Disertační práce TLUMIČ ODPRUŽENÍ jako prvek ovlivňující jízdní vlastnosti automobilu Ing. František Pražák Školitel: Doc. Ing. Ivan Mazůrek CSc.
Osnova prezentace 1. Současná problematika diagnostiky tlumiče odpružení 2. Cíl disertační práce 3. Přístup k diagnostice tlumiče odpružení pomocí mat. simulace - diagnostický model hydraulického tlumiče - diagnostický čtvrtinový model automobilu 4. Hodnocení bezdemontážní diagnostiky tlumičů odpružení - impulsní dokmitový test - resonanční adhezní test - resonanční amplitudový test 5. Nová metodika bezdemontážní diagnostiky tlumičů - přejezdový test 6. Experimentální testy 7. Závěr a zhodnocení disertační práce 8. Odpovědi na otázky oponentů www.monroe.com
1. Současná problematika diagnostiky tlumiče odpružení Tlumič odpružení www.monroe.com
1. Současná problematika diagnostiky tlumiče odpružení Bezdemontážní diagnostika tlumičů odpružení 1. Impulsní dokmitový test síla působící mezi kolem a plošinou [N] 2. Resonanční adhezní test 34. 32. 3. 28. 26. 24. 22. 2 4 6 čas [s] 8 1
1. Současná problematika diagnostiky tlumiče odpružení Bezdemontážní diagnostika tlumičů odpružení 3. Resonanční amplitudový test pohyb pomocné hmoty m [mm] 8. 6. www.zf-sachs.de 4. 2.. -2. 2 4 6 8-4. -6. -8. čas [s] špatný technický stav tlumiče odpružení závěs kola s dobým tlumiče odpružení 1
1. Současná problematika diagnostiky tlumiče odpružení Přístup k matematickému modelování
2. Cíl disertační práce Cílem disertační práce je využití matematického modelování pro analýzu chování závěsu kola automobilu v závislosti na technickém stavu tlumiče odpružení. Dílčím úkolem této disertační práce je pomocí matematické simulace ověřit meze funkčnosti jednotlivých testerů určených pro bezdemontážní diagnostiku tlumičů. Výsledky matematického modelování ověřit reálnými experimenty na zkušebním vozidle.
3. Přístup k diagnostice tlumiče odpružení pomocí mat. simul. Čtvrtinový model automobilu s podmodelem diagnostického tlumiče odpružení - pracovat s lomenou nelineární charakteristikou různou pro tah a tlak imitovat vůli v uchycení tlumiče simulovat pružnosti montážních pružných lůžek zohlednit setrvačné hmoty tlumiče přihlédnout k pružnost plynové náplně simulovat smykové tření v systému uvažovat s vlivem přetlaku systému u plynových tlumičů
3. Přístup k diagnostice tlumiče odpružení pomocí mat. simul. Základní parametry modelu www.tuning.cz neodpružená hmota m1 kg 39.5 odpružená hmota m2 kg 25 hmota tlumiče m3 kg.5 radiální tuhost pneumatiky k1 N/mm 142.25 tuhost vozidlové pružiny k2 N/mm 7 tuhost uchycení tlumiče N/mm 5
3. Přístup k diagnostice tlumiče odpružení pomocí mat. simul. Tlumič odpružení rychlostní charakteristika 8 6 4 síla [N] 2 -.6 -.4 -.2.2.4-2 -4-6 rychlost [m/s] střední kluzná rychlost.52 m/s střední kluzná rychlost.15 m/s.6
3. Přístup k diagnostice tlumiče odpružení pomocí mat. simul. Tlumič odpružení typické závady www.koni-na.com
3. Přístup k diagnostice tlumiče odpružení pomocí mat. simul. Provedené simulace Citlivostní analýza jednotlivých testerů -3% neodpružená hmota m1 kg 39.5 odpružená hmota m2 kg 25 hmota tlumiče m3 kg.5 radiální tuhost pneumatiky k1 N/mm 142.25 tuhost vozidlové pružiny k2 N/mm 7 tuhost uchycení tlumiče N/mm 5 +3% Projev vybrané závady tlumiče odpružení 14 12 1 8 síla [N] 6 4 2 -.6 -.4 -.2-2.2.4.6-4 -6 rychlost [m/s] dobrý tlumič vadný tlumič www.zf-sachs.de
4. Hodnocení bezdemontážní diagnostiky tlumičů odpružení Impulsní dokmitový test
4. Hodnocení bezdemontážní diagnostiky tlumičů odpružení Impulsní dokmitový test měrný útlum pokles útlumu [%] základní nastavení.221 vůle v uchycení.219 -.95 měkké pryžové lůžko.213-2.74 snížená funkčnost tlumiče.192-12.33
