книги из ГПНТБ / Петров М.А. Работа автомобильного колеса в тормозном режиме

Формирование величины е¥ t значительно усложняет сис­ тему, поэтому регулирование можно построить по схеме поис­ кового смещения цикла в сторону излишнего растормаживания, а по величине запаздывания задавать продолжи­ тельность растормаживания в последующем цикле.

Противоблокировочное устройство превращается в экстре­ мальный регулятор, практическая реализация которого не мо­ жет вызвать принципиальных затруднений [16].

Введение экстремального регулирования с целью устране­ ния излишнего растормаживания позволяет рассматривать противоблокировочное устройство как регулятор тормозного момента в соответствии с моментом по сцеплению и оценивать качество регулирования величиной потерь в установившемся и переходном режимах. Большие возможности для оптимиза­ ции работы такого регулятора создаются в случае использо­ вания чувствительных элементов, выдающих непрерывную ин­ формацию о движении колеса в виде угловой скорости и ее производной.

Опубликованные результаты испытаний противоблокпровочной системы «Teldix» [17; 18], выполненной на базе элект­ рического чувствительного элемента, показывают ее высокую эффективность и надежность в работе. Такие системы могут включать в себя счетно-решающие устройства, обеспечиваю­ щие оптимальность подачи сигналов регулирования в различ­ ных условиях торможения.

Возможность введения экстремального регулирования по упрощенной схеме подтверждается испытаниями разработан­ ного противоблокировочного устройства, в качестве чувстви­ тельного элемента которого был использован генератор посто­ янного тока [15].

На рис. 6.5 показана осциллограмма установившегося ре­ жима торможения (ИУ-4), когда система регулирования ис­ пытывает возмущения лишь в связи с неравномерной работой исполнительного органа и изменениями сцепных свойств бе­ гового барабана стенда. В рассматриваемом случае сигнал на снижение тормозного момента подается при замедлении коле­ са « 3 0 1/сек2, отпускание же реле, управляющего цепыо ис­ полнительного органа, происходит при разгоне колеса. При­ чем этот момент корректируется интегрирующим звеном (см. § 6), осуществляющим поддержание определенного соотноше­ ния интегралов замедления и ускорения, соответствующего, в

158

Рис. 6. 5. Осциллограмма процесса торможения колеса с устранением его блокирования (противоблокнровочное устройство работает как регулятор тормозного момента):

1 — тормозной момент; 2 — тормозная сила; 3 — давление в приводе; 4 — угловая скорость ведомого колеса; 5 — угловая скорость затормаживаемого колеса; 6 — производная угловой скорости затормаживаемого колеса; 7 — отметки углового пути затормаживаемого колеса; 8 — отметки углового пути бегового барабана; М —максимальный момент по сцеплению; М —

реализуемый момент по сцеплению.

данном случае, линейному замедлению оси колеса в 1 м/сек2. Поддержание определенного соотношения интегралов обеспе­ чивает практически полную реализацию сцепления, что под­ тверждается нанесенными на осциллограмму максимальными значениями сцепной силы и момента (штриховые линии). До­ пущенное в цикле (а — d — е — I'■— п) излишнее расторма­ живанію составляет за время разгона 2,6 кгсм (менее 3,5% от момента по сцеплению).

Однако такое незначительное растормаживанію сопровож­ дается существенным изменением характерных параметров.

159

Так, соотношение интегралов замедления и ускорения пока­ зывает среднее за цикл ускорение, соответствующее 0,57 м/сек2. Тогда как в предшествующем и последующем циклах оно равно соответственно 1,3 и 0,95 м/сек2. Продолжительность времени в цикле (а — d — e — l' — п) от момента изменения знака производной угловой скорости до появления сигнала на следующее разблокирование составляет 0,046 сек, в предществующем цикле это время равно 0,025 сек, в последую­ щем — 0,023 сек.

Скорость скольжения колеса в контакте при этом состав­ ляет 0,5ч-0,8 м/сек, т. е. проскальзывание находится в интер­ вале 6-нЗО°/о (для скорости 20 км/час). С повышением скорос­ ти интервал проскальзывания сокращается.

§ 6. Экспериментальное исследование устранения блокирования колеса на стенде

с беговым барабаном

Разработанное противоблокировочное устройство было подвергнуто всесторонним испытаниям на стенде с беговым барабаном (ИУ-4). Исполнительный орган противоблокировочного устройства представлял собой регулятор давления с электромагнитным приводом, работающий по принципу изме­ нения объема в тормозной системе [19]. В качестве чувстви­ тельного элемента использовался генератор постоянного тока с независимым возбуждением.

Испытание проводилось для различных схем противоблокировочных устройств, приведенных на рис. 6.6.

По'схеме а противоблокировочное устройство устраняет блокирование одного колеса. По этой схеме проводилась про­ верка возможности организовать экстремальное регулирова­ ние тормозного момента.

