
книги из ГПНТБ / Гаспарянц, Г. А. Некоторые автоматические системы автомобиля учеб. пособие
.pdf- 69 -
Если поворот рулевого колеса прекратить,, силовой цилиндр,
продолжая поворачивать управляемые колеса, станет посредством жесткой обратной связи (пунктирная стрелка) поворачивать рычаг 2
вокруг точки Б ( теперь неподвижной), возвращая его в нейтраль ное положение. Вследствие этого полый стержень 6 клапана совмест но с пластиной 7 станут перемещаться к своему исходному положе
нию до тех пор, пока пластина не коснется своего седла. В это
мгновение рассматриваемая полость силового цилиндра окажетоя изо лированной одновременно и от воздушной магистрали и от атмосферы.
Давление в нем станет p = consi и поворот колес прекратится.
Так осуществляется слежение по перемещению .
Для обеспечения "чувства дороги" используется давление,ока зываемое воз,духом на уплотнительный поршень 8, выполненный заде
ло с полым стержнем 6 . Чем больше сопротивление повороту, тем больше давление р1 , а следовательно, тем большую силу нужно приложить к ободу рулевого колеса, чтобы удерживать регулирую
щий рычаг 2 в смещенном от нейтрального положении.
Пружинное устройство 3 следящего механизма ограничивает воз
можность относительного поворота рычага управления относительно сошки. Благодаря этому включение усилителя возможно лишь при оп
ределенном |
тангенциальном усилии Т0 |
на ободе |
рулевого колеса |
( см .ф иг.29). |
|
|
|
______ Расчет |
пневматического усилителя |
рулевого |
управления целе |
сообразно начинать с определения силы установочного натяга пру жины 3 следящего механизма.
Пользуясь расчетной схемой, приведенной на фиг,31,сГ .напи шем условия равновесия рычага управления относительно точки Я и сошки относительно оси его вала:
|
|
|
- 70 - |
|
|
|
Pnoa+ N ( c + §)= &b ; |
|
|
|
T% i рм ~ &C ) |
где |
рпо- |
сила установочного натяга пружины ; |
|
|
Н - |
реакция регулятора ; |
|
|
G- - |
сила воздействия сошки на рычаг управления; |
|
|
Т |
- |
тангенциальное усилие на рулевом колесе; |
|
1 |
- |
радиус рулевого колеса; |
|
Ьрм- |
передаточное число рулевого механима. |
В момент начала включения пневматического усилителя величи
на силы Л/ незначительна и определяется |
силами трения и возврат |
|||||
ной пружины клапанного распределителя. |
Полагая поэтому N=0 |
и |
||||
решая совместно |
уравнения |
( 22) относительно Рп |
, получим |
|
||
|
р _ |
о _ |
■ |
|
|
|
|
OZ срм у |
|
|
|
||
|
Гп~ ас |
|
|
|
||
Размеры а, |
5 и |
С |
берут по конструктивным соображениям. |
|||
Радиус рулевого |
колеса % и передаточное число ^ «р ул евого |
меха |
||||
низма определяют |
методами, |
известными из курса "Конструирование |
||||
и расчет автомобиля" |
из условия, чтобы |
при выходе |
из строя |
уси |
лителя был возможен поворот управляемых колес водителем. Танген
циальное, усилие Т0 на рулевом колесе, необходимое для включения усилителя, принимают в пределах 10—I I кГ, т .е . несколько больше,
чем в гидроусилителе. Благодаря этому не только исключается воз можность обратного включения усилителя при наезде колес на неров ности дороги, но предотвращается чрезмерный расход воздуха, так как при малых сопротивлениях повороту пневматический усилитель бездействуй?.
