2020-07-12
2021
В автотранспортных организациях для определения углов установки колес используют динамические фиксирующие силы, действующие на элементы стенда (диагностические параметры вращающихся колес автомобиля), и статические стенды (для проверки углов установки колес неподвижного автомобиля).
Принцип действия динамических стендов следующий: колеса автомобиля при проезде площадки стенда или вращении на его роликах создают при контакте шин с опорной поверхностью боковую силу, которая фиксируется специальными устройствами. По типу опорно-воспринимающих устройств динамические стенды подразделяются на роликовые (барабанные) и площадочные. Основной недостаток динамических стендов — невысокая точность измерения. С их помощью можно лишь комплексно оценить установку колес, что затрудняет определение поэлементных неисправностей. Наибольшее распространение получили динамические площадочные стенды MINC фирмы Маха, применяемые при техническом осмотре для грузовых автомобилей.
Такие стенды представляют собой площадку (площадки), имеющую возможность поперечного перемещения. Если колесо автомобиля по своим углам установки расположено не оптимально, тогда при движении в пятне контакта колеса с дорогой возникает поперечная сила, которая сместит площадку в сторону. Это смещение определяется в метрах на 1 км (рис. 4). По его величине определяют боковую силу, которая зависит от параметров установки управляемых колес. Смещение площадки указывает на общее состояние ходовой части и рулевого управления автомобиля. Стенд для экспресс-диагностики положения колес (рис. 5) имеет рамную конструкцию, предназначенную для проезда через его подвижную контрольную платформу колеса в заданном направлении и измерения ее горизонтального перемещения в направлении, перпендикулярном направлению проезда.
Рис. 4. Принцип определения положения колес
Рис. 5. Конструкция стенда для экспресс-диагностики положения колес: 1…3, 6, 7 — салазки; 4 — измерительный датчик; 5 — измерительная плита; 8 — направляющие; 9 — устройство сдвига; 10 — короб
Основными элементами конструкции стенда являются: плита, по которой проезжает колесо проверяемой оси автомобиля; салазки, служащие для перемещения плиты; устройство сдвига, которое связано с измерительной плитой и может передвигаться по направляющим. В свою очередь с устройством сдвига связан измерительный датчик, представляющий собой потенциометр, регистрирующий величину сдвига и направление перемещения плиты при проезде по ней автомобиля.
Нахождение автомобиля на площадке определяется датчиком присутствия, находящимся под подвижной площадкой.
При переезде через измерительную плиту, установленную на уровне пола, она отжимается вправо или влево в зависимости от движения колеса, что отображается на экране (рис. 6). Результаты измерений записываются автоматически последовательно (сначала для переднего, а затем для заднего моста) и отмечаются различными цветами.
Рис. 6. Данные контроля схождения колес автомобиля
Зеленым цветом отображаются положительные результаты проверки (увод колеса находится в пределах 0…7 м/км), оранжевым — удовлетворительное состояние (7…14 м/км), красным — неудовлетворительное (увод больше 14 м/км или результаты увода отрицательные). Неудовлетворительные результаты проверки свидетельствуют о неисправностях шин, колес, подвески, рулевого управления или указывают на необходимость регулировки углов установки управляемых колес.
Площадочные стенды характеризуются высокой производительностью, так как время контроля определяется продолжительностью проезда площадок передними колесами автомобиля со скоростью 3…5 км/ч.
Для более точного определения углов установки управляемых колес необходимо использовать статические стенды на отдельном посту, которые позволяют достаточно точно измерять величину схождения и развала колес, продольного и поперечного наклона шкворня (оси).
По типу измерительных устройств эти стенды подразделяются на оптико-электрические, лазерные и электронные.
В настоящее время для проверки углов установки колес применяют, как правило, электронные стенды, к основным преимуществам которых относят: высокую технологичность в работе; хорошие метрологические характеристики; возможность вывода информации о результатах измерения на цифровые и аналоговые индикаторы, экран дисплея, цифро-печатающее и различного рода запоминающие устройства.
