Зниження нерівномірності гальмівних моментів на колесах легкового автомобіля

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Харківський національний автомобільно-дорожній університет

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

ЗНИЖЕННЯ НЕРІВНОМІРНОСТІ ГАЛЬМІВНИХ МОМЕНТІВ НА КОЛЕСАХ ЛЕГКОВОГО АВТОМОБІЛЯ

Степанов Віктор Юрійович

Харків - 2006

Анотація

Степанов В.Ю. Зниження нерівномірності гальмівних моментів на колесах легкового автомобіля. - Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.22.02 - автомобілі та трактори. - Харківський національний автомобільно-дорожній університет, Харків, 2006.

Дисертаційна робота присвячена актуальному питанню - підвищення курсової стійкості автомобіля під час гальмування.

Доведено, що вирішення зазначеної проблеми можливо за рахунок досягнення мінімальної нерівномірності гальмівних сил на передніх колесах за допомогою системи автоматичного регулювання, що знижує подану нерівномірність. Розроблено експериментальний варіант системи, стенд для дослідження системи, методику проведення лабораторних експериментів та шляхових випробувань легкового автомобіля з встановленою системою.

Ключові слова: легковий автомобіль, гальмівний момент, гальмівний механізм, нерівномірність, система зниження.

автомобіль легковий гальмівний колесо

Аннотация

Степанов В.Ю. снижение неравномерности тормозных моментов на колёсах легкового автомобиля. - Рукопись. Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук по специальности 05.22.02 - автомобили и тракторы. - Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет, Харьков, 2006.

Диссертация посвящена вопросу улучшения тормозных свойств легкового автомобиля и повышения курсовой устойчивости при торможении за счёт снижения неравномерности тормозных моментов на колёсах передней оси.

В диссертации проведен анализ литературных источников который показал, что известные решения по повышению стабильности тормозных механизмов не устраняют бортовую неравномерность тормозных сил, а это может привести к потере устойчивости автомобиля при торможении. Это обуславливает необходимость поиска более эффективных средств снижения неравномерности тормозных моментов на правых и левых колёсах.

В работе показано, что допускается определённая неравномерность тормозных сил на задних колёсах, не приводящая к заносу (боковому уводу) передней оси при торможении с заблокированными передними и незаблокированными задними колёсами. Полученная зависимость позволяет производить оценку влияния параметров автомобиля и скорости его движения на величину допустимой неравномерности задних тормозных механизмов.

На основании теоретических исследований сделан вывод, что достижение минимальной (близкой к нулю) неравномерности тормозных сил на передних колёсах возможно только с помощью системы автоматического регулирования, снижающей указанную неравномерность. Поскольку на передних колёсах легкового автомобиля в настоящее время применяются только открытые дисковые тормоза, то были разработаны два варианта системы автоматического регулирования предназначенные для работы с гидростатическим и гидросиловым тормозным приводом. Исследования статических характеристик указанных систем регулирования позволили определить следующее: введение отрицательной обратной связи по тормозному моменту на каждом из дисковых тормозов позволяют уменьшить неравномерность тормозных сил на колёсах одной оси автомобиля на 32,5%; значительно меньшую неравномерность тормозных сил можно получить при использовании системы регулирования, согласующей тормозные моменты на левом и правом колёсах; использование в автоматическом устройстве дополнительного автономного источника давления в виде гидроаккумулятора позволяет улучшить эффективность регулирования равномерности распределения тормозных сил между колёсами одной оси автомобиля.

Учитывая перспективы использования в современных легковых автомобилях мехатронных устройств, выполнена разработка алгоритма и конструкции электромеханической системы автоматического снижения неравномерности тормозных моментов на левом и правом передних колёсах. При электромеханическом приводе тормозных механизмов сокращается время передачи энергии от её источника к исполнительным устройствам, что даёт возможность использовать его как запасной контур при аварийном торможении, надёжный стояночный тормоз в сочетании с противоугонным устройством. Датчики рассматриваемой системы могут быть использованы при диагностировании тормозной системы автомобиля.

Проведенные на стенде лабораторные исследования гидросиловой системы автоматического снижения неравномерности тормозных моментов передних колёс легкового автомобиля показали эффективность предлагаемых научно-технических решений. При включении указанной системы неравномерность тормозных моментов снизилась на 52,5 % (с 20% до 9,5%).

