СПОСОБ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ АППАРАТОВ ПНЕВМАТИЧЕСКОГО ТОРМОЗНОГО ПРИВОДА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Название	СПОСОБ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ АППАРАТОВ ПНЕВМАТИЧЕСКОГО ТОРМОЗНОГО ПРИВОДА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Разработчик (Авторы)	Федотов А.И., Власов А.А., Гергенов С.М.
Вид объекта патентного права	Изобретение
Регистрационный номер	2139506
Дата регистрации	10.10.1999
Правообладатель	Восточно-Сибирский государственный технологический университет
Медаль имени А.Нобеля

Описание изобретения

Группа изобретений относится к диагностике аппаратов пневматического тормозного привода тормозов автотранспортных средств и может быть использована для проверки пневмоаппаратов, используемых в других областях техники.

Известен переносной проверочный прибор для функциональной диагностики аппаратов пневматического тормозного привода тормозов модели НИИАТ-ЛО29. Прибор состоит из двух механических манометров, соединительных головок и соединительных шлангов. К контрольному выходу проверяемого пневмоаппарата с помощью соединительной головки и соединительного шланга подключают контрольный манометр. К выходу в пневмоаппарат также подключают манометр. К органу управления данного пневмоаппарата медленно, в течение 3-10 с, дискретно прикладывается усилие до достижения давления на входе в пнемоаппарат заданной величины. По манометрам оценивается давление на выходе пневмоаппарата, сравнивая давления на выходе пневмоаппарата с нормативными значениями, делается вывод о исправности пневмоаппарата. (см. Гуревич Л.В., Меламуд Р. А. Пневматический тормозной привод автотранспортных средств. М.: Транспорт, 1988, стр. 202.).

Также известна проверочная установка К 235. Она состоит из пяти манометров и пяти соединительных шлангов. Установка навешивается на дверь автомобиля. Затем проводится диагностика пневмопривода способом, описанным выше (см. Гуревич Л.В., Меламуд Р.А. Пневматический тормозной привод автотранспортных средств. М.: Транспорт, 1988, стр. 202).

Однако в известных способах диагностирования и устройствах для функциональной диагностики имеется возможность определения только одного свойства пневмоаппаратов - их следящего действия и совершенно не оценивается другое важное свойство - быстродействие пнемоаппаратов только при служебном торможении.

Наиболее близким способом к заявляемому является способ функционального диагностирования, который заключается в следующем: диагностируемый аппарат закрепляется на стенде, вход и выход аппарата соединяются с манометрами. В начале испытаний трижды открывают и закрывают кран, давление на входе должно изменяться от 0 до 0,75 Мпа. Дискретно повышая давление от 0 до 0,75 МПа, контролируют по манометрам давление на входе и выходе в восьми характерных точках, затем дискретно понижают давление от 0 до 0,75 МПа и также контролируют по манометрам давление на входе и выходе в аппарат. Соотношение давлений на входе и выходе в аппарат должно быть таким, как показано в таблице.

Основным недостатком данного способа является то, что он не позволяет определить динамические свойства пневмоаппарата, а следовательно, определить исправность аппарата в условиях экстренного торможения.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявляемому устройству в группе изобретений по совокупности признаков является аппарат К 245, состоящий из шести манометров, двух регуляторов давления, мультипликатора, крана мультипликатора, предохранительного клапана, ресиверов, обратного клапана, фильтра влагоотделителя, крана управления, контрольного ресивера. Для диагностирования аппарат устанавливают на стенде (см. Гуревич Л.В., Меламуд Р.А. Пневматический тормозной привод автотранспортных средств. М.: Транспорт, 1988, стр. 222.).

Однако известным аппаратом невозможно определить исправность пневмоаппарата в условиях экстренного торможения, так как в аппарате нет устройства, обеспечивающего регистрацию процесса быстрого наполнения пневмоаппарата рабочим телом.

Заявленная группа изобретений направлена на решение одной задачи, заключающейся в определении неисправности пневмоаппаратов в условиях экстренного торможения за счет обеспечения быстрого наполнения аппаратов пневматического тормозного привода рабочим телом и регистрации при этом входного и выходного давлений.

В результате этого повышается безопасность движения транспортных средств.

Для достижения обеспечиваемого группой изобретений технического результата в способе диагностирования аппаратов пневматического тормозного привода, заключающемся в прикладывании к крану подвода рабочего тела усилия, измерении давления на входе и выходе пневмоаппарата в нескольких точках и сравнении результатов измерений, согласно изобретению усилие к крану подвода рабочего тела прикладывают с помощью пневматического устройства, время открытия крана составляет 0,2 с, а давление на входе и выходе пневмоаппарата измеряют с помощью электрических датчиков давления, передающих информацию в ЭВМ, для регистрации давления рабочего тела на входе и выходе в пневмоаппарат в 330 в точках возрастания или снижения давления для определения конкретной неисправности пневмоаппарата.

