Способ диагностирования технического состояния элементов подвески транспортного средства

Авторы патента:

Блянкинштейн Игорь Михайлович (RU)

Смоленков Федор Юрьевич (RU)

G01M17/04 - подвесок или демпфирующих устройств

Владельцы патента RU 2537211:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" (СФУ) (RU)

Изобретение относится к области технической диагностики и контроля технического состояния транспортных средств и предназначено, в частности, для контроля за состоянием сочленений элементов подвески транспортного средства. Способ заключается в том, что в процессе воздействия площадками люфт-детектора на контролируемое сочленение производят его видеосъемку таким образом, чтобы предварительно нанесенные на элементы этого сочленения контрастные метки находились в кадре. В результате обработки изображений видеоряда определяют величину люфта Δ по максимальной разности положений меток и после сравнения величины люфта с нормативным его значением делают вывод о техническом состоянии контролируемого сочленения элементов подвески транспортного средства из условия Δ≤Δ_H - состояние исправное, Δ>Δ_H - состояние неисправное, где Δ_H - установленный предельный норматив люфта. Технический результат - повышение точности измерения величины люфта в сочленении элементов подвески. 5 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области технической диагностики и контроля технического состояния транспортных средств и предназначено для контроля за состоянием сочленений элементов подвески транспортного средства. Это техническое решение может применяться на станциях и пунктах технического осмотра транспортных средств, технического обслуживания и ремонта транспортных средств, в автотранспортных предприятиях.

Известен способ определения технического состояния переднего моста автомобиля (Патент РФ 2446387, опубликован 27.03.2012), который заключается в том, что при угловых перемещениях передних колес в горизонтальной и вертикальной плоскостях измеряют люфты сопряженных элементов переднего моста и суммарный люфт рулевого управления, а полученные числовые значения перемещения колес вводят в систему линейных уравнений и определяют люфты в конкретных сопряженных элементах переднего моста.

Недостатком известного способа и устройства является его высокая трудоемкость, отсутствие универсальности применяемых средств и методов исключения перемещения деталей элементов подвески и рулевого управления.

Известен способ проверки люфтов подвески автомобиля (Люфт-детектор ДЛ 003 ЗАО. Руководство по эксплуатации ДЛ 003.00.00.000 РЭ. Челябинск, с.12-13. http://www.technosouz.ru/instr/dl003.pdf), включающий приложение поперечных и продольных усилий на колеса площадками люфт-детектора и одновременное визуальное определение технического состояния сочленения подвески по наличию или отсутствию люфта (далее способ диагностирования технического состояния элементов подвески транспортного средства).

Недостатком известного способа является низкая точность диагностирования, обусловленная субъективностью визуального определения исправности, невозможность точного измерения люфта в метрических единицах, невозможность оперативного сохранения результатов контроля, а также ограниченные функциональные возможности способа, выражающиеся в применимости для контроля сочленений элементов подвески, находящихся только в прямой (доступной) видимости.

В основу изобретения положена задача повышения точности диагностирования и расширения функциональных возможностей способа, т.е. обеспечение применимости его для сочленений элементов подвески, находящихся как в прямой видимости, так и вне зоны прямой видимости.

Поставленная задача решается тем, что в способе диагностирования технического состояния элементов подвески транспортного средства, включающем воздействие поперечных и продольных усилий на колеса транспортного средства площадками люфт-детектора, определение люфта в контролируемом сочленении элементов подвески, согласно изобретению перед воздействием площадками люфт-детектора на элементы контролируемого сочленения наносят контрастные метки, в процессе воздействия производят видеосъемку сочленения таким образом, чтобы контрастные метки находились в кадре, в результате анализа изображений видеоряда определяют величину люфта Δ по максимальной разности положений меток и после сравнения величины люфта с нормативным его значением делают вывод о техническом состоянии контролируемого сочленения элементов подвески транспортного средства из условия

Δ≤Δ_H - состояние исправное,

Δ>Δ_H - состояние неисправное,

где Δ_H - установленный предельный норматив люфта.

