А.В. Буянкин Автотранспортные средства. Методические указания к практическим занятиям для студентов направления 552100

1

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ Разнообразие условий эксплуатации обусловило широкую специа-

лизацию автотранспортных средств (АТС), которые отличаются специфическими свойствами, обеспечивающими их использование в конкретных условиях эксплуатации с наибольшей эффективностью. Инженер по организации движения должен знать, какими свойствами обладают автомобили, чтобы на дорогах различных категорий вероятность возникновения дорожно-транспортных происшествий была возможно меньшей; какие ограничения должны накладываться на параметры движения в соответствии со свойствами автомобилей.

Современный этап развития теории эксплуатационных свойств характеризуется углубленным изучением отдельных особенностей эксплуатационных свойств, оценкой их в комплексе и оптимизацией показателей эксплуатационных свойств и технических параметров.

Задача данных практических работ – рассмотрение основных закономерностей движения автомобиля, изучение его эксплуатационнотехнических свойств и методов испытания автомобилей, что необходимо для объективной оценки влияния конструктивных и эксплуатационных факторов на свойства АТС.

При изучении данного курса значительно поможет восстановление в памяти основных сведений по устройству основных элементов шасси автомобиля.

Лабораторная работа №1

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТОРМОЗНЫХ СИЛ

Методические указания

Данная тема особенно важна и рассматривается в первую очередь, поскольку тормозные свойства оказывают большое влияние на среднюю скорость и безопасность движения.

В начале изучения данной темы необходимо усвоить определение тормозных свойств автомобиля и их измерителей, влияние тормозных свойств на динамику автомобиля, безопасность движения и другие эксплуатационные свойства. Следует уяснить рабочий процесс торможения, влияние параметров конструкции, процесса взаимодействия колеса и дороги, рабочих процессов в системе колесного тормоза и привода на интенсивность торможения и легкость управления, особенности торможения автопоездов. Знать лабораторные методы оценки тормозных свойств (дорожные и стендовые).

2

При проектировании, модернизации и поверочном расчете тормозных систем необходимо руководствоваться положениями государственных и отраслевых стандартов на тормозные свойства АТС. По этим стандартам все АТС должны быть оборудованы рабочей, запасной и стояночной тормозными системами. Некоторые виды АТС оборудуются также вспомогательной тормозной системой (тормозомзамедлителем).

Для выбора рационального соотношения тормозных сил, оценки существующего распределения тормозных сил у находящихся в эксплуатации АТС и определения требуемых значений тормозных сил на осях для обеспечения нормативной эффективности необходимо вначале определить нормальные реакции при торможении.

1.1. Определение координат центра тяжести АТС. Расстояния от центра тяжести до задней и передней оси L2 и

соответственно, можно приближенно определить по формулам

L2 = М1 L ; Ma

L1 = L − L2 ,

где М1 – масса, приходящаяся на передний мост, кг; L – база автомобиля (для трехосных АТС – расстояние от передней оси до середины тележки), м; Ма – полная масса автомобиля, кг.

(Здесь и далее индекс "1" относится к передней оси, индекс "2" – к задней).

Высота центра тяжести принимается равной высоте погрузочной площади для грузовых автомобилей и автобусов и диаметру колеса – для легковых автомобилей. При этом необходимо использовать данные технических характеристик подвижного состава.

1.2. Определение нормальных реакций на колесах при торможе-

нии.

Нормальные реакции на колесах Rz1 и Rz2, Н, при торможении определяют по формулам

где g – ускорение свободного падения, м/с2; ϕ – продольный коэффициент сцепления (далее – коэффициент сцепления); hд – высота центра тяжести автомобиля, м.

Из выражений (1.5) и (1.6) видно, что тормозные силы зависят от коэффициента сцепления, который в эксплуатации изменяется в широких пределах – ϕ =0,2 – 0,8 [2].

