книги из ГПНТБ / Петров М.А. Работа автомобильного колеса в тормозном режиме
.pdfБ а л а к и и |
В. Д. |
Исследование |
|
устранения |
блокирования колес |
авто |
|||||||
мобиля при торможении. Автореферат диссертации, 1970. |
|
||||||||||||
Б а л а к и н |
В. |
Д. |
Исследование |
устранения блокирования колес автомо |
|||||||||
биля при торможении. Диссертация, 1969. |
|
|
|||||||||||
Б а л а к пн |
В. |
Д., |
П е т р о в |
М. |
А. |
Аналитическое исследование тормо |
|||||||
жения колеса е протпвоблокпровочпым устройством в тормозном |
|||||||||||||
приводе. «Автомобильная промышленность», № 11, 1665. |
|
||||||||||||
Гр е д е с к у л |
А. |
Б., |
Л о м а к а |
С. И. Проблемы создания автомобиль |
|||||||||
ных протпвоблокнровочных устройств. «Автомобильный транспорт», |
|||||||||||||
(сборник), № 9, изд. «Техника», Киев, 1972. |
|
|
|||||||||||
О р ж е в с к и іі |
И. |
С. |
К. анализу |
работы противоблокпровочного приспо |
|||||||||
собления. Ж. «Автомобильная промышленность», № 10, 1966. |
|
||||||||||||
И а V і 1 а п d G. S. Automatic |
brake |
control for |
trucks — what good |
is it? |
|||||||||
SAE Preprints № 680591. |
|
|
|
|
|
|
|||||||
Б а л а к и н |
В. |
Д., |
П е т р о в |
М. |
|
А. |
Анализ |
плоского движения |
затор |
||||
маживаемого эластичного колеса. Сборник «Исследование работы |
|||||||||||||
пневматических шип», Западно-Сибирское книжное издательство, |
|||||||||||||
Омск, |
1970. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Д е д к о в |
В. |
К.. |
Исследование взаимодействия |
шипы тормозного колеса |
|||||||||
с поверхностью при высоких скоростях качения. Сборник «Трение |
|||||||||||||
твердых тел», изд. «Наука», Москва, 1964. |
|
|
|||||||||||
Slopping |
heavies without skids. „Engineering", 1967, № 5282. |
|
|||||||||||
Б а л а к и н |
|
В. |
Д., |
П е т р о в |
М. |
А. Протпвоблокировочное устройство' |
|||||||
іі обеспечение минимально возможного тормозного пути. Ж. «Авто |
|||||||||||||
мобильная промышленность», № 7, 1969. |
|
|
|||||||||||
М о р о с а н о в |
И. |
С. |
Релейные |
экстремальные системы. Изд. «Наука», |
|||||||||
Москва, 1964. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
C u r t i s A n t h o n y . |
All |
done |
by |
wires. Electronic anti-skid braking sys |
|||||||||
tems. Motor |
(Engl.), |
1967, № 3416. |
|
|
|
||||||||
L i m p e r t W. D., |
L e i b e r H. Ein neuer Weg zur Verhütung des Blockie |
||||||||||||
rens |
von |
Kraftfahrzeugradern — durch adaptive Bremsschlupfregeluiig. |
|||||||||||
Automob. Ind. № 4, 1968. |
|
|
|
|
|
|
|||||||
Б а л а к и н |
|
В. |
Д., |
П е т р о в |
М. |
|
А. |
Регулятор давления в гидравличе |
ском тормозном приводе. Ж. «Автомобильная промышленность», 1966,
№12.
Б а л а к и н |
В. Д., |
П е т р о в М. |
А. Устранение блокирования колес ав |
|||
томобиля при торможении. Материалы Всесоюзного научно-техниче |
||||||
ского семинара «Состояние п перспективы улучшения тормозных сис |
||||||
тем автомобилей», Москва, |
1969. |
|
||||
П е т р о в |
М. |
А., |
П а з ар ко |
С. |
А. |
Моделирование движения автомо |
бильного колеса при торможении. «Исследование торможения авто |
||||||
мобиля |
и работы пневматических |
шин» (сборник), Западно-Сибир |
||||
ское книжное издательство, Омск, |
1973. |
Г л а в а V I I
РАБОТА КОЛЕСА ПРИ ИМПУЛЬСНОМ ПОДВЕДЕНИИ
ТОРМОЗНОГО МОМЕНТА
Наиболее эффективным и перспективным средством улуч шения тормозных свойств автомобиля несомненно являются противоблокировочные устройства, которые автоматически поддерживают режим торможения с максимальной интен сивностью и устраняют блокирование колес.