Достижение обеспечивающего технического результата стало также возможным благодаря устройству диагностирования аппаратов пневматического тормозного привода, содержащему измерительные манометры, приемный и накопительные ресиверы, регуляторы давления, соединительные шланги и кран подвода рабочего тела, согласно изобретению содержит ЭВМ IBM PC с блоком АЦП - ЦАП, соединенным с блоком преобразователей, к которому подсоединены измеритель интервалов времени, реле времени, датчики входного и выходного давления, датчик перемещения рычага крана подвода рабочего тела и электрический пневмоклапан, а также тормозную камеру и дроссель, соединенные с краном подвода рабочего тела.

Заявленная группа изобретений соответствует требованию единства изобретения, поскольку группа разнообъектных изобретений образует единый изобретательский замысел, причем один из заявляемых объектов группы - способ функционального диагностирования предназначен для использования в другом заявляемом объекте группы - устройстве для диагностирования аппаратов пневмопривода, при этом оба объекта направлены на решение одной и той же задачи - определение неисправности пневмоаппаратов в статическом и динамическом режимах с получением единого технического результата, заключающегося в повышении безопасности движения транспортных средств.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображено предлагаемое устройство для диагностирования, на фиг. 2 изображены графически зависимости: давления на выходе из пневмоаппарата от времени и давления на выходе из пневмоаппарата от давления на входе в статическом режиме для неисправного пневмоаппарата; на фиг. 3 - графики зависимостей (те же, что и на фиг. 2), но уже для исправного пневмоаппарата; на фиг. 4 изображены графики зависимостей: давления на выходе из пневмоаппарата от времени и давления на выходе из пневмоаппарата от давления на входе в динамическом режиме для исправного пневмоаппарата; на фиг. 5 изображены графики зависимостей (те же, что и на фиг.4), но уже для исправного пневмоаппарата.

Устройство диагностирования аппаратов пневматического тормозного привода содержит персональный компьютер ЭВМ IBM PC 1, в котором установлен аналого-цифровой преобразователь АЦП - ЦАП 2, последний соединен восемью выходами с блоком преобразователей 3. ЭВМ 1 подключен к сети питания 220 В (на чертеже не указано). Блок преобразователей 3 соединен проводами с реле времени 4, датчиком входного давления 5, датчиком выходного давления 6, измерителем интервалов времени 7, датчиком перемещений рычага крана подвода рабочего тела 8, электрическим пневмоклапаном 9. Измеритель интервалов времени 7 и реле времени 4 подключены к сети питания 220 В (на чертеже не указано). Датчики входного 5 и выходного 6 давления подключены к сети питания 12 В (на чертеже не показано). Датчик перемещений рычага крана подвода рабочего тела 8 подключен к сети питания 15 В (на чертеже не указано). Электрический пневмоклапан 9 подключен к сети питания 30 В (на чертеже не показано). Два регулятора давления 10 подсоединены шлангами к компрессору (на чертеже не указано), а их выходы соединены с накопительными ресиверами 11 и 12. Накопительный ресивер 1 соединен посредством шлангов с входом крана подвода рабочего тела 13. Накопительный ресивер 12 соединен с тормозной камерой 14. Между накопительным ресивером 12 и тормозной камерой 14 установлен электрический пневмоклапан 9. Шток тормозной камеры 14 соединен с рычагом крана подвода рабочего тела 13. Выход крана подвода рабочего тела 13 соединен с входом проверяемого аппарата 15, а между ними последовательно подсоединены дроссель 16, механический манометр 17 и датчик входного контроля 5. Выход проверяемого аппарата 15 соединен с приемным ресивером 18, а между ними установлен датчик входного давления 6. Давление в приемном ресивере 18 контролируется механическим манометром 19.

Новыми элементами устройства являются: ЭВМ IBM PC 1; блок АЦП - ЦАП 2, блок преобразователей 3, рее времени 4, датчик входного давления 5, датчик выходного давления 6, регулируемый дроссель 16, тормозная камера 14, электрический пневмоклапан 9, датчик перемещений рычага крана подвода рабочего тела 8, измеритель интервалов времени 7.

