Тормозные системы. Назначение и состав; нормы эффективности тормозных систем.

Тормозные системы. Назначение и состав; нормы эффективности тормозных систем.

Назначение: Уменьшать скорость автомобиля, вплоть до его полной остановки; Удерживать автомобиль в неподвижном состоянии.

1. Виды тормозных систем: Рабочая тормозная система, запасная тормозная система, стояночная тормозная система, система длительного торможения, автономная тормозная система (для автопоездов)

2. Классификация тормозных систем (по типу энергии): ТС с мускульной энергией; ТС со вспомогательной энергией; ТС со сторонним источником энергии; Системы наката; ТС с использованием сил гравитации.

3. Классификация тормозных систем (по типу рабочего тела): Механические; Гидравлические; Пневматические; Электрические; Комбинированные

Нормативы ТС: Стандарты: 

Правила №13 ЕЭК ООН, EC 71/32, ISO 611, ГОСТ 22895 – 77, FMVSS 135 (США) .

2. Тормозные механизмы, классификация, требования к ним.

Барабанные                          Дисковые

Simplex                      С плавающей скобой

Duplex                        С фиксированной скобой

Duo-Duplex

Simplex

- Применимость:     грузовые автомобили,     легк авто с Vmax до 170 км/ч (на задний мост).

- Активная колодка создает ок. 65% тормозного момента, пассивная – до 35%.

- Активная колодка должна быть толще, либо обе колодки должны иметь разные углы охвата.

Duplex

- Обе колодки являются активными, с повышенным самоусилением .

- Тормозной момент очень чувствителен к изменению коэффициента трения.

- Не употребляются в качестве стояночного тормоза.

Duo-Duplex

- Очень высокий коэффициент самоусиления. Распространены на грузовых автомобилях.

ДТМ с фиксированной скобой

- Не требуется регулировка зазора между накладкой и диском.

- Распространены на больших и спортивных легковых автомобилях (у задних колесных узлов большое пространство и, обычно, положительный радиус обкатки).

- Повышенная тепловосприимчивость.

- Могут вызвать чрезмерный нагрев тормозной жидкости и выход из строя тормозной системы.

ДТМ с плавающей скобой

- Небольшие габариты и вес

- Хороший теплоотвод

- Накладки могут иметь большую площадь, но характерен повышенный и неравномерный износ . Недостаточная жесткость конструкции, повышенный шум.

Требования к тормозным механизмам:

- Минимальное время срабатывания; Минимальное время для снятия тормозного усилия;

- Достаточный отвод тепла и свободный доступ воздуха; Фрикционные свойства должны сохраняться в широком температурном диапазоне;

Барабанные тормозные механизмы. Анализ конструктивных схем.

Барабанные: Simplex, Duplex, Duo-Duplex.

Simplex

- Применимость:     грузовые автомобили,     легковые автомобили с Vmax до 170 км/ч (на задний мост).

- Активная колодка создает ок. 65% тормозного момента, пассивная – до 35%.

- Активная колодка должна быть толще, либо обе колодки должны иметь разные углы охвата.

Duplex

- Обе колодки являются активными, с повышенным самоусилением.

- Тормозной момент очень чувствителен к изменению коэффициента трения.

- Не употребляются в качестве стояночного тормоза.

Duo-Duplex

- Очень высокий коэффициент самоусиления. Распространены на грузовых автомобилях.

 

Прочностные расчёты деталей тормозных механизмов.

Прочностные расчеты ДТМ.

Расчет на изгиб:

Изгибающий момент:

Напряжение в опасном сечении(верхняя точка скобы):

[s]=250…450 МПа для стальных и чугунных скоб, 200…300 МПА для алюминиевых скоб

W – момент сопротивления сечения скобы

Раскрытие скобы:

Единичный изгибающий момент:

Изгибающие моменты:

 

Перемещение, вызванное изгибом:

Максимальное перемещение:

J – момент инерции сечения скобы
Е – модуль Юнга:1,15…1,55*10⁵ МПа для чугунов
2,0…2,1*10⁵ МПа для сталей
0,69…0,71*10⁵ МПа для алюминиевых сплавов

Если сечение скобы представить прямоугольником с шириной В и высотой Н, то W=ВН²/6, J=ВН³/12

Прочностные расчеты БТМ.