На фиг.1 и фиг.2 представлены кадры видеоряда, на которых диагностируемое сочленение элементов подвески (например, резинометаллическая опора нижнего рычага подвески автомобиля Toyota Vista) находится в крайних положениях при условии прямой видимости. На фиг.3 и фиг.4 представлены кадры видеоряда, на которых диагностируемое сочленение элементов подвески (например, резинометаллическая опора нижнего рычага подвески автомобиля Toyota Ist) находится в крайних положениях в отсутствие прямой видимости. На Фиг.5 представлен разработанный алгоритм диагностирования элементов подвески.

Способ реализуют следующим образом. Пост диагностики оборудуют люфт-детектором, веб-камерой и персональным компьютером. Транспортное средство устанавливают на пост диагностики таким образом, чтобы его колеса находились на площадках люфт-детектора.

На диагностируемое сочленение элементов подвески наносят метки, которые представляют собой, как правило, круглые наклейки преимущественно из самоклеящегося материала контрастного цвета. При этом на каждый из двух сопряженных элементов сочленения, доступного в условиях прямой видимости, наклеивают по одной метке, а на каждый из двух сопряженных элементов сочленения, недоступного в прямой видимости, наклеивают по две метки.

На диагностируемое сочленение направляют веб-камеру таким образом, чтобы диагностируемое сочленение находилось в кадре веб-камеры. Включают в работу люфт-детектор и одновременно ведут видеосъемку исследуемого узла в течение заданного периода времени (например, 15-20 с). Результаты видеорегистрации фиксируют в ПК и, используя алгоритм (фиг.5), определяют техническое состояние диагностируемого сочленения элементов подвески.

В случае прямой видимости контролируемого сочленения определяют расстояние l(i) между центрами меток на каждом i-ом кадре видеоряда по формуле

(x₁,y₁) - координаты центра первой метки;

(x₂, y₂) - координаты центра второй метки;

i - порядковый номер кадра рассматриваемого видеоряда, i=1,2, … m;

m - длина видеоряда (количество кадров).

В полученном ряду значений l(m) находят максимальное l_max и минимальное l_min значения расстояния между центрами меток на кадрах отснятого видеоряда и вычисляют максимальный люфт Δl в сочленении

Полученное значение максимального люфта (в пикселях) переводят в метрические единицы

Δ - значение максимального люфта, мм;

D_M - натуральный диаметр метки, мм;

D - диаметр метки на кадре, пикс,

и определяют техническое состояние сочленения из условий

Δ≤Δl_H - состояние исправное,

Δl_H=Δ_H - установленный предельный норматив люфта (допустимый зазор в сочленении), который обосновывается научно-статистическим методом.

В случае отсутствия прямой видимости контролируемого сочленения определяют угол φ(i) между прямыми, проходящими через центры меток на каждом i-ом кадре видеоряда по формуле

k₁ - угловой коэффициент прямой, проходящей через центры меток на одной детали сочленения

k₂ - угловой коэффициент прямой, проходящей через центры меток на второй детали сочленения

(x₁, y₁) - координаты центра первой метки первой детали,

(x₂, y₂) - координаты центра второй метки первой детали,

(x₃, y₃) - координаты центра первой метки второй детали,

(x₄, y₄) - координаты центра второй метки второй детали,

i - порядковый номер кадра рассматриваемого видеоряда, i=1, 2, … m;

m - длина видеоряда (количество кадров),.

В полученном ряду значений угла φ(i) находят максимальное φ_max и минимальное φ_min значения угла между прямыми на кадрах отснятого видеоряда, вычисляют максимальное изменение угла Δφ

и судят о техническом состоянии сочленения из условий:

Δφ≤Δφ_H - состояние исправное,

Δφ_H=Δ_H - установленный предельный норматив изменения угла, который обосновывается научно-статистическим методом.

Приведем примеры конкретных реализаций способа.

Расчет люфта в сочленении элементов подвески, доступных в условиях прямой видимости (фиг.1 и фиг.2), проведем на примере определения люфта в резинометаллической опоре нижнего рычага ТС.

Исходные данные:

Транспортное средство: Toyota Vista

Исследуемое сочленение: резинометаллическая опора нижнего рычага подвески.

Для первого крайнего положения координаты точек:

A₁ (208;502); B₁ (505;390).

