной информации, рекомендованные РТМ, должны учитывать структуру и особенности рабочего процесса самосвального парка, позволять с минимальными затратами обеспечивать необходимые достоверность, полноту и непрерывность информации.

В период испытаний необходимо иметь информацию об условиях эксплуатации самосвалов (объем и характеристика груза; средства погрузки; условия и режимы разгрузки; время погрузки— разгрузки; длительность движения по дорогам различных видов; расход топлива во время движения и при разгрузке; давление в гидросистеме).

По результатам эксплуатационных испытаний определяют типовые отказы и неисправности, устанавливают возможные причины их возникновения, выявляют детали, лимитирующие надежность, находят параметры и виды законов распределения ресурсов этих деталей, оценивают нормы расхода запасных частей.

Пример обработки данных о долговечности гидроподъемного оборудования самосвалов ЗИЛ-ММЗ-555 приведен на рис . 98. В условиях эксплуатации имеет место значительный разброс средних ресурсов; особенно низкий ресурс имеют уплотнитель-ные кольца и грязесъемники. Надежность гидроподъемного оборудования лимитируют детали 20 наименований (восемь резинотехнических изделий).

Средняя длина ездки составила 15... 20 км, но это значение может значительно колебаться в зависимости от условий работы самосвала. Например, при транспортировании вскрыши на карьерах оно может составлять 1,5... 2 км, при перевозке добычи 2,5 ...3,5 км. При перевозке керамзита и других легких заполнителей средняя длина ездки может составлять 30 км.

Ниже приведено распределение перевозимых грузов (в %) самосвалами ЗИЛ-ММЗ-555.

Строительные растворы и бетон 21...40
Щебень, гравий 4...13
Уголь 1...3
Асфальтобетон 10...42 
Строительный мусор 1...6
Песок 4...21 
Снег 2...6
Глина, грунт 1...9
Прочие грузы 1...7


В реальных условиях эксплуатации при перевозке асфальтобетона, строительного раствора и бетона загрузка самосвалов превышала номинальную грузоподъемность на 15...30%- Средний коэффициент использования грузоподъемности при перевозках грунта составил 1,10. Загрузка автомобилей Q, обслуживающих конкретный объект строительства, подчиняется нормальному закону распределения (для ЗИЛ-ММЗ-555 при Q = 5,86 т d =0,8 т).

При эксплуатационных испытаниях в условиях большого города для работы самосвала характерны следующие режимы движения:

по улицам с асфальтобетонным покрытием 80 ...85%; по дорогам категории II, III с асфальтобетонным покрытием 5... 8%;

по дорогам категории III с щебеночно-гравийным покрытием 2...3%;

по грунтовым дорогам, подъездным путям на строительных площадках и в карьерах 5... 8%.

При эксплуатации в загородных условиях резко уменьшается движение по дорогам с асфальтобетонными покрытиями и возрастает движение по дорогам категории III с щебеночно-гравий-ными покрытиями.

В целом эксплуатационные испытания самосвалов показали, что отказы подъемного механизма составляют 6... 18% общего числа отказов самосвала. Например, при испытаниях самосвалов семейства МАЗ выявлено 1607 отказов подъемного механизма, что составило 12% общего числа отказов автомобилей. Средняя наработка до отказа подъемного механизма составила 4600 км.

Длительные контрольные испытания (ДКИ) самосвалов по сравнению с испытаниями базовой модели дополнительно включают испытания самосвальной установки, при этом корректируется распределение пробега по видам дорог.

При пробеговых испытаниях самосвалов должно быть включено не менее 3000 циклов подъема-опускания платформы, из них не менее 1500 циклов со сбрасыванием груза.

В соответствии с ОСТ 37.001.244—82 при испытаниях должны быть проверены:

максимальный угол подъема платформы;

время подъема груженой платформы на максимальный угол;

время опускания порожней платформы;

расход топлива на цикл подъем — опускание платформы.

