Выживет ли отечественный автомобиль?

В августе подготовка производства автомобиля ГАЗ-3110 в основном закончилась, однако, токарные станки Минского завода не были закуплены из-за отсутствия средств у нашего завода, поэтому обработка тормозных дисков производилась на токарных станках СБ-3560, на которых обработка рабочих поверхностей тормозных дисков производилась последовательно. Главный технолог ЗМГА вторично обратился в УКЭР с запросом изменить требования чертежа; поскольку существующая технология обработки тормозных дисков «якобы» (сомнение автора) не позволяет выполнять эти требования. УКЭР подписало карту-разрешение, согласно которой разрешалось изготавливать тормозные диски с разнотолщинностью 60 микрон вместо 30 микрон, к сожалению, Борис Кундыш в это время находился в командировке.

Выяснением причин вибрации автомобиля при торможении начали заниматься Центральная заводская лаборатория дорожных испытаний (ЦЗЛ ДИ) и УКЭР. В УКЭР было привлечено большое количество специалистов, руководил рабочей группой Борис Кундыш, дорожные испытания автомобилей проводили испытатель нашего отдела Сергей Мохов, водитель-испытатель Василий Дормидонтов и я.

Испытания автомобиля ГАЗ-3110 проводились более 3-х лет, но вибрации автомобиля при торможении не отмечалось. В марте-апреле 1998 года в УКЭР было собрано 10 автомобилей-носителей ГАЗ-3110, на которые установили подвески, изготовленные в производстве агрегатов легковых автомобилей (ПАЛА). Однако, поскольку ЗМГА к тому времени не освоило изготовление тормозных дисков, они были изготовлены в ПАМС на станках с программным управлением ЧПУ по технологии тормозных дисков автомобиля ГАЗ-3105. Поэтому эти 10-ти автомобилей проверили в первую очередь, и на 2-х из них обнаружилась вибрация при торможении. Вместе с тем, выяснилось, что в сентябре месяце при ремонте этих автомобилей были заменены поворотные кулаки передней подвески и установлены новые тормозные диски, изготовленные в ЗМГА. Водители заявили, что вибрация автомобилей при торможении появилась именно после ремонта этих автомобилей.

12 сентября. В УКЭР из ПАМС привезли переднюю подвеску, снятую с одного их 4-х автомобилей ГАЗ-3110. Дефектную подвеску установили на автомобиль, на котором вибрация отсутствовала. После установки дефектной подвески на автомобиле появилась вибрация сильного уровня. При этом отмечалась вибрация пола кузова, панели приборов и рулевой колонки.

17 сентября, совещание у Сергея Батьянова, главного конструктора легковых автомобилей. На совещании был намечен план-график работ по выявлению причин вибрации при торможении автомобиля ГАЗ-3110:

измерить тормозные диски на соответствующие требования чертежа;

провести разборку дефектной подвески с целью последующего поэлементного контроля деталей на соответствие конструкторской документации (КД);

провести контроль деталей ступичного узла, элементов подвески и рулевой трапеции на соответствие КД;

провести контроль балки подвески и зон сварки на соответствие КД;

провести замену деталей, не соответствующих КД, на годные и установить подвеску на автомобиль;

проверить влияние на уровень вибрации при торможении автомобиля тормозных дисков, тормозных скоб, кронштейнов (кулаков) и ступиц, имеющих отклонения от КД;

установить на автомобиль датчики для записи амплитудно-частотной характеристики в процессе вибрации,

по результатам испытаний принять решение о необходимости изменений в конструкции узлов и проведения инспекции в производстве.

Дорожные испытания автомобилей проводились на объездной дороге города Нижний Новгород, соединяющей Московское и Павловское шоссе в районе моста через реку Ока. Поскольку ранее мне приходилось выявлять причины вибрации при торможении автомобиля ГАЗ-24-10 «Волга» с передними барабанными тормозами, то особых проблем с подготовкой автомобиля и проведением испытаний не было. В процессе подготовки автомобиля проводили следующие проверки:

последовательность затяжки болтов крепления оси верхних рычагов и болтов крепления передней подвески к раме, крепления растяжки передней подвески,

регулировку углов установки колес передней подвески,

дисбаланс карданной передачи и колес,

крепление рулевой колонки,

измерение осевого зазора ступицы на подшипниках, измерение биения тормозных дисков на автомобиле,

измерение момента проворачивания передних колес автомобиля,

измерение тормозной силы передних колес на диагностическом стенде.