Создаваемое тахогенератором на сопротивлении R0 напря­ жение дифференцируется, и возникающее напряжение на соп­ ротивлении R1 подается на вход усилителя. На выходе уси­ лителя установлено поляризованное реле РП-4, которое при определенной величине замедления колеса замыкает цепь про­ межуточного реле РП-6, соединяющего тяговые электромаг­ ниты исполнительного органа с цепью питания.

Момент замыкания реле РП-4 определяется его настрой­ кой, отпускание реле происходит при ускорении затормажива­ емого колеса, этот момент корректируется интегрирующим

160

Рис. 6.6. Принципиальные электрические схемы противоблокнровочного устройства:

а — экстремальный регулятор тормозного момента; б — ре­ гулятор угловой скорости колеса; в — регулятор тормозного момента для двух колес автомобиля.

6 З ак аз 6471

звеном R2 C2 . Коррекция осуществляется следующим образом:

за время блокирования колеса конденсатор получает заряд, пропорциональный падению угловой скорости колеса; при из­ менении знака .производной, разряжаясь на обмотку реле, конденсатор задерживает его отпускание. Эта задержка воз­ растает при значительном падении угловой скорости колеса II малой интенсивности последующего разгона.

Таким способом создается возможность исключить излиш­ нее растормаживанію в установившемся режиме и сохранить в определенной мере способность устройства устранять бло­ кирование при различных возмущениях.

Схема b соответствует устранению блокирования по прин­ ципу сравнения угловых скоростей двух колес. Напряжение тахогенераторов подается на обмотки поляризованного реле. При появлении определенной разности напряжений (разности угловых скоростей колес) поляризованное реле замыкает цепь промежуточного реле, управляющего цепыо тяговых электро­ магнитов. Снижение давления в приводе производится до вы­ равнивания угловых скоростей колес. По этой схеме проводи­ лась проверка устранения блокирования устройством, рабо­ тающим как регулятор угловой скорости затормаживаемого колеса.

По схеме с противоблокировочное устройство устраняет блокирование двух задних колес автомобиля ГАЗ-21 в режи­ ме регулятора тормозного момента. В этом случае напряже­ ние тахогенераторов суммируется и, таким образом, произво­ дится имитация установки одного чувствительного элемента с приводом от карданного вала.

При испытаниях торможения с устранением блокирования чередовались с торможением заблокированными колесами для определения реализации коэффициента трения и с плав­ ным затормаживанием для определения реализации коэффи­ циента сцепления. Получаемые таким образом величины ис­ пользовались для определения степени реализации макси­ мального значения коэффициента сцепления.

В случае работы противоблокировочного устройства по принципу сравнения угловых скоростей величина порога рас­ согласования на срабатывание устройства задавалась равной 3 1/сек. Наибольшая степень реализации сцепления при поро­ ге на срабатывание 3 1/сек и пороге на опускание реле 1 1/сек получена при скорости изменения тормозного момента К\ = =/(2=2004-350 кгсм/сек и составили (0,84-0,9) сртах.

Введение переключения управляющего реле с предвареии-

162

ем, т. е. выдачи сигнала на последующее затормаживание до достижения колесом критического проскальзывания уменьши­ ло излишнее растормаживание, и степень реализации сцепле­ ния была получена 0,9 сратх. Амплитуда изменения угловой скорости затормаживаемого колеса при этих темпах находи­ лась в пределе 6-МО 1 /сек, а средняя скорость скольжения за цикл 0,8-=-1,5 м/сек.

В качестве подтверждения некоторых принципиальных по­ ложений на рис. 6.7 дана осциллограмма устранения блокиро­ вания заключительной фазы торможения до полной останов­ ки беговых барабанов. На осциллограмме обозначены харак­ терные точки в соответствии с диаграммой процесса тормо­ жения (рис. 6.3).

Анализ осциллограммы показывает, что величина крити­ ческого проскальзывания сохраняется до конца торможения при уменьшении разности угловых скоростей ведомого и не­ блокируемого колеса до нуля. Величина замедления колеса при его затормаживании в зоне качения по мере снижения уг­ ловой скорости уменьшается. Измеренные средние значения этого замедления по осциллограмме и определенные расчетом

всех трех циклах имеет место кратковременное блокирование колеса.

Разгон колеса начинается после того, как давление в при­ воде снизится до значения, при котором величина создавае­ мого тормозного момента (нанесен до точки d штриховой ли­ нией) становится равной моменту, образуемому силой трения в контакте (точка d).

Сравнение угловой скорости колеса со значением, соот­ ветствующим критическому проскальзыванию (точка а), озна­ чает начало излишнего растормаживания. Этот момент опре­ деляется по записи угловой скорости с примерным смещением по времени в соответствии со средним значением сдвига фазы и дополнительно корректируется по началу резкого падения тормозной силы. Запись тормозной силы с этого момента от­ четливо фиксирует излишнее растормаживание, что подтвер­ ждает положение теоретического анализа.

