Методы лабораторных испытаний кузовов и кабин на удар

В связи с необходимостью повышения безопасности конструкции автомобиля все большее распространение получают стендовые испытания на пассивную безопасность, так как на стенде часто можно ограничиться разрушением только кузова или его отдельной части, а в некоторых случаях возможно получить искомые результаты без разрушения конструкции. Естественно, что при этом повышается сопоставимость результатов отдельных экспериментов и достигается существенная экономия средств.

Испытания натурных образцов кузовов и автомобилей в сборе на удар производят на специальных динамических стендах-катапультах. Так, например, санный имитатор столкновений (рис. 1) основан на использовании энергии сжатого газа (исходное давление примерно 14-21 МПа).

Рис. 1. Принципиальная схема санного имитатора столкновений

Стенд имеет две цилиндрические камеры: переднюю 3 и заднюю 7, разделенные перегородкой 5 с центральным отверстием. В передней камере размещены поршень 4 со штоком, соединенным с динамическими салазками 1. Между торцом поршня 4 и перегородкой 5 имеется специальное уплотнение по периметру отверстия. Для изменения давлений р1 и р2 предназначены плавающие поршни 2 и 8. В исходном состоянии система находится в равновесии, так как активная площадь со стороны большего давления р2 мала. При введении небольшого количества газа в пространство между перегородкой 5 и поршнем 4 равновесие нарушается, высокое давление р2 начинает действовать на всю площадь поршня, что приводит к быстрому разгону салазок 1 с закрепленным на них кузовом автомобиля или другим объектом испытаний. При моделировании лобового столкновения используют принцип реверсирования процесса удара, т. е. стоящий кузов резко разгоняют назад до скорости 113 км/ч, причем инерционные перегрузки достигают 40g. Ускорение разгона кузова можно изменять, управляя перепадом давлений в отверстии с помощью стержня переменного сечения 6. Описанный стенд можно использовать для исследований перегрузок, действующих на манекенов-пассажиров, для проверки работы оборудования салона автомобиля на соответствие требованиям пассивной безопасности и для оценки эффективности новых конструктивных решений по повышению травмобезопасности. Для испытаний кузовов и автомобилей на удар применяют также пружинную катапульту (рис. 2).

а - автомобиль в исходном положении; б - момент столкновения с барьером

Рис. 2. Стенд-катапульта

На катапульте натяжение пружин 2 осуществляют с помощью лебедки 5, после чего пружины запирают пневматическим спусковым механизмом 4. Максимальная масса испытываемого объекта равна 2200 кг. От спускового рычага 6 скорость движения объекта в момент столкновения с барьером 1 составляет 50 км/ч. На катапульте кузова и автомобили в сборе испытывают на различные виды столкновений (рис. 3). Возможно также испытание отдельных узлов кузова (например, передка). С этой целью узел закрепляют на динамической тележке 3 (рис. 2), а определенное, заранее выбранное торможение, обеспечивают специальным замедлителем.

В лабораторных условиях с некоторым приближением могут быть воспроизведены условия нагружения силового каркаса кузова при опрокидывании легкового автомобиля, т. е. имитированы испытания на опрокидывание, при проведении которых кузов устанавливают, как показано на рис. 4. Согласно ГОСТ 21960-76 масса ударной плиты 600x1600 мм должна составлять 60% массы испытываемого автомобиля в снаряженном состоянии, а скорость при ударе 2,7-3,3 м/с.

Рис. 3. Варианты испытаний на столкновение на пружинном стенде-катапульте