Наибольшая эффективность работы противоблокировочиых устройств достигается применением полноприводных схем, включающих чувствительные элементы и исполнитель ные органы для каждого колеса автомобиля.
Такие схемы значительно усложняют конструкцию тормоз ного привода и повышают его стоимость. Поэтому в настоя щее время большое внимание уделяется упрощенным схемам противоблокировочных устройств с целью получения компро миссного решения на современном этапе развития конструк ции автомобиля.
Упрощение схемы достигается путем сокращения коли чества исполнительных органов и даже отказа от обратной
связи.
Одновременное изменение приводного усилия на несколь ких колесах автомобиля, находящихся в различных условиях, ограниченность или отсутствие информации о режиме движе ния затормаживаемого колеса предъявляют высокие требова ния к работе исполнительного органа.
Приемлемая эффективность упрощенных вариантов проти воблокировочных устройств может быть достигнута путем оп
179
тимизации параметров работы исполнительного органа, удов летворяющих, по возможности, широкому диапазону изменя ющихся условии движения автомобиля.
§1. Схема процесса
Включение в тормозную систему исполнительного органа, работающего в автоматическом импульсном режиме, позволя ет периодически снижать приводное усилие на затормажива емых колесах. Вследствие непрерывного изменения соотноше ния тормозных и сцепных сил колесо движется с различной степенью проскальзывания, попеременно переходя из состоя ния блокирования в состояние разблокирования. Это способ ствует поддержанию вращательного движения колеса и обес печивает улучшение показателей процесса торможения по сравнению с блокированным колесом [1; 2; 3; 4].
Вотличие от автоматических противоблокировочпых уст ройств такие системы работают, как правило, со значитель ным несоответствием среднего значения подведенного тормоз ного момента моменту по сцеплению, т. е. с иедотормаживанием или перетормаживанием. Это вносит значительные изме нения в рабочий процесс тормозящего колеса и усложняет задачу исследования, поскольку возрастает неопределенность
висходных данных. Поэтому приведенные ниже результаты следует рассматривать как первую попытку приближенного анализа процесса импульсного торможения.
Вначальной стадии торможения (рнс. 7.1, участок 1) во дитель, воздействуя на тормозную педаль, увеличивает давле ние в тормозном приводе. С возрастанием тормозного момен та угловая скорость затормаживаемого колеса сок отклоняет ся от угловой скорости ведомого колеса соа. В связи с этим возрастает относительное проскальзывание и реализуемый
коэффициент сцепления.
Закон изменения тормозного момента на этом участке за висит от типа тормозного привода и характера управляющего воздействия водителя. По истечению времени t\ тормозной момент достигает величины максимального момента по сцеп лению М?тах с учетом инерционных потерь, а поэтому даль нейшее увеличение М1 вызывает интенсивное увеличение проскальзывания и через время U колесо полностью блокиру ется и находится в таком состоянии в течение времени t3. После включения в работу исполнительного органа (импуль-
180
tee*
^ rn a x
'fo
tew
Рис. 7. 1. Схема процесса импульсного торможения:
Мт— тормозной момент; Л1тср — среднее значение тормозного момента; M’f max— максимальный момент по сцеплению; М¥о— момент по сцепле нию на заблокированном колесе; AM •— величина перетормажнвания ко леса; (Оа — угловая скорость ведомого колеса; сок— угловая скорость затормаживаемого колеса; ершах— максимальное значение коэффициента сцепления; tpn — коэффициент сцепления на заблокированном колесе; s — относительное проскальзывание затормаживаемого колеса; s к— критическое значение относительного проскальзывания; t n— длитель
ность отдельных участков процесса; т — время полного цикла.
сатора) тормозной момент начинает циклически изменяться по закону MT(t) с амплитудой А и частотой ѵ.
Падение тормозного момента, обусловленное работой импульсатора ниже величины момента по сцеплению для забло кированного колеса М вызывает разблокирование колеса, т. е. увеличение его угловой скорости на участке t\ и ід, а за тем процесс повторяется.