После момента, отмеченного на осциллограмме точкой п% устранения блокирования уже не происходит, так как угловая скорость ведомого колеса снижается до значения порога рас­ согласования.

Общая степень реализации сцепления (cpтах = 1,1-^-1,15),

определяемая отношением среднего за цикл реализованного момента по сцеплению к среднему значению момента по сцеп­ лению, получается во всех циклах различной вследствие раз­ ной продолжительности чистого скольжения и величины из­ лишнего растормаживания. Так, в цикле 1 эта реализация составила 0,9, в цикле 2 — 0,93, в цикле 3 — 0,91.

Для проверки устранения блокирования в условиях дей­ ствия возмущений, т. е. в переходном режиме, было исполь­ зовано 2 метода: проводилось экстренное затормаживание с высокой скоростью изменения тормозного момента, и на по­ верхности бегового барабана создавались участки с повышен­ ным и пониженным значением сцепления. Последним имити­ ровалось изменение сцепления на пути торможения. Участок с повышенным сцеплением получали натиранием беговой по­ верхности барабана битумом, дополнительным последующим втиранием талька создавался участок с коэффициентом тре­ ния на 15-f-30% ниже, чем на чистой поверхности барабана. Также применялось натирание тальком половины беговой по­ верхности шины и подливание воды в зону контакта при тор­ можении.

В целом было установлено, что регулирование по принци­ пу сравнения угловых скоростей затормаживаемого и ведомо­ го колес характеризуется надежным устранением блокирова­ ния в условиях действия возможных реальных возмущений. Потери по реализации сцепления и средняя скорость сколь­ жения в переходных режимах возрастают. Для улучшения этих показателей требуется увеличение скорости изменения тормозного момента по сравнению с их оптимальным значени­ ем для установившегося режима.

Аналогичные испытания были выполнены со схемой устра­ нения блокирования с сигналом на растормаживание и затор­ маживание при превышении замедлением (ускорением) коле­ са пороговых значений [20]. Испытания показали возмож­ ность получения при соответствующей настройке противоблокировочного устройства высоких показателей в установив­ шемся режиме. Но создание возмущений в виде экстренного затормаживания, падения сцепления на пути торможения или в виде значительного изменения скорости роста и падения тормозного момента в процессе торможения часто вызывает движение колеса в зоне большого проскальзывания вплоть до режима с временным блокированием колеса и небольшим по­ следующим разгоном.

Качество регулирования значительно улучшалось после

165

введения корректирующего звена (рис. 6.6). Параметры кор­ ректирующего звена и момент опускания реле РП-4 при уско­ рении колеса подбирались экспериментально так, чтобы сок­ ратить излишнее растормаживанію в установившемся режиме и обеспечить удовлетворительную отработку возмущения в виде экстренного затормаживания.

На рис. 6.8 показана осциллограмма устранения блокиро­ вания при высокой скорости изменения тормозного момента (ki = k2=800 кгсм/сек.). Устранение блокирования произво­ дилось при линейном замедлении оси колеса м/сек2, угло­ вое замедление колеса при этом составляете2,7 1/сек2. На

сигнал на растормаживанію должен подаваться при угловом замедлении колеса 35 1/сек2.

Можно сделать заключение, что изменение скорости роста тормозного момента приводит к появлению ошибок в выдаче сигнала на растормаживание, что влечет за собой изменение средних замедлений колеса за цикл, продолжительности вы­ дачи сигнала и качественных показателей устранения блоки­ рования. Небольшое изменение излишнего растормаживапия при высоких скоростях падения тормозного момента уже практически не сказывается на продолжительности времени от окончания разгона колеса до выдачи нового сигнала на растормаживание и, следовательно, при данной инерционнос­ ти обратной связи такое изменение излишнего растормаживания уже не может быть уловлено.

По данным шести циклов средняя степень реализации сцепления получается более 95%, средняя скорость скольже­ ния колеса составляет 0,56 м/сек, т. е. качество устранения блокирования сохраняется весьма высоким.

Введение корректирующего звена также повышает спо­ собность противоблокировочного устройства к отработке воз­ мущений [15]. На рис. 6.9 приведена осциллограмма экстрен­ ного затормаживания колеса с начальной скорости 20 км/час. Скорость увеличения тормозного момента превышает в дан­ ном случае 1000 кгсм/сек и превосходит величину, получае­ мую в эксплуатационных условиях. Осциллограмма показы­ вает, что задержка отпускания управляемого реле корректи­ рующим звеном оказывается недостаточной для полного разго­ на колеса в первом цикле, хотя сигнал на повышение тормоз­ ного момента и подается после того, как пройден максимум ускорения колеса. Только после двух последующих циклов

166