Насчет ,г('активного воздействия регулятора на рулевое колесо,
создающего "чувство дороги", сводится' к установлению зависимости

|
|
|
|
|
- |
71 |
- |
|
|
|
между давлением |
р1 |
в силовом цилиндре и дополнительным танген |
||||||||
циальным усилием |
Тр |
на ободе рулевого колеса, являющимся след |
||||||||
ствием |
этого давления. |
|
|
|
|
|
|
|||
Решая совместно |
уравнения (22) относительно Т |
, получим |
||||||||
|
т _ |
c[Pna.+ti(c+B)] . |
|
|
|
|||||
|
р |
|
|
6 г LPM |
|
|
|
|
||
Из схемы, приведенной |
на char.31, |
а |
, следует, |
что |
||||||
|
//= |
р |
Л - р |
JTdj |
J . |
|
|
|||
|
Y |
|
|
е г, ^ |
е |
|
|
|
||
Поэтому окончательно |
можно написать |
|
|
|||||||
|
Т = ЛРп<* + Р, |
|
Н |
с + 6 ) ] . |
|
|
||||
|
р |
|
|
Вг 1рм |
|
|
|
|
||
Не трудно видеть, что |
при выводе |
этой |
зависимости были |
|||||||
сделаны следующие упрощения, допустимые при предварительных |
||||||||||
практических расчетах: |
|
|
|
|
|
|
||||
I) |
вследствие |
малости |
перемещений приняты постоянными сила |
|||||||
пружины следящего |
механизма |
Р п |
и отношение |
: |
||||||
... . |
|
|
|
__ |
.. ”__... |
____ е |
|
Фиг.31 Схемы к расчету элементов пневматического усилителя рулевого управления .
72 -
2) не учтено трение и действие прукин клапанов в распреде
лителе - сопротивления, |
практически ни зависящие от |
давленияр |
|
и малые по сравнению с |
силой р к . |
|
|
Из полученного выражения следует, |
''го с увеличением сопро |
||
тивления повороту усилие, необход,," 'е |
для поворота |
рулевого ко |
леса, растет прямо пропорционально давлению в силовом цилиндре.
Величины, входящие в это выражение, должны быть выбраны такими,
чтобы при максимальном значении давления р |
§ пг/смг |
си |
|
ла Тр была не более |
14 кг. |
|
|
Расчет силового |
цилиндра пневматического |
усилителя |
принци |
пиально не отличается от расчета силового цилиндра гидроусилите ля. Рабочий перепад давления следует принимать в пределах
4 6 кг/см2,а силу |
Ру на штоке определять из выражения (1 6 ). |
______ Пневматический |
усилитель привода сцепления |
Пневматический усилитель привода сцепления, схема которого приведена на фиг.32, применяется на автомобиле МАЗ-500. Из фиг.32 видно, чтоупринципиально не отличается от пневмоусилите ля рулевого управления. Особо необходимо отметить, что здесь усилием пружины I в момент соприкосновения полого стержня 2 с
затвором клапана 3 определяется начало работы усилителя. Так как некоторые водители имеют обыкновение во время езды оставлять но гу на педали, что может вызвать постоянное буксирование сцепления,
необходимо, чтобы сцла СЦ, на педали, соответствующая началу включения усилителя, была достаточно большой.
Привод и усилитель должны быть спроектированы так, чтобы усилие Q- на педали было: при неработающем усилителе
- 73 -
Q-< 25+30Kr j соответствующее началу включения и при работа ющем усилителе 0 -^ 8 -г Юнг. Расчет элементов усилителя произво дится аналогично расчету пневмоусилителя рулевого управления.
Исходные величины (силу F на тяге привода и перемещение <f
этой тяги) определяют предварительным силовым и кинематически!--'
расчетом привода, известным из курса " Конструирование и расчет автомобиля".
Пневматический усилитель тормозного привода
Получили распространение три разновидности пневматических
усилителей тормозного привода: чистопневматичеокий, гидропнев матический.и гидровакуумный. Первые два типа применяют для гру зовых автомобилей средней и большой грузоподъемности, автопоез
дов и автобусов. Третий тип - главным образом для автомобилей
легковйх и грузовых малой грузоподъемности. Вследствие ограни ченности объема пособия здесь коротко остановимся лишь на пер вом типе.
Чистопневматический усилитель называют обычно пневматиче
ским приводом тормозов. Помимо узла питания, он состоит из тор
мозного крана (регулятор) и диафрагменных или поршневых испол
нительных механизмов. Устройство и работа пневматического при вода тормозов известны из курса "Конструкция автомобиля", поэ тому здесь лишь напомним о работе регулятора и рассмотрим его раочет.