В процессе дорожных испытаний в первую очередь проверяли отсутствие вибрации трансмиссии автомобиля при движении накатом в диапазоне скоростей 110-30 километров в час. Поскольку вибрация трансмиссии происходит в том же диапазоне скоростей, что и вибрация при торможении, то путем снижения дисбаланса карданной передачи и колес добивались отсутствия вибрации трансмиссии.

Оценка вибрации всех вариантов производилась после пробега автомобиля 150-200 километров, в процессе которого происходила приработка тормозных колодок. Уровень служебных торможений (давление в тормозах 15-20 атмосфер) оценивался в диапазоне скоростей 100-70, 70-50, 50-40 километров в час субъективно по 4-х бальной шкале: отсутствие вибрации, слабая вибрация, средняя вибрация, сильная вибрация.

Сильная вибрация кузова автомобиля при торможении сопровождалась, как правило, вибрацией панели приборов и рулевой колонки.

23-25 сентября, авторский надзор в цехе подвесок на производстве агрегатов легковых автомобилей (ПАЛА) проводили метролог отдела метрологии и стандартизации (ОСТ) Лариса Иванова, работники УКЭР Борис Кундыш, Николай Ушаков, Сергей Мохов и я.

По требованиям чертежа неплоскостность двух проушин кронштейна (кулака), к которым крепится скоба тормоза, не должна превышать 80 микрон, а неперпендикулярность плоскости общей для двух проушин к оси цапфы на длине 100 миллиметров также не должна превышать 80 микрон.

В отделе качества УКЭР контроль кронштейнов производили на измерительной плите, при этом шейка цапфы закреплялась в призме в вертикальном положении. С помощью индикатора определяли высоту обоих проушин, а неплоскостность вычисляли как разность высот обоих проушин. Затем к проушинам поочередно крепили пластину с помощью струбцины и измеряли индикатором перепад высот на длине 100 миллиметров. Неперпендикулярность плоскости каждой из проушин вычисляли как разность высот на длине 100 миллиметров.

В цехе подвесок цапфа кронштейна устанавливалась в центрах, и перепад высот на ширине каждой из проушин, а также между проушинами измерялась с помощью индикатора. Неплоскостность вычисляли как разность высот между проушинами, а неперпендикулярность – как разность высот на ширине каждой из проушин. Метод контроля кронштейна в цехе подвесок был признан недостоверным.

По требованию КД суммарный допуск перпендикулярности и плоскостности поверхности ступицы, базовой для установки диска, относительно двух поверхностей под наружное кольцо одного подшипника равен 50 микрон. Поскольку наружный диаметр диска в два раза больше диаметра ступицы, даже в случае установки идеального тормозного диска максимальное биение его в сборе со ступицей составило бы 100 микрон. В КД отсутствует требование к биению диска в сборе со ступицей. Учитывая, что по требованию КД суммарный допуск параллельности и плоскостности рабочей поверхности диска относительно базовой равен 50 микрон, а другая рабочая поверхность задана через его разнотолщинность, в результате допускается ее изготовление с отклонением параллельности и плоскостности относительно базовой до 80 микрон. С учетом требований к ступице биение рабочих поверхностей диска в сборе со ступицей, относительно двух наружных колец подшипников, может достигать 180 микрон.

Для сравнения, биение тормозных дисков автомобилей ГАЗ-14 «Чайка» и ГАЗ-3102 «Волга» относительно двух наружных колец подшипников в соответствии с КД не должно было превышать 50 микрон.

Исследования фирмы «Ferodo» (Англия) показали, что биение рабочих поверхностей тормозных дисков автомобилей среднего класса в среднем равно 80 микрон, а повышенное биение способствует увеличению разнотолщинности тормозного диска и появлению вибрации автомобиля при торможении.

Контрольное приспособление для проверки ступиц в цехе подвесок приятно удивило. Ступица базировалась на двух наружных кольцах подшипников. Перпендикулярность и плоскостность поверхности ступицы базовой для установки диска не превышала 25 микрон.

4 октября, УКЭР, измерение тормозных дисков на координатно-измерительной машине.

По требованиям чертежа разнотолщинность тормозного диска не должна превышать 30 микрон. В отделе качества УКЭР толщину тормозного диска измеряли микрометром с точностью 10 микрон на двух окружностях, в 36 точках на каждой окружности (напротив каждого вентиляционного окна) с регистрацией всех значений измерений. Разнотолщинность тормозного диска вычисляли как разность между максимальным и минимальным значениями толщины.