Для второго крайнего положения координаты точек:

A₂ (207;503); B₂ (508;389).

Диаметр метки на кадре: D=16,89 пикс.

Натуральный диаметр метки: D_M=18 мм.

Нормативное значение люфта: Δl_H=2,5 мм.

Расчет:

Тогда величины отрезков между точками по (1) равны:

Вычисляется разница между отрезками по (2):

Δl=l₂-l₁=321,86-317,41=4,45 пикс.

Так как известен натуральный диаметр метки (D_м=18 мм), а также диаметр метки на кадре (D=16,89 пикс.), то по (3) найдем величину люфта в метрических единицах:

Сравниваем полученный результат с нормативным значением (Δl_H=2,5 мм) по (4):

4,74>2,5

Следовательно, состояние сочленения неисправное.

Расчет люфта в сочленениях элементов подвески, недоступных в условиях прямой видимости (фиг.3 и фиг.4), проведем на примере определения люфта в резинометаллической опоре нижнего рычага подвески ТС.

Исходные данные:

Транспортное средство: Toyota Ist.

Исследуемое сочленение: резинометаллическая опора нижнего рычага подвески.

Для первого крайнего положения координаты точек:

A₁ (390;574); B₁ (506;515); C₁ (532;506); D₁ (651;384).

Для второго крайнего положения координаты точек:

A₂ (385;579); B₂ (508;514); C₂ (533;508); D₂ (653;387).

Нормативное значение угла: Δφ_H=0,7°.

Расчет:

Угловой коэффициент прямой, проходящей через точки A₁ и B₁ по (6):

угловой коэффициент прямой, проходящей через точки C₁ и D₁ по (7):

угловой коэффициент прямой, проходящей через точки A₂ и B₂ по (6):

угловой коэффициент прямой, проходящей через точки C₂ и D₂ по (7):

Вычисляется угол между прямыми A₁B₁ и C₁D₁ по(5):

Вычисляется угол между прямыми A₂B₂ и C₂D₂ по (5):

Вычисляется разница между углами по (8):

Δφ=18,73°-17,65°=1,08°

Сравниваем полученный результат с нормативным значением по (9) (Δφ_H=0,7°):

1,08°>0,7°

Следовательно, состояние сочленения неисправное.

Таким образом, можно заключить, что по сравнению с известными предлагаемый способ позволяет предельно точно измерить величину люфта вследствие использования видеорегистрации в сочетании с использованием специализированного программного обеспечения (в соответствии с алгоритмом фиг.5) для анализа взаимного перемещения деталей. Т.е. это техническое решение способствует повышению достоверности диагностирования, а также расширению функциональных возможностей способа вследствие возможности проверки технического состояния сочленений элементов, недоступных в условиях прямой видимости.

К преимуществам предлагаемого способа также следует отнести:

- возможность измерения величины люфта (зазора) в сочленении в традиционных метрических единицах (мм);

- исключение субъективности оценки состояния контролируемого сочленения.

- оперативность постановки диагноза;

- возможность оперативного документирования и сохранения результатов диагностирования вследствие использования современных информационных технологий.

Способ диагностирования технического состояния элементов подвески транспортного средства, включающий воздействие поперечных и продольных усилий на колеса транспортного средства площадками люфт-детектора, определение люфта в контролируемом сочленении элементов подвески, отличающийся тем, что перед воздействием площадками люфт-детектора на элементы контролируемого сочленения наносят контрастные метки, в процессе воздействия производят видеосъемку сочленения таким образом, чтобы контрастные метки находились в кадре, в результате анализа изображений видеоряда определяют величину люфта Δ по максимальной разности положений меток и после сравнения величины люфта с нормативным его значением делают вывод о техническом состоянии контролируемого сочленения элементов подвески транспортного средства из условия
Δ≤Δ_H - состояние исправное,
Δ>Δ_H - состояние неисправное,
где Δ_H - установленный предельный норматив люфта.

Изобретение относится к испытательной технике. .

Способ и устройство для тестирования амортизаторов // 2424498

Изобретение относится к средствам диагностики колеса воздушного судна. .

Способ диагностики амортизаторов в подвеске транспортного средства // 2416789

Изобретение относится к способам определения эффективности амортизаторов транспортных средств. .