Применение электронных стендов позволяет проверять углы установки не только передних, но и задних колес, что необходимо для некоторых моделей автомобилей.
Кордовые электронные стенды первых моделей оснащены четырьмя измерительными головками, в которых применяются потенциометрические датчики. Необходимая для измерений кинематическая связь между потенциометрами на соседних головках обеспечивается с помощью специальных резинок (кордов) с крючками на концах, которые зацепляются за рычажки потенциометров перед проведением работ. Кордовые электронные стенды обладают более высокой точностью, чем оптические, а имеющиеся в их составе интерфейсные платы позволяют выводить значения всех измеренных параметров на монитор, автоматически сравнить полученные значения с рекомендуемыми производителем. Передача информации между измерительными головками и центральным модулем осуществляется по проводам.
Более высокую точность измерений имеют стенды, в которых определение углов установки колес производится с использованием инфракрасного излучения (рис. 7). В сравнении с кордовыми стендами у них более высокая точность измерений и отсутствуют соединительные провода между измерительными головками. На каждой головке вместо потенциометров установлены источники, связанные между собой посредством канала инфракрасного излучения, а также имеется матрица из специальных чувствительных элементов. Электронная система определяет, какой из них «засвечен» поперечным лучом источника от противоположной головки; по расстоянию от «засвеченного» элемента до центра матрицы определяется величина схождения для каждого из колес.
Рис. 7. Общий вид электронного стенда для проверки углов установки колес: а — монитор с клавиатурой; б — измерительная головка; 1 — монитор; 2 — клавиатура; 3 — графический планшет; 4 — корпус
Инфракрасные лучи, направленные вдоль автомобиля, служат для определения продольной оси его симметрии. Оснащение такого стенда персональным компьютером позволяет, помимо всего прочего, сохранять результаты проведенных регулировок. Как правило, в совокупности со стендом применяется подъемник.
Перед определением углов установки колес измерительные головки с помощью специальных уровней устанавливаются в строго горизонтальное положение относительно плоскости подъемника. Информация о положении закрепленных на колесах автомобиля измерительных головок относительно горизонтальной и вертикальной плоскостей подъемника передается в электронный блок.
Анализируемые сигналы в виде цифровой, буквенной или графической информации поступают на экран дисплея. На основании полученной информации производятся соответствующие регулировки. Для сравнения нормативных и действительных значений параметров в памяти электронного блока хранится соответствующая информация по маркам и моделям автомобилей. В случае отсутствия информации ее можно вводить.
В блок памяти стенда встраивается постоянно обновляемая база данных автомобилей, производимых в разных странах, с допусками на основные параметры, схемами и анимацией регулировок, ведется также архив клиентов, в котором хранятся данные на каждый отрегулированный автомобиль. По окончании работ выдается распечатка с результатами измерений, а также нормативными значениями параметров.
В настоящее время все большее распространение находят компьютерные стенды с использованием 3D-технологий, например, Geoliner фирмы Hofmann, FWA 4630 фирмы Bosch, «Техно Вектор 7» фирмы «Технокар» (Россия).
Стенд такого типа состоит из персонального компьютера и стойки, на которой перемещается в вертикальном направлении поперечина с двумя камерами с встроенной видеосистемой (рис. 8).
