Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Запорізький національний технічний університет

кафедра "Автомобілі"

ЛАБОРАТОРНІ РОБОТИ

з дисципліни «Робочі процеси автомобіля»

Виконав студент групи Т-_____ ______________

«____»__________2012

Прийняв старший викладач Сосик А.Ю.

Запоріжжя 2012

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Запорізький національний технічний університет

кафедра "Автомобілі"

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №1

Дослідження гальмівної системи автомобіля малого класу.

Виконав студент групи Т-_____ ______________

«____»__________2012

Прийняв старший викладач Сосик А.Ю.

Запоріжжя 2012

Випробування гальмівної системи та її елементів в сучасному автомобілебудуванні поділяють на два етапи:

• перший, стендові або лабораторні дослідження, під час проведення яких випробовують гальмівні механізми, елементи гальмівного приводу та їхні складові: гальмівні колодки, диски, головний і робочий циліндри. Лабораторні випробування проводять з метою визначення надійності роботи окремих елементів системи;

• другий, дорожні випробування, які дозволяють визначати ефективність спрацьовування системи в цілому за участі усіх або окремих її елементів. Дорожні випробування гальмівних механізмів ставлять за мету визначення показників ефективності роботи гальмівної системи: величини гальмівного шляху та стале уповільнення.

Мета роботи:

Визначення показників ефективності гальмування легкового автомобіля категорії М1.

Місце проведення роботи:

• лабораторія дорожніх випробувань НТЦ ПАТ «ЗАЗ»;

• кафедра «Автомобілі»;

• Випробувальний майданчик.

Обладнання:

1. Стенді для випробувань гальмівних механізмів на ефективність при гальмуванні – ВС 152-00.000.

Загальний вигляд та схема стенду наведені на рисунках 1.1, 1.2. Випробувальний стенд складається з таких основних елементів: електричний двигун, змінна інерційна маса, випробувальний модуль з датчиковою апаратурою, пульт керування.

1 – електричний двигун; 2 – інерційна маса; 3 – випробувальний модуль

Рисунок 1.1 – Стенд для випробувань гальмівних механізмів на ефективність при гальмуванні – ВС 152-00.000

Основні технічні данні стенду наведені в таблиці 1.1.

Таблиця 1.1 – Технічні дані стенду ВС 152-00.000

Найменування	Марка (модель)	Основні технічні характеристики
1	2	3
Стенд для випробувань гальмівних механізмів транспортних засобів на ефективність гальмування	ВС 152-00.000	Діапазони регулювання: момент інерції обертальних мас стенду – (22,44-45,0) кг٠м2; частота обертання стенду – (60-1400) хв.-1;
		Похибка вимірювань: гальмівного моменту - 5%; частоти обертання - 1.5%; температури поверхні тертя - 5%; гальмівного шляху - 2.5%.

1 – електричний двигун; 2 – інерційна махова маса; 3 – запобіжна муфта; 4 – система охолодження; 5 – ПК; 6 – модуль керування стендом; 7 – контролер гальмівного механізму; 8 – вимірювач гальмівного моменту; 9 – вимірювач швидкості обертання; 10 – вимірювач температури

Рисунок 1.2 – Схема стенду ВС 152-00.000 для випробувань гальмівних механізмів на ефективність гальмування транспортних засобів

Стенд працює наступним чином: електричний двигун передає обертальний момент через муфту на інерційну масу, яка в свою чергу обертає фланець, на який закріплений гальмівний диск. Гальмівний диск встановлено консольно на фланці (рис. 1.3).

1 – фланець; 2 – гальмівний диск; 3 – рухома платформа

Рисунок 1.3 – Закріплення гальмівного диску на випробувальному стенді

Встановлення гальмівної скоби на платформі надає можливість їх переміщення вздовж осі обертання диску.

2. Стенд для визначення ефективності гідравлічного приводу гальмівної системи легкового автомобіля кафедри «Автомобілі» ЗНТУ (рис. 1.3)

Рисунок 1.4 – Стенд для визначення ефективності гідравлічного приводу гальмівної системи

3. У якості вимірювального пристрою, під час проведення дорожніх випробувань, використовуються вимірювальний комплекси STEVAL-MKI062V (рис. 1.5).

Розроблений iNEMO на унікальній платформі з найпередовіших інерційних датчиків LIS331DLH. Вони надають повний набір вимірювань завдяки вбудованому акселерометру, гіроскопу, магнітометру, а також датчиків тиску та температури.