Угол подъема, время подъема и опускания платформы определяют по результатам замеров не менее трех рабочих циклов. За нечетные принимают средние арифметические значения замеренных величин и сравнивают их с параметрами, указанными в технических условиях (погрешность измерений не должна превышать при определении угла подъема платформы ±1°).

Пробег при ДКИ задают в пределах не менее гарантийного пробега. По дорогам различных видов при нормальных испытаниях пробег распределяется следующим образом (в % гарантийного пробега):

Дороги с усовершенствованным покрытием:
общего пользования 40
городские 10
Дороги с переходным покрытием 25
Грунтовые дороги общего пользования в удовлетворительном состоянии 25

При проведении испытаний самосвалов форсированным методом пробег по дорогам (в % гарантийного пробега) распределяется следующим образом

Дороги с усовершенствованным покрытием: 
общего пользования ... 7 
городскне 2 
с подъемами малой крутизны (6...9%) 4
Дороги общего пользования с переходным покрытием ... 12

Специальные дороги автополигона:
булыжная с профилированным мощением 3
«бельгийская мостовая»  0,5
 «короткие волны» 0,3
 Грунтовые дороги общего пользования 8

Дополнительно в период проведения форсированных испытаний самосвалы подвергают двукратной выдержке в коррозионной камере по 6 ч (первый раз после выполнения лабораторных работ и второй раз после выполнения 50% планируемого пробега).

В программы-методики форсированных ресурсных испытаний самосвалов в соответствии с РТМ 37.001.054—78 дополнительно включают испытания самосвальной установки, которые проводят на бункерном комплексе автополигона.

Число циклов разгрузка — погрузка за период испытаний должно быть не менее 8000 на каждые 100 000 км назначенного ресурса, из них 75% циклов допускается выполнять в стационарных условиях с закрепленным в платформе грузом (без сбрасывания груза).

Распределение пробега (в %) по дорогам различных видов при форсированных испытаниях приведено ниже.

Испытания при низких температурах являются разновидностью длительных испытаний. Самосвалы северных модификаций должны проходить испытания в условиях низких температур по специальным программам-методикам, в естественных низкотемпературных (до —60°С) природных и дорожных условиях холодной климатической зоны. Для этих условий дополнительные испытания самосвалов включают испытания самосвальной установки и определения эффективности работы системы обогрева кузова. В период испытаний хранение самосвалов — безгаражное, на открытых площадках.

В течение всего периода испытаний при низких температурах должны выявляться и фиксироваться неисправности и отказы самосвальной установки, нарушения в работе гидроподъемного оборудования. Особое внимание следует уделять работоспособности резинотехнических изделий, которые под воздействием низких температур могут изменять свои свойства в результате ороговения, стеклования и хрупких разрушений.

Рабочей программой испытаний автомобилей-самосвалов дополнительно должны быть предусмотрены проверка и определение:

времени подъема с грузом и опускания без груза платформы;

отсутствия рывков при подъеме и опускании;

температуры масла в гидросистеме самосвальной установки;

эффективности системы подогрева кузова;

отсутствия зависания и примерзания груза;

расхода топлива на цикл подъем — опускание платформы;

удобства управления подъемным механизмом, открывания и закрывания бортов ;

характера образования тумана от отработавших газов двигателя, выходящих из системы обогрева кузова, в результате чего может ухудшаться обзорность с места водителя.

Общий пробег самосвала на испытаниях в условиях низких температур окружающего воздуха назначается рабочей программой в зависимости от вида испытаний и должен составлять не менее 15 тыс. км. Не менее 50% общего пробега должны быть выполнены в карьерных условиях.

Испытания отдельных элементов самосвала проводят на разных стадиях. Одним из основных элементов самосвальной установки является гидроцилиндр, который подвергается различным видам испытаний как в составе самосвалов , для которых они предназначены, так и на специальных стендах.

Гидроцилиндры массового и серийного производства должны подвергаться производственному контролю, при котором проверяют наружную герметичность, прочность, функционирование, а при предварительных приемных и периодических испытаниях определяют дополнительно показатели надежности и массу.