Дорожные испытания легкового автомобиля с установленной в нём системой автоматического снижения неравномерности тормозных моментов на колёсах передней оси, включающей электромеханический привод тормозных механизмов и электронный блок управления показали эффективность разработанной системы. Неравномерность тормозных моментов снизилась на 91,7% (с 18% до 1,5%). При всех торможениях с включенной системой автомобиль сохранял курсовую устойчивость. При отключении рассматриваемой системы наблюдались отклонения траектории движения автомобиля от заданного направления.

Ключевые слова: легковой автомобиль, тормозной момент, тормозной механизм, неравномерность, система снижения.

Abstract

Stepanov V.Yu. Reduction of inequality of the braking torques on the wheels of a car. - Manuscript.

Dissertation to get a degree of the Candidate of Technical Sciences in speciality 05.22.02 - Vehicles and tractors. Kharkiv national automobile and highway university, Kharkiv, 2006.

The dissertation is devoted to an important issue - to increase road holding during braking.

The manuscript shows that a solution of the problem can be found if minimal inequality of braking torques on the front wheels is achieved due to the use of an automatic control system that reduces the inequality. A pilot model of the system and a stand to test the system are designed. Methods to conduct laboratory experiments and road tests of a car equipped with the system under research are developed.

Key words: a car, a braking torque, a braking mechanism, inequality and a reduction system.

1. Загальна характеристика роботи

Вступ. Інтенсивне збільшення щільності й скорості руху автомобілів на дорогах України зумовили необхідність підвищення вимог безпеки дорожнього руху, покращення гальмових властивостей автомобілів за рахунок параметричної та структурної оптимізації конструкцій, використання нових, більш ефективних рішень.

Актуальність теми. Стабільність величин моментів, створених гальмівними механізмами, позитивно впливає на величину шляху гальмування та на стійкість автомобіля. Нерівномірність гальмівних моментів на колесах різних бортів призводить до виникнення додаткового момента, що розвертає автомобіль в площині дороги, погіршує керування гальмівною системою, призводить до зниження ефективності гальмування й втрати курсової стійкості автомобіля. Все це є однією з найбільш розповсюджених причин дорожньо-транспортних пригод на дорогах і визначає актуальність теми дисертаційної роботи.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалася в межах досліджень і відповідно до постанови Національної Ради України з питань безпеки життєдіяльності населення №3 від 25.12.97 “Про відповідність вимогам охорони праці машин, транспортних засобів, обладнання, що виготовляються в Україні”, планів науково-дослідних робіт ХНАДУ з проблеми “Безпека дорожнього руху” та комплексної теми: “Системне проектування і конструювання транспортних засобів, що забезпечують необхідну активну безпеку дорожнього руху”.

Окрім того, ВАК України (Бюлетень ВАК України №5, 2000р., с.12) визначив роботи, присвячені безпеці на транспорті, як один з найактуальніших напрямків досліджень.

Мета і завдання дослідження. Метою дослідження є покращення гальмівних властивостей автомобіля та підвищення курсової стійкості при гальмуванні за рахунок зниження нерівномірності гальмівних моментів на колесах однієї осі.

Для досягнення поставленої мети визначено такі основні завдання дослідження:

- дослідити вплив нерівномірності розподілення гальмівних моментів на стійкість руху автомобіля під час гальмування та оцінити допустиму нерівномірність гальмівних сил на колесах передньої і задньої осі автомобіля;

- розробити та дослідити систему, що забезпечує автоматичне зниження нерівномірності гальмівних моментів на колесах передньої осі легкового автомобіля, скласти алгоритм роботи розробленої системи;

- провести лабораторні дослідження розробленої системи;

- провести дорожні випробування автомобіля з установленою на ньому системою зниження нерівномірності гальмівних моментів на колесах передньої осі.

Об'єктом дослідження є процеси, що протікають у гальмівних механізмах при зміні їх параметрів і керуючої дії, а також впливу цих процесів на курсову стійкість автомобіля під час гальмування.

Предметом дослідження є зниження нерівномірності гальмівних моментів на колесах передньої осі автомобіля з метою підвищення курсової стійкості автомобіля під час гальмування.