Стенд для испытания гидравлических амортизаторов // 2409807

Изобретение относится к устройствам для испытания амортизаторов. .

Устройство для импульсного воздействия на динамическую систему автомобиля // 2400722

Изобретение относится к устройствам для испытания транспортных средств, в частности к устройствам для испытания подвески транспортного средства с пневматическими шинами.

Способ определения характеристик многослойных амортизаторов при вибрационном воздействии // 2386942

Изобретение относится к области испытаний амортизаторов и может быть использовано при проектировании вибрационной защиты различных технических систем и устройств.

Стенд для испытания элементов подвески автотранспортных средств // 2366919

Изобретение относится к машиностроению. .

Стенд для испытания упругих элементов на усталость // 2336516

Стенд для испытания ведущих осей автомобиля // 2332654

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, а именно к методам стендовых испытаний подвески автомобиля, и может быть использовано, в частности, при диагностике ведущих осей, преимущественно переднеприводных автомобилей, в условиях автосервиса.

Способ определения характеристик амортизаторов при вибрационном воздействии // 2323426

Универсальный стенд для испытания гасителей колебаний // 2556768

Стенд содержит основание, направляющие, привод, устанавливаемые с возможностью замены друг на друга кривошипно-ползунный механизм или сменные эксцентрики различных форм и размеров, предназначенные для имитации условий эксплуатации и контактирующие с роликом, устройство регулировки амплитуды колебаний, верхнюю и нижнюю плиты с фиксаторами и опорами для крепления гасителя, съемные упругие элементы, пластину с грузом, силоизмерительное устройство, П-образный корпус крепления верхней головки шатуна или ролика, контактирующего с эксцентриком. Опоры для крепления гасителя установлены с возможностью перемещения вдоль плит. Упругие элементы установлены с возможностью согласования длины с длиной гасителя. Плиты и пластина с грузом расположены на вертикальных направляющих и снабжены фиксаторами положения. Обеспечивается возможность проведения различных видов испытаний, моделирования различных режимов работы гасителей колебаний транспортных средств на одном стенде. 4 ил.

Способ испытания шаровых шарниров передней подвески легкового автомобиля // 2566796

Изобретение относится к области испытательной техники, в частности к способам проведения однонаправленных испытаний на износ динамическим способом для определения механического ресурса шаровых шарниров передней подвески легкового автомобиля. Способ заключается в том, что через определенное количество циклов изменяется нагрузка на шатровый шарнир. Так же в определенные периоды происходит дополнительно включение и выключение бокового гидроцилиндра. Способ испытания осуществляется следующим образом: первые 50 тыс. циклов давление в гидросистеме 1,2 мПа; следующие 50 тыс. циклов дополнительно включается боковой гидроцилиндр. Далее шарнир снимают и проверяют его работоспособность и износ. Затем давление поднимают до 1,5 мПа и проводят еще 25 тыс. циклов, далее включают боковой гидроцилиндр еще на 25 тыс. циклов. Затем шарнир повторно снимают и проверяют. На третьем этапе испытаний давление поднимают до 1,8 мПа и проводят 25 тыс. циклов нагрузки. Далее подключают боковой гидроцилиндр на 25 тыс. циклов. Затем снимают и проверяют шарнир. После чего эксперимент повторяется с самого начала до достижения общей наработки в 1 млн циклов. Технический результат: упрощение испытаний шаровых шарниров передней подвески легкового автомобиля, максимальное приближение испытаний к реальным условиям эксплуатации и уменьшение времени испытаний. 3 ил.

Способ испытания транспортного средства (варианты) // 2573028

Группа изобретений относится к области испытаний автотранспортных средств, а именно к испытаниям на статическую поперечную устойчивость транспортного средства. Способ испытания транспортного средства включает размещение транспортного средства на опорной горизонтальной поверхности и приложение к нему усилия. Создают опрокидывающий момент относительно продольной оси транспортного средства до отрыва колес одной его стороны от опорной горизонтальной поверхности. Затем прилагают усилие к подрессоренной части транспортного средства перпендикулярно его продольной оси в плоскости, проходящей через геометрический центр масс, после чего измеряют угол крена подрессоренной части. По первому варианту определяют угол статической поперечной устойчивости транспортного средства. По второму варианту определяют величину опрокидывающего момента и вычисляют угол статической поперечной устойчивости транспортного средства. Достигается возможность испытания транспортного средства на статическую поперечную устойчивость без применения стенда с опрокидывающей платформой. 2 н. и 2 з.п ф-лы, 5 ил.

