Файл: Петров М.А. Работа автомобильного колеса в тормозном режиме.pdf

Г л а в а V I I

РАБОТА КОЛЕСА ПРИ ИМПУЛЬСНОМ ПОДВЕДЕНИИ

ТОРМОЗНОГО МОМЕНТА

Наиболее эффективным и перспективным средством улуч­ шения тормозных свойств автомобиля несомненно являются противоблокировочные устройства, которые автоматически поддерживают режим торможения с максимальной интен­ сивностью и устраняют блокирование колес.

Наибольшая эффективность работы противоблокировочиых устройств достигается применением полноприводных схем, включающих чувствительные элементы и исполнитель­ ные органы для каждого колеса автомобиля.

Такие схемы значительно усложняют конструкцию тормоз­ ного привода и повышают его стоимость. Поэтому в настоя­ щее время большое внимание уделяется упрощенным схемам противоблокировочных устройств с целью получения компро­ миссного решения на современном этапе развития конструк­ ции автомобиля.

Упрощение схемы достигается путем сокращения коли­ чества исполнительных органов и даже отказа от обратной

связи.

Одновременное изменение приводного усилия на несколь­ ких колесах автомобиля, находящихся в различных условиях, ограниченность или отсутствие информации о режиме движе­ ния затормаживаемого колеса предъявляют высокие требова­ ния к работе исполнительного органа.

Приемлемая эффективность упрощенных вариантов проти­ воблокировочных устройств может быть достигнута путем оп­

179

тимизации параметров работы исполнительного органа, удов­ летворяющих, по возможности, широкому диапазону изменя­ ющихся условии движения автомобиля.

§1. Схема процесса

Включение в тормозную систему исполнительного органа, работающего в автоматическом импульсном режиме, позволя­ ет периодически снижать приводное усилие на затормажива­ емых колесах. Вследствие непрерывного изменения соотноше­ ния тормозных и сцепных сил колесо движется с различной степенью проскальзывания, попеременно переходя из состоя­ ния блокирования в состояние разблокирования. Это способ­ ствует поддержанию вращательного движения колеса и обес­ печивает улучшение показателей процесса торможения по сравнению с блокированным колесом [1; 2; 3; 4].

Вотличие от автоматических противоблокировочпых уст­ ройств такие системы работают, как правило, со значитель­ ным несоответствием среднего значения подведенного тормоз­ ного момента моменту по сцеплению, т. е. с иедотормаживанием или перетормаживанием. Это вносит значительные изме­ нения в рабочий процесс тормозящего колеса и усложняет задачу исследования, поскольку возрастает неопределенность

висходных данных. Поэтому приведенные ниже результаты следует рассматривать как первую попытку приближенного анализа процесса импульсного торможения.

Вначальной стадии торможения (рнс. 7.1, участок 1) во­ дитель, воздействуя на тормозную педаль, увеличивает давле­ ние в тормозном приводе. С возрастанием тормозного момен­ та угловая скорость затормаживаемого колеса сок отклоняет­ ся от угловой скорости ведомого колеса соа. В связи с этим возрастает относительное проскальзывание и реализуемый

коэффициент сцепления.

Закон изменения тормозного момента на этом участке за­ висит от типа тормозного привода и характера управляющего воздействия водителя. По истечению времени t\ тормозной момент достигает величины максимального момента по сцеп­ лению М?тах с учетом инерционных потерь, а поэтому даль­ нейшее увеличение М1 вызывает интенсивное увеличение проскальзывания и через время U колесо полностью блокиру­ ется и находится в таком состоянии в течение времени t3. После включения в работу исполнительного органа (импуль-

180

tee*

^ rn a x

'fo

tew

Рис. 7. 1. Схема процесса импульсного торможения:

Мт— тормозной момент; Л1тср — среднее значение тормозного момента; M’f max— максимальный момент по сцеплению; М¥о— момент по сцепле­ нию на заблокированном колесе; AM •— величина перетормажнвания ко­ леса; (Оа — угловая скорость ведомого колеса; сок— угловая скорость затормаживаемого колеса; ершах— максимальное значение коэффициента сцепления; tpn — коэффициент сцепления на заблокированном колесе; s — относительное проскальзывание затормаживаемого колеса; s к— критическое значение относительного проскальзывания; t n— длитель­

ность отдельных участков процесса; т — время полного цикла.

сатора) тормозной момент начинает циклически изменяться по закону MT(t) с амплитудой А и частотой ѵ.

Падение тормозного момента, обусловленное работой импульсатора ниже величины момента по сцеплению для забло­ кированного колеса М вызывает разблокирование колеса, т. е. увеличение его угловой скорости на участке t\ и ід, а за­ тем процесс повторяется.