Перед испытаниями проводят внешний осмотр гидроцилиндров и проверяют соответствие его деталей и узлов конструкторской документации. Качество материалов, комплектующих изделий должно быть подтверждено клеймами, сертификатами или протоколами испытаний. Соответствие деталей и узлов гидроцилиндров конструкторской документации должно быть подтверждено картами измерений. При испытаниях должны быть использованы рабочие жидкости, указанные в конструкторской документации.

Испытания герметичности проводят созданием избыточного давления внутри гидроцилиндра, выдержкой под этим давлением с последующей оценкой утечки рабочего вещества. В отдельных случаях конструктором может задаваться значение недопустимого падения давления в гидроцилиндре в течение определенного времени.

Для испытаний гидроцилиндров может быть использован стенд, показанный на рис . 99.

Стенд имеет нагружающее устройство 4, которое шарнирно (шарниры 5) закреплено на стойках 11, установленных на универсальной фундаментной плите 12. На выступающем конце шарнира 5 одной из стоек 11 жестко закреплен двуплечий рычаг 6, взаимодействующий с роликом 8. Ролик имеет возможность вращения на секторе 9, ось вращения 13 которого закреплена на этой стойке и служит одновременно осью вращения рычага 10, качающегося в пределах сектора и взаимодействующего с распределителем 14, соединенным магистралью 15 с испытуемым гидроцилиндром 19. Гидроцилиндр цапфами 20 установлен на подпружинном основании 16, которое связано с плитой 12 верхними 18 и нижними 17 пружинами. Головка 3 гидроцилиндра крепится с помощью опорного элемента 2 к нагружающему устройству 4, свободный конец которого несет прикрепленный к нему груз /.

Для перемещения сектора 9 из положения неустойчивого равновесия в крайнее фиксированное положение он связан с шарниром 5 пружиной сжатия 7.

К нагружающему устройству и к плите 12 шарнирами 23 и 26 крепится разгрузочный поршневой гидроцилиндр двустороннего действия, поршневая и штоковая полости которого соединены между собой через обратный клапан 25 с возможностью перепуска жидкости через дроссели 29 и 30, которые соединены с гид-роуправляемым распределителем 27 магистралями 31 и 32. Управляющая полость 28 распределителя 27 соединена магистралью 32 с поршневой полостью 24, а управляющая полость 38 через магистраль 37 соединена с магистралью 15 испытуемого гидроцилиндра 19.

Гидроцилиндр снабжен автономной системой подпитки, которая включает подкачивающий насос 33, соединенный подводящей магистралью 36 с гидрораспределителем 27 и сливной магистралью 35 с гидробаком 34.

При проведении испытаний гидроцилиндр устанавливается на стенде в положение, аналогичное его положению на самосвале. В испытуемый гидроцилиндр подается рабочая жидкость под давлением — происходит подъем груза. Давление в управляющей полости 38, соединенной с гидроцилиндром 19, переключает распределитель 27 и соединяет посредством дросселей 29 и 30, снабженных клапанами, поршневую полость 24 разгрузочного гидроцилиндра 22 с подкачивающим насосом 33, а штоковую полость 21 — со сливом в гидробак 34. Подъем телескопическим гидроцилиндром сопровождается резким изменением скорости в момент начала выдвижения следующего звена. При этом вступает в работу обратный клапан 25, перепуская рабочую жидкость из штоковой 21 в поршневую 24 полость разгрузочного гидроцилиндра 22. Этим достигается возможность применения подкачивающего насоса, подача которого минимальна.

При подходе нагружающего устройства 4 к крайнему положению двуплечий рычаг 6 переключает распределитель 14 посредством сектора 9 на опускание. Происходит слив рабочей жидкости из гидроцилиндра 19 и снижение давления в полости 38.

