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

показатели процесса достигаются в том случае, когда исклю­ чается работа колеса с недотормаживаиием ( s < s K]J и сво­ дится к минимуму время заблокированного состояния.

На рис. 7.4 приведены расчетные зависимости степени реа­ лизации коэффициента сцепления и среднего проскальзыва-

Рис. 7. 4. Зависимость степени реализации коэффициента сцепления от час­ тоты и перетормаживания:

q — степень реализации максимального коэффициента сцепления; s cp— среднее значение относительного проскальзывания; ѵ — частота изменения тормозного момента; Д/И— момент перетормаживания.

ния от частоты и амплитуды импульсирования. Анализ приве­ денных данных показывает, что максимальное значение сте­ пени реализации коэффициента сцепления за один цикл изме­ нения тормозного момента не зависит от амплитуды. Но каждому значению амплитуды соответствует оптимальное значение частоты (ѵопт), при котором достигается максималь­ ная реализация коэффициента сцепления (qmax). С возраста­ нием амплитуды оптимальная частота смещается в сторону

186

увеличения. При частотах ѵ < ѵ опт снижение реализации ко­ эффициента сцепления происходит за счет излишнего разгона колеса в фазе растормаживания и за счет роста времени чис­ того скольжения в фазе затормаживания.

Увеличение частоты по сравнению с ѵ 0Пт приводит также

к снижению реализации коэффициента сцепления, в основ­ ном, за счет неполного разгона колеса в фазе растормажива­ ния и относительного возрастания времени пребывания коле­ са в состоянии чистого скольжения при затормаживании.

Более интенсивное снижение степени реализации коэффи­ циента сцепления наблюдается при отклонении частоты в сто­ рону малых значений. С возрастанием частоты увеличивается среднее значение относительного проскальзывания (s„p ), что свидетельствует о снижении потенциальных возможностей ко­ леса к восприятию боковых сил при наличии перетормаживания.

При любых значениях амплитуды и степени перетормаживания по мере снижения поступательной скорости оптималь­ ная частота ѵопт возрастает (рис. 7.5). Особенно интенсивный рост наблюдается в зоне малых скоростей.

С увеличением вертикальной нагрузки на колесе опти­ мальная частота несколько снижается.

Таким образом, в установившейся стадии импульсного тор­ можения различному сочетанию амплитуды, перетормаживания и скорости движения соответствует определенное значе­ ние частоты, обеспечивающее максимально возможную, в данных условиях, степень реализации коэффициента сцеп­ ления.

При недотормаживании также, как и в ранее рассмотрен­ ном случае, не исключается возможность кратковременного блокирования колеса в фазе затормаживания. Исследование влияния различных факторов на реализацию коэффициента сцепления и среднее значение относительного проскальзыва­ ния показывает, что при недотормаживании максимальная степень реализации коэффициента сцепления достигается при оптимальной частоте ѵ 0Пт (рис. 7.6), которая зависит от ско­

рости движения.

По мере снижения поступательной скорости оптимальная частота возрастает.

Отклонение частоты колебаний тормозного момента от ѵопт в любую сторону вызывает снижение реализации сцепления. Снижение частоты сопровождается падением степени реали­ зации сцепления за счет возрастания времени блокированного

187

состояния колеса в фазе затормаживания и за счет излишнего разгона в фазе растормаживания. Увеличение частоты по сравнению с ѵ 0 П т также влечет за собой снижение q, хотя и

в меньшей мере. В данном случае это снижение обусловлено ростом времени торможения колеса в докритической зоне от­ носительного проскальзывания ('s< sKp>). Изменение амплиту­ ды колебаний тормозного момента ие вызывает изменения максимального значения q, но с увеличением амплитуды наб­ людается более резкое падение степени реализации коэффи­ циента сцепления при отклонении от оптимальной частоты. Уменьшение недотормаживания сопровождается повышением степени реализации коэффициента сцепления.

Точное совпадение среднего значения тормозного момента

ство моментов без учета других параметров не может слу­ жить гарантией максимальной эффективности торможения. Объясняется это тем, что в условиях снижающегося по про­ скальзыванию коэффициента сцепления наблюдается возрас­ тание блокирующего импульса за счет падения момента по сцеплению и по этой же причине уменьшение разгонного им­ пульса. Поэтому не исключено, что в результате изменения соотношения блокирующего и разгонного импульсов послед­ ний окажется недостаточным для полного разгона колеса и появится кратковременное скольжение.

Реализация коэффициента сцепления с уменьшением амп­ литуды и ростом частоты стремится к максимальному значе­ нию, которое достигается при А — 0, т. е. в случае постоянного тормозного момента, превышающего максимальный момент по сцеплению на величину инерционного момента затормаживае­ мого колеса.

Приведенные результаты анализа соответствуют качению колеса по ровной опорной поверхности и постоянной верти­ кальной нагрузки.

