Распределение тормозных сил и энергонагруженности тормозных механизмов по осям автобуса 5270, оборудованного антиблокировочной системой

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 629.114.5

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТОРМОЗНЫХ СИЛ И ЭНЕРГОНАГРУЖЕННОСТИ ТОРМОЗНЫХ МЕХАНИЗМОВ ПО ОСЯМ АВТОБУСА 5270, ОБОРУДОВАННОГО АНТИБЛОКИРОВОЧНОЙ СИСТЕМОЙ

Н.Н. Катаев

Для построения характеристик реализуемого сцепления по Правилам ЕЭК ООН №13 и оценки энергонагруженности тормозных механизмов автобуса, оборудованного антиблокировочной системой (ABS), необходимо знание распределения тормозных сил по осям и комплексных параметров тормозных механизмов, которые определяются по результатам испытаний или расчетным путем. Комплексный параметр - это коэффициент пропорциональности между тормозной силой на колесе и давлением в приводе.

Для определения комплексных параметров тормозных механизмов путем дорожных испытаний рассмотрим процесс торможения автобуса на горизонтальной дороге [1] (рис.1).

Спроектировав все силы на ось X, получим [1]

Маj = Rx1+Rx2+magf0 ,

где , -- тормозные силы на передней и задней осях соответственно; - масса автомобиля; -коэффициент сопротивления качению; g - ускорение свободного падения.

Рис. 1. Силы, действующие на автобус при торможении

Тормозные силы на осях, в зависимости от давления в приводе, находим по выражениям [2]

,

где ро - давление воздуха в тормозных камерах; - потери давления на преодоление усилий стяжных пружин и сил трения; - комплексные параметры тормозных механизмов осей.

Уравнение (1) с учетом выражений (2) принимает вид

Maj=(p0-Дp)(B1+B2)+Magf0.

Отсюда находим суммарное значение комплексных параметров тормозных механизмов для передней и задней осей [2]:

,

где j - замедление при торможении; p0- давление в приводе; Дp - потери давления (принимаем Дp1= Дp2= Дp); f0 - коэффициент сопротивления качению (находится методом выбега при дорожных испытаниях автобуса).

В табл. 1 приведены результаты дорожных испытаний типа «ноль» для автобуса (эффективность торможения с холодными тормозными механизмами), полученные на автополигоне НАМИ (НИЦИАМТ) (протокол № 405/13/37-99).

Таблица 1 Результаты дорожных испытаний автобуса (экстренное торможение)

Для автобуса с полной нагрузкой принимаем следующие исходные данные: Ma=19200 кг; j=5,7 м/с2; f0=0,1013; p0=6,5 бар; Дp=0,5 бар.

Суммарное значение комплексных параметров находим по выражению (3):

м2 (1783 см2)

Для определения комплексных параметров тормозных механизмов осей необходимо провести дорожные испытания при торможении одним из контуров (передним или задним).

Силы, действующие на автобус при торможении передним контуром, показаны на рис. 2. Проектируя силы на ось X, получим [1]

,

где - замедление при торможении передним контуром; - тормозная сила на колесах передней оси; - сила сопротивления качению.

Тогда

.

С учетом выражений (5) из уравнения (4) находим

м2.

Комплексный параметр тормозных механизмов задней оси

м2

Зная комплексные параметры тормозных механизмов, определяем распределение тормозных сил по осям:

Рис. 2. Торможение автобуса передним контуром

Комплексные параметры тормозных механизмов осей находим по выражениям [2]

где - активные площади диафрагм тормозных камер; - радиус тормозного барабана; - коэффициенты эффективности тормозных механизмов; - КПД тормозных механизмов; - передаточные числа механической части привода тормозных механизмов.

Величина кинематического передаточного числа определяется геометрией S-образного кулака, у которого поворот на 100 соответствует перемещению колодок на 2,5 мм. Тогда

где - угол поворота разжимного кулака ; - плечи разжимных кулаков; - перемещение колодки мм). Исходные данные для расчета комплексных параметров приведены в табл. 2.

Таблица 2 Исходные данные для расчета комплексных параметров

Тогда комплексные параметры тормозных механизмов передней и задней осей, найденные расчетным методом, будут соответственно равны

см2;

см2.