Схема регулятора |
приведена на фиг.33; а |
. |
Его |
корпус имеет |
|||
три полости: |
Р - |
высокого |
давления, |
б |
- |
атмосферного |
|
давления, |
В - рабочего давления, которые |
связаны |
с исполни |
||||
тельными механизмами. |
Полость |
8 может |
попеременно |
сообщаться: |
?4 -
?и г.32. Принципиальная схема пневматического усилителя привода сцепления
через впуокной клапан I с полостью высокого давления, через вы
пускной клапан 2 с атмосфер-ой или быть замкнутой, когда оба клапана закрыты одновременно.
Когда тормозная педаль отпущена и приводная сила 9 = 0 ,
силы установочного натяга пружин 3 и 4 уравновешиваются и диаф рагма 5 с трубкой 6 занимают такое положение, при котором выпу скной клапан 2 оказывается открытым, впускной - закрытым, а тор мозные механизмы вследствие этого находятся в отторможенном сос тоянии.
При нажатии на педаль последовательно происходит следующее:
сила О- |
через пружину 3 передается на диафрагму, перемещает |
ее вместе |
с трубкой 6 к коническому затвору выпускного клапана, |
- 75 -
закрывает этот ю.апан - исполнительные механизмы разобщаются о
атмосферой. При дальнейшем перемещении диафрагмы открывается впускной клапан.
С открытием впускного клапана воздух из ресивера поступит
в рабочую полость регулятора и оттуда к исполнительным механиз мам - начнется торможение. Одновременно с этим возникает противо
действие давления воздуха силе & через диафрагму. Если
& -const , давление в рабочей полости, возрастая, переместит ди афрагму вместе с закрытым выпускным клапаном вверх до положения,
при котором окажется закрытым и впускной клапан. Такое состояние регулятора, когда его рабочая полость замкнута, называется рав новесным.
Каждому равновесному состоянию регулятора соответствует оп ределенное давление в тормозной магистрали, а следовательно и определенная интенсивность торможения. Для изменения рабочего давления рр необходимо нарушить равновесное'состояние: для
Фиг.33 Схема тормозного крана ( О. ) и его статическая х а р а к т е р и ст и к а ) .
|
- |
76 - |
|
увеличения |
-увеличить силу |
& |
, для уменыиения/о- уменьшить |
эту силу. |
Например, если силу |
&- |
уменьшить, диафрагма давлени |
ем воздуха в рабочей полости отожмется Еверх и при закрытом впускном клапане откроется выпускной. В результате этого произой
дет сброс давления р , который приведет регулятор в новое рав
новесное состояние, соответствующее меньшему рабочему давлению.
Таким образом, благодаря следящему действию диафрагменно
клапанного регулятора давление воздуха в тормозной магистрали из
меняется прямо пропорционально приводной силе 0- . Следящее
действие здесь осуществляется пневматической обратной связью ре
гулятора с исполнительным механизмом, которая проявляется в том, |
|
что, когда давление воздуха в исполнительном механизме достигает |
|
величины, соответствующей |
приводной силе 0- , регулятор приходит |
в равновесное состояние, |
запирая пневматическую тормозную маги |
страль и обеспечивая соответствующую интенсивность торможения.
Очевидно, что диафрагменная часть рассмотренного регулятора,
выполняющая в данном случае функции воспринимающего и сравниваю щего элементов, может быть заменена поршнем. Тормозные краны с поршневым следящим устройством имеют достаточно большое распро странение.
На фиг.33,5 приведена статическая характеристика регулято ра, представляющая собой зависимость рабочего давления рр от приводной силы 0- . Линия I иллюстрирует эту зависимость при на растании силы Q, , Линия п - при уменьшении этой силы. По ста
тической характеристике, которая приближенно соответствует слу жебному торможению автомобиля, оценивает качество следящего дей
ствия |
тормозного крана. Заштрихованная часть диаграммы |
характе |
ризует |
нечувствительность регулятора, которую оценивают |
коэффици- |
ектом |
нечувс тгят ельне ста |
|
- 77 -
который определяют для среднего значения рабочего давления,равно-
О
го 3 кГ/см .Нечувствительность является следствием деформации
пружин и главным образом трения.