Рис. 8. Общий вид стенда с использованием 3D-технологий: а — измерительный модуль на стойке; б — измерительный модуль напольного типа; 1 — компьютер; 2 — лазерный луч; 3 — камера с встроенной видеосистемой; 4 — стойка с измерительным модулем; 5 — мишень
На колеса автомобиля навешиваются специальные отражатели (мишени) — метки круглой или прямоугольной формы, выполненные на квадрате (рис. 9). Отражатели являются пассивными, т.е. действуют без подвода каких-либо электронных или радиосоединений. Каждая камера контролируется двумя видеокамерами: одна отслеживает переднюю мишень, другая — заднюю. Из камеры лазерный луч с частотой 2 раза в секунду освещает круги квадрата (мишень) вспышкой и, отражаясь, попадает в камеру видеосистемы. Синхронизированные с появлением вспышек видеокамеры фиксируют изображение меток. Автомобиль при проверке перекатывается вперед и назад на 15…25 см. В зависимости от положения установленных на колесах мишеней (которое зависит от величины углов установки колес автомобиля) меняется и проекция светоотражающих элементов на светочувствительную матрицу видеокамеры. По степени изменения проекции светоотражающих элементов на матрицу система рассчитывает все углы установки колес автомобиля.
Рис. 9. Мишени и их установка на колеса автомобиля
Стенд измеряет геометрические параметры с точностью 1 мм на дистанции 6 м, рассчитывает траектории движения меток и определяет положение осей вращения всех четырех колес. При повороте колес на 11..13° измеряется разность углов поворота колес.
Главное достоинство стенда — исключение операций по вывешиванию колес и компенсации биения, что значительно сокращает время проверки.
Наиболее совершенными технологиями при проверке углов установки управляемых колес являются роботизированные системы, например система WAB 01 (Германия; рис. 10). Перед въездом автомобиля на подъемник ножничного типа 3 передние и задние площадки 4 с поворотными кругами 1 автоматически занимают положение, соответствующее расстоянию между осями обслуживаемого автомобиля, которое выбирается из базы данных. Измерительные головки 6 имеют привод, позволяющий им перемещаться от одной оси к другой, а инфракрасные сенсоры автоматически находят центр колеса проверяемого автомобиля и проводят компенсацию.
Рис. 10. Роботизированная система WAB 01 для проверки и регулировки углов управляемых колес: 1 — поворотный круг; 2 — платформа; 3 — подъемник ножничного типа; 4 — площадка; 5 — адаптер; 6 — измерительная головка
Измерения производятся без участия оператора: на измерительной головке имеется адаптер 5 в виде трехлучевой звезды, опорные лапки которого автоматически подводятся к диску колеса. В основании адаптера находятся датчики, позволяющие по их положению на колесе определять углы установки колес. В зависимости от требований автопроизводителя, оператор может находиться либо внутри, либо снаружи автомобиля.
Автомобиль в процессе измерений остается неподвижным, а его колеса автоматически приводятся во вращение за счет разнонаправленного движения передних поворотных кругов и задних площадок, встроенных в платформы подъемника. При повороте колеса измерительные головки автоматически отслеживают его движение. По завершению процесса головки возвращаются в первоначальное положение. Время измерения углов установки колес составляет 4 мин.
Для более точного определения углов установки управляемых колес необходимо применять статические стенды на отдельном посту.
3.3. Линейки и стенды для проверки углов установки колес грузовых автомобилей
Для грузового автомобиля нельзя использовать оборудование, применяемое для диагностики и регулировки углов установки колес легкового автомобиля, поскольку на таком оборудовании измеряются углы установки колес по отношению друг к другу, но не учитывается геометрия несущей рамы. Если на таком оборудовании диагностировать грузовой автомобиль, то высока вероятность получить большую погрешность результатов и не заметить неправильно выставленного положения колес либо отрегулировать его неправильно. Это, в свою очередь, вызовет ухудшение аэродинамических свойств транспортного средства, что приведет к повышенному расходу топлива. В связи с этим для грузовых автомобилей применяют специальные стенды, которые отличаются от стендов для проверки углов установки колес легковых автомобилей.
