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

Динамические характеристики различных схем тормозного привода имеют количественные и качественные различия. В частности, для гидравлического привода приводное давле­ ние увеличивается по закону, близкому к линейному. Макси­ мальная скорость изменения давления может быть до 1000 кг/см2-сек. при увеличении давления и 750 кг/см2-сек,— при уменьшении давления. Пневматический тормозной привод имеет закон изменения давления, близкий к экспоненциально­ му с показателем экспоненты (Т), доходящей до 0,07. Харак­ теристики комбинированных .приводов определяются сочета­ нием особенностей изменения давления для компонентов рас­ сматриваемой комбинации.

На рис. 2.9 приведены динамические характеристики авто­ поезда с пневмогидравлическим тормозным приводом (ИУ-7) идинамическая характеристика гидравлического привода оди­ ночного колеса (ИУ-4). Современные тормозные приводы, как правило, имеют весьма высокое быстродействие и по этому параметру соответствуют требованиям, предъявляемым к сис­ темам управления с участием оператора в качестве регули­ рующего органа. Однако при переходе на автоматизирован­ ные системы управления (ПБУ) потребуется дальнейшее зна­ чительное увеличение их быстродействия.

§ 5- Предельные значения тормозных сил. Коэффициент сцепления

Несущая способность колеса в касательном н боковом на­ правлениях ограничивается условиями сцепления с опорной поверхностью. Количественную оценку этих условий принято производить через коэффициент сцепления ср. Обычно величи­ на коэффициента сцепления определяется отношением макси­ мальной касательной (Рх) или боковой (Ру) силы к верти­ кальной нагрузке на колесо [49; 50], т. е.

Очевидно, что коэффициент сцепления является важнейшим параметром, оценивающим взаимодействие автомобильного колеса с опорной поверхностью. Поэтому проводятся много­ численные и обширные исследования по количественному оп­ ределению коэффициента сцепления при влиянии различных факторов, характеризующих различные стороны взаимодейст­

56

вия колеса с опорной поверхностью. В работе [51] приведен перечень, насчитывающий 47 основных влияющих факторов, и схематичная модель, учитывающая причинно-следственные связи между этими факторами и обобщающим показателем — коэффициентом сцепления.

При более тщательном анализе этот перечень может быть значительно расширен. Поэтому получение достоверных и вос­ производимых зависимостей изменения коэффициента сцепле­ ния под действием какого-либо фактора весьма затруднитель­ но ввиду неизбежного влияния других факторов и их взаим­ ной связи.

Вместе с тем имеющиеся обширные экспериментальные данные, полученные многими исследователями в разное вре­ мя и различных условиях, позволяют сделать ряд обобщаю­ щих выводов о качественном влиянии основных факторов на коэффициент сцепления.

1.На влажных и загрязненных опорных поверхностях ко­ эффициент сцепления ниже, чем на сухих и чистых поверх­ ностях. Особенно большое снижение наблюдается при высо­ ких скоростях качения или скольжения колеса [52; 53; 54; 55; 56; 57].

2.Снижение макро- и микрошероховатости покрытий вле­ чет за собой снижение коэффициента сцепления [53, 58; 59; 60; 61].

3.С увеличением скорости качения или скольжения коле­ са коэффициент сцепления уменьшается [52; 61; 62; 63; 64]. Это уменьшение обусловлено вязкоупругими свойствами рези­ ны, неизбежным изменением температурного режима в кон­ такте и повышением нестабильности вертикальной нагрузки при высоких скоростях движения (рис. 2.10).

4.На опорных поверхностях, покрытых снегом или льдом,

коэффициент сцепления увеличивается с уменьшением темпе­ ратуры. Особенно значительное изменение происходит в диа­ пазоне температур от 0°С до —15° С [28; 64; 65]: Влияние скорости на коэффициент в этом случае незначительное (рис. 2.11).

5. Применение высокогистерезисных резин в качестве мате­ риала для протектора шины вызывает повышение коэффици­ ента сцепления [58; 66; 67].

6. Удельное давление в контакте и параметры рисунка протектора шины оказывают сложное влияние на коэффици­ ент сцепления. Обобщенную оценку этого влияния целесооб­ разно производить через прогнозирование характера измене-

57

О 10 25 АО 60 V КІУчас

Рис. 2.10. Влияние скорости скольжения блокированного колеса на ве­ личину коэффициента сцепления для различных опорных поверхностен:

ния площади фактического контакта резины протектора с не­ ровностями опорной поверхности.

Руководствуясь реальным сочетанием распределения не­ ровностей и жесткости элементов протектора, а также резуль­ татами испытаний отдельных элементов протектора (гл. I), можно утверждать, что более вероятным следствием увеличе­ ния вертикальных нагрузок на колесо и удельных давлений в контакте будет снижение коэффициента сцепления.

На рис. 2.12 приведены результаты испытаний шин с раз­ ным шагом рисунка протектора при различной вертикальной нагрузке и внутреннем давлении воздуха. Эти результаты по­ лучены на испытательной установке ИУ-3 при качении колеса со скоростью 1,2 м/сек по ровной металлической полосе и за­ тормаживании до полного блокирования.