Методи дослідження. У роботі застосувались методи системного аналізу, що грунтувалися на емпіричному й теоретичному рівні дослідження, методи теорії диференціальних рівнянь, методи теорії подібності. У експериментальній частині використовувались методи стендових і натурних досліджень.

Наукова новизна одержаних результатів. Уперше введено нові зв'язки до фізичної моделі системи передніх гальмівних механізмів. Одержала подальший розвиток фізична модель збуреного руху автомобіля в процесі гальмування. Визначено нові взаємозв'язки між конструктивними параметрами гальмівної системи, що забезпечують ефективну роботу системи зниження нерівномірності гальмівних моментів на колесах передньої осі.

Практичне значення одержаних результатів. Запропонований у дисертаційній роботі спосіб зниження нерівномірності розподілу гальмівних моментів між колесами однієї осі легкового автомобіля прийнятий для використання відділом конструкторських робіт СП ЗАТ “Автозаз - Дэу” та інститутом машин і систем Мінпромполітики України та НАНУ.

Окрім цього, розроблені автором стенди для дослідження роботи гальмівних механізмів використовуються студентами, магістрами і аспірантами для проведення науково-дослідних робіт на кафедрі технології машинобудування і ремонту машин Харківського національного автомобільно-дорожнього університету.

Особистий внесок здобувача. Всі наукові результати дисертаційної роботи одержані особисто. У спільних роботах автор:

– дослідив шляхи підвищення стабільності дискового гальмівного механізму відкритого типу [1];

– дослідив вплив нерівномірності розподілення гальмівних моментів на стійкість руху автомобіля [3];

– дослідив характеристики зниження нерівномірності гальмівних моментів на осі автомобіля [4];

– запропонував систему функціональної діагностики для стендових досліджень гальмівної системи [6].

Апробація результатів дисертації. Дисертаційна робота обговорювалась в Харківському національному автомобільно-дорожньому університеті на спільному засіданні кафедр: технології машинобудування і ремонту машин; автомобілів; мехатроніки; системотехніки й діагностики транспортних машин; автомобільної електроніки та у Національному технічному університеті “Харківський політехнічний інститут” на спільному засіданні кафедр колісних і гусеничних машин імені А.А. Морозова й автомобіле - і тракторобудування.

Основні результати теоретичних і експериментальних досліджень роботи доповідались та обговорювались на науковій конференції “Інформаційні технології Військово-Повітряних Сил України в XXI ст.” (м. Харків, ХІ ВПС, 2001р.); VII Міжнародної науково-технічній конференції “Транспорт, екологія - стійка рівновага” (м. Варна, Болгарія, 2001р.); міжнародній науково-технічній конференції “Нові технології в машинобудуванні і на транспорті” (м. Севастополь, СевГТУ, 2001р.); міжнародній науково-технічній конференції “Проблеми мехатроніки в подальшому розвитку транспортних засобів і систем” (м. Харків, ХНАДУ, 2001р.); науково-методичній конференції “Комп'ютерні та інформаційні технології в навчальному процесі і наукових досягненнях” (м. Харків, ХНАДУ, 2001р.); міжнародній науково-технічній конференції “Перспективні напрямки розвитку конструкції автомобіля” (м. Харків, 2001р.); 67-ій науково-технічній і науково-методичній сесії університету (м. Харків, ХНАДУ, 2003р.); міжнародній науково-технічній конференції “Інформаційні технології в авіації” (м. Харків, ХІ ВПС, 2003р.); міжнародній науково-технічній конференції “Автомобільний транспорт в XXI ст." (м. Харків, ХНАДУ, 2003р.).

Публікації. Основні результати роботи викладено у 9-ти статтях, надрукованих у спеціальних науково-технічних виданнях, що входять до переліку ВАК України, та одному патенті на винахід.

Структура та обсяг роботи. Дисертаційна робота складається з вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаних джерел і додатків. Повний обсяг дисертації складає 156 сторінок, в т.ч. 61 рисунок на 52 сторінках, 4 таблиці на 4 сторінках, 4 додатки на 11 сторінках. Список використаних джерел містить 190 найменувань на 19 сторінках.