Линейки. Проверку схождения колес грузовых автомобилей можно производить с помощью специальных линеек (рис. 11). Наиболее распространенной является линейка модели «ПСК-ЛГ» (грузовые автомобили) российского производства. Линейка выполнена в виде трубки с ручкой, на одном конце которой крепится измерительный наконечник, а на другом — корпус. На корпусе трубки расположена подвижная втулка, на которой установлена отсчетная шкала. Внутри трубки перемещается выдвижной шток, в который ввертывается удлинитель со вторым измерительным наконечником. Принцип измерения угла схождения колес основан на определении разности величин расстояний, измеренных между различными точками противоположных друг к другу передних колес автомобиля.
Рис. 11. Комплект линейки для проверки схождения колес
При замере угла схождения линейку устанавливают спереди колес так, как показано на рис. 12. Затем автомобиль перекатывают вперед до тех пор, пока линейка не займет соответствующее положение за передней осью. Перемещение шкалы линейки укажет на величину схождения колес.
Рис. 12. Проверка схождения управляемых колес: 1 — шкала линейки; 2 — движок линейки; 3 — линейка; 4 — отвесы
Проверка схождения управляемых колес дает очень большую погрешность в измерениях, так как в этом случае не учитывается положение осей колес относительно рамы автомобиля.
При использовании методики измерения углов установки колес за измерительную базу принимается рама 2 автомобиля (рис. 13). Центральная осевая линия рамы 1 принимается за вектор направления движения транспортного средства и относительно этой линии (вектора) проводятся измерения и регулировка углов установки колес и осей. Применяя данную методику, можно измерять развал и схождение как управляемых, так и неуправляемых осей.
Рис. 13. Схема шасси грузового автомобиля
Стенды для измерения геометрии рамы и углов установки колес грузовых автомобилей. Основными параметрами для грузовых автомобилей, измеряемыми стендами, являются:
o геометрия рамы;
o схождение управляемых колес и колес задней и средних осей;
o развал колес;
o продольный наклон шкворня;
o наличие погнутости рулевой трапеции;
o максимальные углы поворота;
o установка спицы рулевого колеса в горизонтальное положение;
o разница углов поворота правого и левого колес;
o боковое смещение задней оси.
Стенды могут быть оборудованы как компьютерными системами измерения, например TruckCam, JOSAM i-track (Швеция), так и бескомпьютерными системами измерения, например KOCH HD-30 (Германия).
Стенд для измерения геометрии рамы и углов установки колес (рис. 14) включает: четыре съемные шкалы для измерения схождения и геометрии рамы, которые крепятся или устанавливаются на пол спереди и сзади автомобиля; две шкалы для измерения продольного наклона, которые кладут горизонтально рядом с колесом (в бескомпьютерных стендах данные по схождению регулируются и считываются непосредственно на них); колесный адаптер с лазерным (инфракрасным) излучателем или измерительными головками; электронный датчик-инклинометр для считывания угла развала и продольного наклона, который устанавливается на адаптер в процессе измерений и регулировки; две поворотные площадки; компьютер с монитором.
Рис. 14. Стенд для измерения геометрии рамы и углов установки колес: а — общий вид; б — колесо с адаптером; 1 — съемная шкала измерения схождения и геометрии рамы; 2 — луч лазера; 3 — электронный датчик-инклинометр для считывания угла развала и продольного наклона; 4 — шкала для измерения продольного наклона; 5 — лазерный излучатель; 6 — колесный адаптер; 7 — поворотная площадка
Процесс измерения происходит следующим образом: на все оси автомобиля с обеих сторон устанавливаются колесные адаптеры, лазерные излучатели (бескомпьютерные стенды) или измерительные головки (компьютерные стенды) поочередно подвешиваются на колесные адаптеры, начиная с задней оси.
Для бескомпьютерных стендов по шкалам 1 (см. рис. 14, а), установленным сзади и спереди, определяют схождение колес. Для этого луч лазера направляется на эти шкалы, установленные спереди и сзади с одной стороны. Шкалы, установленные с одной стороны, передвигают и луч лазера устанавливают на «0» шкалы. Лазерный излучатель устанавливается на другую сторону, луч лазера направляется на шкалы, установленные с другой стороны, и по разности показаний задней и передней шкал определяют схождение колес.