Ранее было показано, что качение колеса в реальных ус­ ловиях сопровождается непрерывным изменением действую­ щих на него сил и реакций. Более того, имеющиеся к настоя­ щему времени экспериментальные данные [10; 11] свидетель­ ствуют о наличии влияния неровностей опорной поверхности на эффективность торможения автомобиля. Правомерно поэ­ тому предположить, что реальные дорожные условия могут оказывать влияние и на процесс импульсного торможения.

С целью проверки качественного влияния нестабильности

189

вертикальной нагрузки, скорости движения и коэффициента сцепления на показатели импульсного торможения проведена исследование математической модели колеса, составленной с учетом перечисленных факторов [12]. Численные решения вы­ полнены на ЦВМ для данных, соответствующих переднему колесу полностью загруженного автомобиля ГАЗ-53Ф. Рас­ смотрены варианты перетормаживания с превышением сред­ него значения тормозного момента над моментом по сцепле­ нию на 10, 25, 50%. Амплитуда колебаний тормозного момен­ та задавалась в пределах 0,25; 0,5; 0,75 и 1,0 от момента по сцеплению с частотами 1, 3, 5 и 7 герц. Торможения рассмат­ ривались с начальных скоростей 80; 50; 20 км/час при коэф­ фициенте сцепления для заблокированных колес, равном 0,1; 0,3; 0,5. Всего рассмотрено 600 вариантов различного сочета­ ния параметров. В различных расчетных вариантах получен широкий диапазон изменения степени реализации коэффици­ ента сцепления от 0,69 до 0,93. Предельные значения для этих условий составляют от 0,63 до 1,0, что соответствует тормо­ жению с заблокированными колесами и при критическом про­ скальзывании. Значительное различие в степени реализации для отдельных вариантов расчета подтверждает полученный ранее вывод о наличии оптимального сочетания параметров. Полученные результаты также показывают, что во всех слу­ чаях импульсного торможения с перетормаживанием и час­ тичным разгоном колеса получаемая степень реализации ко­ эффициента сцепления превышает реализацию, соответствую­ щую обычному торможению с блокированием колеса (рис. 7.7). Из приведенных данных нетрудно заметить, что увеличение об­ щего перетормаживания при импульсном изменении тормоз­ ного момента вызывает относительно небольшое падение сте­ пени реализации коэффициента сцепления.

Таким образом, учет переменной опорной реакции, скорос­ ти движения и изменения коэффициента сцепления по скорос­ ти движения не вносит каких-либо принципиально новых положений в процесс импульсного торможения. Незначитель­ ное влияние степени перетормаживания на показатели им­ пульсного торможения позволяет при его применении значи­ тельно снизить неравенство тормозных сил на колесах одной оси автомобиля, а также использовать его для регулирования тормозных сил по осям [7]. Согласно расчетным данным не­ равномерность тормозных сил по колесам оси, у которой одно колесо заблокировано, а второе находится на грани блокиро­ вания, может достигать 35%, в то время как при импульсном

190

Рис. 7. 7. Зависимость степени реализации коэффициента сцепления от перетормаживания при разной частоте изменения тормозного момента.

торможении для тех же условий неравномерность находится

впределах 9-т-18%, т. е. снижается в 2-1-4 раза.

§4. Экспериментальные данные по эффективности импульсного торможения на различных опорных поверхностях

Сравнительные испытания в дорожных условиях проводи­ лись с целью выявления предельных возможностей импуль­ сного и обычного способов торможения на различных опорных поверхностях [ИУ-6].

Постановка экспериментов и отражение его результатов были выполнены с учетом возможного реального поведения водителя при неограниченном выборе усилия воздействия на тормозную педаль, которое задавалось с таким расчетом, что­ бы был охвачен весь возможный диапазон его изменения. На рис. 7.8 даны результаты сравнительных испытаний, получен­ ные на шероховатой ледяной поверхности (7=1° С) при тор­ можении автомобиля со скорости 30 км/час до остановки.

191

ОРис. 7. 8. Зависимость эффективности торможения от давления в приводе:

— обычное торможение; ф — импульсное торможение; j s — среднее за­ медление по пути; Р -— давление в тормозном приводе.

Каждая точка иа графике соответствует среднему замедле­ нию по пути ( j s) для обычного и импульсного способов под­ ведения приводного давления (Р). Номера точек соответству­ ют очередности проведения заездов.

Взаимное расположение точек довольно четко определяет область предельных возможностей различных способов тор­ можения. В частности, с превышением в стандартном тормоз­ ном приводе давления Р=2Ъ кг/см2 происходило блокирова­ ние колес передней оси автомобиля, что несколько снижало общую эффективность торможения. Дальнейшее повышение давления до Д = 4 0 кг/см2 приводило к блокированию колес обеих осей и стабилизации процесса.

Импульсное торможение с частотой 1,5-=-3,3 герца и амп­ литудой 13-1-30 кг/см2 позволяло получать более высокие за­ медления в широком диапазоне изменения приводного давле­ ния. Эти результаты в целом подтвердились сравнительными испытаниями автомобиля на скользких дорогах в различном их состоянии. Всего было проведено 482 зачетных торможе-

192