Файл: Петров М.А. Работа автомобильного колеса в тормозном режиме.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 27.06.2024
Просмотров: 94
Скачиваний: 0
A-ä -65)33*«!
в*5-
m
Рис. 2.6. Гистограммы распределения динамических верти кальных нагрузок на колесе седельного тягача при тормо жении:
'и — количество замеров; |
— динамическая |
нагрузка, кгс; |
|||||
Gkg— средняя |
статистическая |
величина; |
о — среднее квадра |
||||
тичное |
отклонение; |
ДѴ— интервал |
изменения |
скорости при |
|||
торможении, |
км/час; |
а — порожний |
автопоезд, |
Ѵ = 40 км/час; |
|||
ДѴг= 0 , |
б — нагрузка |
36 т, V= 35 км/час; |
Д У =0, в — нагруз |
||||
ка 36 т, |
К= 41 км/час, ДV = 41 км/час, ут==2,58 м/сек2; г — на |
||||||
грузка |
36 т, |
К=40 |
км/час, |
ДУ=40 |
км/час, ут= 4 ,13 м/сек2. |
передних колес при этом режиме движения обычно составля ют ±0,5°, а скорость поворота 0,0125±0,0163 1/сек, то прогно зируемая скорость изменения боковой силы составит «0,1 кгс/кгс-сек.
48
Причины |
возникновения |
боковой силы |
Величина |
боковой |
силы в долях от |
||||
на |
автомобильном |
колесе |
статической на |
|
|
|
|
грузки а |
к гсік гс |
Т а б л и ц а 2.5
Возможная ско рость изменения
боковой силы
claxt
dt
кгсік гс сек .
1. Прямолинейное движение по полосе |
0.1 |
[311 |
0,1 |
[33] |
|
2. |
„динамического габарита“ . . . . |
0,23 |
|32' |
|
|
Изменение углов установки передних |
|
|
|
|
|
3. |
колес при движении.............................. |
0,06 |
[34 |
|
|
Нарушение геометрии ходовой ча- |
0,12 |
[35 |
|
|
|
|
стн автомобиля...................................... |
|
|
||
4. |
Асимметричность ш и н ......................... |
0,05 |
[36 |
|
|
5. |
Поворот и маневрирование |
0,1 |
37 |
1.4 |
[31] |
0,36 |
31 |
||||
6. |
Экстренное торможение с маиевриро- |
0,31 |
36 |
1 2 |
|
0,38 |
38 |
1.5 |
[33] |
||
7. |
ванпем .............................................. |
0,44 |
32 |
1,75 |
[33] |
Неравенство тормозных сил по бортам |
0,09 |
39 |
0.6 |
|
|
8. |
Поперечный уклон д о р о г и |
0,03 |
40; 421 |
0,2 |
|
0.03 |
61 |
0,006 |
|
||
9. |
Боковой в ет ер .......................................... |
0,18 |
41] |
0,36 |
|
Как известно, стабилизация управляемых колес достигает ся за счет установки их с определенными углами. Эти углы определяют развал и схождение колес и обычно составляют у современных автомобилей соответственно 1° и 2° [26].
При движении углы установки могут изменяться, что вы зывает появление боковых сил, достигающих 6% от статичес кой нормальной нагрузки [34].
В процессе эксплуатации автомобиля начальная геометрия ходовой части может нарушаться за счет износа, остаточных деформаций, смещения центра тяжести нагрузки и т. д. Это может вызвать кинематический увод шин и, как следствие, боковую силу, достигающую при неблагоприятных сочетаниях параметров до 12% от Gk [35].
Боковые силы, вызванные асимметрией плечевых зон про тектора и каркаса шин относительно средней плоскости, носят случайный характер по величине и направлению. Иногда эти силы становятся эквивалентными уводу в 1° [36; 37].
При движении на повороте колеса автомобиля нагружают ся боковыми силами, зависящими от радиуса поворота и ско рости движения.
Нормативные документы на проектирование дорог ограни чивают максимальную величину этих сил. На сухих покрыти-
49
ях они должны быть не более 0,36 G к, на мокрых — не более- 0,2 Gk и на обледёнелых— не более 0,12 Gк.
Скорость изменения боковой силы при повороте можно оп ределить через максимальный угол и угловую скорость пово рота управляемых колес [33].