4. Hodnocení bezdemontážní diagnostiky tlumičů odpružení Resonanční adhezní test síla působící mezi kolem a plošinou [N] 34. 32. 3. 28. 26. 24. 22. 2 4 6 čas [s] 8 1
4. Hodnocení bezdemontážní diagnostiky tlumičů odpružení Resonanční adhezní test 88 EUSAMA [%] 86 84 EUSAMA [%] Sníží přítlaku síly [%] Základní nastavení 81.72 Vůle v uchycení 79.73-2.44 Pružné lůžko 8.55-1.43 Vada v tlumící charakteristice 78.41-4.5 82 8 78 76 74-35 -25-15 -5 5 15 25 změna nastavení pozorovaného parametru [%] vliv odpružené hmoty vliv nahuštění pneumatiky vliv neodpružené hmoty 35
4. Hodnocení bezdemontážní diagnostiky tlumičů odpružení Resonanční amplitudový test pohyb pomocné hmoty m [mm] 8. 6. 4. 2.. -2. 2 4 6 8-4. -6. -8. čas [s] špatný technický stav tlumiče odpružení závěs kola s dobým tlumiče odpružení 1
4. Hodnocení bezdemontážní diagnostiky tlumičů odpružení Resonanční amplitudový test 8 změna amplitudy [%] 6 4 2-35 -25-15 -5-2 5 15 25 35-4 -6-8 změna nastavení pozorovaného parametru [%] vliv odpružené hmoty vliv neodpružné hmoty vliv nahuštění pneumatiky Max. amplituda [mm] Změna amplitudy [%] Základní nastavení 2.5 Vůle v uchycení 2-2.44 Pružné lůžko 2-2.44 Vada v tlumící charakteristice 27.3 33.17
5. Nová metodika bezdemontážní diagnostiky tlumičů stlačení kola [mm] Přejezdový test.6.5.4.3.2.1.2.4.6.8.1 čas přejezdu překážky [s] rychlost přejezdu 2km/h;výška 25mm rychlost přejezdu 1km/h;výška 25mm rychlost přejezdu 2km/h;výška 5mm.12
5. Nová metodika bezdemontážní diagnostiky tlumičů Přejezdový test 6 5 Poměrný útlum [-] 3 2 1-25 -15-5 -1 5 15 25 35-2 -3 Základní nastavení.335 Vůle v uchycení.275-1 Pružné lůžko.286-17.91 Vada v tlumící charakteristice.222-33.73-4 změna nastavení pozorovaného parametru [%] 4 vliv odpružené hmoty 3 vliv nahuštění pneumatiky vliv neodpružné hmoty poměrný útlum [%] poměrný útlum [%] 4-35 Sníží tlumení [%] 2 1-35 -25-15 -5 5 15 25-1 -2 změna nastavení pozorovaného parametru [%] vliv rychlosti přejetí překážky vliv výšky překážky 35
6. Experimentální testy Experimentální vozík
6. Experimentální testy Resonanční adhezní test odpr. hmota [kg] TriTec, tlak pneu 1.5 TriTec, tlak pneu.7 neodpr. hmota [kg] tuhost pneumatiky [N/mm] tuhost odpružení [N/mm] stav tlumiče modelovaná vl. frekvence odpružené hmoty [Hz] modelovaná vl. frekvence neodpružené hmoty [Hz] naměřená vl. frakvence odpružené hmoty [Hz] naměřená vl. frakvence neodpružené hmoty [Hz] 1.5 41.8 57.9 1.61 13.5 2.7 16.24 1.5 56.3 57.9 1.46 13.6 1.92 17.82 1.5 7.2 57.9 1.32 13.6 1.9 19.5 5.4 41.8 57.9 1.54 18.8 2.1 21 5.4 56.3 57.9 1.5 18.9 1.88 24.29 5.4 7.2 57.9 1.39 18.8 1.79 27.34 1.5 41.8 43.9 1.53 11.84 1.7 15.75 1.5 56.3 43.9 1.48 12.2 1.56 16.11 1.5 7.2 43.9 1.3 12.23 1.51 17.7 5.4 41.8 43.9 1.43 16.9 1.62 2 5.4 56.3 43.9 1.4 17.12 1.57 22.95 5.4 7.2 43.9 1.38 17.9 1.54 23.44 bez oleje
6. Experimentální testy Impulsní dokmitový test rovina, tlak pneu 1.5 atm výška vozíku od země [mm] 66 64 62 6 rovina, tlak 58 pneu.7 atm 56 54 Odpružená hmota [kg] neodpružen á hmota [kg] tuhost pneumatiky [N/mm] tuhost odpružení [N/mm] teoretická vl. Frekvence odpružené hmoty [Hz] naměřená vl. frekvence odpružené hmoty [Hz] 41.8 1.5 71.4 1.52 2.8 56.3 1.5 71.4 1.31 1.54 7.2 1.5 71.4 1.17 1.4 41.8 5.4 71.4 1.52 2.6 56.3 5.4 71.4 1.31 1.55 7.2 5.4 71.4 1.17 1.34 41.8 1.5 53.4 1.51 2.8 56.3 1.5 53.4 1.3 1.54 7.2 1.5 53.4 1.16 1.37 41.8 5.4 53.4 1.51 2.6 56.3 5.4 53.4 1.3 1.54 53.4 1.16 1.39 7.2.5 5.4 1 1.5 čas [s] špatný tlumič dobrý tlumič 2