Начиная с участка U, ход процесса определяется парамет рами работы импульсатора, а поэтому условно назван устано вившейся стадией в отличие от предыдущей — неустановив шейся.
181
Разность AM между средним тормозным моментом /Мтср и максимальным моментом по сцеплению М?тах определяет недотормаживание или перетормаживаиие колеса по средним показателям процесса.
На рис. 7.2 показано изменение угловой скорости тормозя щего колеса для различной величины AM.
Рис. 7. 2. Торможение колеса при различном соотношении среднего тор мозного момента и максимального момента по сцеплению:
AM = —20 кгсм — недотормаживание; ДА1 = 0 — равенство среднего тор мозного момента и максимального момента по сцеплению; АМ = = 20 кгсм — перетормаживаиие.
При недотормаживапин (Д/И<С0) и точном соответствии среднего тормозного момента максимальному моменту по сцеплению (ДтИ=0) колесо сохраняет вращательное движе ние в течение всего процесса.
Если же имеется перетормаживаиие (А/И>0), угловая скорость колеса интенсивно снижается и появляются участки кратковременного блокирования. Однако вследствие цикли ческого изменения момента колесо сохраняет вращательное движение в течение большей части процесса торможения.
182
§ 2. Измерители эффективности импульсного торможения
Для анализа процесса импульсного торможения использо вание общепринятых измерителей эффективности [5; 6] пред ставляет некоторые неудобства ввиду кратковременности ана лизируемых явлений и широкого диапазона изменения многих параметров, характеризующих работу колеса в тормозном режиме. Учитывая тот факт, что тормозная сила и величина среднего замедления пропорциональны реализуемому коэф фициенту сцепления, а определение их связано с нахождени ем коэффициента сцепления, представляется возможным оце нивать эффективность кратковременных процессов торможе ния колеса непосредственно по реализуемому значению коэф фициента сцепления.
Поскольку значение реализованного коэффициента сцеп ления изменяется в течение цикла, целесообразно определять его среднее значение
где |
Фср |
*2 |
М /ф(0‘^ > |
(7-1) |
|
|
|
Л |
|
t\\ І2 |
— рассматриваемый интервал времени; |
коэффициента |
||
Ф ( I ) — закон изменения |
реализованного |
|||
сцепления в данном интервале. |
|
|||
Для |
сравнимости результатов эффективности торможения |
в различных |
условиях по сцеплению можно использовать от |
|
носительную |
величину степени реализации |
коэффициента |
сцепления [7] |
|
|
|
q = - ^ ~ . |
(7.2) |
|
ф ш ах |
|
Боковая устойчивость затормаживаемого колеса определя ется способностью его воспринимать боковые силы без значи тельного скольжения в направлении действия этих сил. Ранее было показано (гл. VI), что боковое перемещение колеса', при прочих равных условиях, в основном определяется скоростью скольжения элементов шины в контакте или относительным проскальзыванием в плоскости вращения колеса.
Следовательно, значение относительного проскальзывания может служить измерителем потенциальных возможностей колеса к созданию реакции боковым силам.
Ввиду непрерывного изменения этого измерителя по ана логии с реализованной величиной коэффициента сцепления
183
Мт,
Рис. 7. 3. Импульсное торможение колеса в установившейся стадии за один период изменения тормозного момента:
М т — тормозной момент; М тср— средняя величина тормозного момента; шах— максимальный момент по сцеплению; ДЖ — величина перетормажп-
вания; А — амплитуда колебаний тормозного момента; <вк— угловая ско рость затормаживаемого колеса; s — относительное проскальзывание колеса; sCp— среднее значение относительного проскальзывания; sup— критическое значение относительного проскальзывания; ср Ср— среднее значение реализо ванного коэффициента сцепления.
целесообразно рассматривать не мгновенные, а средние зна чения относительного проскальзывания Sj-рДля анализируемо го интервала времени:
*ср = — Ц - i's(l)-dt. |
(7.3) |
t 2 ~ t \ 1 1 |
|
На рис. 7.3 показано изменение принятых измерителей в течении цикла импульсного торможения колеса в установив шейся стадии.
Ввиду того, что ДуИ > 0, угловая скорость колеса за пол ный цикл торможения изменяется в широком интервале от О до величины, близкой угловой скорости ведомого колеса. Со ответственно изменяется и относительное проскальзывание.