Угол продольного наклона определяют по шкале 4 (рис. 14, б) при повороте колес (бескомпьютерные стенды) или по датчикуинклинометру (компьютерные стенды), по которому определяется и угол развала.
Для определения биения колеса на компьютерных стендах автомобиль перекатывается на пол-оборота колес, на бескомпьютерных стендах колесо вывешивается, прокручивается и по перемещению луча лазера, направленного на шкалу 1 (см. рис. 14, а), определяют биение колеса. Это делается для того, чтобы при дальнейших измерениях произвести компенсацию биения.
В компьютерных стендах TruckCam вместо луча лазера применяется цифровая камера, которая работает по аналогичному принципу, но с использованием не лазера, а инфракрасного света, все измерения проводятся автоматически. Камера измеряет расстояние и позицию относительно передних и задних маркеров, затем с помощью программного обеспечения система самостоятельно просчитывает показания установки углов колес, параллельность и положение осей относительно друг друга и относительно центральной линии рамы транспортного средства.
Результаты проверки в компьютерных стендах выводятся на монитор (рис. 15) и могут быть распечатаны в виде диагностической карты.
Рис. 15. Результаты проверки углов установки колес передней (а) и задней (б) оси
Независимо от применяемого оборудования перед проверкой углов установки колес выполняют следующие работы:
измеряют давление воздуха в шинах и при необхдимости доводят его до нормы;
проверяют состояние шин, колес, осей, рулевых тяг и рычагов подвески, а также затяжку подшипников ступиц передних колес (при вывешенной передней части автомобиля), зазоры в шарнирах соединений рулевой трапеции, крепление картера рулевого механизма.
3.4. Регулировка углов установки колес
Регулировка схождения колес является одной из основных эксплуатационных регулировок ходовой части грузового автомобиля. На управляемой оси такая регулировка производится путем изменения длины поперечной тяги. Регулировку схождения передних колес у всех легковых автомобилей производят изменением длины тяг за счет вращения регулировочных муфт (рис. 16) рулевой трапеции.
Рис. 16. Регулировка схождения передних колес легкового автомобиля: 1 — продольная тяга; 2 — регулировочная муфта
Регулировка схождения колес на неуправляемой оси для грузовых автомобилей может производиться с применением индукционной системы нагрева (рис. 17). В результате изменения структуры металла длина оси изменяется, что и позволяет регулировать схождение колес неуправляемой оси.
Необходимый угол продольного наклона оси для легковых автомобилей устанавливают регулировочными шайбами, расположенными между осью нижнего рычага и поперечиной, снимая шайбы с одной оси и добавляя на другую, а также эксцентриковыми болтами рычага подвески при ослабленных гайках крепления переднего болта.
Рис. 17. Регулировка схождения колес на неуправляемой оси грузового автомобиля с применением индукционной системы нагрева
Рис. 18. Регулировка развала передних колес легкового автомобиля эксцентриковыми болтами, расположенными на стойке (а) и в нижней части автомобиля (б): 1 — шарнир-стабилизатор; 2 — задняя чашка; 3, 4 — гайки; 5 — болт крепления шарнира; 6 — фланец чехла; 7 — эксцентриковый болт
Угол развала для легковых автомобилей устанавливают регулировочными шайбами, добавляя либо убирая их одновременно с обеих осей, или эксцентриковыми болтами.
Эксцентриковые болты для поворота стойки могут располагаться как на самой стойке (рис. 18, а), так и в нижней части автомобиля (рис. 18, б; Mazda).
В некоторых легковых автомобилях углы установки регулируют поворотом верхней телескопической стойки при ослаблении гаек ее крепления.
Для грузовых автомобилей углы развала и продольного наклона шкворня, как правило, не регулируют, а в случае их несоответствия нормативным данным производят разборку и ремонт или заменяют соответствующий узел в целом.