Процесс функционального диагностирования аппаратов пневматического тормозного привода заявляемого устройства и способа осуществляется следующим образом: диагностируемый аппарат устанавливается на стенде. К входу аппарата присоединяют датчик входного давления 5, к выходу - датчик выходного давления 6. К установке подают сжатый воздух и при помощи двух регуляторов давления 10 в накопительных ресиверах 11 и 12 устанавливают давление 0,75 МПа. На реле времени 4 задают время наполнения аппарата сжатым воздухом. Реле времени 4 передает через блок преобразователей 3 электрический сигнал на электрический пневмоклапан 9. Электрический пневмоклапан 9 открывается, при этом подается сжатый воздух из накопительного ресивера 12, который поступает в тормозную камеру 14. Шток тормозной камеры 14 воздействует на рычаг крана подвода рабочего тела 13. В момент времени, когда рычаг крана подвода рабочего тела 13 начинает перемещаться, датчик перемещений рычага крана подвода рабочего тела 8 посылает электрический сигнал через блок преобразователей 3 на измеритель интервалов времени 7. Измеритель интервалов времени 7 начинает отсчет времени. В момент времени, когда рычаг крана подвода рабочего тела 13 приходит в крайнее положение, датчик перемещений рычага крана подвода рабочего тела 8 прекращает подачу электрического сигнала на измеритель интервалов времени 7. Измеритель интервалов времени 7 показывает время перемещения рабочего органа тормозного крана 13 подвода рабочего тела. Кран подвода рабочего тела 13 открывается, и сжатый воздух, проходя через дроссель 16, датчик выходного давления 6, поступает в приемный ресивер 18 (происходит процесс наполнения диагностируемого аппарата рабочим телом). По истечении времени, задаваемого при помощи реле времени 4, последнее прекращает подачу электрического сигнала на электрический пневмоклапан 9. Электрический пневмоклапан 9 закрывается, закрывается кран подвода рабочего тела 13, прекращается подача сжатого воздуха, и воздух из приемного ресивера 18, проходя через датчик выходного давления 6, диагностируемый аппарат 15, датчик входного давления 5, дроссель 16, попадает в кран подвода рабочего тела 13 и выходит к атмосферу (происходит процесс опорожнения диагностируемого аппарата. Датчики входного 5 и выходного 6 давления отслеживают изменение давления в процессе наполнения и опорожнения пневмоаппарата, преобразуют его в изменение сопротивления и передают в блок преобразователей 3. Блок преобразователей 3 преобразует изменение сопротивления датчиков в электрический сигнал, эквивалентный этому сопротивлению, и передает его в блок АЦП-ЦАП 2. Блок АЦП-ЦАП 2 переводит сигнал в двоичные коды и передает на ЭВМ 1. ЭВМ 1 обрабатывает полученную информацию и делает заключение об исправности аппарата.

Основное отличие заявляемой группы изобретений заключается в том, что они позволяют диагностировать аппарат как в статическом режиме, так и в динамическом.

Диагностирование в статическом режиме заключается в следующем: регулируемый дроссель переводится в режим минимальной пропускной способности, на реле времени 4 задается время наполнения пневмоаппарата рабочим телом 60 с. Реле времени 4 посылает через блок преобразователей 3 электрический сигнал на электрический пневмоклапан 9, электрический пневмоклапан 9 открывается, и сжатый воздух из накопительного ресивера 12 поступает под давлением 0,75 МПа, в тормозную камеру 14, которая открывает кран подвода рабочего тела 13 за время, равное 60 с. Сжатый воздух, пройдя через кран подвода рабочего тела 13, проходит через дроссель 16. Затем сжатый воздух проходит через диагностируемый аппарат 15 и поступает в приемный ресивер 18. Датчики входного 5 и выходного 6 давления отслеживают изменение давления и преобразуют его в изменение сопротивления, пропорциональное воспринимаемому давлению. Эти сигналы поступают в блок преобразователей 3, который преобразует их в эквивалентные электрические сигналы и передает в блок АЦП - ЦАП 2. Блок АЦП ЦАП 2 переводит эти сигналы в двоичные коды и передает на ЭВМ 1. ЭВМ 1 регистрирует возрастание давления в трехсот тридцати точках и строит графики зависимости давления на выходе из аппарата от времени наполнения аппарата и давления на выходе от давления на входе в проверяемый аппарат. По прошествии 60 с реле времени 4 прекращает подачу сигнала на электрический пневмоклапан 9, электрический пневмоклапан 9 закрывается, тормозная камера 14 своим штоком воздействует на рычаг крана подвода рабочего тела 13 и закрывает его. Начинается процесс растормаживания. Процесс растормаживания продолжается в течение 30 с. Также снимаются давление на входе и выходе из аппарата и строятся графики зависимостей давления на выходе из аппарата от времени опорожнения и давления на выходе из аппарата от давления на входе.

