Конструирование и расчет тормозной системы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Введение

2. Обзор автомобилей аналогов

3. Техническая характеристика автомобиля

4. Компоновка автомобиля

5. Конструирование и расчет тормозной системы

5.1 Проектировочный расчет рабочей тормозной системы

5.2 Процесс торможения при постоянном отношении тормозных моментов передних и задних тормозов

5.3 Прочностной расчет тормозного диска

5.4 Общие условия дорожных испытаний

5.4.1 Определение эффективности рабочей тормозной системы

5.4.1.1 Испытания «ноль»

5.4.1.2 Испытания 1

5.4.1.3 Испытания 2

6. Замена тормозных колодок

6.1 Демонтаж тормозных колодок

6.1.1 Тормозной механизм без проверочного переходника

6.1.2 Тормозной механизм с проверочным переходником

6.2 Установка тормозных колодок

Заключение

Список литературы

расчет тормозная система

Введение

расчет тормозная система

Тормоза должны обеспечить требуемое замедление автомобиля, должны быть надежными, обеспечивать равномерность и стабильность тормозных сил.

Важнейшей деталью тормозных механизмов, находящейся на переднем крае борьбы со скоростью, является тормозной диск. Сейчас все легковые автомобили, а также большинство грузовых, оснащаются передними, а иногда и задними дисковыми тормозами. Дисковые тормоза имеют небольшие размеры и вес, работают с малыми зазорами между рабочими поверхностями, что позволяет сократить время срабатывания и уменьшить тормозной путь, у них лучше теплоотвод.

Анализ литературных источников и рекламных проспектов производителей тормозных механизмов и систем показывает, что улучшение тормозных свойств колёсных транспортных средств достигается:

а) за счёт новых композитных материалов;

б) посредством использования усовершенствования привода;

в) благодаря внедрению новых конструкций тормозных механизмов.

2. Обзор автомобилей - аналогов

Таблица 2. 1

Техническая характеристика МАЗ 543205

Класс	тяжелый
Колесная формула	4x2
Тип кабины	кабина над двигателем
Допустимая полная масса, т	от 18
Снаряженная масса, т	7, 5
Допустимая полная масса автопоезда, т	40, 0
Тип двигателя	дизельный
Фирма-производитель двигателя	ЯМЗ 238ДЕ
Колесная база, м	3, 55
Число передач в коробке передач	8

Таблица 2. 2

Техническая характеристика КрАЗ 5444

Класс	тяжелый
Колесная формула	4x2
Тип кабины	кабина за двигателем
Допустимая полная масса, т	от 17, 45
Снаряженная масса, т	8, 0
Допустимая полная масса автопоезда, т	34, 8
Номинальная мощность двигателя, л. с. (кВт) /при об. в мин	330 (243) /2000
Максимальный крутящий момент, Н. м/при об. в мин.	1225/1300
Колесная база, м	4, 7
Число передач в коробке передач	8

Таблица 2. 3

Техническая характеристика Volvo FM12

Класс	тяжелый
Колесная формула	4x2
Тип кабины	кабина над двигателем
Допустимая полная масса автопоезда, т	44
Тип двигателя	дизельный
Рабочий объем двигателя, см3	12000
Номинальная мощность двигателя, л. с. (кВт) /при об. в мин	460 (338) /1650
Максимальный крутящий момент, Н. м/при об. в мин.	2200/1200
Колесная база, м	3, 7
Число передач в коробке передач	11

Таблица 2. 4

Техническая характеристика Scania P112GA

Класс	тяжелый
Колесная формула	4x2
Тип кабины	кабина над двигателем
Допустимая полная масса автопоезда, т	50
Тип двигателя	дизельный
Рабочий объем двигателя, см3	14188
Номинальная мощность двигателя, л. с. (кВт) /при об. в мин	460 (380) /1900
Максимальный крутящий момент, Н. м/при об. в мин.	2030/1100
Колесная база, м	3, 55-6, 3
Число передач в коробке передач	14

Таблица 2. 5

Техническая характеристика Renault 370. 19T

Класс	тяжелый
Колесная формула	4x2
Тип кабины	кабина над двигателем
Допустимая полная масса, т	от 20, 5
Допустимая полная масса автопоезда, т	44
Тип двигателя	дизельный
Число цилиндров	6
Расположение цилиндров	рядное
Рабочий объем двигателя, см3	11100
Номинальная мощность двигателя, л. с. (кВт) /при об. в мин	361 (266) /1900
Максимальный крутящий момент, Н. м/при об. в мин.	1670/1050
Колесная база, м	3, 65
Число передач в коробке передач	18

Таблица 2. 6

Техническая характеристика КАМАЗ-5460

Класс	тяжелый
Колесная формула	4x2
Тип кабины	кабина над двигателем
Снаряженная масса, т	7, 05
Допустимая полная масса, т	18
Допустимая полная масса автопоезда, т	40
Двигатель	740. 50. 360