В тормозных кранах с диафрагменным следящим устройством за
штрихованная зона столь мала, что ею, пренебрегают, и статическую
характеристику изображают в виде двух линий - I и Ш.
Для определения в первом приближении размеров регулятора и
характеристик его пружин напишем условия равновесия диафрагмы,
соответствующие трем состояниям следящего устройства: в момент начала торможения и отторманивания, при торможении с максималь
ной |
интенсивностью. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Условие |
равновесия следящего |
механизма |
в общем случав |
|
|||||||||||||
|
|
|
0-= КЧХ -*РПч * Fp +■Я |
г |
|
|
|
|
|
(23) |
||||||||
где |
&, - |
приводная сила; |
Кч- жесткость |
возвратной |
пружины; |
|||||||||||||
X |
-ход диафрагмы из положения, соответствующего 0 . - 0 |
|
до |
рас |
||||||||||||||
сматриваемого; |
Рпч - |
|
сила установочного |
натяга |
возвратной |
пружи |
||||||||||||
ны; |
F - эффективная площадь диафрагмы; |
р - |
давление |
в |
рабо |
|||||||||||||
чей |
полости |
регулятора; |
ft |
- |
вертикальная |
реакция затвора |
выпус |
|||||||||||
кного клапана. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
В момент |
начала |
|
торможения: |
Q.- &в- приводная сила,необходи |
|||||||||||||
мая для начала |
торможения;x - h 2 -расстояние |
между седлом и затво |
||||||||||||||||
ром выпускного |
клапана;р»0 ; |
ft=p - |
сила, |
необходимая для нача |
||||||||||||||
ла открытия впускного |
клапана. Следовательно, для этого |
состояния |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
О-о - K^hi + Р пч + Р ■ |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
При торможении |
|
с |
максимальной интенсивностью: GL = &та* |
||||||||||||||
x |
=hz + h, |
» |
где |
hi |
- максимальный ход затвора |
впускного |
кла |
|||||||||||
п а н а ;^ рр - |
давление |
в ресивере; |
f t - |
о (действием |
пружины 7 |
пре |
||||||||||||
небрегаем). Следовательно, |
для |
этого |
состояния |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
O' max |
z Кц (^i * h%) + Епч f |
fPp |
|
• |
|
|
|
78 -
В момент начала оттормаживания: х ^ Ь 2 ) р - Р р '} Р ~ 0
( минимальным усилием, необходимым для сохранения герметичности выпуокного клапана, пренебрегаем). Следовательно, для этого со
стояния |
|
~/ |
. |
, |
р, |
п |
|
|
|
|
|
Оmax ~ |
^2 + |
|
+ 'Рр |
|
|
|
Совместным решением этих уравнений находят значения величин |
|||||||
|
|
и приступают к компоновке регулятора. Для решения |
||||||
уравнений |
предварительно |
задают давление в ресивере |
рр и на |
|||||
основании |
выполненных конструкций |
- желательную статическую ха |
||||||
рактеристику регулятора. |
Значения величин |
d 0) |
а & max |
|||||
берут |
из характеристики. |
Величины: |
Р |
- из выракения( II); /?/ и |
||||
Аг - |
из |
выражений (12, а ) |
для плоского |
клапана |
для |
конического клапана .
Параметры пружины хода педали определим из следующих сооб ражений, Даже,если верхнее положение диафрагмы фиксировано, же
лательно, |
чтобы силы установочного натяга •пружин 3 и 4 |
были оди |
|||
наковыми. Тогда холостой ход педали будет минимальным. |
|
||||
Еесткость пружины найдем из условия |
|
|
|||
|
O'max ~ О о - |
Кз h } , |
|
|
|
где Л'з - |
искомая жесткость; |
h} ~ дополнительная деформация |
|||
пружины хода педали, |
которая должна быть |
такой, чтобы |
общее пе |
||
ремещение |
приводного |
стакана 8, |
равное |
h t + h2 + h3 приводило к |
|
допустимому общему ходу педали тормоза. |
|
|
|||
Вопросы и задания для повторения |
|
|
|||
I . |
Какова область применения полуавтоматических систем - |
||||
,;•клитчлы |
на автомобиле ? |
|
|
|