Дипломная работа: Совершенствование антиблокировочной тормозной системы электробуса

Рисунок 2.2.3.2- Схема модулятора давления АБС фирмы WABCO: 1,2 - электромагнитные клапаны; c, f - диафрагменные клапаны; i, h - сдвоенные клапаны; 1 - вывод от тормозного крана; 2 - вывод к тормозным камерам; 3 - выход в атмосферу

3. Нормативные документы, используемые при разработке узла

Разрабатываемые система и механизмы должны удовлетворять всем правилам и ГОСТам, и иметь высокий технический уровень.

Правила ЕЭК ООН N 13"Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения транспортных средств категорий М, N и О в отношении торможения"(с изменениями и дополнениями)

При расчёте будем руководствоваться СТБ 1729-2007 «Троллейбусы. Требования к техническому состоянию по условиям безопасности движения. Методы проверки». Приведем ниже некоторые пункты из данного стандарта:

Условия работы и требования к подвижному составу ГЭТ, в данном случае к троллейбусу, определяются как совокупность условий и требований к его основным узлам.

В список контролируемых узлов входят:

1 Тормозная система

1.1 Рабочая тормозная система троллейбуса должна обеспечивать выполнение требования эффективности торможения на стендах согласно таблице 1 либо в дорожных условиях согласно таблице 2. Начальная скорость торможения при проверках в дорожных условиях - 48 км/ч.[6]

Таблица 1.1 - Нормативы эффективности торможения троллейбуса при проверках на стенде

1.4 Аварийная тормозная система (стояночная либо один из контуров рабочей тормозной системы), снабженная независимым от других тормозных систем органом управления, должна обеспечивать соответствие нормативам эффективности торможения троллейбуса на стенде согласно таблице 1 либо в дорожных условиях согласно таблице 2. Начальная скорость торможения при проверках в дорожных условиях - 60 км/ч.

1.5 При проверках на стендах эффективности торможения рабочей и аварийной тормозными системами допускается относительная разность тормозных сил колес оси (в процентах от наиб.значения) не более 30 %.

1.6 Стояночная тормозная система троллейбуса считается работоспособной в том случае, если при приведении ее в действие достигается:

для троллейбуса с технически допустимой общей массой:

значение удельной тормозной силы не менее 0,16;

? неподвижное состояние троллейбуса на опорной поверхности с уклоном не менее (16 ± 1) %.

для троллейбуса с полной массой в снаряженном состоянии:

? расчетная удельная тормозная сила, равная меньшему из двух значений: 0,15 отношения технически допустимой общей массы к массе троллейбуса при проверке или 0,6 отношения полной массы в снаряженном состоянии, приходящейся на ось (оси), на которые воздействует стояночная тормозная сила, к полной массе в снаряженном состоянии;

? неподвижное состояние троллейбуса на поверхности с уклоном не менее (23 ± 1) %.

1.7 При проверках на стендах эффективности стояночной тормозной системы допускается относительная разность тормозных сил колес оси (в процентах от наибольшего значения) не более 50 %.

1.8 Уменьшение или увеличение силы торможения должно обеспечиваться путем воздействия на орган управления тормозной системой во всем диапазоне регулирования силы торможения. Сила торможения должна изменяться плавно, непрерывно.

1.9 Остановочная тормозная система должна обеспечивать неподвижное состояние троллейбуса при открывании любой из дверей салона троллейбуса либо воздействии на орган управления остановочной тормозной системой.

1.10 Допускается падение давления воздуха в пневматическом тормозном приводе при неработающем приводе компрессора не более чем на 0,05 МПа от значения нижнего предела регулирования регулятором давления в течение 15 мин после полного приведения в действие органа управления рабочей тормозной системы. Утечка сжатого воздуха из тормозных цилиндров или тормозных камер не допускается.

1.11 Включение компрессора регулятором давления должно происходить при падении давления менее 0,65 МПа, а выключение - при давлении более (0,78 ± 0,02) МПа. Время наполнения пневматического тормозного привода сжатым воздухом установленного предела регулирования при включении компрессора должно соответствовать требованиям руководства по эксплуатации троллейбуса.