3. Техническая характеристика автомобиля

Таблица 3

Техническая характеристика автомобиля прототипа

Основные данные	Автомобиль
Тип автомобиля	Седельный тягач
Колёсная формула	4х2
Компоновка	Бескапотная, кабина над двигателем
Масса снаряжённого автомобиля, кг	6750
Полная масса автопоезда, кг	40000
Распределение массы автомобиля, кг
снаряжённого
на переднюю ось	4185
на задний мост	2565
гружённого в составе автопоезда
на переднюю ось	6480
на задний мост	11520
Габаритные размеры, мм
длина	6480
ширина	2500
высота	3550
Колея колёс, мм
передних	2066
задних	1920
Максимальная скорость движения автопоезда, км/ч	100 км/ч
Наибольший подъём, преодолеваемый при полной массе автопоезда, не менее	18
Углы свеса, грд.
передний	30
задний	38

4. Анализ существующих тормозных систем и механизмов

Дисковые тормоза различаются в зависимости от конструкции суппорта (плавающий, жесткозакрепленный), количеством поршней действующих на колодку, тормозным диском (вентилируемый, цельнолитые).

Дисковый тормоз состоит из плоского диска, который вращается вместе с колесом, и жестко закрепленной скобы, охватывающей диск. На скобе может находиться от одного до четырех гидравлических цилиндров с поршнями, которые прижимают колодки из фрикционного материала к диску. Дисковые тормоза рассеивают тепло намного лучше, чем барабанные. Сам диск открыт для доступа атмосферного воздуха; скоба тоже открыта и легко охлаждается. Снижения тормозящего действия практически не происходит. Недостатки дисковых тормозов - высокая стоимость, необходимость в усилителе того или иного типа, чтобы восполнить отсутствие самоусиления, и потенциально более быстрый износ фрикционных накладок из-за большего давления при торможении.

На сегодняшний день среди производителей дисковых тормозных механизмов лидирующее положение занимают такие фирмы как Knorr и Haldex. Поэтому рассмотрим конструкции данных фирм - производителей.

Рисунок 4. 1 - Разрез стандартного дискового тормозного механизма Knorr: 12 - Фрикционная накладка тормозной колодки; 17 - Толкатель; 18/1 - Комбинированный тормозной цилиндр (с энергоаккумулятором) ; 18/2 - Тормозная камера (мембранного типа) ; 19 - Рычаг; 27 - Пружина; 28 - Пружина; 46 - тормозной диск.

При торможении шток поршня комбинированного тормозного цилиндра или тормозной мембранной камеры (18/1 или 18/2) давит на рычаг (19).

Через этот эксцентриковый рычаг происходит передача усилия на толкатель (17). Усилие сжатия действует через резьбовые втулки (16) на внутреннюю фрикционную накладку (12).

Усилие прижатия фрикционных накладок (12) воздействует на тормозной диск (46) и на колесе возникает тормозной момент.

При снятии тормозного давления, пружины (27 и 28) возвращают толкатель (17), резьбовые втулки и рычаг (19) в исходное положение.

Для поддержания постоянного зазора между фрикционными накладками и диском тормозной механизм оснащен автоматическим устройством компенсации износа тормозных колодок.

При каждом срабатывании тормозного механизма одновременно происходит срабатывание регулятора, связанного с рычагом (19). При увеличении зазора вследствие изнашивания фрикционных накладок и тормозного диска резьбовая втулка посредством регулятора и поводка проворачивается на величину, соответствующую износу. Величина суммарного зазора составляет от 0, 6 до 0, 9 мм.

В тормозе Haldex используются состоящие из двух частей подвижные суппорты. Износ тормозной накладки компенсируется механизмом автоматического регулирования зазора. Механизм, активируемый тормозной камерой, работает на упорном диске, который прижимает внутреннюю тормозную накладку к тормозному диску, который в свою очередь заставляет суппорт двигаться в сторону таким образом, что внешняя тормозная накладка приходит в контакт с тормозным диском. Суппорт перемещается на штифте скольжения. Там, где дисковый тормоз выполняет также функции стояночного тормоза, механизм активируется при помощи камеры пружинного тормоза.

Во время торможения рычаг (44) перемещается под действием тормозного давления от тормозной камерой (25 / 26). Внутренняя часть рычага (44) прижимает поперечину (41) по осевой линии к тормозному диску (А). Сила передаётся от поперечины (41) через регулировочные втулки (74 / 75), регулировочные винты (35) и упорный диск (28) к внутренней тормозной накладке (5). Как только тормозная накладка (5) приходит в контакт с тормозным диском (А), суппорт (2) перемещается на штифте скольжения в сторону, чтобы дать возможность наружной накладке (5) контактировать с тормозным диском (А). При отпускании тормоза оттяжная пружина (38) возвращает поперечину (41) в исходное положение, позволяя тем самым зазору между накладкой (5) и тормозным диском (А) достичь первоначально предусмотренного размера.

Рисунок 3. 2 - Тормозной механизм Haldex Рычаг (44) приводит в движение регулировочный механизм (54) при помощи направляющего штифта (47). Зазор между направляющим штифтом (47) и пазом в корпусе регулировочного механизма (62) определяет зазор между тормозными накладками (5) и тормозным диском (А).

