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 F k
Átlagos kerékfékerő: a keréknél legalább 1,5 kerékfordulatnyi ideig, állandó pedálerőnél a legnagyobb és legkisebb kerékfékerő számtani közepe. F kmax F kátl = F + 2 F k max k min F k min F k átl
Fékerő ingadozás: a keréknél legalább 1,5 kerékfordulatnyi ideig, állandó pedálerőnél a legnagyobb és legkisebb kerékfékerő különbsége. F kmax F k = F F k max k min F k min F k
Fékerő ingadozás: a keréknél legalább 1,5 kerékfordulatnyi ideig, állandó pedálerőnél a legnagyobb és legkisebb kerékfékerő különbsége. százalékosan: ( F F ) Fk max Fk min 2 kmax kmin Fk % = 100% = 100% F F + F kátl kmax kmin F k min F kmax F k átl
Oldott állapotú fékerő (a kerék gördülési ellenállása): a vizsgált jármű kerekének hajtásához szükséges görgő kerületi erő nulla pedálerőnél
Felfektetési pedálerő: F po az a legkisebb pedálerő, amelynél a kerékfékerő értéke az oldott állapotú fékerő értékét éppen meghaladja
Jobb- és baloldali fékerő százalékos eltérése: (azonos pedálerő esetén) a kerékfékerők különbségének mindig a nagyobbik fékerőhöz viszonyított százalékos értéke F b F j -F b F j Fj Fb E% = 100% F j
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,...
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, M f féknyomaték, M0 kerékcsapágy súrlódási nyomaték, F hajtóerő, V súrlódási veszteség, N normálerő (felületeket összeszorító erő), G - kerékterhelés A görgőágyba helyezett fékezett kerék erő és nyomatéki viszonyai
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 B 1 = B 2. A mindenkori mért fékerő: B = 2 B 1 = 2 B 2 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. 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. 2. 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. 3. 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. 4. 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 Megengedett tengelyterhelési tömeg Max. fékerő kerekenként Vizsgálati sebesség kb. Hajtómotorok névleges teljesítménye egyenként A próbapad elektromos teljesítményigénye Hálózati paraméterek Mérőrendszer 180 kn 18 t 30 kn 2.5 km/h 9 kw Minimális átviteli tényező (szárazon) 0,7 Minimális átviteli tényező (nedvesen) 0,5 A különbségkijelzés küszöbértéke beállítható Kijelzés az automatikához A kioldó kerék illetve a csúszási lekapcsolás kijelzése. Fékerő kijelzése Infravörös távvezérlő Kivezérelt féknyomás elöl, min. Kivezérelt féknyomás elöl, max. 18 kw 3-fázisú váltóáram elektromos (DMS) - 2 x 6/30 kn 0 bar 16 bar Görgők átmérője A hajtógörgő és az ellengörgő középvonalának távolsága Görgők felülete Legkisebb vizsgálható kerékméret Legnagyobb vizsgálható kerékméret Tömeg görgős egységenként Hangnyomás küszöbérték (LWA) Hangnyomás küszöbérték (LPA) 282 mm 475 mm Műgyanta és SiC (szilícium-karbid) 5,20/10 coll 440 mm 14,00/20 coll 1400 mm 600 kg 93 db 76 db Működőkésség tartománya, min. -25 C Működőkésség tartománya, max. 55 C