Повышающееся при этом давление в поршневой полости 24 разгрузочного гидроцилиндра 22 закрывает обратный клапан 25 и переключает гидроуправляемый распределитель 27 (благодаря наличию давления в его управляющей полости 28) таким образом, что поршневая полость 24 соединяется с гидробаком 34, а штоковая полость 21 —с подкачивающим насосом 33. Нагружающее устройство опускается. Дроссели 29 и 30 регулируются на давление, необходимое для нормальной работы разгрузочного гидроцилиндра 22 на сливе из его полостей 24 и 21. Заполнение полостей 24 и 21 происходит беспрепятственно через обратные клапаны, принадлежащие дросселям 29 и 30.

Стенд позволяет проводить как доводочные предварительные, приемочные, периодические, так и исследовательские испытания.

Перед началом испытаний гидроцилиндры должны быть испытаны на прочность при полностью выдвинутых звеньях под давлением не менее 1,5 номинального. Выдержка гидроцилиндров под давлением при приемочных и периодических испытаниях — не менее 3 мин.

Число циклов в течение испытаний регистрируется счетчиками. Значения нагрузок, при которых проводятся испытания гидроцилиндров, должны быть не менее указанных в конструкторской документации. Для проведения испытаний по определению показателей надежности гидроцилиндр должен быть установлен на испытательном стенде относительно центра тяжести внешней нагрузки в положении, аналогичном его установке на самосвале, а для самосвалов с разгрузкой на три стороны — в положении, соответствующем разгрузке назад.

В течение предварительных, приемочных и периодических испытаний показатели герметичности определяются на этапе стендовых испытаний через 50 циклов после начала испытаний, в конце испытаний, а также через каждые 2000 циклов. Норма выноса рабочей жидкости на поверхности плунжеров устанавливается в конструкторской документации или в программе испытаний.

Для испытания гидроцилиндра подъемного механизма автомобилей семейств МАЗ и ЗИЛ на плавность хода, правильность выдвижения секций и на герметичность используют стенды модели С416-392.

Конструктивно стенд (рис. 100) представляет собой стойку 5, сваренную из швеллеров, в верхней части которой расположен рабочий гидроцилиндр 2. В нижней части стойки находится рама с тележкой 11 для установки испытуемого гидроцилиндра 4. Испытуемый 4 и рабочий 2 гидроцилиндры соединяются между собой кареткой 3, которая движется в направляющих, приваренных к стойкам. Стойка со всеми механизмами крепится к раме 9. На раме расположены привод с насосом низкого давления 10 и привод с насосом высокого давления 7. На стойке 5 расположены масляный бак 6 и пускорегулирующая аппаратура. Вся конструкция устанавливается на фундаменте и крепится к нему болтами.

При включении насоса низкого давления масло через золотник с электрогидравлическим управлением попадает в испытуемый цилиндр или в рабочий гидроцилиндр, в результате чего испытуемый гидроцилиндр выдвигается или задвигается; происходит испытание гидроцилиндра на работоспособность.

При испытании на герметичность испытуемый гидроцилиндр устанавливают в крайнем верхнем положении, включают насос высокого давления и по манометру ведут наблюдение. Предохранительный клапан должен быть отрегулирован на давление, соответствующее типу испытуемого гидроцилиндра (для автомобилей семейства ЗИЛ 13 МПа, МАЗ 15 МПа).

Чтобы испытать гидроцилиндр 4 подъемного механизма, его устанавливают в гнездо тележки 11 и подключают к нему шланг. Затем устанавливают тележку 11 с гидроцилиндром 4 под рабочий гидроцилиндр 2 и фиксируют ее; соединяют головку испытуемого гидроцилиндра с кареткой 3 рабочего гидроцилиндра; устанавливают переключатель на шкафу 1 управления в положение, соответствующее автоматическому режиму, а другой переключатель — в положение, соответствующее типу испытуемого цилиндра (ЗИЛ или МАЗ), и включают насос 10 низкого давления. При нажатии на кнопку на шкафу управления испытуемый цилиндр переводится в верхнее положение, после чего переключатель ставят в положение автоматического режима. 