5. Конструирование и расчет тормозной системы

5.1 Проектировочный расчет рабочей тормозной системы

Рисунок 5. 1 - Расчетная схема автопоезда при торможении

Расчетная схема автомобиля и схема сил, действующих в системе «автомобиль-дорога» в процессе торможения, приведены на рисунке 5. 1

Условные обозначения

Ga - полная масса автомобиля - тягача;

GТ1 - вес автомобиля - тягача с водителем;

GТ2 - вес автомобиля - тягача с водителем и пассажиром;

G1 - нагрузка на колесе передней оси;

G2 - нагрузка на колесе задней оси;

R1 - вертикальная реакция на передней оси тягача;

R2 - вертикальная реакция на задней оси тягача;

Rп - вертикальная реакция на колесах полуприцепа;

L - база автомобиля;

Lп - база полуприцепа;

a, b, hgт, - координаты центра тяжести;

с, hc - координаты расположения седельно - сцепного устройства;

hgп - высота центра тяжести полуприцепа;

rк - радиус качения;

Т1 - тормозная сила на передней оси тягача;

Т2 - тормозная сила на задней оси тягача;

Тп - тормозная сила на колесах полуприцепа;

j - установившееся замедление при торможении;

g - ускорение свободного падения;

j/g - коэффициент торможения гт;

УT - суммарная тормозная сила;

Ma - тормозной момент создаваемый тормозными механизмами;

Ma1 - тормозной момент переднего тормоза;

Ma2 - тормозной момент заднего тормоза;

Q - усилие на штоке тормозной камеры;

S - площадь тормозной камеры;

Fпр - усилие возвратной пружины тормозной камеры;

p - давление сжатого тормоза в приводе тормоза;

p1 - давление сжатого тормоза в приводе тормоза переднего тормоза;

p2 - давление сжатого тормоза в приводе тормоза заднего тормоза;

ц1 - реализуемое сцепление передней оси;

ц2 - реализуемое сцепление передней оси;

l - длина рычага регулятора тормозных сил;

в - текущее значение, угла наклона рычага регулятора тормозных сил;

в0 - угол наклона рычага регулятора тормозных сил груженого автомобиля в статическом состоянии;

в01 - угол наклона рычага регулятора тормозных сил порожнего автомобиля в статическом состоянии;

f0 - прогиб рессоры, вызванный нагрузкой, приходящейся на заднюю ось в статическом состоянии для груженого автомобиля;

f 01 - прогиб рессоры, вызванный нагрузкой, приходящейся на заднюю ось в статическом состоянии для порожнего автомобиля;

Дf - изменение прогиба рессоры;

Полная масса автомобиля, кг

Ga = 18000.

Координаты центра масс автомобиля-тягача с одним человеком, м

а = 2, 279;

b = 1, 621;

h = 1, 005.

Координаты центра масс автомобиля-тягача с двумя людьми, м

а = 2, 281;

b = 1, 685;

h = 1, 007.

Координаты расположения седельно-сцепного устройства с полезной нагрузкой, м

с= 0, 6;

hc = 1, 006.

Радиус качения, м

rк= 0, 472.

Расчет процесса торможения проводится в три этапа

1) Расчет процесса торможения при идеальном распределении тормозных сил, т. е. когда тормозные силы пропорциональны осевым нагрузкам. По результатам расчетов первого этапа выбираются энергоемкость тормозных механизмов, и определяется их силовые характеристики, выбирается типоразмер тормозных камер и величина давления сжатого воздуха в приводе;

2) Расчет процесса торможения, обеспечиваемого реальной тормозной системой, параметры которой выбраны на основании анализа результатов первого этапа расчетов и с учетом применения узлов и аппаратов первого этапа расчетов и с учетом применения узлов и аппаратов нормализованного ряда, при постоянном отношении тормозных моментов передних и задних тормозов.

Определяется соответствие (несоответствие) эффективности тормозной системы и характера распределения тормозных сил между осями нормативным требованиям отраслевого стандарта ОСТ 36. 001. 016-70 и Правил №13 ЕЭК ООН, а также определяется необходимость применения регуляторов тормозных сил;

3) Расчет процесса торможения, обеспечиваемого реальной тормозной системой с применением регуляторов тормозных сил, автоматически изменяющих отношение тормозных моментов передних и задних тормозов. В процессе расчета определяются установочные параметры регуляторов тормозных сил. По результатам расчетов уточняются параметры привода тормозов, и делается заключение о соответствии тормозных свойств автомобиля нормативным требованиям ОСТ 36. 001. 016-70 и Правил №13 ЕЭКООН.

Расчет ведется как для груженного, так и для порожнего состояния автомобиля, относительно коэффициента торможения гт, которое принимает значение от 0 до 0, 8.

Динамические нагрузки на седельное устройство Gс. дин. и на ось полуприцепа Gп. дин. определяется по формулам

Gс. дин =; (5. 1)

Gп. дин =, (5. 2)

где Gс. ст., Gп. ст. - вес, приходящийся соответственно на седельное устройство,

Gс. ст. = 117720Н и на оси полуприцепа Gп. ст. = 255060Н в статическом положении;

Gп. - полный вес полуприцепа, Gп. = 343350Н;

hп - высота центра тяжести полуприцепа, hп = 2, 1м;

Lп - база полуприцепа; Lп = 9, 7м.

