2.4 Оценка тормозной системы с пневматическим приводом и тормозным краном прямого действия

Рассчитать и построить статическую характеристику тормозного крана прямого действия, определить усилие на штоке тормозного крана, необходимого для обеспечения максимальных тормозных усилий на задних колесах при движении по дороге с коэффициентом φ.

Исходные данные: d_нк =0,056 м; d_внк=0,044 м, d_с=0,012 м, C_д=3,6Н/мм ; f_с=3,8 мм; f_д=7,7 мм, d_нд =0,12 м; d_внд=0,079 м, l = 0.102м, h’ =0,012м.

1. Следящее действие тормозного крана обусловлено равновесием сил действующих на диафрагму (без учета трения).

- усилие на штоке тормозного крана

Р_пр.д=С_Д(f_Д+f_С) =3,6(3,8+7,7)=41,4 Н

Активная площадь диафрагм F_k

Для построения статической характеристики достаточно рассчитать значения параметров для характерных точек «а» и «б».

Точка – а.

Р_в=0

= 0*0,0026+41,4=41,4 Па

Точка – б.

Р_в=0,7 МПа – давление в ресивере.

=0,7*0,00197*10⁶+41,4=1420,4 Па

φ = 0,6

Максимальный тормозной момент на задних колесах:

Тормозной механизм с равными перемещениями колодок поровну распределяет тормозной момент между первичной и вторичной колодками.

Момент на валике разжимного кулака

Усилие на штоке тормозной камеры

Активная площадь диафрагмы

Давление воздуха в тормозной камере

По графику статической характеристики определяем значение

= Н

φ = 0,7

Максимальный тормозной момент на задних колесах:

Тормозной механизм с равными перемещениями колодок поровну распределяет тормозной момент между первичной и вторичной колодками.

Момент на валике разжимного кулака

Усилие на штоке тормозной камеры

Активная площадь диафрагмы

Давление воздуха в тормозной камере

По графику статической характеристики определяем значение

= Н

φ = 0,8

Максимальный тормозной момент на задних колесах:

Тормозной механизм с равными перемещениями колодок поровну распределяет тормозной момент между первичной и вторичной колодками.

Момент на валике разжимного кулака

Усилие на штоке тормозной камеры

Активная площадь диафрагмы

Давление воздуха в тормозной камере

По графику статической характеристики определяем значение

= Н

По результатам расчетов строится график зависимости потребного усилия на штоке тормозного крана .

Рисунок 22-Статическая характеристика тормозного крана прямого действия

Рисунок 23-График зависимости потребного давления на штоке тормозного крана

3 Тепловой расчет тормозного механизма автомобиля

Кинетическая энергия автомобиля при торможении расходуется на преодоление следующих сопротивлений:

1. трения в механических, гидравлических или электрических тормозах;

2. сопротивления воздуха поступательному движению автомобиля и вращению колес;

3) сопротивления качению автомобиля;

4. трения в трансмиссии автомобиля;

5. скольжения шин по поверхности дороги.

Энергетический баланс торможения при качении всех колес без их блокировки будет:

где б' — коэффициент, учитывающий влияние вращающихся масс (при отключенном двигателе); m_а — масса автомобиля, кг; v_t— скорость в начале торможения, м/с; Σx_ср—среднее значение результирующей силы трения между барабаном и колодками; r_би r_к— радиусы тормозного барабана и колеса; σ— коэффициент скольжения заторможенного колеса; Р_шср-— средняя величина силы сопротивления воздуха на пути торможения автомобиля; s_τ—длина тормозного пути; g—ускорение силы тяжести; f— коэффициент сопротивления качению; М_r— средний момент сил трения трансмиссии, отнесенный к оси колес.

В случае блокировки (юза) всех колес первый, третий и четвертый члены правой части равенства обращаются в нуль.. При этом формула примет следующий вид:

где G_a — сила тяжести (вес) автомобиля.

Так как член P_Wcps_τ при имеющих место скоростях движения весьма мал, то практически вся кинетическая энергия затормаживаемого автомобиля воспринимается работой трения шин о дорогу, что вызывает их перегрев и усиленный износ.

Заметное улучшение энергетического баланса торможения и снижение работы, расходуемой на скольжение шин, может быть достигнуто при применении противоблокирующих устройств и регуляторов тормозных моментов, подводимых к отдельным мостам.

Кинетическая энергия движущегося автомобиля при торможении превращается в тепло. Хороший теплоотвод от тормозных механизмов является важной задачей.

Отвод тепла с поверхности трения может быть улучшен:

• применением для барабанов металлов, обладающих высокой теплопроводностью;

• увеличением поверхности охлаждения за счет оребрения;

• улучшением вентиляции нагреваемых деталей.

Большую износостойкость и лучшие фрикционные качества имеют барабаны, изготовленные из алюминиевых сплавов, рабочая поверхность которых покрыта путем распыливания слоем марганцовистой стали или специальным медно-бериллиевым сплавом.

При единичном торможении баланс тепла выразится формулой

где v₁ и v₂—начальная и конечная скорости автомобиля, м/с; m_б - масса нагреваемых деталей (в основном барабана), кг; с — теплоемкость материала барабана. Для чугуна и стали с = 500 Дж/(кг*К); Т_и= Т_б-Т_в - разность температур барабана Т_б и воздуха Т_в; F₆— поверхность охлаждения барабанов (дисков), м; k— коэффициент теплопередачи между барабаном и воздухом, Вт/(м²-К); t-время торможения, с.

Кроме расчета на нагрев определяется величина удельной работы трения L_тр(Дж/см²), приходящаяся на единицу поверхности фрикционной накладки

Допустимые величины L_Tp при скорости движения в начале торможения v= 60 км/ч (16,7 м/с) составляют 400—-1000 Дж/см²[40—100 (кг-м)/см²] в зависимости от типа автомобиля и удельной мощности двигателя.

Одним из показателей для выбора размеров тормозных накладок является масса груженого автомобиля m_а(кг), приходящаяся на 1 м² или 1 см² поверхности трения фрикционных накладок. Для легковых автомобилей отношение m_a/F_Σсоставляет (1,0-2,0) 10⁴ кг/м².

Исходные данные: m_a=12000кг; m_б=10,8кг; с=500 Дж/(кг*К);v=60 км/ч=16,7м/с;m_a/F_Σ=3*10⁴кг/м²;α=120^о;вариант1 v₁=80км/ч=22,2м/с;v₂=60км/ч=16,7м/с;вариант2 v₁=60км/ч=16.7м/с;v₂=0км/ч=0м/с;

Вариант 1

Вариант 2