1.12 Система сигнализации и контроля работы тормозных систем, манометры пневматического тормозного привода должны быть работоспособны. Элементы крепления компрессора должны быть затянуты. Звуковая и световая сигнализации должны информировать водителя об аварийном снижении давления воздуха в пневматической системе в пределах от 0,5 до 0,45 МПа.

1.13Трубопроводы пневматического тормозного привода троллейбуса должны быть герметичными, без повреждений, следов коррозии, надежно закреплены и не должны иметь не предусмотренных конструкцией контактов с элементами шасси и трансмиссии.

1.14 Расположение и длина гибких рукавов тормозной системы должны исключать их повреждения с учетом максимальных деформаций подвески, углов поворота колес троллейбуса и взаимных перемещений секций.

1.15 Узлы и приборы тормозной системы троллейбуса (компрессор, тормозные краны, клапаны, тормозные барабаны, тормозные колодки, ресиверы, тормозные камеры) должны быть в исправном состоянии, надежно закреплены и не должны иметь повреждений, следов коррозии.

1.16 Педаль тормоза должна иметь противоскользящую поверхность, после полного приведения в действие свободно возвращаться в исходное положение и при нажатии не должна иметь бокового смещения.

1.17 Рычаг стояночной тормозной системы не должен быть деформирован или перекошен, он должен обеспечивать установку в предусмотренные конструкцией фиксированные положения.

1.18 Антиблокировочные тормозные системы (АБС) должны быть работоспособны. Функционирование сигнализаторов АБС должно соответствовать ее исправному состоянию согласно руководству по эксплуатации троллейбуса.

Таблица 1.2 - Нормативы эффективности торможения троллейбуса при проверках в дорожных условиях

1.2 В дорожных условиях при торможении рабочей тормозной системой с начальной скоростью 48 км/ч троллейбус не должен ни одной своей частью выходить из нормативного коридора движения шириной 3 м.

1.3 Эффективность вспомогательной тормозной системы проверяется в дорожных условиях. Показатель замедления должен быть не менее 0,5 м/с2.

Нормативы эффективности рабочей тормозной системы по ГОСТ 22895-77 для АТС категории М3.

По ГОСТ 22895-77 эффективность стояночной тормозной системы должна быть такой, чтобы суммарная тормозная сила, развиваемая тормозными механизмами этой системы, должна обеспечить удержание полностью груженого АТС на уклоне, заданном техническими условиями, но не менее 20% для АТС категории N.

4. Обоснование выбранной конструкции, описание проектируемого узла

У модуляторов данного прототипа есть два недостатка. Это повышенные габариты и масса, так как уменьшение диаметров поршней ведет к увеличению зоны нечувствительности и ухудшению следящего действия. Из-за этого модулятор имеет повышенную инерционность и малое быстродействие. Второй недостаток - наличие трущихся уплотнений. Предлагаемый модулятор лишен этих недостатков.

АВС- 4S/4K - с двумя модуляторами АВС на каждой оси (рисунок 4.1)

1-электронный блок управления, 2-датчик числа оборотов, 3-модулятор АВС, 4-аварийная лампа, 5- индикаторная лампа ASR., 6- клапан ARS управления тормозами

Рисунок 4.1 -схема АВС

1,2 - электромагнитные клапаны; c, f - диафрагменные клапаны; i, h - сдвоенные клапаны; 1 - вывод от тормозного крана; 2 - вывод к тормозным камерам; 3 - выход в атмосферу

Рисунок 4.2- Предлагаемый модулятор

Пневмопривод шасси оборудован 4-х канальной антиблокировочной системы (АБС) типа 4S/4К (4 датчика/4 модулятора). Разрабатываемая система состоит из датчиков (угловой скорости вращения колес, поворота управляемых колес и ускорения автомобиля), модуляторов тормозного давления, электронного блока управления, реле, блока предохранителей, соединительных кабелей, диагностической лампы и клавиши диагностики.