2. Основний зміст

У вступі обґрунтовано актуальність і новизна теми, сформульовано мету і завдання досліджень, наведено основні напрямки вирішення завдань, викладено положення, що визначають наукову новизну і практичну значимість роботи.

Перший розділ дисертації присвячено аналітичному огляду виконаних досліджень і обґрунтованню обраного напрямку роботи.

Питанням дослідження динаміки гальмування автомобіля та пошуку шляхів її удосконалювання присвячені праці: Д.А. Антонова, Ю.Б. Бєленького, В.А. Богомолова, Н.А.Бухаріна, В.П.Волкова, Б.Б. Генбома, Н.А. Гесслера, А.Б. Гредескула, В.А. Іларіонова, В.Г. Зімельова, Г.М. Косолапова, О.І. Кузнецова, В.Г. Лебедянцева, А.С. Литвинова, Н.Ф. Метлюка, М. Мічке, Я.М. Певзнера, М.А. Петрова, М.А. Подригало, А.А. Ревіна, В.Г. Розанова, А.М. Туренко, А.С. Федосова, Е.А. Чудакова та багатьох інших авторів.

Дослідженнями встановлено, що нестабільність гальмівних механізмів викликає зміну загальної гальмівної сили, її розподілу між осями й бортами (поява бортової нерівномірності). Зазначені явища погіршують ефективність гальмування й курсову стійкість транспортного засобу. Бортова нерівномірність гальмівних механізмів викликає появу момента, що розвертає транспортний засіб. Застосування відкритих дискових гальм дозволяє знизити бортову нерівномірність, підвищити ефективність гальмування автомобіля за рахунок високої стабільності гальмівного момента. У зв'язку із цим ученими О.С. Федосовим і М.А. Подригало був запропонований варіант конструкції дискового гальма відкритого типу, що володіє від'ємним зворотним зв'язком, а отже, і високою стабільністю гальмівного момента.

Проведений аналіз літературних джерел доводить, що відомі рішення з підвищення стабільності гальмівних механізмів не усувають бортову нерівномірність гальмівних сил, що може призвести до втрати стійкості автомобіля під час гальмування. Це спричиняє необхідність пошуку більш ефективних засобів зниження нерівномірності гальмівних моментів на правих і лівих колесах.

Другий розділ присвячений проведенню теоретичного дослідження впливу нерівномірності гальмівних механізмів на стійкість руху автомобіля під час гальмування. Нерівномірність гальмівних сил на колесах однієї осі призводить до появи збурюючого моменту протягом усього часу, що відповідає гальмуванню без блокування цих коліс. Був розглянутий випадок, при якому передні незаблоковані колеса мають нерівномірність гальмівних сил, рівну . Розрахункова схема руху автомобіля в цьому випадку відрізняється від відомих тим, що викликане заносом збурювання не припиняється протягом усього часу гальмування й буде мати такий вигляд:

(1)

де а - відстань від передньої осі до проекції центра мас на горизонтальну площину;

- радіус інерції автомобіля щодо вертикальної осі;

- поздовжня колісна база автомобіля;

- прискорення вільного падіння =9,81 м/с²;

- коефіцієнт зчеплення коліс із дорогою;

- висота центра мас автомобіля;

- швидкість автомобіля уздовж осі ох₁ у розглянутий момент часу;

- дійсний коефіцієнт розподілу;

- кутова швидкість автомобіля в площині дороги;

- кутове прискорення, що збурює, викликане дією обертального момента

, (2)

, (3)

де - коефіцієнт пропорційності при щ.

Якщо допустити, що величина k = const, то розв'язок рівняння (3) одержимо у вигляді (з урахуванням початкової умови - при t=0 =0)

, (4)

Після перетворень одержимо

, (5)

Результати проведеного дослідження доводять, що необхідно звести нерівномірність передніх гальм до нуля, оскільки при заблокованих задніх колесах і незаблокованих передніх колесах, що мають нерівномірність гальмових сил, кутова швидкість заносу збільшується пропорційно.

Також розглядався випадок, при якому незаблоковані задні колеса мають нерівномірність . Рівняння кутового переміщення автомобіля при гальмуванні в цьому випадку має вигляд

, (6)

або , (7)

Як й у попередньому випадку, якщо прийняти k₁ = const, одержимо

, (8)

Отримані залежності дозволили зробити оцінку припустимої нерівномірності гальмівних сил на колесах задньої осі автомобіля.

