книги из ГПНТБ / Гаспарянц, Г. А. Некоторые автоматические системы автомобиля учеб. пособие
.pdf- 1еэ -
Фиг.82 Схема размещения на автомобиле двухпараметрного регулятора.
во внимание, что
)
>Гб
РнГв= РнЪ+ £п ,
найдем значения величин Гд , |
F6 и Р'п . |
С увеличением давления р |
увеличивается замедление автомо |
биля, а это приводит к уменьшению последовательно вертикальной |
<р |
||||||||||
реакции |
на |
ось , угла закрутки |
if |
торсиона |
и силы |
Р п |
. Угол |
||||
и сила |
Р п |
уменьшаются также |
при уменьшении нагрузки |
на автомо |
|||||||
биль. Поэтому каждому значению давления |
р |
и нагрузки |
будет |
со |
|||||||
ответствовать |
своя |
величина силы |
Рп |
, а |
следовательно и своя |
||||||
прямая на графике, отображающая состояние регулятора. Так кав |
|
||||||||||
ГЙ ■F6 ~const, |
все |
эти прямые |
параллельны между собой . |
|
|
||||||
На ( сновании |
изложенного для определения р ” |
проведем |
че |
||||||||
рез точку |
d 1 |
характеристики |
оптимального |
регулирования, ооотве |
|||||||
-200 -
Фиг.83 Характеристика двухпараметрного регулятора.
ствующую максимальному давлению pfinax |
c'cl1 |
|
|
линию .тиараллельную |
|||
и найдем |
„ |
|
|
|
Р п ~ П F г, . |
|
|
По лолучекным |
значениям сил Р г)' |
п р * |
с учетом деформа |
ции подвески и кинематических особенностей схемы установки регу лятора ( фиг.83) рассчитывают торсион.
Дротивоблокяровочные системы
Во время торможения колеса одновременно происходят два вза имосвязанных явления (флг.84; а ) :
во-первых, тормозным механизмом создается тормозной момент
Мт, препятствующий вращению колеса;
во-вторых, в результате этого и взаимодействия колеса о до
-201
рогой |
возникает момент |
сцепления |
, стремящийся поддерживав |
вращение. |
|
|
|
|
Очевидно, что если колесо при этом все еще катится, соотно |
||
шение |
мевду упомянутыми |
моментами |
определяется зависимостью |
|
МтМц, + Зк£к , |
( 5 4 ) |
где |
Эк - момент инерции колеса ; |
|
£- угловое замедление колеса.
Во время торможения имеет место упругое скольжение шины в
тангенциальном направлении. Степень скольжения оценивают величи
ной |
5 - |
г |
|
|
Уа ~ |
100% , |
|
|
|
иа. |
|
где |
S - относительное |
скольжение |
; |
|
1fa - действительная поступательная скорость колеса, рав |
||
|
ная скорости |
автомобиля |
; |
|
и)к<ък - формальная поступательная скорость колеса ; |
||
|
СОк - угловая скорость колеса |
; |
|
|
%к - радиус качения колеса ( |
в дальнейшем с некоторым до |
|
|
пущением будем считать %К-Ъ ^ . |
||
Интенсивность скольжения зависит от интеноивнооти торможения
Эта зависимость установлена экспериментально и приведена на фиг.
84,<Г , |
из которой следует, что.' |
а) |
по мере увеличения относительного скольжения S момент |
сцепления , т .е . эффективность торможения,вначале возрастает, за тем уменьшается;
б) |
наибольший тормозной эффект достигается при S = 15 + 30S? |
|
в) |
при |
S = ЮС$ величина момента сцепления определяется |
предельным? |
сцепными возможностями колеса |
|
r tf ~ УR >
|
|
|
|
|
|
|
- 202 - |
|
|
|
|
!де |
|
R - |
вертикальная |
реакция на колесе ; |
|
|
|
||||
|
|
(/? - |
коэффициент |
продольного сг |
льжения. |
|
|
||||
|
На той же фигуре приведена зависимость коэффициента попереч |
||||||||||
ного |
скольжения |
(/>' |
от |
5 |
, которая |
убеждает что при оптималь |
|||||
ной |
с точки |
зрения |
торможения величине |
скольжения $ |
, коэффици |
||||||
ент |
lf l |
все |
еще достаточно |
велик. |
|
|
|
|
|||
|
Тагам образом, |
если |
в процессе торможения |
автомобиля |
автома |
||||||
тически |
поддерживать |
режим, |
при котором |
S ~ |
15-30$, |
то |
будут |
||||
обеспечены одновременно и максимальная эффективность и достаточ ная безопасность торможения. Назначение противоблокирсвочных си стем (ИБО), над которыми в настоящее время работают го многих стра нах, а также в СССР, как раз и состоит в том, чтобы путем автома тического регулирования давления в тормозном приводе поддерживать на оптимальном уровне величину S
Фиг.84 Схема колеса, движущегося в заторможенном состоянии
(а) и график зависимости скольжения от интенсивности
торможения LS)
- 203 -
На сколько ИБО повышают эффективность торможения автомобиля видно, например, из приводимых ниже сравнительных данных фирмы Мерседес-Бенц.