Рисунок 1.5 – Вимірювальний комплекс STEVAL-MKI062V

Загальні теоретичні положення:

1. Під час розробки, виробництва та експлуатації гальмівних систем автовиробники використовують наступні нормативні документи:

• Правила №13 Комітету по внутрішньому транспорту Європейської Економічної Комісії Організації Об’єднаних Націй;

• Правила №71/320 ЄЕК;

• Правила F.18 – 1971 національного керування з безпеки дорожнього руху Швеції;

• Національний стандарт ДСТУ UN/ECE R13-09-2004.

Показниками, що визначають ефективність робочої гальмівної системи є:

• усталене сповільнення j_уст, м/с²;

• тривалість спрацьовування гальмівної системи t_сп, с;

• коефіцієнт нерівномірності гальмівних сил:

, (1.1)

де Р_гл, Р_гп – гальмівні сили, відповідно, лівого та правого коліс однієї осі, Н;

Р_{глп max} – значення гальмівної сили, найбільше з Р_гл або Р_гп, Н.

Гальмівний шлях автомобіля визначається за формулою:

, (1.2)

де А – коефіцієнт, значення якого залежить від категорії ТЗ і знаходиться в межах 0,10-0,18;

– початкова швидкість гальмування, м/c.

У випадку проведення випробувань на стенді, основним нормативним показником є загальна питома гальмівна сила:

, (1.3)

де – сума максимальних гальмівних сил усіх коліс ТЗ, Н;

m_a – повна вага транспортного засобу, кг;

g – прискорення вільного падіння, м/с²;

n – кількість коліс ТЗ, на які діє гальмівна система.

Тривалість спрацьовування гальмівної системи можливо визначити, розглянувши рівняння руху транспортного засобу під час гальмування (1.4):

, (1.4)

де М_гт – загальний гальмівний момент на колесах автомобіля, Нм;

- коефіцієнт сумарного опору дороги;

F – лобова площа автомобіля, м²;

М_f - загальний момент опору кочення коліс, Нм.

r_k - радіус колеса, м;

k - коефіцієнт опору повітря.

За отриманими даними будується гальмівна діаграма (рис. 1.5).

t_p – тривалість реакції водія; t_сп – тривалість спрацьовування гальмівної системи; t_су – тривалість гальмування зі сталим уповільненням; t_р – тривалість розгальмування

Рисунок 1.5 – Гальмівна діаграма автомобіля

Тривалість реакції водія:

t _р= t_р1+ t_р2, (1.5)

де t_р1 – тривалість психічної реакції водія, с;

t_р2 – тривалість фізичної реакції водія, с.

Тривалість спрацьовування гальмівної системи:

t _сп= t_з+ t_пу, (1.6)

де t_з – тривалість запізнення спрацьовування гальмівної системи, с;

t_пу – тривалість підвищення уповільнення, с.

Виконання роботи:

А) Перший етап проведення лабораторної роботи передбачає випробування гальмівного механізму автомобіля Lanos FSO на стенді ВС 152-00.000.

Під час робочого гальмування гальмівний механізм автомобіля Lanos FSO повинен реалізовувати 1000Нм за наступних умов:

• швидкість 0,8V_max;

• тривалість спрацьовування гальмівної системи, не більша 0.2с (для переднього дискового гальмівного механізму);

• температура гальмівного диску, не більша за 112°С.

Дані результатів отримані з пульта керування стендом (рис.1.6) та занесені до таблиць 1.1, 1.2:

Рисунок 1.6 – Пульт керування стендом ВС 152-00.000

Таблиця 1.1 Фрагмент даних визначення гальмівного моменту

Кількість вимірювань
Час, с	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
0,025	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
0,05	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
0,075	80	98	101	102	87	88	89	95	99	100
0,1	250	270	260	275	255	342	280	278	260	286
0,125	380	402	380	350	379	378	420	400	350	380
0,15	500	520	538	500	500	500	499	520	530	499
0,175	720	730	790	760	730	720	780	775	710	700
0,2	920	910	900	920	902	932	941	900	920	941
0,225	980	990	987	960	975	946	980	999	999	1001
0,25	1020	980	990	980	999	1002	1023	1020	999	1010
0,275	1001	989	987	1011	1002	985	1001	1023	987	1021
0,3	1002	989	1003	989	1010	1025	1035	999	1005	1021
0,35	989	1002	1003	1005	1012	1021	1034	1003	1007	999
0,4	956	989	998	954	962	987	946	998	1048	966
0,45	1005	1012	1021	1034	1003	1023	1027	1045	1068	964
0,5	1020	1052	980	1024	1032	1056	1042	1089	999	1045
0,55	998	1045	1025	1023	1023	1042	1003	1004	987	987
0,6	1080	960	976	975	989	996	992	987	952	1008
0,65	1002	966	1005	1012	1021	1034	1003	968	972	999
0,7	1021	964	976	986	978	978	1002	1032	998	1000
0,75	976	1045	1120	1003	987	987	1023	1021	1064	1021
0,8	1030	1024	980	987	967	1000	987	952	986	984
0,85	980	1008	1005	1012	1021	1034	1003	1023	1056	1056
0,9	1080	960	976	975	989	991	992	987	952	1023
0,95	987	956	998	987	981	967	963	968	972	998
1	1002	964	976	986	978	968	1004	1054	974	976
1,05	962	1045	1020	1005	1012	1021	1034	1003	1064	1001
1,1	1050	1028	980	987	967	987	987	952	986	984
1,15	987	1025	989	1042	970	998	1035	1023	981	1056
1,2	1080	960	1065	975	976	971	992	987	978	964
1,25	1005	1012	1021	1034	1003	1000	963	968	987	987
1,3	995	981	1045	986	984	986	1005	1058	1000	1005
1,35	976	978	960	1003	1056	987	1023	1045	1002	1065
1,4	1035	987	966	999	964	968	987	986	998	989
1,45	1005	1012	1021	1034	1003	998	1035	1023	967	965
1,5	1035	989	1045	975	976	978	992	987	968	996
1,55	989	989	1024	987	1021	999	968	968	890	980
1,6	999	1012	1008	986	999	1000	1004	1054	987	976
1,65	1021	978	980	1023	1056	985	1021	1045	998	1001
1,7	1021	987	966	987	964	956	987	952	971	956
1,75	1000	967	964	1042	987	999	1025	1023	1000	999
1,8	989	989	1045	957	1005	980	952	985	1010	980
1,85	1035	998	1001	989	1025	1035	989	987	1021	1035
2	1002	1032	998	986	1010	1035	1023	1021	1000	999

За отриманими даними будуємо графік залежності гальмівного моменту від часу спрацьовування за перші 2 секунди.

Рисунок 1.7 - Залежність гальмівного моменту від тривалості спрацьовування гальмівної системи

Згідно завдання гальмування проводилось зі швидкості 120 км/год. Експериментально встановлена залежність зростання температури від швидкості у режимі аварійного гальмування (табл. 1.2).

Таблиця 1.2 Результати вимірювання поверхневої температури гальмівного диску

Швидкість під час гальмування, км/год
	120	110	100	90	80	70	60	50	40	30	20	10	0
Т,°С	32	44	57	78	85	99	124	134	142	156	161	168	165

Результати вимірів при реалізації гальмівного моменту 500Нм, наведені на рисунку.

Рисунок 1.8 - Залежність гальмівного моменту від тривалості спрацьовування гальмівної системи

Б) Проведення роботи на стенді кафедри «Автомобілі» передбачало вимірювання гальмівного моменту на робочому режимі гальмування за умов тиску в приводі 2.5МПа. Тривалість гальмування 5с. Результати вимірювань наведені в таблиці 1.3 для барабанного гальмівного механізму.

Таблиця 1.3 Результати виміру гальмівного моменту

	Результати вимірів
№	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Мтор,Нм	256	321	274	280	310	268	294	302	310	274

Коливання гальмівного моменту пояснюється низькою швидкістю проведення випробування, близько 10 км/год.

В) Для оцінки стану гальмівної системи в цілому, проведено дорожні випробування. Метою дорожніх випробувань є визначення усталеного уповільнення автомобіля під час гальмування.

Для автомобілів категорій М1 граничною величиною усталеного уповільнення є 6.5м/с²

Результати вимірів отриманих акселерометром зі швидкості 80км/год наведені на рисунку 1.9.

Рисунок 1.9 - Гальмівна діаграма автомобіля

З умови частоти обробки сигналу 50Гц, визначаємо що тривалість гальмування 4500 шагів, що відповідає 9с. гальмування. Тривалість наростання уповільнення 2,8с.