Сочетание маневрирования с экстренным торможением способствует дальнейшему увеличению боковых сил, которые могут превысить установленные нормы [32; 38]. Скорость из менения боковой силы для этого случая подсчитывается ана логично предыдущему.
Таблица 2.6
|
А сфальто |
Разбитая |
Грунтовая |
Булыж |
||
|
бетон |
хоро |
||||
Пара метры |
щ ебенчатая |
коленная |
ное |
|||
шего |
каче |
|||||
|
ства |
дорога |
дорога |
шоссе |
||
|
|
|
|
Скорость, к м /ч а с .................................
Нормальная нагрузка, к г с .................
Боковая сила, кгс
Среднее значение..................................
Среднее квадратическое отклонение
Максимальное зн а ч е н и е .....................
8 |
о |
00 -I- |
1300
0 п о 500
3 0 -4 0
1200
0
260
1600
о + со о
1250
80
276
1800
40- :-50'
1300
о- 2201250
Неравномерность работы тормозных механизмов по от дельным колесам вызывает момент, поворачивающий автомо биль в горизонтальной плоскости. Равный ему реактивный момент создается за счет боковых сил. Имея предельную не равномерность работы тормозных механизмов и максимальное быстродействие тормозного привода, можно вычислить пре дельные значения боковых сил и скорость их изменения для рассматриваемого случая.
И наконец, значительные боковые силы на колесах могут возникать за счет бокового потока воздуха. Согласно работе [41] максимальное значение боковой силы может достигать 0,18 Gk. Скорость изменения боковой силы при этом можно определить через время выезда автомобиля с закрытого участка дороги на открытый.
Таким образом, многообразие причин, вызывающих боко вую силу и одновременное влияние на ее величину целого ряда взаимосвязанных факторов, дают основание считать, что боковая сила практически всегда имеет место в реальных ус ловиях качения колеса. Величина ее может принимать раз личные значения от нуля до предельной величины, определяе мой условиями сцепления.
50
Вэтом плане большой практический интерес представляют данные, приведенные в работе [30]. Согласно этим данным боковые силы, действующие на правое переднее колесо авто мобиля ЗИЛ-130 при движении по различным дорогам, рас пределяются по закону, близкому к нормальному.
Втаблице 2.6 приведены параметры распределения и мак симальные значения боковых сил.
§ 4. Характер изменения тормозных сил
Применительно к рабочему процессу автомобильного ко леса в тормозном режиме величина тормозной (замедляю щей) силы может изменяться в широком диапазоне. Мини мальные значения этой силы определяются сопротивлением движению колеса и связанных с колесом деталей (сопротив ление в подшипниках, сальниках, потери холостого хода в силовой передаче и т. д.). Максимальное значение тормозной силы определяется условиями сцепления колеса с опорной по верхностью, т. е. сцепной силой (Р9).
В пределе этого диапазона величина тормозной силы регу лируется водителем в зависимости от условий движения.
При изучении работы колеса в тормозном режиме пред ставляют интерес данные о частоте распределения тормозных сил в реальных условиях движения автомобиля, о стабильнос ти их величины при постоянном управляющем воздействии со стороны водителя и данные по предельной скорости их изме нения для существующих типов тормозного привода.
Данные по частоте распределения тормозной силы можно получить по результатам статистических исследований нагру зочных режимов автомобиля в эксплуатации, в частности, на основании распределения замедлений автомобиля при движе нии. При этом тормозную силу можно определить с допуще нием о распределении ее между колесами автомобиля пропор ционально статической нагрузке.
На рис. 2.7 приведены гистограммы и полигон распределе ния замедлений в эксплуатации легкового автомобиля [43] и автобуса [44].
По этим статистическим данным наибольшую частоту име ют тормозные режимы, у которых тормозная сила составляет 16-^25°'/о от статической нагрузки на колесо. Однако имеют место и режимы с замедлением 4 м/сек2 и более, для обеспе чения которых тормозные силы становятся близкими предель ным касательным силам на колесе, определяемым из условий
51
Пределы з а м е щ е н и й м / с е к г
от общегочисла торможении |
|
% |
5 ІО 15 го 25 30 35 40 45 50 55 6 0 ( % $ ) |
«■ |
Рис. 2.7. Распределение замедлений при эксплуатационных тор можениях автомобиля:
а — автобус Лаз-695Е на маршруте; б — легковой автомобиль среднего литража на дорогах Швеции.