Gс. дин = ;

Gп. дин =.

Нагрузка на передней и задней осей автомобиля (G1 и G2) в зависимости от коэффициента торможения (j/g) находим из уравнения равновесия (рисунке 5. 1равновесия () авнениея ициента торможения () я () рмозных сил.

; (5. 3)

. (5. 4)

Для порожнего автомобиля нагрузка на колесах при торможении определяется по следующим формулам

; (5. 5)

. (5. 6)

Исходя из условий идеального распределения тормозных сил, оптимальное значение тормозных сил на колесах передней и задней осей находим по формулам (5. 7), (5. 8), (5. 9), (5. 10).

- для снаряженного автомобиля

; (5. 7)

. (5. 8)

- для груженого автомобиля

; (5. 9)

. (5. 10)

Для груженого автомобиля

;

.

Для порожнего автомобиля

;

.

Оптимальное значение тормозных моментов на передних и задних колес находим по формулам:

для груженого автомобиля

; (5. 11)

;

; (5. 12)

.

для груженого автомобиля

; (5. 13)

;

; (5. 14)

.

Выбор типоразмера тормозных камер и величину рабочего давления сжатого воздуха в приводе тормозов, обеспечивающих заданную эффективность тормозной системы, приводится исходя из следующих предпосылок

- тормозная сила задних колес должна обеспечить реализацию сцепного веса задних колес груженого автомобиля в статическом состоянии на дороге с коэффициентом сцепления не менее 0, 65.

- тормозная сила передних колес должна быть не менее оптимального ее значения при торможении груженого автомобиля с замедлением 0, 6g.

; (5. 15)

Нм;

; (5. 16)

Нм.

Зависимость тормозной силы на колесе от усилия на штоке тормозной камеры выражается формулой

, (5. 17)

где А - коэффициент усиления тормозного механизма; Q - сила на штоке тормозной камеры, Н.

Для определения коэффициента усиления проводится силовой анализ тормозного механизма.

Определяется эффективный радиус трения

, (5. 18)

где R - наружный радиус диска, R = 0, 215 м; r - внутренний радиус диска, r = 0, 125 м.

м.

Рисунок 5. 2 - Расчетная схема нагружения тормозного диска

Тормозной коэффициент дискового тормозного механизма определяется по формуле

, (5. 19)

где - коэффициент трения, = 0, 4.

Тормозной момент рассчитывается по формуле

, (5. 20)

где м - коэффициент трения;

i - передаточное отношение тормозного механизма;

Q- сила на штоке тормозной камеры;

з- коэффициент полезного действия тормозного механизма;

rм- эффективный радиус трения диска.

На этапе разработки в конструкцию закладываются значения каждого из вышеприведенных параметров, и тем самым обеспечивается необходимый тормозной момент.

Рисунок 5. 3 - Дисковый тормоз: 1 - разжимной кулак; 2 - силовая планка; 3 - тормозная камера; 4 - накладки; 5 - диск

Учитывая, что сила на штоке тормозной камеры, является функцией хода штока, более целесообразно выразить передаточное отношение тормозного механизма как функцию хода штока тормозной камеры.

Передаточное отношение представляет собой отношение хода штока тормозной камеры к ходу силовой планки на элементарном участке

. (5. 21)

При повороте разжимного кулака на угол ц, ход штока тормозной камеры будет равен

, (5. 22)

где b - расстояние от оси вращения кулака до центра поворота штока тормозной камеры;

c - плечо разжимного кулака;

б - угол между b и c.

Для уменьшения погрешности регулировки зазора, которое приводит к разности хода штока тормозных камер и повышения устойчивости автомобиля при торможении посредством уменьшения разности тормозных моментов на механизмах одной оси было бы более целесообразным обеспечить постоянство передаточного отношения. Поэтому применяем ш = 1080 [16].

Дифференцируя последнее уравнение по L получим

, (5. 25)

где из вышеприведенных выражений

L (5. 26)

Последние две формулы выражают передаточное отношение тормозного механизма как функцию хода штока тормозной камеры.

На рисунке 5. 4 представлен результат расчета передаточного отношения для угла ш = 1080, определяющих положение эксцентриситета и постоянных значений параметров б = 450, b = 160 мм, с = 76 мм, е = 5мм.

Рисунок 5. 4 - Результат расчета передаточного отношения

Таким образом передаточное отношение тормозного механизма

i=15, 3.

Выбор значения передаточного отношения применяется исходя из значений тормозного механизма аналогов, которое составляет i?15.

Усилие на штоке тормозной камеры определяется по формуле

, (5. 27)

где A - коэффициент усиления тормозного механизма.

;

.

