Assessment of the usability of the EUSAMA and the phase angle method in examining the condition of shock absorbers installed in a vehicle

• Autorzy: Lozia Zbigniew

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0015.2778

Warianty tytułu

PL

Ocena przydatności metod EUSAMA i kąta fazowego w badaniach stanu amortyzatorów zamontowanych w pojeździe

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł stanowi kontynuację wcześniejszych rozważań autora dotyczących metod badania amortyzatorów zamontowanych w pojeździe. Praca dotyczy analizy przydatności dwóch z tych metod: EUSAMA i kąta fazowego. Pierwsza bada minimum stosunku siły w kontakcie koła z płytą wymuszającą drgania, (na której spoczywa koło badanego zawieszenia) i wartości statycznej tej siły. Druga wykorzystuje do diagnozy minimum kąta przesunięcia fazowego między wymuszeniem (ruchem pionowym wspomnianej płyty) a siłą w kontakcie opony z tą płytą. Do oceny obu metod zastosowano dwa liniowe modele „ćwiartki samochodu” i ich opis w dziedzinie częstotliwości. Uwzględniono korektę wyników związaną z bezwładnością płyty wymuszającej drgania. Wykonano obliczenia dla dwóch typowych zestawów danych, odpowiadających zawieszeniu przedniemu i tylnemu samochodu osobowego klasy średniej. Pozwalają one na ogólną jakościową i (w ograniczonym zakresie) ilościową ocenę przydatności analizowanych metod. Dla obu ocenianych metod widoczna jest monotoniczność zależności parametru diagnostycznego od diagnozowanego (tłumienia w zawieszeniu); w przypadku metody kąta fazowego jest ona bliska liniowej. Dla metody EUSAMA widoczny jest zauważalny wpływ bezwładności płyty wymuszającej drgania na wynik testu. Potwierdza to zasadność korygowania siły mierzonej w stanowisku diagnostycznym. Wartości bez korekty są bardziej optymistyczne (wyższe), choć nie ma to uzasadnienia w stanie badanego pojazdu. Dla samochodów o małej masie lub mało obciążonej osi jezdnej (zwłaszcza tylnej) cięższych pojazdów osiągane są małe wartości parametru diagnostycznego, sugerujące zły stan amortyzatorów, co nie znajduje potwierdzenia w ich badaniu w stanie wymontowanym z pojazdu. W drugiej ocenianej metodzie widoczne są wyraźne różnice między wartościami kąta fazowego otrzymanymi na podstawie badania siły w kontakcie koło-płyta a tymi, uzyskanymi dla analizy siły mierzonej w stanowisku. Korekta ze względu na wartość siły bezwładności płyty stanowiska ma więc istotne znaczenie, zarówno jakościowe, jak i ilościowe. Wartości bez korekty są bardzie pesymistyczne, choć nie ma to uzasadnienia w stanie badanego pojazdu. W cytowanych w artykule pracach opisano szereg praktycznych wad metody oceny kąta fazowego. Autor wskazuje na istotne znaczenie dalszych badań, znacznie bardziej pracochłonnych, z użyciem modeli nieliniowych oraz na niezbędną weryfikację eksperymentalną otrzymanych wyników badań symulacyjnych.

EN

The article is a continuation of the author's earlier considerations concerning the methods of testing shock absorbers installed in the vehicle. The work concerns the analysis of the usability of two methods: the EUSAMA method and the phase angle method. The first one examines the minimum ratio of the force in contact between the wheel and the vibration-in-ducing plate (on which the wheel of the tested suspension rests) and the static value of this force. The second one uses the minimum of the phase shift angle between the excitation (vertical movement of the said plate) and the force in contact between the tire and this plate for diagnosis. Two linear quarter-car models and their description in the frequency domain were used to evaluate two analyzed methods. For both evaluated methods, the monotonicity of the dependence of the diagnostic parameter on the diagnosed one (damping in suspension) is visible; in the case of the phase angle method it is close to linear. The correction of the results related to the inertia of the vibration-inducing plate was considered. The calculations were made for two typical data sets: for the front and rear suspension of a middle-class passenger car. They allow a general qualitative and (to a limited extent) quantitative assessment of the usefulness of the analyzed methods. For the EUSAMA method, the test result has a noticeable effect of the inertia of the vibration-inducing plate. This confirms the legitimacy of correcting the force measured in the diagnostic stand. Values without correction are more optimistic. For cars with a low weight or a lightly loaded road axle (especially the rear axle) of heavier vehicles, low values of the diagnostic parameter are obtained, suggesting a bad condition of the shock absorbers, which is not confirmed by their examination in the state removed from the vehicle. In the second assessed method, there are clear differences between the values of the phase angle obtained based on testing the force in the wheel-plate contact and those obtained for the analysis of the force measured in the test stand. Therefore, the correction for the value of the station plate inertia force is significant. Values without correction are more pessimistic, although it is not justified in the condition of the tested vehicle. The works cited in the article describe several practical drawbacks of the phase angle assessment method. The author points to the importance of further research, much more laborious, with the use of nonlinear models and the necessary experimental verification of the obtained simulation results.