Стенд для диагностирования сайлентблоков подвески автотранспортных средств // 2616233

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для технического осмотра автотранспортных средств. Стенд для диагностирования сайлентблоков подвески автотранспортных средств включает электродвигатель, соединенный с гидронасосом, гидробак, рычаг с испытуемым сайлентблоком и устройство для перемещения рычага. Устройство для перемещения рычага выполнено в виде кривошипно-шатунного механизма, установленного с возможностью изменения радиуса кривошипа и длины шатуна. Шатун закреплен к платформе, установленной с возможностью перемещения по вертикали по направляющим. Платформа снабжена датчиком перемещения и согласующим устройством, установленным с возможностью перемещения по горизонтали. На согласующем устройстве жестко закреплен датчик силы, соединенный через шаровой шарнир с рычагом. Датчики силы и перемещения соединены с аналого-цифровым преобразователем, подключенным к электронно-вычислительной машине. Кривошипно-шатунный механизм через редуктор и гидромотор соединен с гидронасосом. Достигается повышение точности и оперативности диагностирования и снижение вероятности постановки ложных диагнозов. 1 ил.

Напольный малогабаритный стенд для исследования подвесок автомобилей // 2629636

Изобретение относится к стендам с беговыми барабанами для моделирования работы шины и подвески. Малогабаритный стенд для исследования подвесок автомобилей содержит раму, закрепленную на бетонном основании с помощью амортизаторов и фундаментных болтов. Параллелограммный механизм с верхней опорной поворотной рамой с грузами закреплен на вертикальной стенке стенда. Гидронасосная станция, пневмогидравлический аккумулятор и гидрораспределитель установлены на основании стенда. Нижняя опорная поворотная рама с установленными на ней барабанами шарнирно закреплена на основании стенда. Гидроцилиндр нижним концом шарнирно закреплен на вертикальной стойке. Барабаны выполнены со сменными имитаторами неровностей с соответствующими параметрами - высотой hпр и шириной lпр - в количестве от 1 и более штук. Усилие предварительного нагружения на колеса создается с помощью гидроцилиндров и необходимых по массе грузов, закрепленных с помощью шпилек на верхней поворотной опорной раме. Имитация поперечного и продольного уклонов дороги осуществляется установкой нижней и верхней опорной поворотной рамы на углы соответственно α и β. Достигается обеспечение мобильности, универсальности, приближение исследования к реальным условиям эксплуатации, снижение стоимости и упрощение конструкции стенда. 2 ил.

Стенд для испытания элементов подвески автотранспортных средств // 2646701

Изобретение относится к испытательной технике. Стенд содержит станину со стойками, силовой гидроцилиндр и пульт управления. На стойках в элементах крепления установлены нижняя балка, имитирующая неподрессоренную массу, и верхняя балка, имитирующая подрессоренную массу. Обе балки установлены с возможностью вращения относительно своего центра. На верхней балке с обеих сторон установлены грузы с возможностью их перемещения относительно центра балки. На верхней балке установлен датчик угловых и линейных скоростей и ускорений, соединенный с входом токового ключа. С обеих сторон на концах балок установлены кронштейны, между которыми расположены демпфирующие элементы в виде резинокордной оболочки, соединенные через электромагнитный клапан с установленным на станине компрессором. К нижней балке шарнирно присоединен шток силового гидроцилиндра, соединенный с пультом управления. На верхней балке в местах крепления подвески закреплены датчики, измеряющие вибрацию подрессоренной массы. Между станиной и неподрессоренной массой закреплены датчики относительных перемещений ее относительно станины. Сигналы с датчиков поступают на усилитель сигналов, а с него на анализатор спектров входного и выходного воздействий на систему подвески и затем на пульт управления. Достигается расширение функциональных возможностей стенда. 1 ил.