Аналізуючи рівняння (7), що описує закон руху автомобіля під час замету, можна зробити висновок про те, що цей рух прагне до рівноважного стану, при якому d/dt =0. За таких умов справедливим буде співвідношення

, (9)

Провівши перетворення, одержимо

, (10)

де Ш - курсовий кут автомобіля.

Вирішуючи отриману нерівність відносно , одержимо

, (11)

В результаті отримаємо вираз для припустимої нерівномірністі задніх гальм

, (12)

де [] - припустимий кут повороту поздовжньої осі автомобіля наприкінці гальмування.

Проведені дослідження впливу нерівномірності розподілу гальмівних моментів на стійкість руху автомобіля при гальмуванні дозволили встановити, що допускається певна нерівномірність гальмівних сил на задніх колесах. Величина припустимої нерівномірності в цьому випадку визначається залежно від вагових, геометричних і конструктивних параметрів автомобіля за допомогою залежності (12).

Отже, для поліпшення курсової стійкості автомобіля неприпустима нерівномірність гальмівних сил на передніх колесах автомобіля. Для цього вкрай потрібна розробка спеціальної системи автоматичного зниження нерівномірності гальмівних моментів на колесах передньої осі автомобіля.

У третьому розділі проведено теоретичне дослідження системи, що забезпечує автоматичне зниження нерівномірності гальмівних моментів на колесах передньої осі легкового автомобіля. Система побудована на основі гальмівної системи з певними доробками. Зокрема, у магістраль керування дискових гальм однієї осі легкового автомобіля встановлений і підпружинений із двох сторін чотирихідний золотниковий розподільник. Підпружинені торцеві порожнини золотникового розподільника з'єднані зі штоковими порожнинами опорних циліндрів відповідних дискових гальм, а внутрішні порожнини золотника пов'язані з додатковим робочим циліндром, установленим у скобі супорта.

Гальмівна система працює у такий спосіб. При зміні гальмівного момента на лівому або правому дискових гальмах, обумовленому або зміною коефіцієнта тертя, або зміною середнього радіуса тертя R_ср, змінюється момент сил тертя щодо осі шарніра 2. При цьому рівновага скоби 3 порушується. Скоба 3 повертається навколо шарніра 2, при цьому змінюється тиск у порожнинах робочих гальмівних циліндрів 4 й у штокових порожнинах 7 опорних циліндрів 6. Зміна тиску в порожнинах робочих гальмівних циліндрів 4 викликає відповідна зміна гальмівних моментів дискових гальм. Різниця сил тисків гальмівної рідини в штоковій 7 і безштоковій 10 порожнинах пропорційна гальмовому моментові.

Гальмівні моменти на лівому і правому гальмівних механізмах

(13)

(14)

де , - тиск рідини в основних робочих гальмівних циліндрах лівого й правого гальм відповідно;

, - тиск рідини в додаткових робочих гальмівних циліндрах лівого й правого гальм;

, - площі поршнів основних і додаткового робочих гальмівних циліндрів;

, - еквівалентні значення коефіцієнтів тертя фрикційних пар лівого й правого гальм, отримані за умови сталості середнього радіуса тертя;

Z - число пар тертя;

- середній радіус тертя приймається рівним

 (15)

, - зовнішній і внутрішній радіуси тертя;

Рівняння рівноваги скоб лівого й правого гальм в обертовому русі в площині гальмівного диска

(16)

(17)

де - тиск робочої рідини в магістралі;

, - площі поршнів опорних циліндрів;

- плече сили тертя відносно осі шарніра;

- відстань від осі опорного циліндра до осі шарніра.

Під час оцінювання характеристик гальмівних механізмів було використано наведений коефіцієнт тертя. Для дискових гальм цей коефіцієнт можна визначити як

(18)

Для дискового гальма без зворотного зв'язку за гальмівним моментом

(19)

Для лівого і правого гальмівних механізмів

(20)

(21)

Нерівномірність гальмівних моментів на колесах однієї осі можна оцінити коефіцієнтом нерівномірності

, (22)

Для дискових гальм з негативним зворотним зв'язком без керуючого клапана

(23)

де - коефіцієнт зниження нерівномірності гальмівних моментів за рахунок уведення негативного зворотного зв'язку на одному гальмі.