Реализованный коэффициент сцепления также претерпева ет значительные изменения в течение рассматриваемого цик ла, особенно при излишнем растормаживании.
Средние значения измерителей срср и scp , определяемые по уравнениям (7.1; и 7.3), нивелирует местные изменения па раметров и дают объективную оценку всего цикла.
В случае импульсного подведения тормозного момента, средняя величина которого обеспечивает превышение над максимальным моментом по сцеплению, т. е. при перетормаживании, для сравнительной оценки циклов по эффективности и устойчивости достаточно знание одного измерителя фср
или q.
Увеличение фср неизбежно сопровождается снижением scp
для закритической области типовой зависимости cp(s) и на оборот [8], поэтому в дальнейшем анализе иногда использу ется лишь один измеритель — степень реализации коэффици ента сцепления q.
§3. Влияние режима импульсирования на эффективность торможения
Теоретический анализ с использованием математической модели торможения одиночного колеса автомобиля ГАЗ-53Ф выполнен для случая плоского качения при постоянной верти кальной нагрузке и различном сочетании параметров устано вившегося торможения [9].
В случае перетормаживания установившаяся стадия тор можения, как правило, начинается разгоном колеса с началь ной угловой скорости, равной нулю (рис. 7.2). Оптимальные
185
показатели процесса достигаются в том случае, когда исклю чается работа колеса с недотормаживаиием ( s < s K]J и сво дится к минимуму время заблокированного состояния.
На рис. 7.4 приведены расчетные зависимости степени реа лизации коэффициента сцепления и среднего проскальзыва-
Рис. 7. 4. Зависимость степени реализации коэффициента сцепления от час тоты и перетормаживания:
q — степень реализации максимального коэффициента сцепления; s cp— среднее значение относительного проскальзывания; ѵ — частота изменения тормозного момента; Д/И— момент перетормаживания.
ния от частоты и амплитуды импульсирования. Анализ приве денных данных показывает, что максимальное значение сте пени реализации коэффициента сцепления за один цикл изме нения тормозного момента не зависит от амплитуды. Но каждому значению амплитуды соответствует оптимальное значение частоты (ѵопт), при котором достигается максималь ная реализация коэффициента сцепления (qmax). С возраста нием амплитуды оптимальная частота смещается в сторону
186
увеличения. При частотах ѵ < ѵ опт снижение реализации ко эффициента сцепления происходит за счет излишнего разгона колеса в фазе растормаживания и за счет роста времени чис того скольжения в фазе затормаживания.
Увеличение частоты по сравнению с ѵ 0Пт приводит также
к снижению реализации коэффициента сцепления, в основ ном, за счет неполного разгона колеса в фазе растормажива ния и относительного возрастания времени пребывания коле са в состоянии чистого скольжения при затормаживании.
Более интенсивное снижение степени реализации коэффи циента сцепления наблюдается при отклонении частоты в сто рону малых значений. С возрастанием частоты увеличивается среднее значение относительного проскальзывания (s„p ), что свидетельствует о снижении потенциальных возможностей ко леса к восприятию боковых сил при наличии перетормаживания.
При любых значениях амплитуды и степени перетормаживания по мере снижения поступательной скорости оптималь ная частота ѵопт возрастает (рис. 7.5). Особенно интенсивный рост наблюдается в зоне малых скоростей.
С увеличением вертикальной нагрузки на колесе опти мальная частота несколько снижается.
Таким образом, в установившейся стадии импульсного тор можения различному сочетанию амплитуды, перетормаживания и скорости движения соответствует определенное значе ние частоты, обеспечивающее максимально возможную, в данных условиях, степень реализации коэффициента сцеп ления.
При недотормаживании также, как и в ранее рассмотрен ном случае, не исключается возможность кратковременного блокирования колеса в фазе затормаживания. Исследование влияния различных факторов на реализацию коэффициента сцепления и среднее значение относительного проскальзыва ния показывает, что при недотормаживании максимальная степень реализации коэффициента сцепления достигается при оптимальной частоте ѵ 0Пт (рис. 7.6), которая зависит от ско
рости движения.
По мере снижения поступательной скорости оптимальная частота возрастает.
Отклонение частоты колебаний тормозного момента от ѵопт в любую сторону вызывает снижение реализации сцепления. Снижение частоты сопровождается падением степени реали зации сцепления за счет возрастания времени блокированного
187