Słowa kluczowe

PL

Eusama; metoda kąta fazowego; analiza w dziedzinie częstotliwości; model ćwiartki samochodu

EN

EUSAMA; phase angle method; frequency domain analysis; quarter car model

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej
• Czasopismo: Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Transport
• Rocznik: 2021
• Tom: z. 132
• Strony: 61--79
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Lozia Zbigniew

• Warsaw University of Technology, Faculty of Transport

• https://orcid.org/0000-0002-3188-545X

Bibliografia

• 1. Arczyński, St. (1993). Mechanika ruchu samochodu. WNT. Warszawa.
• 2. Buekenhoudt, P. (2011). GOCA. Minimum phase shift. CITA 2011 Conference and 15th General Assembly. 4-6 May, Berlin, Germany.
• 3. Buzzi, C. (inventor). (1995). System for measuring the damping coefficient of vehicle-mounted shock absorbers. Appl. No. EP0647843A2. European Patent Office: 12.04.1995. Bulletin 95/15.
• 4. Calvo, J. A., Diaz, V., San Román, J. L. (2005). Establishing inspection criteria to verify the dynamic behaviour of the vehicle suspension system by a platform vibrating test bench. Int. J. Vehicle Design. Vol. 38, No. 4. pp. 290-306. DOI 10.1504/IJVD.2005.007623.
• 5. Calvo, J. A., San Román, J. L., Alvarez-Caldas, C. (2013). Procedure to verify the suspension system on periodical motor vehicle inspection. Int. J. Vehicle Design. Vol. 63, No. 1. pp. 1-17. DOI: 10.1504/IJVD.2013.055497.
• 6. Dixon, J. C. (2007). The shock absorber handbook. 2nd edition. SAE International. John Wiley & Sons Ltd. ISBN 978-0-7680-1843-1.
• 7. Gardulski, J. (2009). Metody badań amortyzatorów samochodów osobowych. Diagnostyka. Nr 3(51). Str. 93-100.
• 8. Kamiński, E., Pokorski, J. (1983). Teoria samochodu. Dynamika zawieszeń i układów napędowych pojazdów samochodowych. WKŁ. Warszawa.
• 9. Klapka, M., Mazůrek, I., Macháček, O., Kubìk, M. (2016) Twilight of the EUSAMA diagnostic methodology. Meccanica. Springer Science + Business Media. Dordrecht. (Published online: 28 October 2016. DOI 10.1007/s11012-016-0566-0).
• 10. Klapka, M., Mazůrek, I., Kubìk, M., Macháček, O. (2017). Reinvention of the EUSAMA diagnostic methodology. Int. J. Vehicle Design. Vol. 74, No. 4. pp. 304-318.
• 11. Knestel, A., Küchle, J. (twórcy wynalazku) (2010). Sposób i urządzenie do wyznaczania miary tłumienia drgań pojazdów. Patent Europejski EP1564538B1. Europejski Biuletyn Patentowy 2010/23. Uprawniony z patentu: MAHA GmbH&Co.
• 12. Lozia, Z., Mikołajczuk, J. (1997). Ocena przydatności testu diagnostycznego stanu amortyzatorów zamontowanych w pojeździe, wykorzystującego wymuszenie kinematyczne w kontakcie koła z podłożem. Archiwum Motoryzacji. Nr 1-2/1997, str. 3-24.
• 13. Lozia, Z., Pirsztuk, J. (2001). Ocena wpływu sprzężeń w zawieszeniu samochodu na wyniki testu stanu amortyzatorów metodą EUSAMA. Teka Komisji Naukowo-Problemowej Motoryzacji, PAN Oddz. w Krakowie. Zeszyt 22, Kraków. Str. 273-280.
• 14. Lozia, Z. (red.) (2015). Diagnostyka samochodowa. Laboratorium. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej. Wydanie II. Warszawa. ISBN 978-83-7814-322-2.
• 15. Lozia, Z. (2016). The use of a linear quarter-car model to optimize the damping in a passive automotive suspension system - a follow-on from many authors’ works of the recent 40 years. The Archives of Auto-motive Engineering. 71(1): 33-65. http://dx.doi.org/10.14669/AM.VOL71.ART3.
• 16. Lozia, Z., Zdanowicz, P. (2018). Simulation assessment of the impact of inertia of the vibration plate of a diagnostic suspension tester on results of the EUSAMA test of shock absorbers mounted in a vehicle. KONMOT2018 Conference. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 421. 022018 IOP Publishing DOI 10.1088/1757-899X/421/2/022018.
• 17. Lozia, Z., Zdanowicz, P. (2021). Simulation assessment of the half-power bandwidth method in testing shock absorbers. Open Engineering (De Gruyter). 11: 120-129. https://doi.org/10.1515/eng-2021-0011.
• 18. Mazůrek, I., Klapka, M. (inventors) (2017). Method of measuring damping ratio of unsprung mass of half axles of passenger cars using a suspension testing rig without disassembling. Appl. No. EP3193152A1. European Patent Office: 19.07.2017. Bulletin 2017/29.
• 19. Osiński, Z. (1978). Teoria drgań. PWN. Warszawa.
• 20. Stańczyk, T. L. (2004). Analysis of the possibilities of using the phase angle as a diagnostic parameter in shock absorber examinations. Archives of Transport. Vol. 16, issue 2, pp. 33-50.
• 21. Stańczyk, T. L., Jurecki, R. (2014). Analiza porównawcza metod badania amortyzatorów hydraulicznych. Zeszyty Naukowe Instytutu Pojazdów PW. No 4(100), str. 25-45.
• 22. Tsymberov, A. (inventor) (1994). United States Patent No. 5,369,974. Suspension tester and method. Date of Patent: Dec. 6, 1994.
• 23. Tsymberov, A. (1996). An improved non-intrusive automotive suspension testing apparatus with means to determine the condition of the dampers. SAE Technical Paper No 960735.
• 24. Zdanowicz, P. (2012). Ocena stanu amortyzatorów pojazdu z uwzględnieniem tarcia suchego w zawieszeniu. Rozprawa doktorska. Politechnika Warszawska. Warszawa.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).