Следовательно, и отношение тормозных сил должно изменяться, а

Для обычных тормозных систем коэффициент распределения тормозных сил является величиной постоянной. Его величина оптимальна для определенных значений координат центра тяжести и коэффициента сцепления (для легковых автомобилей по рекомендации Правила №13 ЕЭК ООН ϕ 0=0,8). Такое значение коэффициента сцепления обеспечивает при всех коэффициентах сцепления блокировку передних колес первыми, что исключает занос, который опаснее потери управляемости из-за прогрессирующего увеличения курсового угла и увеличения поворачивающего момента.

Однако, чем больше ϕ 0, тем больше недоиспользование сил сцепления при торможении. Это недоиспользование можно оценить по ве-

4

Для идеальной тормозной системы удельная тормозная сила равна коэффициенту сцепления.

Необходимо рассчитать заданные параметры для категории М1 (см. таблицу 1.1 [2]) при ϕ =0,2; 0,4; 0,6; 0,8. Для остальных категорий – при ϕ =0,1; 0,2; 0,4; 0,6.

Таблица 1.1 – Категории автотранспортных средств

Результаты расчетов сводят в таблицу 1.2. Таблица 1.2 – Расчетные данные

для построения характеристики тормозных сил

ϕ

Rz1, Н

Rz2, Н

Pτ 1 max, Н

Pτ 2 max, Н

Pτ1max

Pτ2 max

γ τ

Пользуясь значениями, полученными при расчете по формулам (1.5), (1.6), необходимо построить зависимость Рτ 2 мах= f (Рτ 1 мах) – характеристику тормозных сил (рисунок 1.1).

Pτ 1 max, Н

Рисунок 1.1 – Характеристика тормозных сил Из начала координат через значения идеальных тормозных сил по

полученным значениям проводят прямые линии, соответствующие действительным значениям тормозных сил, создаваемым тормозными механизмами при одинаковом давлении в обоих контурах привода.

Если ординаты прямой, соответствующей Рτ 2 мах, находятся ниже идеальной кривой, будет обеспечиваться первоочередная блокировка передних колес. При ϕ 0=0,8 это будет соответствовать всему возможному диапазону изменения коэффициента сцепления.

Используя данные, полученные при использовании формулы (1.8), необходимо построить графическую зависимость β τ =f (ϕ ) (рисунок 1.2).

Рисунок 1.2 – Зависимость коэффициента распределения тормозных сил от коэффициента сцепления

Контрольные вопросы

1. Что такое торможение? Физический смысл торможения.

2.Какие способы торможения вы знаете?

3.Какими тормозными системами оснащаются современные автомобили? Их назначение.

4.Требования, предъявляемые к тормозным системам. Обоснуйте каждое из требований.

6

5.Какими конструктивными мероприятиями обеспечивается выполнение предъявляемых требований?

6.Тормозные приводы и их схемы, преимущества и недостатки.

7.Преимущества и недостатки диагональной схемы привода тормозной системы.

8.Что называют тормозными свойствами автомобиля? Какое влияние оказывают тормозные свойства на среднюю скорость движения, на безопасность движения?

9.Почему снижение усилия на тормозной педали повышает безопасность движения?

10.Как влияют силы сопротивления движению на процесс торможения?

11.Оценочные показатели эффективности рабочей и запасной тормозных систем.

12.Оценочные показатели стояночной и вспомогательной тормозных систем.

13.Какие типы испытаний рабочей тормозной системы вы знаете? Их отличия.

14.Почему экстренное торможение с отсоединенным двигателем более эффективно, чем с неотсоединенным?

15.В каких случаях целесообразно использовать торможение с неотсоединенным двигателем?

16.Почему КПД трансмиссии в тормозном режиме ниже, чем в тя-

говом?

17.Изобразите зависимость коэффициентов сцепления от коэффициента скольжения.

18.Объясните причины возникновения блокировки колес.

19.Обеспечивает ли блокировка колес максимальный эффект торможения и почему?

20.К каким последствиям приведет неравенство тормозных сил на колесах одного моста?

21.От чего зависит теоретически необходимое распределение тормозных сил по колесам?

22.Обеспечивается ли оптимальное распределение тормозных сил

уавтомобилей, оборудованных тормозной системой с постоянным коэффициентом распределения тормозных сил? В каком случае?