Дальнейший процесс испытания происходит автоматически в течение 3 мин. Затем оставляют испытуемый цилиндр в крайнем верхнем положении установкой переключателя в положение, соответствующее автоматическому режиму. Включают насосную установку высокого давления и регулируют предохранительный клапан 8 на давление, соответствующее типу испытуемого цилиндра. Проверяют герметичность цилиндра внешним осмотром и по показаниям манометра. Подтекание рабочей жидкости не допускается.

Для испытания гидроцилиндра подъемного механизма на плавность перемещения плунжеров, на герметичность цилиндра и работу цилиндра под нагрузкой используют стенд С416-726. На сварной станине стенда (рис. 101) расположены пневматический механизм 6 зажима для закрепления нижней головки испытуемого гидроцилиндра, передвижная каретка 2 с пневматическим зажимом для закрепления верхних головок испытуемого и рабочего гидроцилиндров и для их передвижения по направляющим, а также для фиксации испытуемого гидроцилиндра при проверке его под высоким давлением, пневматические упоры 1 для фиксации каретки 2, механизм 14 крепления нижней головки рабочего гидроцилиндра, рабочий гидроцилиндр 15, предназначенный для раздвижения и сжатия испытуемого цилиндра, привод насоса 8 низкого давления для быстрого заполнения цилиндров маслом при испытании на плавность хода, привод насоса 13 высокого давления при испытании механизма на герметичность, масляный бак 12, подставка 7 для установки испытуемого гидроцилиндра, электрошкаф 9 с пультом управления, приборный щит 16, гидроаппаратура и пневмоаппаратура, реверсивный золотник 5 с ручным управлением.

Чтобы испытать гидроцилиндр, предварительно ввертывают в крышку его крепления штуцер, затем устанавливают его на подставку, поворачивают ручку 10 крана вправо и зажимают нижнюю головку в механизме 6 зажима.

Соединяют испытуемый гидроцилиндр гибким шлангом 4 с гидросистемой стенда и включают кнопки «Пуск», «Низкое давление» и «Пуск», «Цилиндр рабочий». После этого каретка с испытуемым гидроцилиндром передвинется влево до упора. Затем нажимают на кнопку «Стоп» (цилиндров), поворачивают ручку // крана управления вправо и зажимают верхнюю головку испытуемого гидроцилиндра в каретке 2.

Для проверки плавности хода испытуемого гидроцилиндра включают привод низкого давления. При этом масло от насосов 13 (рис. 102) проходит через напорный золотник 15 и далее через дроссель с регулятором и предохранительным клапаном 18, регулирующим расход масла и, следовательно, скорость перемещения плунжеров, отводится к золотнику 1 с ручным управлением и через обратный клапан 20 к реверсивному клапану 6 с электрогидравлическим управлением. В зависимости от того, какой из магнитов золотника включен, масло через золотник проходит в надпоршневую полость рабочего 4 или в надпоршневую полость испытуемого 3 гидроцилицдра— испытуемый гидроцилиндр сдвигается или раздвигается. Масло из гидроцилиндров через клапан 6, напорный клапан 7 и фильтр 19 стекает в масляный бак 17. Напорный клапан 7 создает противодавление в надпоршневой полости гидроцилиндров. При сжатии рабочего гидроцилиндра на одну секцию масло через клапан 1 с ручным управлением проходит в подпоршневую полость рабочего гидроцилиндра. Слив масла в бак из надпоршневой полости рабочего гидроцилиндра осуществляется при помощи золотника 5.

Чтобы проверить герметичность цилиндра, включают привод высокого давления: масло от насоса 9 через обратные клапаны 8 поступает в цилиндры. Необходимое давление (15 МПа) регулируют предохранительным клапаном 12 и контролируют по манометру И. Утечку масла через перепускные клапаны и манжеты испытуемого цилиндра контролируют по количеству масла, вытекающего из крана 2. Масло от насосов 13 проходит на слив через золотник 15 и дроссель 16, который создает подпор во всасывающей полости насоса 9 высокого давления.