Диагностирование в динамическом режиме осуществляется следующим образом: дроссель 16 переводится в положение, соответствующее максимальному пропускному сечению, на реле времени задается время наполнения пневмоаппарата 3,2 с. Реле времени 4 передает через блок преобразователей 3 электрический сигнал на электрический пневмоклапан 9. Электрический пневмоклапан 9 открывается, и сжатый воздух, который содержится в накопительном ресивере 12 под давлением 0,75 МПа, поступает в тормозную камеру 14. Шток тормозной камеры 14 воздействует на рычаг крана подвода рабочего тела 13 и открывает кран подвода рабочего тела 13 за время 0,2 с. Происходит наполнение аппарата сжатым воздухом за 3,2 с. Затем реле времени 4 прекращает подачу сигнала, электрический пневмоклапан 9 закрывается и происходит процесс опорожнения аппарата за время 1,2 с. Датчики входного 5 и выходного 6 давления отслеживают изменение давления и преобразуют его в изменение сопротивления, пропорциональное воспроизводимому давлению, и передают в блок преобразователей 3. Блок преобразователей 3 преобразует эти сигналы в эквивалентные электрические сигналы и передает их в блок АЦП - ЦАП 2, который переводит эти сигналы в двоичные коды и передает в ЭВМ 1. ЭВМ 1 регистрирует возрастание давления в трехстах тридцати точках и строит графики зависимостей давления на выходе из аппарата от времени наполнения и опорожнения и давления на выходе из аппарата от давления на входе. Обработку результатов испытаний проводят так: в память ЭВМ 1 заложены уравнения регрессии для участков наполнения и опорожнения пневмоаппарата рабочим телом для статического и динамического режимов для исправного аппарата, также заложены сведения о характере проявления различных неисправностей. Компьютер анализирует полученные графики, сравнивает их с уравнениями регрессии и делает заключение о том, исправлен или неисправен проверяемый аппарат, а также какая неисправность у него обнаружена как в статическом, так и в динамическом режимах.

Рассмотрим пример конкретного выполнения способа функционального диагностирования путем проведения испытания заведомо исправного и заведомо неисправного клапана ограничения давления марки 100-3534020 ЗИЛ в статическом и динамическом режимах.

Диагностируемый аппарат был установлен на стенде, его вход и выход соединяются присоединительными шлангами с датчиками входного 5 и выходного 6 давления. При помощи регуляторов давления 10 в накопительных ресиверах 11 и 12 установлено давление 0,75 МПа. Включается компьютер 1 и запускается программа "Осциллограф". Подключаются источники питания, измеритель интервалов времени.

Диагностирование в статическом режиме: перевести дроссель 16 в положение, соответствующее минимальному пропускному сечению. Установить на реле времени 4 время 60 с. Запустить комплекс, нажав клавишу на реле времени 4. Реле времени 4 посылает через блок преобразователей 3 электрический сигнал на электрический пневмоклапан 9. Последний открывается, и сжатый воздух из накопительного ресивера 12 поступает в тормозную камеру 14. Шток тормозной камеры 14 воздействует на рычаг крана подвода рабочего тела 13 и открывает его. Сжатый воздух из накопительного ресивера 11, проходя через кран подвода рабочего тела 13, датчик входного давления 5, дроссель 16, диагностируемый аппарат 15, датчик выходного давления 6, поступает в приемный ресивер 18. По истечении 60 с реле времени 4 прекращает подачу сигнала на электрический пневмоклапан 9. Последний закрывается, закрывается кран подвода рабочего тела 13. Сжатый воздух из приемного ресивера 18, проходя через датчик выходного давления 6, диагностируемый аппарат 15, датчик входного давления 5, дроссель 16, поступает в кран подвода рабочего тела 13 и выходит в атмосферу. Датчики входного 5 и выходного 6 давления отслеживают изменение давления, преобразуют его в изменение сопротивления и передают в блок преобразователей 3. Блок преобразователей 3 преобразует эти сигналы в эквивалентный электрический сигнал и передает его в блок АЦП - ЦАП 2. Блок АЦП - ЦАП 2 переводит электрические сигналы в двоичные коды и передает в ЭВМ 1. ЭВМ 1 строит графики зависимостей давления на выходе из аппарата от времени наполнения и опорожнения и давление на выходе из аппарата от давления на входе в аппарат.