23.Изобразите идеальную и реальную (без регулятора тормозных сил (РТС) и антиблокировочной системы (АБС)) характеристики тормозных сил.

7

24.Принцип работы РТС. Уменьшается ли тормозной путь при установке в привод РТС и почему?

25.Чем определяется наклон и расположение регуляторных прямых на графике характеристики тормозных сил?

26.Объясните принцип работы АБС.

27.Оценочные параметры рабочей и запасной тормозных систем автопоезда.

28.Какие случаи возможны в зависимости от соотношения удельных тормозных сил прицепа и тягача?

29.Перечислите условия дорожных испытаний новых автомобилей

иавтомобилей, находящихся в эксплуатации.

30.Перечислите условия стендовых испытаний новых автомобилей и автомобилей, находящихся в эксплуатации.

31.Чем объясняется отклонение теоретических значений параметров торможения от действительных?

Лабораторная работа №2

ВЛИЯНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ФАКТОРОВ НА ПАРАМЕТРЫ ТОРМОЗНЫХ СВОЙСТВ

где τ р – время реакции водителя, с; τ с – время запаздывания срабатывания тормозного привода, с; τ н – время нарастания замедления, с; V0 – начальная скорость торможения, м/с.

Время реакции водителя – τ р=0,2 – 1,5 с [2]. В расчетах принимают

τ р=0,8 с.

Время запаздывания срабатывания [2]:

•для дисковых тормозных механизмов с гидравлическим приво-

дом – τ с=0,05 – 0,07 с;

•для барабанных тормозных механизмов с гидравлическим при-

водом – τ с=0,15 – 0,20 с;

•для барабанных тормозных механизмов с пневматическим при-

водом – τ с=0,2 – 0,4 с.

8

Время нарастания замедления [2]:

•для легковых автомобилей – τ н= 0,05 – 0,2 с;

•для грузовых автомобилей с гидравлическим тормозным приво-

дом – τ н= 0,05 – 0,4 с;

• для грузовых автомобилей с пневматическим тормозным приво-

дом – τ н= 0,15 – 1,5 с;

• для автобусов – τ н= 0,05 – 0,4 с.

2.2. Определение установившегося замедления.

Установившееся замедление jτ уст, м/с2, рассчитывают по формуле

В таблице 2.1 [2] приведены нормативные значения начальной скорости торможения и установившегося замедления для испытаний типа нуль новых АТС. Нормативные значения установившегося замедления при испытаниях типа Ι составляют 0,8; при испытаниях типа ΙΙ - 0,75 приведенных значений.

Таблица 2.1 – Нормативные значения для испытаний новых АТС

В эксплуатации начальная скорость торможения – V0=40 км/ч для всех категорий АТС, а нормированные значения установившегося замедления для автомобиля полной массы уменьшены на 25%.

Необходимо рассчитать и зависимость остановочного пути, и установившегося замедления в функции от начальной скорости торможения и коэффициента сцепления. Начальную скорость принимать от 10 км/ч до нормированного значения в зависимости от категории АТС. Расчет проводят для категории М1 при ϕ =0,2; 0,4; 0,6; 0,8; для осталь-

ных категорий – при ϕ =0,1; 0,2; 0,4; 0,6.

Результаты расчетов сводят в таблицу 2.2.

9

Таблица 2.2 – Остановочный путь и установившееся замедление

По данным таблицы 2.2 строят графическую зависимость остановочного пути и установившегося замедления в функции от начальной скорости торможения и коэффициента сцепления.

На графике отметить величины остановочного пути и установившегося замедления при V0=40 км/ч и сравнить с нормативными.

2.3. Определение нормативных значений тормозного пути. Нормативные значения тормозного пути можно определить по

формуле

где А – некоторый коэффициент [2]; V0 – начальная скорость торможения, км/ч.

•для категории М1 – А=0,1 (0,11);

•для категорий М2, М3 и N – А=0,15 (0,19);

•для грузовых автопоездов – А=0,18 (0,24).

(Значения в скобках – для автомобилей, находящихся в эксплуатации).

Рисунок 2.1 – Зависимость остановочного пути и замедления от начальной скорости торможения и коэффициента сцепления