Подставляя значения Т1 и Т2 из формул (5. 15) и (5. 16) в эту формулу определяется усилие на штоке тормозной камеры

для задних тормозных камер

Н. (5. 28)

для передних тормозных камер

Н. (5. 29)

Определяется тип тормозной камеры из нормализованного ряда для грузовых автомобилей в зависимости от величины рабочего давления сжатого воздуха в приводе тормозов и выбирается тормозная камера типа 20 или 24. Площадь тормозной камеры типа 20 равна S = 0, 0129 м2; площадь тормозной камеры типа 24 равна S = 0, 0155 м2.

Усилие на штоке тормозной камеры определяется по формуле

, (5. 30)

где р - рабочее давление в тормозном приводе, р = 0, 6 МПа; FПР - усилие пружины, FПР = 345 Н.

Тип 20

Н.

Тип 24

Н.

Тормозная камера типа 20 применяется для передних тормозов. Тормозная камера типа 24 применяется для задних тормозов.

Зависимость тормозного момента от тормозной силы

. (5. 31)

Преобразуя формулу (5. 31), находятся величины давления сжатого воздуха в тормозных камерах передних и задних тормозов. 3

5.2 Процесс торможения при постоянном отношении тормозных моментов передних и задних тормозов

Оптимальное значение суммарной тормозной силы, обеспечивающее требуемый коэффициент торможения, находится по формуле

. (5. 34)

С другой стороны, суммарная тормозная сила равна сумме тормозных сил действующих на колесах передней и задней осей определяется по формуле

(5. 35)

Из условия постоянного отношения тормозных моментов передних и задних тормозов давления сжатого воздуха в тормозных камерах передних и задних тормозов будет одинаковым, то есть р1 = р2 = р.

; (5. 36)

. (5. 37)

Суммарная тормозная сила определяется по формуле

.

Последняя формула преобразуется и в ней заменяется Т на Ga по формуле (3. 34), и определяется зависимость между давлением в приводе тормозов и коэффициентом торможения

. (5. 38)

Реализуемое сцепление, определяющие характер распределения тормозных сил между осями в процессе торможения, находятся по формулам

; (5. 39)

. (5. 40)

Значении тормозных сил Т1 и Т2 определяется по формулам (5. 36) и (5. 37) подставляя в нее давление определенное по формуле (5. 38), вес приходящийся на переднее и заднее колесо определяется по формулам (5. 1) и (5. 2)

Таблица 5. 1

Значения величин р, Т1 и Т2, ц1 и ц2 в зависимости от коэффициента торможения автомобиля при постоянном отношении тормозных моментов переднего и заднего тормозов

?т	0	0, 1	0, 2	0, 3	0, 4	0, 5	0, 6	0, 7	0, 8
Груженый автомобиль
р, МПа	0, 024	0, 100	0, 182	0, 269	0, 361	0, 458	0, 559	0, 620	0, 683
Т1, Н	0	4032, 4	8494, 5	13245, 3	18276, 7	25380, 7	29149, 8	32031, 3	34976, 4
Т2, Н	0	5130, 1	10484, 6	16185, 6	22223, 2	28588, 0	35270, 9	38728, 8	42262, 9
?т	0	0, 1	0, 2	0, 3	0, 4	0, 5	0, 6	0, 7	0, 8
?1	0	0, 12	0, 22	0, 32	0, 41	0, 49	0, 56	0, 60	0, 63
?2	0	0, 09	0, 18	0, 28	0, 39	0, 51	0, 63	0, 70	0, 77
Порожний автомобиль
р, МПа	0, 024	0, 054	0, 085	0, 115	0, 145	0, 175	0, 206	0, 221	0, 236
Т1, Н	0	1523, 1	3178, 5	4834, 0	6489, 4	8144, 8	9800, 3	10628, 0	11455, 7
Т2, Н	0	2118, 9	4105, 4	6091, 9	8078, 4	10065, 0	12051, 5	13044, 8	14038, 0
?1	0	0, 06	0, 13	0, 19	0, 25	0, 30	0, 35	0, 38	0, 40
?2	0	0, 17	0, 34	0, 55	0, 79	1, 07	1, 40	1, 59	1, 81

1) Рабочая тормозная система проектируемого автомобиля при постоянном отношении тормозных моментов передних и задних тормозов для груженого состояния автомобиля удовлетворяет нормативным требованиям отраслевого стандарта ОСТ 37. 001. 016 - 70 по эффективности торможения (при давлении сжатого воздуха в приводе равном 0, 56 МПа замедление составляет 0, 65g) и нормативным требованиям правил № 13 ЕЭК ООН по распределению тормозных сил между осями (кривые реализуемого сцепления в зависимости от коэффициента торможения и соотношение между коэффициентом торможения и давления не выходят за пределы граничных зон) ;

2) Для порожнего состояния автомобиля рабочая тормозная система не удовлетворяет нормативным требованиям ОСТ 37. 001. 016-70 по эффективности торможения (при замедлении автомобиля более 4 м/сек2 происходит блокировка колес задней оси на сухой дороге) и нормативным требованиям Правил №13 ЕЭК ООН по распределению тормозных сил между коэффициентом торможения и давлением не вписываются в граничные зоны.