Начиная с участка U, ход процесса определяется парамет­ рами работы импульсатора, а поэтому условно назван устано­ вившейся стадией в отличие от предыдущей — неустановив­ шейся.

181

Разность AM между средним тормозным моментом /Мтср и максимальным моментом по сцеплению М?тах определяет недотормаживание или перетормаживаиие колеса по средним показателям процесса.

На рис. 7.2 показано изменение угловой скорости тормозя­ щего колеса для различной величины AM.

Рис. 7. 2. Торможение колеса при различном соотношении среднего тор­ мозного момента и максимального момента по сцеплению:

AM = —20 кгсм — недотормаживание; ДА1 = 0 — равенство среднего тор­ мозного момента и максимального момента по сцеплению; АМ = = 20 кгсм — перетормаживаиие.

При недотормаживапин (Д/И<С0) и точном соответствии среднего тормозного момента максимальному моменту по сцеплению (ДтИ=0) колесо сохраняет вращательное движе­ ние в течение всего процесса.

Если же имеется перетормаживаиие (А/И>0), угловая скорость колеса интенсивно снижается и появляются участки кратковременного блокирования. Однако вследствие цикли­ ческого изменения момента колесо сохраняет вращательное движение в течение большей части процесса торможения.

182

§ 2. Измерители эффективности импульсного торможения

Для анализа процесса импульсного торможения использо­ вание общепринятых измерителей эффективности [5; 6] пред­ ставляет некоторые неудобства ввиду кратковременности ана­ лизируемых явлений и широкого диапазона изменения многих параметров, характеризующих работу колеса в тормозном режиме. Учитывая тот факт, что тормозная сила и величина среднего замедления пропорциональны реализуемому коэф­ фициенту сцепления, а определение их связано с нахождени­ ем коэффициента сцепления, представляется возможным оце­ нивать эффективность кратковременных процессов торможе­ ния колеса непосредственно по реализуемому значению коэф­ фициента сцепления.

Поскольку значение реализованного коэффициента сцеп­ ления изменяется в течение цикла, целесообразно определять его среднее значение

Боковая устойчивость затормаживаемого колеса определя­ ется способностью его воспринимать боковые силы без значи­ тельного скольжения в направлении действия этих сил. Ранее было показано (гл. VI), что боковое перемещение колеса', при прочих равных условиях, в основном определяется скоростью скольжения элементов шины в контакте или относительным проскальзыванием в плоскости вращения колеса.

Следовательно, значение относительного проскальзывания может служить измерителем потенциальных возможностей колеса к созданию реакции боковым силам.

Ввиду непрерывного изменения этого измерителя по ана­ логии с реализованной величиной коэффициента сцепления

183

целесообразно рассматривать не мгновенные, а средние зна­ чения относительного проскальзывания Sj-рДля анализируемо­ го интервала времени:

На рис. 7.3 показано изменение принятых измерителей в течении цикла импульсного торможения колеса в установив­ шейся стадии.

Ввиду того, что ДуИ > 0, угловая скорость колеса за пол­ ный цикл торможения изменяется в широком интервале от О до величины, близкой угловой скорости ведомого колеса. Со­ ответственно изменяется и относительное проскальзывание.

Реализованный коэффициент сцепления также претерпева­ ет значительные изменения в течение рассматриваемого цик­ ла, особенно при излишнем растормаживании.

Средние значения измерителей срср и scp , определяемые по уравнениям (7.1; и 7.3), нивелирует местные изменения па­ раметров и дают объективную оценку всего цикла.

В случае импульсного подведения тормозного момента, средняя величина которого обеспечивает превышение над максимальным моментом по сцеплению, т. е. при перетормаживании, для сравнительной оценки циклов по эффективности и устойчивости достаточно знание одного измерителя фср

или q.

Увеличение фср неизбежно сопровождается снижением scp

для закритической области типовой зависимости cp(s) и на­ оборот [8], поэтому в дальнейшем анализе иногда использу­ ется лишь один измеритель — степень реализации коэффици­ ента сцепления q.

§3. Влияние режима импульсирования на эффективность торможения

Теоретический анализ с использованием математической модели торможения одиночного колеса автомобиля ГАЗ-53Ф выполнен для случая плоского качения при постоянной верти­ кальной нагрузке и различном сочетании параметров устано­ вившегося торможения [9].

В случае перетормаживания установившаяся стадия тор­ можения, как правило, начинается разгоном колеса с началь­ ной угловой скорости, равной нулю (рис. 7.2). Оптимальные

185