Датчики частоты вращения колеса (ДЧВК) индуктивного типа, устанавливаются в колесах передней оси и заднего моста. Зубчатый ротор напрессовывается на ступицу, а датчик устанавливается в поворотном кулаке передней оси или на кронштейне заднего моста (смотреть рисунки 4.3-4.4).

1 - ступица; 2 - диск тормозной; 3 - ротор датчика; 4 - скоба; 5 - щиток тормозного механизма; 6 - втулка провода; 7 - суппорт

Рисунок 4.3 - Установка датчика АБС в колесе ведущего моста

1 - ступица; 2 - ротор датчика; 3 - втулка датчика; 4 - кулак поворотный; 5 - датчик; 6 - скоба.

Рисунок 4.4 - Установка датчика АБС в колесе передней оси

При вращении колеса в обмотке датчика находится ЭДС, создающая переменное напряжение, частота которого пропорциональна частоте вращения колеса. Полученный сигнал по кабелям передается в блок управления. Для нормальной работы датчика зазор между ротором и датчиком не должен превышать 1,3 мм.

Электропневматические модуляторы тормозного давления устанавливаются в тормозных магистралях передних и задних колес на каркасе основания шасси перед тормозными камерами.

Электронный блок устанавливается в кабине водителя и соединяется с исполнительными устройствами и датчиками с помощью соответствующих кабелей. Кабели прокладываются и крепятся таким образом, чтобы они были защищены от повреждений. Кабели колесных датчиков и модуляторов должны иметь достаточную слабину для компенсации хода подвески и работы рулевого управления. При этом должна быть исключена возможность повреждения кабеля поворотным кулаком и деталями подвески.

Блок предохранителей, установленный под откидной панелью, служит для защиты электроуправляемых элементов АБС.

Диагностические лампы с символами «АВS», сигнализирующие об исправности (неисправности АБС), и клавиша диагностики АБС, расположены на панели выключателей в кабине водителя.

4.1 Конструкция и принцип действия разрабатываемых механизмов и систем

Антиблокировочная система (АБС) управления тормозными моментами представляет собой систему автоматического регулирования с обратной связью. Она получает информацию о характере движения колес, на основании которой определяется начало процесса блокирования и включается система импульсного регулирования давления, которая уменьшает тормозной момент и обеспечивает исключение блокировки колес.

. Схема АБС включает систему датчиков для сбора информации о характеристиках процесса торможения, модуляторы и электронный блок управления (Рисунок 4.1). Микропроцессор ЭБУ реализует в режиме реального времени алгоритм управления. Основная идея которого основана на том, что при превышении скольжения, соответствующего максимальному коэффициенту сцепления, скорость вращения колеса резко уменьшается, поэтому в этот момент необходимо кратковременно снизить давление в тормозном приводе. Для реализации такого алгоритма используется информация об угловых скоростях юк, замедлениях ек = dюK /dt всех колес, о углах поворота бк управляемых колес и о скорости автомобиля va. Система датчиков обеспечивает измерение юк, бк и продольной составляющей ускорения автомобиля аx, направленной вдоль оси х. Значение ек получают путем численного дифференцирования результатов измерений аx, а значение va -- численным интегрированием результатов измерений аx. Вычисления выполняет микропроцессор ЭБУ.

Рисунок 4.2-Алгоритм АБС

Рассмотрим процессы управления АБС представленные на рисунке 4.5. В исходном состоянии, в которое алгоритм переводится при включении питания и находится там бесконечно долго, пока колесо катится без превышения порога замедления ек0, - клапана модулятора пассивны и выключены. При нажатии водителя на педаль тормоза происходит увеличение давления в тормозных камерах, замедление колеса резко возрастает превышая порог ек0. Дальнейшее повышения давления в тормозной камере бессмысленно и приведет лишь к торможению колеса, а не автомобиля. Поэтому включается клапан отсечки и давление фиксируется на достигнутом уровне. Параллельно происходит вычисление лТ по формуле 4.1.