Разрыв стенки барабана:

Принимается, что тормозной барабан – тонкостенный цилиндр бесконечной длины.

Напряжение разрыва:

D_b – внутренний диаметр барабана
S – толщина стенки барабана
Предельное напряжение [s]·f ≤ 20 МПа
r - среднее удельное давление на стенку барабана

b – ширина накладки

 

 

Срез болтов крепления барабана:

Усилие среза:

R_б – радиус окружности расположения болтов
М_t^max – максимальный тормозной момент

Напряжение на срез:

S_б – площадь поперечного сечения болта
n – количество крепежных болтов
[t] = 90…110 МПа – допустимое напряжение на срез

Расчет шлицевого конца разжимного кулака:

Напряжение на смятие в шлицевом соединении:

y=0,7…0,8 – коэффициент, учитывающий неравномерность нагрузки на шлицы
n – количество шлиц
l – длина шлицевого отверстия
D_н,в – наружный и внутренний диаметры шлицев
[s] = 180…230 МПа – допустимое напряжение на смятие

11. Тормозные приводы. Основные требования к тормозным приводам. Эргономические требования.

Пневматический тормозной привод. Требования к приводу, схемы приводов.

Основные элементы пневматического тормозного привода

А – питающая часть: 1- воздушный компрессор, 2 – регулятор давления, 2а – осушитель воздуха, 2b – ресивер-регенератор

B – управляющая часть: 3 – тормозной кран рабочей тормозной системы, 4 – рабочий кран стояночной тормозной системы

C – исполнительная часть: 5 – четырёхконтурный защитный клапан, 6– ресивер,

7 – дренажный клапан, 8 – релейный клапан, 9 – регулятор тормозных сил,

10 – тормозная камера, 11 – тормозная камера с энергоаккумулятором,

12 – выход на тормозные механизмы

Классификация РТС

1)РТС С ОГРАНИЧЕНИЕМ ПО ДАВЛЕНИЮ

2)РТС С ОГРАНИЧЕНИЕМ ПО УСКОРЕНИЮ

3)РТС С УМЕНЬШЕНИЕМ ДАВЛЕНИЯ

4)РТС С ЛУЧЕВОЙ ХАРАКТЕРИСТИКОЙ

Зависимость между тормозным моментом и давлением:

 

Индекс "1" - для первого контура,

"2" – для второго контура тормозной системы

При проектировании тормозной системы с РТС

целесообразно обеспечить равенство давлений

р1 и р2 при Z=Zкр

Коэффициент передачи по давлению для 1-го контура

 

 

р₁' – давление в тормозной магистрали при Z=Zкр

Для гидравлического тормозного привода:

 

Для пневматического тормозного привода:

kt1 – коэффициент пропорциональности тормозного механизма,

dк – диаметр КТЦ, Ак – эффективная площадь тормозной камеры,

Uк и hк – передаточное число и КПД разжимного устройства,

n – количество тормозных механизмов

Коэффициент передачи по давлению для 2-го контура

 

 

Проектный расчет

1. Задается размер d

2. Рассчитывается диаметр плунжера D

3. Рассчитывается сила прижатия плунжера Fa

4. Находится коэффициент передачи РТС:

Диаметр плунжера D :

 

 

h₂ – разница деформации подвески в точках "в" и "а"

Контроль регуляторной и идеальной характеристик

Ордината точки г'

Несовпадение характеристик:

Расчет питающей части

Общий объем тормозного привода:

Vki – объём i-ой тормозной камеры или цилиндра,

dj и Lj – соответственно диаметр и длина

j-го участка тормозного трубопровода

Общий объем ресиверов:

Расчетная схема

Проектный расчет

5. Задается размер d

6. Рассчитывается диаметр плунжера D

7. Рассчитывается сила прижатия плунжера Fa

8. Находится коэффициент передачи РТС:

 

Диаметр плунжера D :

 

 

h₂ – разница деформации подвески в точках "в" и "а"

Несовпадение характеристик:

ТРЕБОВАНИЯ ПО АДАПТИВНОСТИ

n Учёт гистерезисных потерь в тормозной системе

n Адаптация к служебному и экстренному торможению

n При криволинейном торможении не должна превышаться граничная скорость по условиям заноса

n При торможении на миксте должен ограничиваться темп роста инерционного момента

ЭРГОНОМИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

n Рывки и колебания, вызванные цикличностью работы АБС, должны быть минимальными

n Отсутствие толчкообразных воздействий на органах управления

n Постоянный контроль работы АБС диагностической системой с информированием водителя

ПАРАМЕТРЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ АБС

m -РЕГУЛИРОВАНИЕ

n Параметр регулирования: сцепление колеса с дорогой

n Информационные параметры: окружная сила в контакте колеса с дорогой, момент от окружной силы

n Недостатки: отсутствие приемлемых сенсоров, чувствительность к микропрофилю дороги

Достоинства: обеспечивается высокая тормозная эффективность

S -РЕГУЛИРОВАНИЕ

n Параметр регулирования: проскальзывание колеса

n Информационные параметры: скорость и замедление колеса

n Недостатки: недостаточная адаптивность к изменению дорожных условий; способы получения информации о проскальзывании помеховосприимчивы

n Достоинства: дешевое исполнение; минимальные требования к сенсорной части

ГРАДИЕНТНОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ

n Параметр регулирования: производная сцепления по проскальзыванию колеса

n Информационные параметры: окружная сила в контакте колеса с дорогой, скорость и замедление колеса

n Недостатки: сложное математическое описание, требуются высокоточные сенсоры

n Достоинства: высокая адаптивность системы, надежное обеспечение устойчивости автомобиля

 

 

ПРИНЦИПЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ

ПРОСКАЛЬЗЫВАНИЕ КОЛЕСА

 

Рулевое управление. Требования к ним, классификация и схемы рулевого управления

Общие требования к рулевому управлению

n Обеспечение малой траектории поворота (вираж), малые усилия при парковке, малый угол поворота рулевого колеса

n Легкость хода, хорошее держание прямого курса, спонтанное реагирование на действия водителя

n Обеспечение надежного контакта с дорогой, обратная связь по сцеплению колес с дорогой

n Самостоятельный возврат в среднее положение, стабилизирующие процессы при любых маневрах

n Подавление внешних возмущений, отсутствие склонности к автоколебаниям

n Износостойкость, отсутствие негативного влияния на износ шин

Требования по надежности и пассивной безопасности

n Стопорение всех резьбовых соединений

n Все детали рулевого управления, передающие усилия, должны обладать большим относительным удлинением, до 10-15%

n Рулевая колонка должна складываться при аварии

n Рулевое колесо должно выполняться энергопоглощающим, но не разрушаться при аварии

n Ограничители поворота управляемых колес должны предотвращать перекручивание тормозных шлангов и трение шин о крылья

n Люфты в рулевом механизме должны компенсироваться автоматически, либо с возможностью их легкого устранения

Схемы рулевого управления.

Четырёхзвенники

 

1 – выход рулевого механизма;2, 6 – поперечные рычаги;3 – рулевая сошка;          4, 5 – продольные рычаги

1. Прямой четырехзвенник, расположенный за мостом, с одинаковым направлением поворота сошки и рычагов рулевой трапеции

2. Прямой рулевой четырехзвенник с направленными вперед рычагами рулевой трапеции

3. Обратный рулевой четырехзвенник с противоположным вращением рулевой трапециии сошки

4. Обратный рулевой четырехзвенник, расположенный за мостом

 

ТРЕХЗВЕННИКИ

 

1. Рулевой механизм и трапеция расположены за мостом. Шарниры закреплены на концах рейки 3 – рулевая сошка 7 – шарниры 8 – рейка

 

2. Рулевой механизм расположен перед мостом, трапеция – за мостом

3. Рулевой механизм и трапеция расположены перед мостом

4. Рулевой механизм расположен за мостом, трапеция - перед мостом

 

 

Прямой КПД

М_в – момент трения в рулевом механизме,

приведенный к рулевому валу

М_d - крутящий момент на рулевом колесе

Обратный КПД

М_с – момент трения в рулевом механизме,

приведенный к рулевой сошке

М_d - крутящий момент на рулевом колесе

Червячные рулевые механизмы

Передаточное число рулевого механизма"цилиндрический червяк – червячный сектор":

 

R₀ – радиус начальной окружности сектора; t – шаг нарезки; z – число заходов червяка; g_ч – угол наклона нарезки зубьев червяка; g_с – угол наклона нарезки зубьев сектора

Прямой КПД червячного рулевого механизма:

r - радиус трения

Данные по выполненным конструкциям:

КПД "червяк – сектор" – 0,6/0,4

КПД "глобоидальный червяк – ролик" – 0,8-0,7

g_ч = 9…17°                      i_РМ до 10

Винтовые рулевые механизмы

Передаточное число:

R₀ – радиус начальной окружности сектора; t – шаг винта

Данные по выполненным конструкциям:КПД – 0,65/0,25; Угол подъема нарезки винта g_в = 10…15° Шаг винта t=12…18 мм

Идеальный поворот.