Расчетное значение соотношения тормозных сил между осями автобуса

Погрешности в определении комплексных параметров экспериментальным и расчетным методами составили:

1) для передней оси

2) для задней оси

Погрешность в определении соотношения тормозных сил

Степень использования сцепного веса автобуса при торможении определяется на грани блокирования колес одной из осей и рассчитывается для двух весовых состояний по выражениям (в приводе отсутствуют регулирующие тормозные силы устройства)

где а, b - координаты центра масс автобуса по горизонтали (рис. 1); h -координата центра масс автобуса по высоте (рис. 1); - коэффициент сцепления, при котором передняя и задняя оси одновременно подходят к грани блокирования; - текущее значение коэффициента сцепления шины с дорогой. сцепной торможение автобус дорожный

Для автобуса с полной нагрузкой

где - масса автобуса, приходящаяся на заднюю ось ( = 12000 кг); - полная масса автобуса ( = 19200 кг); L - база автобуса (L = 5,84 м); h -- координата центра масс по высоте для автобуса с полной нагрузкой (принимаем h = 1,5 м, в дальнейшем необходимо определять экспериментально).

При известных весовых и геометрических параметрах

Тогда

Для снаряженного автобуса

где - расстояние от центра масс снаряженного автобуса до оси передних колес; h0 - координата центра масс снаряженного автобуса по высоте (принимаем h0 = 1,3 м).

Тогда

При известных весовых и геометрических параметрах снаряженного автобуса

Из приведенных расчетов следует, что на дорогах при (автобус с полной нагрузкой, ) задняя ось первой подходит к грани блокирования, что вызывает потерю устойчивости при экстренном торможении. Тормозные механизмы задней оси перегружены, так как они гасят большую энергию при торможении, следовательно, износ задних тормозных накладок будет больше, чем передних. Для снаряженного состояния автобуса (с одним водителем) при () также наблюдается первоочередное блокирование колес задней оси с потерей устойчивости автобуса при экстренном торможении.

В табл. 3 и на рис. 3 приведены результаты расчета степени использования сцепного веса для двух весовых состояний автобуса при различных условиях сцепления колес с дорогой.

Таблица 3 Результаты расчета степени использования сцепного веса автобуса

Анализ полученных данных позволяет сделать следующие выводы:

При заложенном распределении тормозных сил по осям (k = 1,44) потери сцепного веса составляют: для автобуса с полной нагрузкой при торможении на дороге с коэффициентом сцепления ц = 0,8 - 22%, для снаряженного состояния -15%.

При коэффициентах сцепления шины с дорогой ц > 0,3 наиболее энергонагруженными являются тормозные механизмы задней оси, так как практически во всем диапазоне коэффициентов сцепления первыми блокируются колеса задней оси.

Рис. 3. Степень использования сцепного веса автобуса: 1 - с полной нагрузкой; 2 - снаряженного

Для повышения степени использования сцепного веса и перераспределения энергии между тормозными механизмами осей необходима оптимизация соотношения тормозных сил между осями автобуса с целью более равномерного износа тормозных накладок и барабанов передней и задней осей, что важно для снижения эксплуатационных расходов.

Список литературы

1. Фалькевич, Б.С. Анализ факторов, влияющих на процесс регулирования тормозных сил грузовых автомобилей / Б.С. Фалькевич, А.А.Великанов // Безопасность и надежность автомобиля / под ред. В.В. Серебрякова. - М., 1983.

2. Амирсейидов, Ш.А. Определение комплексных параметров тормозных механизмов / Ш.А. Амирсейидов, Н.Н. Катаев //Актуальные проблемы эксплуатации автотранспортных средств: материалы XIII Междунар. науч.-практ. конф. - Владимир, 2009.

Аннотация

На основе комплексных параметров тормозных механизмов исследованы потери сцепного веса при торможении автобуса 5270. Обоснована необходимость оптимизации соотношения тормозных сил между осями автобуса.

Ключевые слова: распределение тормозных сил, энергонагруженность, тормозные механизмы, автобус 5270, антиблокировочная система, ABS.

Размещено на Allbest.ru