Після перетворень, для запропонованої схеми, одержимо

(24)

Гальмівний момент на правому колесі можна виразити через гальмівний момент на лівому

(25)

Відповідно, наведений коефіцієнт тертя

(26)

Таким чином, застосовуючи систему для зниження нерівномірності гальмівних моментів і введенням від'ємного зворотного зв'язку, за гальмівним моментом, на кожному з дискових гальм можна зменшити нерівномірність гальмівних сил на колесах однієї осі автомобіля.

Для стабільної роботи золотникового розподільника й швидкодії в систему було додано додаткове джерело гальмівного зусилля у вигляді гідронасоса високого тиску.

У чотирихідному золотниковому розподільнику 13 внутрішні порожнини 14, утворені золотником 12, у корпусі пов'язані з відповідними додатковими гальмівними циліндрами 5 і з магістралями 15 зливу надлишкової гальмівної рідини. При нейтральному положенні золотника 12 середній пасок 16 золотника 12 перекриває вікно живлення, пов'язане з магістраллю 9 і гідронасосом високого тиску 17.

Для опису роботи системи при гідросиловому гальмівному приводі справедливі рівняння (13), (14), (16), (17).

Підводячи рідину до золотникового розподільника від окремого джерела тиску й при одержимо

 (27)

де - максимальне значення різниці ефективних коефіцієнтів тертя;

- максимальний тиск відрегульованого пропускного клапана гідронасоса.

Звідси визначимо

(28)

Таким чином, використання в ланцюзі регулювання автономного джерела тиску гальмівної рідини дозволяє поліпшити ефективність розподілу гальмівних моментів між правим і лівим колесами однієї осі автомобіля. Зазначена система автоматичного зниження нерівномірності гальмівних моментів на колесах передньої осі легкового автомобіля захищена автором в співавторстві Державним патентом України.

Зважаючи на те, що робота сучасного легкового автомобіля неможлива без використання бортових комп'ютерів, електронних, електромеханічних приладів і пристроїв, для дорожніх випробувань розроблена система автоматичного розподілу гальмівних моментів за принципом гальмівного мехатронного пристрою.

Гальмівна система складається з дискових гальм, кожне з яких містить гальмівний диск 1; поворотну навколо шарніра 2 скобу 4 з розташованими в ній робочими гальмівними циліндрами 3; давачем величини гальмівного момента (тензодавач) 7; сигнал з якого надходить в електронний блок керування 8; мехатронного гальмівного пристрою 6. Додатково встановлено давачі кутової швидкості коліс 5 і давач контролю тиску в гальмівному приводі 9, що з'єднані з електронним блоком керування 8.

Алгоритм роботи поданої вище системи автоматичного зниження нерівномірності гальмівних моментів на колесах передньої осі побудований за принципом різноманітного нескінченного циклу. Це означає, що в нього є початок, розподілений на варіанти роботи, але жоден з варіантів не має кінця. У певний момент роботи кожен варіант повертається на певний вищий щабель роботи. Таке рішення алгоритму дозволяє уникнути “глухокутових” ситуацій, чим забезпечується постійна працездатність блока керування штатного режиму роботи, аварійного режиму роботи, режиму руху на малих швидкостях автомобіля, режиму екстреного гальмування.

Алгоритм роботи системи побудований так, що спочатку виробляється аналіз ступеня втручання електричної частини в процес гальмування, а потім здійснює вирівнювання гальмівних моментів.

У четвертому розділі здійснено експериментальне дослідження роботи системи автоматичного зниження нерівномірності гальмівних моментів на колесах передньої осі легкового автомобіля. Експериментальні дослідження проходили двома етапами.

На першому етапі, що проходив у лабораторних умовах на спеціально виготовленому автором стенді, оцінювалися динамічні характеристики розробленої гідросилової системи автоматичного зниження нерівномірності гальмівних моментів на колесах передньої осі легкового автомобіля й оцінювалася робота електронної системи та гальмівного механізму з електромеханічним приводом.