Угол Аккермана:

 

Разность угла поворота управляемых колес (по Аккерману):

Диаметр разворота по колее:

Ошибка угла поворота управляемых колес:

d₀ – фактический угол поворота колеса

Фактический диаметр разворота по колее:

Расчетная схема

Рабочий объем силового цилиндра:

Баланс работ:

Работа при повороте управляемых колес:

Работа, совершаемая водителем:

Момент на рулевом колесе:

Усилие водителя F_в принимается равным:

30-70 Н для легковых автомобилей

120-160 Н для грузовых автомобилей

Работа усилителя:

p_max – максимальное давление насоса гидроусилителя

Рабочий объем силового цилиндра:

Диаметры силового цилиндра и штока цилиндра:

Коэффициент запаса продольной жесткости силового цилиндра:

Полярный момент инерции штока:

 

Усилие, развиваемое гидроцилиндром:

Диаметр силового цилиндра:

 

Усилители рулевого управления. Требования к ним. Анализ схем компоновки рулевого управления.

Рулевой вал

Напряжение кручения в опасном сечении:

 

 

R_р – радиус рулевого колеса

F_p – максимальное усилие на рулевом колесе

W – момент сопротивления кручению       

Рулевая сошка

 

Рулевой вал

Напряжение кручения в опасном сечении:

 

Rр – радиус рулевого колеса

Fp – максимальное усилие на рулевом колесе

W – момент сопротивления кручению

 

Рулевая сошка

Усилие на шаровом пальце сошки:

 

Q – осевая сила на рулевом механизме

r0 – радиус начальной окружности сектора, кривошипа …

Эквивалентное напряжение растяжения в точке "а":

Напряжение кручения в точке "b"

W – моменты сопротивления изгибу и кручению

 

Продольная рулевая тяга

Напряжение сжатия:

Напряжение изгиба

J – экваториальный момент инерции сечения

S – площадь сечения

Запас прочности:

Тормозные системы. Назначение и состав; нормы эффективности тормозных систем.

Назначение: Уменьшать скорость автомобиля, вплоть до его полной остановки; Удерживать автомобиль в неподвижном состоянии.

1. Виды тормозных систем: Рабочая тормозная система, запасная тормозная система, стояночная тормозная система, система длительного торможения, автономная тормозная система (для автопоездов)

2. Классификация тормозных систем (по типу энергии): ТС с мускульной энергией; ТС со вспомогательной энергией; ТС со сторонним источником энергии; Системы наката; ТС с использованием сил гравитации.

3. Классификация тормозных систем (по типу рабочего тела): Механические; Гидравлические; Пневматические; Электрические; Комбинированные

Нормативы ТС: Стандарты: 

Правила №13 ЕЭК ООН, EC 71/32, ISO 611, ГОСТ 22895 – 77, FMVSS 135 (США) .

2. Тормозные механизмы, классификация, требования к ним.

Барабанные                          Дисковые

Simplex                      С плавающей скобой

Duplex                        С фиксированной скобой

Duo-Duplex

Simplex

- Применимость:     грузовые автомобили,     легк авто с Vmax до 170 км/ч (на задний мост).

- Активная колодка создает ок. 65% тормозного момента, пассивная – до 35%.

- Активная колодка должна быть толще, либо обе колодки должны иметь разные углы охвата.

Duplex

- Обе колодки являются активными, с повышенным самоусилением .

- Тормозной момент очень чувствителен к изменению коэффициента трения.

- Не употребляются в качестве стояночного тормоза.

Duo-Duplex

- Очень высокий коэффициент самоусиления. Распространены на грузовых автомобилях.

12345678910Следующая ⇒

Поделиться: