Дипломная работа: Совершенствование антиблокировочной тормозной системы электробуса

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

. (5.25)

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

(5.26)

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.

; (5.27)

. (5.28)

Суммарная тормозная сила определяется по формуле

.

Последняя формула преобразуется и в ней заменяется Т на Gэ по формуле (5.25), и определяется зависимость между давлением в приводе тормозов и коэффициентом торможения

. (5.29)

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

; (5.30)

. (5.31)

Значении тормозных сил Т1 и Т2 определяется по формулам (5.25) и (5.26) подставляя в нее давление определенное по формуле (5.27) [8]

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

1) Рабочая тормозная система проектируемого электробуса при постоянном отношении тормозных моментов передних и задних тормозов для загруженного состояния электробуса 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 электробуса 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 Расчет эффективности стояночной тормозной системы

По ГОСТ 22895-77 эффективность стояночной тормозной системы должна быть такой, чтобы суммарная тормозная сила, развиваемая тормозными механизмами этой системы, должна обеспечить удержание полностью загруженного электробуса на уклоне, заданном техническими условиями, но не менее 20% для категории М3.[2 с. 7].

В качестве стояночной тормозной системы используются пружинные энергоаккумуляторы, воздействующие на колесные тормозные механизмы, установленные на третьем и четвертом мостах.

Тормозной момент, создаваемый одной камерой с энергоаккумулятором, при ходе штока 40 мм, составляет Mт к э-24 = 10000 Н·м.

Полная масса - mэ = 18000 кг.

Статический радиус колеса шасси - rст = 0,456 м.

Уклон, на котором электробус удерживается стояночной тормозной системой, определим исходя из уравнения:

; (5.32)

; (5.33)

Тогда:

; (5.34)

Уравнение (5.40) представляет собой уравнение вида [5 с. 170-171]:

; (5.35)

;

В данном случае, после преобразований уравнения (5.17) имеем:

; (5.36)

; (5.37)

Тогда:

; (5.38)

; (5.39)

; (5.40)

где: МТС - тормозной момент, развиваемый на колесах электробуса при работе стояночной тормозной системы, Нм;

- угол продольного уклона дороги, градус;

i - искомый уклон, %.

При расчете стояночной тормозной системы принимаем f = 0,014.

Тогда:

;

;

i = 24,371 %.

Рассчитанное значение уклона (i) соответствует требованиям ГОСТ 22895-77 для автомобилей категории М3 (норматив - 20 %).[9]

5.5 Расчет модулятора АБС

Для функционального расчета цилиндра модулятора используем схему (рис.5.6). При этом искомыми параметрами примем объем подаваемой в рабочий тормозной цилиндр тормозной жидкости при затормаживании колеса и удаляемой из него при растормаживании колеса и силу со стороны электромагнита, необходимую для принудительного перемещения поршня 2.[10]

Рисунок 5.6- Схема к расчету модулятора: 1 - цилиндр; 2 - поршень; 3 - шток поршня; 4 - пружина

Необходимое усилие для перемещения поршня 2 определим, учитывая особенности конструкции модулятора, в котором поршневая и штоковая полости соединены между собой и имеют равное давление жидкости. Благодаря этому для перемещения поршня 2 требуется электромагнит небольшой мощности, усилие на сердечнике которого можно определить из выражения равновесия поршня 2 формула (5.41) и которое равно усилию пружины 4 (Рпр).

Рв =Рн +Рпр, Sв *p =Sн *р+Pпр, (5.41)

где р - давление жидкости в приводе, Па;Sв,Sн - соответственно площадь активного поперечного сечения поршня сверху и снизу, м2;Pпр - усилие на штоке со стороны пружины, Н. Для давления в приводе 12 МПа усилие электромагнита на преодоление сопротивления пружины 4 будет равно при диаметре штока 5 мм:

Pпр = р(Sв- Sн)=12*106(0,8*10-4-0,6*10-4)= 240 Н.