Проведенный анализ указывает на необходимость применения регулятора тормозных сил, автоматически изменяющего соотношение давления сжатого воздуха в тормозных камерах передних и задних тормозов в зависимости от изменения нагрузки.

5.3 Прочностной расчет тормозного диска

Тормозной диск представляет собой непосредственно диск 1 (см. рисунок 5. 5), имеющий вентиляционные каналы, позволяющие снизить тепловую напряженность диска, тонкостенный стакан 2, обеспечивающий упругую компенсацию радиального теплового расширения диска, и крепежный фланец 3.

Рисунок 5. 5 - Тормозной диск

Все элементы тормозного диска работают на кручение, создаваемое тормозными силами и прикладываемыми к поверхности тормозного диска. Рассчитаем на кручение самое слабое звено - цилиндрическую поверхность стакана. Возникающие касательные напряжения в нем равны

ф = M/ Wс,

где M - момент кручения, создаваемый тормозной силой.

M = Т ? Rср.

Wс - полярный момент сопротивления для кольцевого сечения

Wс = 2рR2s,

где R - внешний радиус кольца по компоновке R = 0, 11 м; s - толщина стенки кольца;

T - тормозная сила, T = 42262, 9 Н;

Rср - эффективный радиус трения Rср = 0, 125 м.

Выразим толщину стенки стакана

s= k?Т? Rср / (2рR2),

где k=0, 19 - коэффициент учитывающий термические напряжения.

s=0, 0127м.

Следовательно

ф = 20МПа < [ф].

В качестве материала для диска принимаем чугун СЧ25, с пределом прочности при кручении - 25 МПа, используемый в ответственных изделиях.

5.4 Общие условия дорожных испытаний

1. Техническое состояние АТС и его агрегатов должно соответствовать техническим условиям предприятия-изготовителя. Техническое обслуживание и применяемые эксплуатационные материалы должны соответствовать требованиям руководства (инструкции) по эксплуатации.

2. Перед испытаниями АТС должно пройти обкатку в соответствии с руководством (инструкцией) по эксплуатации.

Степень приработки фрикционных пар тормозных механизмов должна составлять

- для барабанных тормозных механизмов не менее 80%;

- для дисковых тормозных механизмов не менее 90%.

3. Агрегаты трансмиссии и ходовой части АТС непосредственно перед началом испытаний должны быть прогреты путём безостановочного движения в течение не менее 30 мин со скоростью 0, 8-0, 9 Vmax, но не свыше 100 км/ч, где Vmax - максимальная скорость АТС, соответствующая руководству (инструк-ции) по эксплуатации или техническим условиям предприятия-изготовителя.

Трансмиссия полноприводных АТС при выполнении контрольных торможений должна быть разблокирована.

4. Шины АТС к началу испытаний должны иметь пробег не менее 500 км. Износ рисунка протектора должен быть равномерным и не должен превышать 50% от высоты рисунка протектора новой шины. Допустимое отклонение давления воздуха в шинах от номинальной величины, установленной техническими условиями, не должно превышать

0, 01 МПа при номинальном давлении до 0, 3 МПа;

0, 02 МПа при номинальном давлении свыше 0, 3 МПа.

5. Температура наружных поверхностей тормозных барабанов или дисков, измеренная непосредственно перед каждым испытанием, не должна превышать 100С.

6. Результаты испытаний по определению эффективности торможения считаются незачётными, если АТС поворачивается на угол свыше 15С.

При торможении рабочей тормозной системой не допускается корректировка траектории движения АТС. При торможении запасной тормозной системой допускается корректировка траектории движения АТС с помощью рулевого управления, однако угол поворота рулевого колеса не должен превышать 90.

7. Участок дороги, на котором проводят испытания, должен быть прямым и горизонтальным.

На испытательном участке дороги допускаются продольные уклоны, не превышающие 0, 5%.

8. Покрытие испытательного участка дороги должно быть твёрдым, сухим, ровным, связанным и обеспечивать сцепление колёс с дорогой, достаточное для достижения предписанной эффективности торможения.

9. Испытания должны проводиться при температуре окружающей среды от плюс 5 до плюс 30С.

На дорогах, специально предназначенных для тормозных испытаний, допускается проводить испытания при температуре окружающей среды от минус 5 до плюс 35С.

10. При испытаниях скорость ветра (любого направления) не должна быть более 5 м/с.

11. Испытания должны проводиться при отсутствии осадков в виде дождя и снега.

12. Средства измерений, применяемые при испытаниях, должны быть исправны, удовлетворять предъявляемым к ним требованиям и иметь действующие сроки поверки.

13. Испытания разрешается проводить только при полном соблюдении правил безопасности.

5.4.1 Определение эффективности рабочей тормозной системы

Цель испытания: испытания проводятся с целью определения величины тормозного пути и (или) установившегося замедления при контрольном (контрольным торможением считается полное экстренное торможение, с помощью которого определяются величины критериев оценки эффективности тормозной системы АТС при времени приведения в действие органа управления не более 0, 2с с предписанным усилием) торможении в заданном режиме или при стендовых испытаниях.