Поверхность |
Скорость ав-ля |
Тормозной путь, м Уменьша- |
|||
дороги |
(начальная), |
с ПБС |
без |
ПБС |
ние торм. |
|
км/час |
пути & |
|||
|
|
|
|
||
Сухая |
80 |
31,1 |
35,1 |
|
I I |
Мокрая |
80 |
34,6 |
41,5 |
|
17,5 |
Характер одновременно изменения |
м т |
и tftp |
при служебном |
||
и аварийном торможениях приведены на фиг.85 |
.При аварийном тормо |
||||
жении реализуется максимальная возможность тормозного механизма,
поэтому именно этот случай и рассматривают разработчики ПБС.
Из фиг.85,сГ видно, что при аварийном торможении вначале,по
ка скольжение невелико, имеет место согласованный рост моментов
М г и Mip . |
Затем, после точки |
Я |
, продолжающееся увеличение |
момента Л7Т |
сопровождается не |
ростом, а уменьшением момента Му. |
|
Рассогласованное протекание этих моментов, начавшееся в точке Я ,
неизбежно приводит к блокированию колеса.
Задача ПБС состоит в том, чтобы при аварийном торможении ог
раничивать момент Мт некоторой оптимальной величиной. Практи
чески это достигается периодическим кратковременным уменьшением
в точке Я (ф иг.85,(Г ) и увеличением в точке б давления в тор
мозном приводе, в результате чего происходит периодическое изме
нение М т в некоторых пределах МТд ~ Мтв . Чем уже диапазон дБ
изменения относительного скольжения при работе ПБС и чем симмет
ричнее расположен он относительно %оп |
, тем выше качество ра |
боты системы. |
|
- 204 -
|
Фиг.85 Характер одновременного изменения |
M r |
и Л7у> - |
|
|||
|
при служебном |
( а ) |
и аварийном ( 6 ) |
торможениях. |
|||
|
В соответствии с этой |
задачей |
командное |
звено |
ПБС должно |
сле |
|
дить |
за состоянием вращения колеоа и подавать сигналы на снижение |
||||||
или увеличение давления в тормозной системе, |
если |
будет установ |
|||||
лена |
тенденция колеса соответственно к блокировке или устойчивому |
||||||
зращению. А исполнительный механизм - отработать этот |
сигнал |
одним |
|||||
из возможных способов: |
|
|
|
|
|
|
|
|
а) увеличением или уменьшением объема тормозного |
привода |
; |
||||
б) сообщением гидравлической магистрали тормозного привода
оооливом ( а пневматической - с атмосферой ) или источником пи
тания. |
|
|
Чтобы установить возможный параметр регулирования, |
т .е . при |
|
знак, по которому командное звено ПБС должно оценивать |
состояние |
|
вращения колеоа, вернемся к фиг.85 |
и произведем его |
анализ. |
|
|
|
|
- |
205 - |
|
|
|
|
Из этой фигуры и выражения (54 ) очевидно, что разностью |
|||||||
ординат точек |
кривых |
Mlт и 07у t соответствующих одному и тому |
||||||
же |
значению |
0 |
определяется |
величина |
углового замедления коле |
|||
са |
в рассматриваемый момент |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
с . |
|
|
|
|
|
|
|
|
Зк |
|
|
|
|
которая также, как и моменты изменяется |
с изменением интенсивно |
|||||||
сти |
скольжения. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Зависимость |
<5к = ф ( 5 ) , |
приведенная на |
фиг. 85; 5 |
тонкой |
|||
пунктирной линией, имеет характерную точку с |
. Она соответст |
|||||||
вует началу рассогласованного |
протекания зависимостей |
MT--f(s) |
||||||
и |
/*ly-ij)(s) . |
Эта |
точка является началом, резкого увеличения |
|||||
замедления, которое завершается блокировкой колеса. Скачок в из
менении величины |
<5* |
используют в |
ПБС |
в качестве первого вход |
||||||||
ного |
сигнала |
|
- для уменьшения давления |
в тормозном |
приводе. |
|||||||
|
С уменьшением давления в приводе уменьшается |
м т и в точ |
||||||||||
ке £ |
наступает |
равенство |
М1Т - М у |
, |
а замедление |
оказывается |
||||||
равным нулю - |
колесо |
в |
это |
мгновение |
катится |
с постоянной угло |
||||||
вой скоростью. С дальнейшим уменьшением |
Мт |
возникает |
избыточ |
|||||||||
ный момент |
Mlу - М т, |
который сообщает |
колесу угловое |
ускорение, |
||||||||
достигающее |
в |
точке |
б |
некоторой величины |