6. Experimentální testy Přejezdový test tlumič.7.7 výška překážky [mm] 1 3 2 3.7 2 6 1.5 2 3 špatný měrný útlum 4 naměřeno zrychlení (záznam měřeného signálu [V]) tlak v pneumatice [atm] rychlost přejezdu [km/h] 3.5.11 vl.frekvence neodpružené hmoty [Hz] naměřeno měrný útlum modelov ané vl.frekvence neodpružené hmoty [Hz] modelované 1 3.97 16.271 2.17 14.15 1.5.129 15.61 2.5 X 1.7 1 3.28.18.67.2.3.316.415.772.5.6 čas [s].7 rychlost 2km/h;výška 3mm 12.152.44 rychlost 2km/h;výška 6mm rychlost 1km/h;výška 3mm 6.328 rychlost 1km/h;výška 3mm 2 3.89.7 2 6.88 14.15.289 18.131 1.5 2 3.17 12.549.385 11.617 dobrý
7. Závěr a zhodnocení disertační práce Závěrečné zhodnocení 1. Byl vytvořen matematický diagnostický čtvrtinový model automobilu s podmodelem hydraulického tlumiče 2. Provedla se citlivostní analýza testerů určených pro bezdemontážní diagnostiku tlumičů odpružení 3. Ověřili se možnosti experimentálního vozíku představující fyzický model čtvrtinového modelu automobilu 4. Prezentovala se nová metodika bezdemontážní diagnostiky Přejezdový test
Děkuji za pozornost
8. Odpovědi na otázky oponenta Ing. Bronislav Růžička Globální charakteristika tlumiče a stanovení charakteristik ostatních komponent při tvorbě matematického modelu 8 6 4 síla [N] 2 -.6 -.4 -.2.2.4-2 -4-6 rychlost [m/s] střední kluzná rychlost.52 m/s střední kluzná rychlost.15 m/s.6
8. Odpovědi na otázky oponenta Ing. Bronislav Růžička Globální charakteristika tlumiče a stanovení charakteristik ostatních komponent při tvorbě matematického modelu experimetnálně zjištěná charakteristika F[N] namodelovaná charakteristika v[m/s]
8. Odpovědi na otázky oponenta Ing. Bronislav Růžička Vliv dynamického stlačování pneumatiky na celkovou hodnotu útlumu závěsu kola Běžná pneumatika osobního automobilu Bantamová pneumatika
8. Odpovědi na otázky oponenta Doc. Ing. Zdeněk Kaplan, CSc. Jak by doktorand sám kriticky zhodnotil přínos své disertační práce pro rozvoj vědního oboru? 8 6 4 síla [N] 2 -.4 -.2.2.4.6-2 8-4 6-6 4 rychlost [m/s] střední kluzná rychlost.52 m/s střední kluzná rychlost.15 m/s změna amplitudy [%] -.6 2-35 -25-15 -5-2 5 15 25-4 -6-8 změna nastavení pozorovaného parametru [%] vliv odpružené hmoty vliv nahuštění pneumatiky vliv neodpružné hmoty 35
8. Odpovědi na otázky oponenta Doc. Ing. Zdeněk Kaplan, CSc. Proč není k disertační práci přiložen výkres experimentálního vozíku? l = 16mm vzdálenost od osy kývání k stykovému bodu pneumatika-vozovka lt = 12 mm poloha těžiště vozíku lo = 14mm umístění snímačů zrychlení na tlumiči lm = 16mm osa modelu lz = 18mm - umístění tlumiče na závěsu kola (přepákování tlumiče je 1:2)
8. Odpovědi na otázky oponenta Doc. Ing. Zdeněk Kaplan, CSc. Z jakých předpokladů byly stanoveny hodnoty veličin uvedených v kapitole 5.1 Identifikace fyzikálních parametrů vozíku? Jak byly dále využívány? Převod na modelová situaci www.tuning.cz Parametry vozu Škoda Fábia Parametry vozíku neodpružená hmota m1 kg 33 odpružená hmota m2 kg 233 hmota tlumiče m3 kg.5 radiální tuhost pneumatiky k1 N/mm 142.25 tuhost vozidlové pružiny k2 N/mm 4 neodpružená hmota m1 kg 1.5 odpružená hmota m2 kg 51.4 hmota tlumiče m3 kg.5 radiální tuhost pneumatiky k1 N/mm 53.4 tuhost vozidlové pružiny k2 N/mm 4
8. Odpovědi na otázky oponenta Doc. Ing. Zdeněk Kaplan, CSc. str. 46: Po bedlivém prozkoumání tohoto problému, za přispění matematického modelování a výsledků z předchozích testů se ukazuje problémovým prvkem pneumatika. Jaký byl první odhad doktoranda? Chybná analýza??? Nežádoucí modální vlastnosti vozíku???
8. Odpovědi na otázky oponenta Doc. Ing. Zdeněk Kaplan, CSc. Které další prvky, vedle tlumiče odpružení, ovlivňují jízdní vlastnosti automobilu? Bezpečnost Komfort Pneumatika Geometrie náprav Kinemato-elasitka závěsu kola Svislá dynamika závěsu kola Aerodynamika a přítlačné plochy Tuhost karosérie www.rsc.org www.formula1.com