Условия испытаний

испытания по определению эффективности рабочей тормозной системы разделяют на три типа: испытания «ноль», испытания I, испытания II;

испытания «ноль» должны проводиться как с двигателем, отсоединенным от трансмиссии, так и с двигателем, соединенным с ней;

испытания по определению эффективности рабочей тормозной системы должны проводиться при полной массе АТС.

5.4.1.1 Испытания «ноль»

Испытания «ноль» проводят при контрольном торможении, режим которого приведен в таблице 5. 2

Таблица 5. 2

Режим контрольного торможения при испытаниях «ноль»

Грузовые автомобили	Начальная скорость торможения, V0, км/ч	Усилие на органе управления Pn, Н (кгс), не более
	с двигателем, отсоединенным от трансмиссии	с двигателем, соединенным с трансмиссией	ручном	Ножном
1 2 3	80 60 60	30%, 55% и 80% максимальной скорости, но не более 120 км/ч	589 (60)	687 (70)

Примечание к таблице 5. 2.

Контрольные торможения должны выполняться при отсутствии блокирования колес.

Испытания «ноль» предназначены для определения эффективности рабочей тормозной системы и её отдельных контуров при температуре наружных поверхностей тормозных барабанов, измеряемой непосредственно перед каждым испытанием, не превышающей 100С.

5.4.1.2 Испытания 1

Испытания 1 предназначены для определения эффективности рабочей тормозной системы АТС при нагретых тормозных механизмах.

Испытания 1 состоят из двух этапов: предварительного, за время которого тормозные механизмы нагревают, и основного, во время которого определяют эффективность рабочей тормозной системы.

Длительность цикла ц -время, прошедшее между началами двух последовательных торможений;

При данных торможениях соблюдают постоянство замедления, а не постоянство усилия на органе управления тормозной системы;

Если в силу характеристик АТС не представляется возможным выдерживать заданное значение длительности цикла, это значение можно увеличить таким образом, чтобы помимо времени, необходимого для торможения и разгона АТС, в каждом цикле имеется отрезок времени для движения с постоянной скоростью, который был бы не более 10 с.

5.4.1.3 Испытания 2

Испытания 2 предназначены для определения эффективности рабочей тормозной системы АТС при движении на затяжных спусках.

Испытания 2 состоят из двух этапов: предварительного, во время которого тормозные механизмы нагревают, и основного, во время которого определяют эффективность рабочей тормозной системы.

Предварительный этап испытаний 2 проводят способом непрерывного торможения, которое должно осуществляться либо спуском заторможенного АТС со скоростью 30 км/ч по участку дороги протяженностью 6 км, имеющему продольный уклон 6%, либо буксированием специальным буксировщиком по горизонтальной дороге заторможенного АТС. В последнем случае непрерывное торможение испытываемого АТС должно производиться таким образом, чтобы количество энергии, поглощенной его тормозными механизмами за время торможения в предварительном этапе, было равно количеству энергии, поглощаемой за тот же промежуток времени тормозными механизмами данного АТС, движущегося со скоростью 30 км/ч по спуску с постоянным уклоном 6% на расстоянии 6 км. При этом в трансмиссии АТС должна быть включена передача, при которой выполняются следующие условия

- частота вращения коленчатого вала двигателя не должна превышать частоты вращения, соответствующей максимальной мощности двигателя;

- обеспечивается максимально-возможная в данных условиях эффективность торможения двигателем с использованием моторного или иного тормоза-замедлителя.

При проведении предварительного этапа испытаний 2 путем спуска по уклону заторможенного АТС допускаются кратковременные колебания скорости в пределах (30 5, 0) км/ч, как следствие изменения режима торможения в связи с переменным уклоном реального спуска или возникновением препятствий на дороге.

6. Замена тормозных колодок

(тормозные механизмы с осевым и радиальным расположением тормозного цилиндра)

ВНИМАНИЕ!

Перед началом работ необходимо зафиксировать транспортное средство во избежание его самопроизвольного перемещения!

Рабочая и стояночная тормозные системы должны находиться в свободном состоянии.

6.1 Демонтаж тормозных колодок

Снимите колесо, руководствуясь инструкциями изготовителя транспортного средства. Выньте пружинный шплинт (26) и снимите шайбу (45). Отожмите зажимную скобу (11) при помощи отвертки и выньте палец (44). Отключите провода от датчиков предельного износа. Проверьте отсутствие повреждений зажимной скобы (11) и, при необходимости, замените ее.

Примечание:

Перед снятием тормозных колодок настоятельно рекомендуется проверить исправность механизма автоматической регулировки зазора.

6.1.1 Тормозной механизм без проверочного переходника (61)

Снимите за язычок заглушку (37). Вращая регулятор (23) против часовой стрелки, полностью завинтите упор с гофрированным пыльником (13).

ВНИМАНИЕ!

Перед началом работ необходимо зафиксировать транспортное средство во избежание его самопроизвольного перемещения! Рабочая и стояночная тормозные системы должны находиться в свободном состоянии.

ВНИМАНИЕ!

Не прикладывайте чрезмерных усилий и не повредите регулятор (23). Допускается пользоваться только накидным 8-мм гаечным ключом или торцевым ключом 1/4» с длиной рычага не более 100 мм. Максимальный вращательный момент - 25 Нм.