Лабораторні дослідження на стенді гідросилової системи автоматичного зниження нерівномірності гальмівних моментів на двох колесах легкового автомобіля дозволили оцінити динамічні характеристики системи. При цьому нерівномірність гальмівних моментів знизилася на 52,5% (з 20% до 9,5%).

На стенді була перевірена робота експериментального гальмівного механізму з електромеханічним приводом і проведено налагодження функціональної діагностики електронного блоку керування системи, призначених для дорожніх випробувань.

На другому етапі проводилися дорожні випробування легкового автомобіля з метою дослідження траєкторії руху в гальмівному режимі, оцінки впливу нерівномірності гальмівних моментів на стійкість руху автомобіля під час гальмування колесами передньої й задньої осі, оцінки роботи розробленої автором системи автоматичного зниження нерівномірності гальмівних моментів на колесах передньої осі.

Застосування на легковому автомобілі системи автоматичного зниження нерівномірності гальмових моментів на колесах передньої осі, що складається з електромеханічного привода гальмівних механізмів й електронного блока керування, довели ефективність розробленої системи.

Нерівномірність гальмівних моментів знизилася на 91,7% (з 18% до 1,5%). При всіх гальмуваннях із увімкненою системою автомобіль зберігав курсову стійкість.

За рахунок швидкодії системи скоротився час гальмування й гальмівний шлях автомобіля.

Проведені випробування підтвердили теоретичні положення та можливість використання розробленої системи для зниження нерівномірності гальмівних моментів на передніх колесах легкових автомобілів.

Висновки

1. Наведений аналіз літературних джерел доводить, що відомі рішення щодо підвищення стабільності гальмівних механізмів не усувають бортову нерівномірність гальмівних сил, що може призвести до втрати стійкості автомобіля під час гальмування. Це зумовлює необхідність пошуку більш ефективних засобів зниження нерівномірності гальмівних моментів на правих і лівих колесах.

2. Одержане рівняння (5) дозволяє робити оцінку стійкості руху автомобіля під час гальмування з незаблокованими передніми й заблокованими задніми колесами за наявності нерівномірності гальмівних сил на передніх колесах. Результати досліджень, проведені за допомогою вказаних рівнянь, вказують на те, що нерівномірність гальмівних сил на передніх колесах неприпустима, оскільки при заблокованих задніх колесах і незаблокованих передніх колесах, що мають нерівномірність гальмівних сил, кутова швидкість заносу збільшується пропорційно збуреному кутовому прискоренню.

3. Проведені дослідження показали, що допускається певна нерівномірність гальмівних сил на задніх колесах, що не призводить до заносу передньої осі під час гальмування із заблокованими передніми й незаблокованими задніми колесами. Одержана залежність (12) дозволяє робити оцінку впливу параметрів автомобіля й швидкості його руху на величину допустимої нерівномірності задніх гальмівних механізмів.

4. Досягнення мінімальної нерівномірності гальмівних сил на передніх колесах можливе лише за допомогою системи автоматичного регулювання, що знижує подану нерівномірність. Оскільки на передніх колесах легкового автомобіля в наш час застосовуються лише відкриті дискові гальма, то були розроблені два варіанти системи автоматичного регулювання призначені для роботи з гідростатичним і гідросиловим гальмівним приводом. Дослідження статичних характеристик поданих систем регулювання дозволило дійти таких науково обґрунтованих висновків:

- уведення від'ємного зворотнього зв'язку за гальмівним моментом на кожному з дискових гальм дозволяють зменшити нерівномірність гальмівних сил на колесах однієї осі автомобіля на 32,5%;

- значно меншу нерівномірність гальмівних сил можна одержати при використанні системи регулювання, що узгоджує гальмівні моменти на лівому і правому колесах;

- використання в автоматичному пристрої додаткового автономного джерела тиску у вигляді гідромотора дозволяє покращити ефективність регулювання рівномірності розподілення гальмівних сил між колесами однієї осі автомобіля.

5. Проведені на стенді лабораторні дослідження гідросилової системи автоматичного зниження нерівномірності гальмівних моментів передніх коліс легкового автомобіля довели ефективність пропонованих науково-технічних рішень. При вмиканні розробленої системи нерівномірність гальмівних моментів знизилася на 52,5 % (з 20% до 9,5%).