|
Мт= 114,1кгсм |
|
/'’IT ~il6tS Kren |
m |
G" = 10,2. teren |
m |
& —MtA, Kren |
Рис. 2.S. Гистограммы распределения величин тормозного момента, разви ваемых колодочным тормозом автомобиля Урал-375 при постоянном дав лении в приводе 23 кгс/см2:
а — тормозном |
механизм № 1, б — тормозной |
механизм № 2, в — тормоз |
ной |
механизм № 3, г —-тормозной |
механизм № 4. |
сцепления. В целом такие режимы составляют обычно не бо лее 2% [43], но именно они в значительной степени опреде ляют безопасность движения и представляют наибольшую сложность для оптимизации.
53
Стабильность тормозной силы на колесе определяется мно гими факторами н, в первую очередь, стабильностью работы тормозных механизмов. Имеющиеся в литературе данные [45; 45; 47] свидетельствуют о том, что неравномерность тормоз ных моментов, создаваемых барабанными тормозными меха низмами, достигает 40%.
На рис. 2.8 приведены результаты статистической обработ ки замеров при длительных испытаниях тормозных механиз мов автомобиля Урал-375 в режиме эксплуатационных тормо жений при температуре рабочих поверхностей ^ 100°С (ИУ-5).
Параметры распределения для различных тормозных ме ханизмов свидетельствуют о значительном разбросе эффек тивности при постоянном приводном давлении. В частности, среднее значение по отдельным тормозным механизмам ко леблется от 160 кгм до 175 кгм, а среднее квадратичное от клонение— от 8,2 кгм до 11,2 кгм. Форма приведенных гисто грамм позволяет принять, в первом приближении, гипотезу о распределении эффективности по нормальному закону. Тогда для доверительного уровня 96% получаем диапазон измене ния эффективности от 152,6 кгсм до 197,4 кгсм по отдельному механизму и от 138,4 кгсм до 197,4 кгсм по различным меха низмам.
Дорожные испытания тормозных механизмов автопоезда (ИУ-7) показали аналогичные результаты.
Скорость изменения величины тормозной силы определя ется скоростью управляющего воздействия со стороны води теля и динамическими качествами тормозного привода. В свою очередь, скорость управляющего воздействия значительно из меняется в зависимости от того, сохраняется лп за водителем функция регулирования тормозных сил или управляющее воз действие состоит лишь в перемещении тормозной педали с максимальной скоростью. В первом случае управляющее воз действие осуществляется с переменной скоростью перемеще ния тормозной педали ввиду опасения перетормаживания. Во втором случае скорость обычно постоянная, а величина ее оп ределяется психофизиологическими данными и степенью тре нированности водителя [48]. Сравнительный анализ управля ющих воздействий водителя, выполненных по первому и вто рому варианту (ИУ-8), показывает значительное снижение скорости перемещения тормозной педали (почти в 2,5 раза) при сохранении за водителем функций регулятора тормозных сил. Еще большее снижение зарегистрировано по результатам дорожных испытаний (ИУ-7).
54
Sn
мм
60
50
40
30
20
10
а, |
8.1 |
0.2 |
0.3 |
0.4 |
0.5 |
0,6 |
t с е к |
6
Кг^,
CM*
ao
to
6 - 0 |
0,02 |
0.14 |
0J6 |
tceK0.08 |
Рис. 2.9. Динамические характеристики тормозных приводов:
а) Динамическая характеристика пневмогидравлического тормозного привода автопоезда:
Рж.— давление жидкости |
в приводе, кгс/см2; Р в — давление воздуха |
|||||
в пневматической части |
привода, кгс/см2; |
5 П— ход тормозной, педа |
||||
ли, |
мм; |
t — время, сек; |
1 — ход |
педали; |
2 — давление |
воздуха в |
ГТЦ |
2—4; 3 — давление |
жидкости в ближнем колесном цилиндре |
||||
1-оі'і |
осп; |
4 — давление |
жидкости |
в дальнем колесном |
цилиндре |
|
|
|
4-й оси; 5 — ход поршня ГТЦ 2—4 (-0,9 Р ). |
|
б) Динамическая характеристика гидравлического тормозного при вода одиночного колеса (М.-21).
Быстродействие тормозного привода обычно оценивается динамической характеристикой, которая представляет собой реакцию динамической системы на скачкообразное управляю щее воздействие.
55