В контрольно-измерительной лаборатории ЦЗЛ ДИ разнотолщинность тормозного диска измеряли другим методом. Тормозной диск устанавливался рабочей поверхностью на три конуса, а на другой рабочей поверхности соосно с одним из конусов устанавливался индикатор (цена деления 10 микрон). В центральное отверстие с небольшим зазором ставился цилиндр. Стрелку индикатора устанавливали на ноль и измеряли его относительную толщину при вращении тормозного диска. Разнотолщинность тормозного диска вычисляли как разность между максимальным и минимальным значениями толщины. Следует отметить, что регистрация измерений не производилась, и в контрольной карточке указывался результат вычислений разнотолщинности тормозного диска.

С целью повышения достоверности измерений и выяснения причин больших отклонений разнотолщинности от требований чертежа я предложил проводить измерения на координатно-измерительной машине KMS-W-151210 с точностью 2 микрона. Тормозной диск устанавливался с помощью призмы на базовой плите машины, и ее датчик в автоматическом режиме последовательно измерял по трем окружностям с шагом 4 миллиметра, сначала координаты высоты одной рабочей поверхности тормозного диска, потом другой. Измерения проводил Сергей Турушкин, время измерения одного диска составляло 40 минут. Сергей Воробьев составил программу обработки результатов измерений. Окончательные результаты представляли диаграммы профиля обоих рабочих поверхностей тормозного диска по трем окружностям и диаграммы разнотолщинности тормозного диска по каждой окружности. Измерения первых 3-х дисков дали удивительные результаты. На диаграммах профиля рабочих поверхностей тормозного диска были ярко выражены три впадины и три выступа, образованные в процессе механической обработки, вероятно, при зажиме тремя кулачками на токарном станке.

Два тормозных диска нам обработали на плоскошлифовальных станках в УКЭР. При их проверке разнотолщинность одного из них составила 5 микрон, а второго – 10 микрон.

4 октября, совещание у Сергея Батьянова, главного конструктора легковых автомобилей. Решено проверить влияние на вибрацию автомобиля при торможении следующих деталей:

дисков с минимальной разнотолщинностью;

дисков с разнотолщинностью 30 микрон;

колодок с фрикционными накладками шифра Ferodo 3410;

гидроусилителя рулевого управления (ГУР);

шин 205/60R15.

11 октября. ЦЗЛ ДИ закончили испытания 2-х автомобилей, собранных в цехе сборки легковых автомобилей. Выявлены значительные отклонения от требований КД тормозных дисков, кронштейнов (кулаков), передней скобы. По результатам испытаний сделан вывод о том, что значительное снижение уровня вибрации автомобиля при торможении возможно только после установки тормозных дисков, обработанных с более высокой точностью 5 и 10 микрон.

14 октября, авторский надзор в механо-сборочном цехе №4 завода мостов грузовых автомобилей (МСЦ-4 ЗМГА) проводили Борис Кундыш, Сергей Мохов и я.

В МСЦ-4 изменение разнотолщинности тормозных дисков производили толщиномером. Этот инструмент имел сферическую пятку, поэтому изменение толщиномером требовало определенных навыков. Площадь рабочей поверхности тормозного диска превышает 36000 квадратных миллиметров и для достоверного контроля необходимо провести более 108 измерений (мнение автора) с регистрацией всех значений измерений. В МСЦ-4 регистрация измерений не проводилась, а контролер запоминал произведенные им измерения и вычислял в уме разнотолщинность тормозного диска. По моему мнению, этот способ измерений является трудоемким для массового производства и недостоверным. Измерение одних и тех же тормозных дисков в МСЦ-4 и УКЭР существенно отличались.

12 ноября, в УКЭР был выполнен основной объем испытаний, мы с Сергеем Моховым оформили отчет по результатам испытаний.

По результатам дорожных испытаний автомобиля ГАЗ-3110 выявлено:

на уровень вибрации кузова автомобиля при торможении оказывает влияние качество изготовления тормозных дисков, ступиц, кронштейнов (кулаков), скоб и колодок;

наибольшее влияние на уровень вибрации оказывает разнотолщинность тормозного диска (по требованиям чертежа 30 микрон, фактически до 80 микрон), при установке на автомобиль тормозных дисков, изготовленных в соответствии с КД, вибрация автомобиля отсутствует;