£ (б |
|
|
|||||
|
|
|
|
' |
= |
|
WГБ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
£ б |
|
Jk |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Это угловое ускорение используют в качестве второго входно |
|||||||||||
го сигнала - |
для увеличения давления в тормозном приводе. |
|||||||||||
|
В соответствии |
с проведенным анализом структурная |
схема ко |
|||||||||
мандного звена ПБС в общем случае представляется следующим. Вос
принимающий элемент непосредственно связан |
с объектом |
управления |
|||
- |
колесом |
и является датчиком |
скорости его |
вращения. |
Информация |
от |
этого |
датчика поступает в |
сравнивающий |
элемент , в |
котором |
-20 Б -
сопоставляется с величинами и знаками предельныхзначений изме
нения угловой скорости, заданными задающим элементом. В резуль тате сравнения этих сведений сравнивающий элемент формирует уп равляющий сигнал, который в преобразующем элементе приобретает
характер, необходимый для воздействия на исполнительный механизм
оистемы. |
|
|
' |
|
|
|
В настоящее |
время |
предложено и |
создано |
много самых различных |
||
ЛВС. По наиболее |
важному признаку - |
способу |
оценки состояния вра |
|||
щения колес - |
их можно |
разделить на две группы: |
механические |
|||
( инерционные) |
и электронные.На двух |
конкретных |
примерах позна |
|||
комимся с основными особенностями устройства и работы этих систем.
ПВО с механическим командным звеном, схема которой приведена
на фиг,86; 0 , состоит из двух самостоятельных приборов: командного#
и исполнительного 6 . Командное звено связано ременной переда
чей с карданным валом и через этот канал получает информацию о со стоянии вращения задних колес автомобиля. Принципиальные схемы
этих приборов приведены на фиг.87.
Внутри шкива I на оси 2 установлен маховик 3, который свя
зан оо шкивом посредством поводка 4 и шариково-винтового механиз ма, состоящего из двух шариков 5, кавдый из которых одновременно помещается в сферическом углублении маховика и винтовом углубле нии диска 6, нагруженного пружиной 7 .
Во время торможения |
на маховик ( воопринимаощий элемент ) дей |
||
ствует инерционный момент Мин |
, который шариково-винтовым ме |
||
ханизмом преобразуется в |
осевую |
силу 0- |
, причем |
Q. , |
2.Г1ин _ 2 J m |
|
|
|
|
|
|
- |
207 - |
где |
Ум - |
момент |
инерции |
маховика ; |
|||
|
6м - |
угловое |
замедление маховика ; |
||||
|
d - средник диаметр шариково-винтовой пары ; |
||||||
|
fi |
- |
угол |
наклона |
винтовой поверхности ; |
||
|
f |
- |
угол |
трения |
в |
шариково-винтовой паре. |
|
Сила |
|
&■ стремится сообщить диску 6, а |
вместе с ним стерж |
||
ню 8 осевое |
перемещение. Однако, этому препятствует усилие Рп |
||||
пружины 7 |
( |
задающий элемент). Перемещение этого стержня |
(срав |
||
нивающий |
элемент ) возможно |
лишь при условии |
& > P n |
, т .е . |
|
|
|
2 Эм |
р |
|
|
|
|
|
1 п - |
|
|
Момент инерции маховика, параметры шариково-винтового меха низма и величина установочного натяга пружины выбраны такими.что бы это условие наступало при той величине углового замедления ко лес автомобиля, которая принята в качестве входного сигнала для срабатывания ПБС.
Перемещение стержня 8 приводит к открытию воздушного клапа на 9 ( преобразующий элемент) и рабочая полооть I исполнительного механизма оказывается сообщенной о атмосферой ( управляющий сиг нал ) .
Исполнительный механизм представляет собой шариковый клапан,
управляемый вакуумной камерой. Клапан включен в тормозной привод между главным и колесными тормозными цилиндрами.
Когда воздушный клапан 9 закрыт, то благодаря отверотию 10
в полостях I и П устанавливается одинаковое разрежение и пружи на 12 через стержень 13 обеспечивает постоянное открытие шарико вого клапана 14.
При аварийном торможении воздушный клапан оообщает полость I
208 —
V
Фиг.87 Схемы командного (а ' и исполнительного (cf) механизмов инерционной НБС.