Диагностирование в динамическом режиме: перевести дроссель 16 в положение, соответствующее максимальному пропускному сечению. Установить на реле времени 4 время 3,2 с. Запустить комплекс, нажав клавишу на реле времени 4. Реле времени 4 посылает через блок преобразователей 3 электрический сигнал на электрический пневмоклапан 9. Последний открывается и сжатый воздух из накопительного ресивера 12 поступает в тормозную камеру 14. Шток тормозной камеры 14 воздействует на рычаг крана подвода рабочего тела 13 и открывает его. Сжатый воздух из накопительного ресивера 11, проходя через кран подвода рабочего тела 13, датчик входного давления 5, дроссель 16, диагностируемый аппарат 15, датчик выходного давления 6, поступает в приемный ресивер 18. По истечении 3,2 с на реле времени 4 прекращает подачу сигнала на электрический пневмоклапан 9. Последний закрывается, закрывается кран подвода рабочего тела 13. Сжатый воздух из приемного ресивера 18, проходя через датчик выходного давления 6, диагностируемый аппарат 15, датчик входного давления 5, дроссель 16, поступает в кран подвода рабочего тела 13 и выходит в атмосферу. Датчики входного 5 и выходного 6 давления отслеживают изменение давления, преобразуют его в изменение сопротивления и передают в блок преобразователей 3. Блок преобразователей 3 преобразует эти сигналы в эквивалентный электрический сигнал и передает его в блок АЦП - ЦАП 2. Блок АЦП - ЦАП 2 переводит электрические сигналы в двоичные коды и передает в ЭВМ 1. ЭВМ 1 строит графики зависимостей давления на выходе из аппарата от времени наполнения и опорожнения и давление на выходе из аппарата от давления на входе в аппарат.

Полученные статическая и динамическая характеристики сохраняются на ЭВМ 1 в виде файлов, затем ЭВМ 1 включается в режим "Диагностика". При этом полученные характеристики сравниваются с уравнениями регрессии для исправного и неисправного пневмоаппаратов и ЭВМ 1 делает заключение об исправности либо неисправности пневмоаппарата (см. графики 2, 3, 4, 5). Затем испытанные пневмоаппараты были разобраны и проведен микрометраж. Были проверены преднатяг пружин, силы трения поршней, жесткость пружин, техническое состояние резиновых уплотнений, наличие засорений. Результаты микрометража были проанализированы совместно с полученными характеристиками. Сделано заключение о том, как влияет та или иная неисправность на полученную характеристику.

Заявляемый способ и устройство могут применяться на станциях диагностики, базах централизованного технического обслуживания автотранспортных средств, предприятиях автомобильного сервиса, на автотранспортных предприятиях, на автосборочных заводах для функциональной диагностики технического состояния и контроля аппаратов пневматического тормозного привода.

Преимущества предложенного способа функционального диагностирования и устройства для его осуществления состоит в повышении безопасности движения автотранспортных средств, в снижении трудоемкости диагностирования в 1,37 раза, в повышении информативности диагностирования: пропуски отказов снижаются с 32 до 4%, ложная тревога с 14 до 2%, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию "промышленная применимость".

Формула изобретения

1. Способ диагностирования аппаратов пневматического тормозного привода, заключающийся в прикладывании к крану подвода рабочего тела усилия, измерении давления на входе и выходе пневмоаппарата в нескольких точках и сравнении результатов измерений, отличающийся тем, что усилие к крану подвода рабочего тела прикладывают с помощью пневматического устройства, давление на входе и выходе пневмоаппарата измеряют с помощью электрических датчиков давления, передающих информацию в ЭВМ для регистрации давления рабочего тела на входе и выходе пневмоаппарата в 330 точках возрастания или снижения давления для определения конкретной неисправности пневмоаппарата, при этом время открытия крана подвода рабочего тела в динамическом режиме составляет 0,2 с, а в статическом - 60 с.

2. Устройство диагностирования аппаратов пневматического тормозного привода, содержащее измерительные манометры, приемный и накопительный ресиверы, регуляторы давления, соединительные шланги и кран подвода рабочего тела, отличающееся тем, что содержит ЭВМ IBM PC с блоком АЦП-ЦАП, соединенным с блоком преобразователей, к которому подсоединены измеритель интервалов времени, реле времени, датчики входного и выходного давления, датчик перемещений рычага крана подвода рабочего тела и электрический пневмоклапан, а также тормозную камеру и дроссель, соединенные с краном подвода рабочего тела.

Изобретение "СПОСОБ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ АППАРАТОВ ПНЕВМАТИЧЕСКОГО ТОРМОЗНОГО ПРИВОДА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ" (Федотов А.И., Власов А.А., Гергенов С.М.) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля

Оформление наградных документов и заказ каталога