58

Рис. 2.11. Влияние скорости скольжения на величину коэффициента сцеп­ ления заблокированных колес автомобиля ГАЗ-53Ф (ИУ-6):

а — ледяная поверхность покрытия снегом ( /= — (10ч-14°)С; б" — снежная

дорога / = —20°С; ф — коэффициент сцепления; V — скорость сколь­ жения, км/час.

Приведенные данные свидетельствуют об однозначном вли­ янии перечисленных выше параметров на коэффициент сцеп­ ления. Увеличение среднего удельного давления по контуру выступов протектора на сухих опорных поверхностях сопро­ вождается значительным уменьшением коэффициента сцепле­ ния.

59

”\

GK

К ГС

1000

500

0

Рис. 2.13. Величины динамического (мгновенного) коэффициента сцепления при циклическом изменении вертикальной нагрузки (шина 260-508Р) шаг рисунка протектора 80 мм, скорость скольжения бло­ кированного колеса по металлу 1,2 м/сек.:

Циклическое изменение вертикальной нагрузки вызывает дополнительные деформации элементов шины в зоне контакта, проскальзывание их по опорной поверхности в различных на­ правлениях, что может вызвать снижение максимальной силы трения в плоскости движения колеса.

На рис. 2.13 и рис. 2.14 показаны характер протекания та­ кого процесса и степень изменения коэффициента сцепления при различных частотах циклического нагружения колеса (ИУ-3). Полученные результаты, а также данные по внешне­ му трению резины позволяют предполагать, что существенной причиной снижения коэффициента сцепления при увеличении скорости качения или скольжения колеса является неизбежное увеличение при этом нестабильности нагрузочного режима.

61

Рис. 2.14. Коэффициент сцепления при циклическом изменении вер­ тикальной нагрузки:

а — статические (Д ) и динамические (О) величины коэффициента сцепления шины 260-508Р модели 0-43 (шаг 80 мм); б — влияние частоты изменения вертикальной нагрузки иа среднюю величину ко­ эффициента сцепления; ф — коэффициент сцепления; GK—нагрузка на колесо, кгс; фр — среднее значение коэффициента сцепления за

полный цикл изменения нагрузки; ѵ — угловая частота, герц.

Статистическая обработка результатов испытаний, прове­ денных на установку ИУ-4, показывает, что при выключении упругого элемента подвески и ровной поверхности бегового ба­ рабана получаемые значения коэффициента сцепления имеют

62

Рис. 2.15. Влияние режимов качения колеса с шиной 6.7-15 модели И-194 по стальному барабану на величину коэффициента сцепления:

<р — коэффициент сцепления; ш — угловая скорость качения ведомого колеса по барабану, 1/сек; Дш— разность угловых скоростей качения ведомого и тормозящего колес, 1/сек; е — угловое замедление (ускоре­ ние) тормозящего колеса, 1/сек2; К — коэффициент парной корреляции.

слабую корреляционную связь с угловой скоростью ведомого колеса (со), с разностью угловых скоростей ведомого и тормо­ зящего колес (Асо) и угловым ускорением затормаживаемого колеса (е) [68; 69; 70].

На рис. 2.15 приведены полученные экспериментальные данные и соответствующие им коэффициенты парной корреля­ ции. Уравнение регрессии для коэффициента сцепления в дан­

63

Рис. 2.16. Гистограмма распределения величин коэффициента сцеп­ ления шины 6.7-15 модели И-194 по стольному барабану в режи­ ме качения:

(Ѵ=40 км/час; G =220 кгс); т — число замеров; ср — величины коэффициента сцепления.

X; у — средние значения сомножителей, также подтверждает наличие лишь слабой корреляционной связи между всеми ана­

лизируемым параметрами (2 3 8 І5 [71]. Проведенный

анализ позволяет для данных условий считать величину реа-

64

лизованного коэффициента сцепления случайной величиной с определенным законом распределения.

Приведенная на рис. 2.16 гистограмма распределения ко­ эффициента сцепления для рассматриваемого случая, а также данные работ [52; 71; 72] позволяют, в первом приближении, принять распределение коэффициента сцепления по нормаль­ ному закону.

Полными статистическими характеристиками в этом слу­ чае являются среднее статистическое значение и среднее квад­ ратическое отклонение. В частности, для приведенной гисто­ граммы среднее значение коэффициента сцепления составляет

дов математической статистики для изучения предельного сцепления автомобильного колеса с опорной поверхностью, очевидно, наиболее правильный и короткий путь для выявле­ ния искомых закономерностей и накопления фактического ма­ териала.

Указания по обеспечению безопасности движения на автомобильных доро­ гах. ВСН—39—67. Минавтошосдор. РСФСР. Изд. «Транспорт», Москва, 1968.

СН И П П-К, 3-62, Москва, 1963.

Не ф е д о в А. Ф. Расчет режимов движения автомобилей на вычисли­

тельных машинах. Изд. «Техника», Киев, 1970.