При диаметре штока 10, 4 и 3 мм необходимое усилие составляет соответственно 960, 156 и 98 Н. Таким образом можно подобрать наименьшую мощность электромагнита, изменяя диаметр штока модулятора. Для определения хода поршня 2 исходим из условия, что жидкость, выходящая из рабочего тормозного цилиндра при растормаживании колеса, должна переместиться в полости цилиндра 1 (рисунок 5.6). Уравнение, описывающее это условие, следующее

Vрц= Vв-Vн = Vв- (Vв - Vнш)=Vнш =Sнш *hш, (5.42)

где Vв,Vн - соответственно объемы верхней (поршневой) и нижней (штоковой) полостей цилиндров, м3; Vнш - объем штока на длине его хода, м3;Sнш - площадь поперечного сечения штока, м2;hш - ход штока, м. Объем жидкости Vрц, выходящей из рабочего тормозного цилиндра, соответствует перемещению его поршня поперечным сечением Sрц на величину зазора Д между упругим кольцом и торцом канавки поршня и равен

Vрц =Sрц*Д =5,2*10-4*10-4*0,003=1,56*10-6 м3. (5.43)

Из формул 5.42 и 5.43 определим ход hш штока модулятора по выражению

hш =Vрц /Sнш =1,56*10 -6 /0,78*10-4.=0,02 м (5.44)

антиблокировочный тормозной электробус

Так, для диаметра нижней части штока 5мм ход его составляет 20 мм

Заключение

В результате выполнения курсового проекта, была исследована тормозная система электробуса

Был выполнен поиск патентной информации, анализ аналогов; обоснование выбранной конструкции, описание его устройства; оценена прочность основных элементов, передающих нагрузки; обоснованно выбран материал для изготовления основных элементов тормозных механизмов. Проведенный вычислительный эксперимент, позволил оптимизировать параметры тормозной системы, которые обеспечивают удовлетворение требований к эффективности тормозной системы по ГОСТ 28769-90.

Из полученных результатов можно сделать вывод, что обеспечено удовлетворение требований к эффективности тормозной системы по ГОСТ 28769-90 в соответствующих условиях эксплуатации проектируемого электробуса

Список использованных источников

1. Электробус Е-321: руководство по эксплуатации Е321-0000030 РЭ: Книга 1/ Кол. службы главн. конструктора по электробусу. БКМ; - Минск: БКМ,2020. - 183 с.

2. Тормозная система транспортного средства: пат. 794 U Респ. Беларусь: МПК7 B60T8/30, B60L7/22 / Н. В. Богдан [и др.]; дата публ.: 2003.03.30.

3. Тормозная антиблокировочная система транспортного средства пат RU 2003528 C1 МПК B60 Т 8/32/ Щербаков В. Ф., Поликарпова Л. Г., Гуськов Юр. Д. [и др.], дата публ. 13.04.2001)

4. Модулятор давления для пневматической противоблокировочной тормозной системы транспортного средства пат. SU 1152827 A1, МПК B60T 8/02/ Иващенко В. В. Фрумкин А. К., дата публ. 16.07.2006),

5. Электробус МАЗ Е303: руководство по эксплуатации Е303-0000020 РЭ: Книга 1/ Кол. службы главн. конструктора по автобус. МАЗ; редкол.: Н.А. Липский [и др.]. - Минск: МАЗ,2020. - 186 с.

6. Правила ЕЭК ООН N 13"Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения транспортных средств категорий М, N и О в отношении торможения"

7. Тормозные устройства: справочник / Под общ. ред. М. Н. Александрова. - М.: Машиностроение, 1985. - 312 с.

8. Определение основных параметров автомобиля: метод. указания к курсовой работе для студентов специальности 1-37.01.02 «Автомобилестроение» / Сост. В. П. Тарасик. - Могилев: МГТУ, 2004. - 25 с.

9. Теория движения автомобиля: метод. указания к курсовой работе для студентов специальности 1-37.01.02 «Автомобилестроение» / Сост. В. П. Тарасик. - Могилев: Белорусско-Российский университет, 2005. - 26 с.

10. Усовершенствованный регулятор тормозных сил / В. В. Геращенко [и др.] // Автомобильная промышленность. - 2012. - № 6. - С.16-17