Не допускается пользоваться рожковым гаечным колючем, в противном случае регулятор может быть поврежден. 30

Сместите внутреннюю тормозную колодку (12) в сторону привода. Извлеките обе тормозные колодки (12).

6.1.2 Тормозной механизм с проверочным переходником (61)

Осторожно демонтируйте заглушку (37), чтобы не потерять переходник (61). Вращая регулятор (23) с переходником (61) против часовой стрелки, полностью завинтить упор с гофрированным пыльником (13).

ВНИМАНИЕ!

Ни в коем случае не проворачивайте регулятор (23) непосредственно, без проверочного переходника (61). При превышении допустимого момента переходник разрушается. В этом случае повторите попытку еще раз с новым (неиспользованным) переходником (61). При повторном разрушении следует заменить подвижную скобу в сборе, поскольку в этом случае имеют место внутренние дефекты. Допускается пользоваться только накидным или торцевым ключом, в противном случае переходник может быть поврежден.

Сместите внутреннюю тормозную колодку (12) в сторону привода. Извлеките обе тормозные колодки (12).

6.2 Установка тормозных колодок

ВНИМАНИЕ!

Допускается одновременно заменять только все тормозные колодки одного моста. Применяйте только тормозные колодки, допущенные к применению изготовителем транспортного средства, моста или тормозной системы. В противном случае, прекращают действовать гарантийные обязательства изготовителя транспортного средства.

Примечание:

Перед установкой тормозных накладок следует полностью вывернуть упор (13), вращая против часовой стрелки регулятор (23).

Примечание:

Не прикладывайте чрезмерных нагрузок к регулятору (23)

Очистите место установки тормозных колодок. Сдвиньте подвижную скобу (1) к внешней стороне транспортного средства и установите на место наружную тормозную колодку (12). Отожмите скобу (1) в другую сторону и установите внутреннюю тормозную колодку (12). Установите новый соответствующий комплект датчиков предельного износа. Подключите к датчикам и уложите кабели таким образом, чтобы исключалась возможность их повреждения.

Поверните регулятор по часовой стрелке до тех пор, пока колодки не соприкоснутся с диском.

Примечание:

Не прикладывайте к регулятору (23) чрезмерной нагрузки.

Поверните регулятор в обратную сторону на два щелчка. После опробования тормозов ступица колеса должна легко проворачиваться вручную. Новую заглушку регулятора (37 или 37а) (должна всегда заменяться новой) перед установкой слегка смажьте белой консистентной смазкой (номер заказа II14525 илиII32868).

Примечание:

Язычок заглушки (37а) регулятора должен располагаться, как показано на рисунке справа. Это обеспечит возможность последующего демонтажа заглушки. Применение для демонтажа какого-либо инструмента, например отвертки, не рекомендуется, поскольку возможно повреждение посадочного места заглушки.

Вставьте зажимную скобу тормозной колодки (11) в углубление подвижной скобы, затем прижмите ее вниз и установите палец (44). На палец наденьте шайбу (45) и пружинный шплинт (26) (применять только новые детали). Мы рекомендуем устанавливать палец таким образом, чтобы шайба (44) и пружинный шплинт (26) находились внизу - см. нижний рисунок. Установите на место колесо, руководствуясь инструкциями изготовителя транспортного средства.

ВНИМАНИЕ!

Пока новые колодки не приработаются, следует избегать резких и длительных торможений.

Заключение

В данном курсовом проекте разработан тормозной механизм для автомобиля тягача в составе автопоезда полной массой 40 тонн.

Проведен анализ:

-грузовых автомобилей отечественного и зарубежного производства, подобраны прототипы;

-существующих тормозных систем и механизмов;

-патентный поиск;

-конструирование и расчет тормозной системы.

В результате курсового проекта был разработан тормозной механизм для магистрального тягача в составе автопоезда обладающий рядом преимуществ именно:

- в механизме использована муфта, несущей в себе такие функции как блокирующей, так и муфты одностороннего хода;

- обеспечена стабильность передаточного отношения, благодаря чему повышается устойчивость автомобиля при торможении за счет уменьшения разности тормозных моментов на механизмах одной оси.

Таким образом, технический уровень разработанного тормозного механизма, установленного на магистральном тягаче соответствует техническому уровню аналогов существующих дисковых тормозов.

Список литературы:

1. И. Н. Успенский, В. В. Коняшов, Проектирование тормозов; Горький 1977.

2. А. К. Фрумкин. Рабочие процессы и расчеты автомобиля; Москва 1979.

3. Автотранспортные средства. Общие положения: Методические указания. /Рыков С. П. - Братск, БрИИ, 1987.

4. Руководство по ремонту. Дисковые тормозные механизмы с пневмоприводом. Systems for Commercial Vehicles. Knorr-Bremse Group. 2009

5. Сайт http: //www. knorr-bremse. com

6. Product Catalogue. Commercial Vehicle Systems. Knorr-Bremse Group. 2009

Размещено на Allbest.ru