6. Були враховані перспективи розвитку в сучасних легкових автомобілях мехатронних пристроїв. При електромеханічному приводі гальмівних механізмів скорочується час передачі енергії від її джерела до виконавчих пристроїв, що дає можливість використовувати його як запасний контур під час аварійного гальмування, надійне стоянкове гальмо в поєднанні із пристроєм проти викрадення. Давачі розглянутої системи можуть бути використані у ході діагностування гальмівної системи автомобіля.

7. Дорожнє випробування легкового автомобіля із установленою на ньому системою автоматичного зниження нерівномірності гальмівних моментів на колесах передньої осі, що складається з електромеханічного привода гальмівних механізмів й електронного блока керування, довели ефективність розробленої системи. Нерівномірність гальмівних моментів знизилася на 91,7% (з 18% до 1,5%). Під час усіх гальмуваннях із увімкненою системою автомобіль зберігав курсову стійкість.

Список опублікованих праць за темою дисертації

1. Подригало М.А., Волков В.П., Степанов В.Ю. Улучшение устойчивости автомобиля при торможении путем повышения стабильности дискового тормозного механизма открытого типа // Автомобильный транспорт. Сб. науч. труд. Вып. 7-8. - Харьков: ХНАДУ. - 2001. - С.89-91. (автором досліджено шляхи підвищення стабільності дискового гальмівного механізму відкритого типу).

2. Степанов В.Ю. Электромеханическая система выравнивания тормозных моментов между колесами различных бортов автомобиля // Механіка та машинобудування. Науково-технічний журнал. - №1-2. - Харьков: НТУ “ХПІ”. - 2001. - С. 159-162.

3. Подригало М.А., Волков В.П., Степанов В.Ю. Исследование стабильности тормозных механизмов с помощью обобщённого управления тормозного момента.// Автоматизация процессов и управление. Вестник Сев ГТУ - Севастополь - 2002, №36 - с. 71-74. (автором досліджено вплив нерівномірності розподілення гальмівних моментів на стійкість руху автомобіля).

4. Подригало М.А., Волков В.П., Степанов В.Ю. Статистический анализ коэффициента трения фрикционных пар дисковых тормозов легковых автомобилей // Автомобильный транспорт. Сб. науч. труд. Вып. 10 - Харьков: ХНАДУ. - 2002. - С.51-55. (автором досліджено характеристики зниження нерівномірності гальмівних моментів на осі автомобіля).

5. Степанов В.Ю. Система выравнивания тормозных моментов на колесах одной оси // Вестник Харьковского национального автомобильно-дорожного университета. Сб. науч. тр. Вып. 22. - Харьков. - 2003. -- С. 123-125.

6. Степанов В.Ю., Степанов А.В. Повышение надежности тормозной системы автомобиля путем введения информационно-обратных связей ее элементов // Вестник Харьковского национального автомобильно-дорожного университета. Сб. науч. тр. Вып. 23. - Харьков. - 2003. - С.118-120. (автором запропоновано систему функціональної діагностики для стендових досліджень гальмівної системи).

7. Степанов В.Ю. Мехатроника тормозной системы автомобиля // Вестник Харьковского национального автомобильно-дорожного университета. Сб. науч. тр. Вып. 24. - Харьков. - 2004. - С.129-131.

8. Степанов В.Ю. Стенд для исследования тормозных механизмов легкового автомобиля // Автомобиле- и тракторостроение. Вестник НТУ “ХПИ”, 2004. - №2. - С.110-114.

9. Степанов В.Ю. Улучшение тормозных свойств легкового автомобиля распределением тормозных моментов между колёсами передней оси. // Автомобиле-и тракторостроение. - Харьков: вестник НТУ “ХПИ”. - 2005. - № 13. - С. 112-116.

10. Пат. 49199А UA, МПК 7В60Т8/00. Тормозная система транспорт-ного средства. / Туренко А.Н., Волков В.П., Подригало М.А., Степанов В.Ю. № 2001064383; Заявлено 22.06.2001; Опубл. 16.09.2002, Бюл. № 29 - 2с. (автором розроблено золотниковий розподільник системи зниження нерівномірності гальмівних моментів на колесах легкового автомобіля).

Размещено на Allbest.ru