Дипломная работа: Совершенствование тормозного привода автобуса ПАЗ 3205

Для оценки конструктивных схем тормозных механизмов служат следующие критерии:

1 Коэффициент тормозной эффективности.

Это состояние тормозного момента, создаваемого тормозным механизмом к условному приводному моменту

Кэ= Мтор /(SРrтр)

Где:

Мтор-тормозной момент.

SР-сумма приводных сил.

rтр-радиус приложения результирующих сил трения.

Тормозная эффективность должна оцениваться раздельно при движении вперед и назад.

2 Стабильность.

Этот критерий характеризует зависимость коэффициента тормозной эффективности от изменения коэффициента трения. Эта зависимость представляется графиком статистической характеристики тормозного механизма. Лучшей стабильностью обладают тормозные механизмы, характеризуемые линейной зависимостью.

3 Уравновешенность.

Уравновешенными являются тормозные механизмы, в которых силы трения не создают нагрузку на подшипники колеса.

Для оценки конкретных конструкций тормозных механизмов необходимо дополнительно пользоваться расчетными нормативами (давление на колодке, нагрев тормозного барабана). До настоящего времени считалось, что барабанные тормозные механизмы наиболее удовлетворяют требованиям безопасности движения, но в связи с возросшими скоростями движения автомобиля, повышаются и требования безопасности движения, во многом зависящих от тормозных качеств автомобиля.

Сравнительные стендовые испытания различных вариантов конструкций закрытых дисковых и барабанных тормозных механизмов для автомобилей выявили, что наилучшими показателями по стабильности выходных параметров, теплонапряженности и массе обладает дисковый тормоз с двумя поверхностями трения, пневматическим приводом и усилителем

2.2 Анализ тормозных механизмов автомобилей

Проведя сравнение и краткий анализ вышеперечисленных тормозных механизмов подведем итог. В результате сравнения мы выяснили, что наилучшими показателями обладали дисковый тормозной механизм с двумя поверхностями трения. Он обладает следующими достоинствами:

1. Меньшая масса.

2. Компоновочные достоинства.

3. Меньшая температура тормозной жидкости.

Но дисковые тормозные механизмы обладают существенным недостатком: недостаточная защищенность от грязи. Так как армейские автомобили часто используются в условиях бездорожья, то сзади будем использовать барабанный колодочный тормозной механизм.

Проведенные дорожно-лабораторные испытания барабанных и дисковых тормозов Харьковским АДИ показали, что в случае нагрева тормозных деталей до 300 С и V = 40 км/ч тормозной путь увеличивается при торможении дисковыми тормозами на 7%, а барабанными на 25%. Если нормальная скорость та же, но объемная температура достигнет 500 С, тормозной путь увеличится на 21% и 55% соответственно.

Меньшая чувствительность дисковых тормозов к смачиванию и загрязнению объясняется тем, что поверхности трения плоские и попавшая между ними грязь и вода выдавливается более легко, чем в барабанном тормозе, а так же тем, что при вращении вода и грязь центробежной силой сбрасываются с поверхности трения, а у барабанного - заносятся на него.

В результате проведения данного анализа можно сделать заключение, что в данной ситуации более выгодно будет применение смешанной системы тормозных механизмов в которой передние колеса снабжаются дисковым тормозным механизмом с двумя поверхностями трения, а задние колеса барабанным колодочным тормозным механизмом.

2.3 Анализ тормозных приводов автомобилей

Ниже приводится классификация тормозных приводов в зависимости от вида энергоносителя и внутренней структуры.

1. Механический (МТП).

2. Гидравлический (ГТП).

2.1 Прямого действия - для привода тормозного механизма используется только мускульная энергия водителя.

2.2 Непрямого действия - мускульная энергия водителя увеличивается за счёт усилителя, потребляющего энергию от дополнительного источника.

2.2.1. С вакуумным усилителем.

2.2.2. С пневматическим усилителем.

2.2.3. С гидравлическим усилителем.

2.3. С сервоприводом - используется энергия

Дополнительного источника, преобразуемая в соответствии с сигналом управления от водителя (насосно-аккумуляторный ТП).

3. Пневматический (ПТП).

3.1 Однопроводный. Имеется одна соединительная магистраль (СМ) между тягачом и прицепом, обеспечивающая как питание, так и управление.

3.2 Двухпроводный. Имеются две магистрали - питающая (ПМ) и управляющая (УМ).

3.3 Комбинированный ПТП - совокупность 3.1 и 3.2.

4. Электрический (ЭТП). Имеется только электрическая УМ, при этом ТМ приводятся в действие с помощью электромоторов.

5. Комбинированный (КТП).

5.1. Пневмогидравлический (ПГТП). Части привода с разным энергоносителем расположены последовательно.

5.2. Электропневматический (ЭПТП).

5.2.1. Трёхмагистральный. Имеются пневматическая ПМ и две УМ - пневматическая и электрическая.

5.2.2. Двухмагистральный. Имеются пневматическая ПМ и электрическая УМ.

ГТП получили широкое применение на легковых АТС и грузовых АТС малой грузоподъёмности, так как для них пневмоаппараты получаются нерационально тяжёлыми, а масса рабочей жидкости в ГТП не столь велика. На одиночных и многозвенных грузовых АТС большой грузоподъёмности, как правило, применяется ПТП, поскольку соотношение собственной массы АТС с массой рабочего тела ПТП и пневмоаппаратов наиболее оптимально, а при наличии ГТП масса рабочей жидкости становится значительной, кроме того, выше вероятность возникновения утечек (особенно в соединении звеньев автопоезда) и сложнее их обнаружение. На грузовых АТС особо большой грузоподъёмности (типа карьерных самосвалов БелАЗ) применяется ГТП, так как ПТП не способен реализовать потребные тормозные усилия ввиду низкого давления.

Преимущества ГТП по сравнению с ПТП:

- более высокое быстродействие (до 0,2 с);

- большие приводные усилия (давление выше на порядок);

- меньшие габариты и масса.

Недостатки ГТП:

- высокие требования к герметичности;

- необходимость в дополнительном энергоносителе;

- колебания давления рабочей жидкости и возможная при этом вибрация трубопроводов;

- вредное влияние на окружающую среду в случае утечек рабочей жидкости;

- необходимость в регулярной прокачке гидропривода или применении специальных устройств для удаления воздуха.

На АТС ГАЗ-66 с целью воспрепятствовать попаданию воздуха в ГТП через уплотнения в главном тормозном цилиндре (устройстве, обеспечивающем подачу жидкости в контуры ТП под давлением, пропорциональным усилию на тормозную педаль) былпредусмотрен специальный клапан, который при растормаживании перекрывает ведущий к ТМ вывод несколько раньше, чем педаль заканчивает ход, создавая в магистралях остаточное давление 1,05…1,10 кгс/см2, то есть чуть больше атмосферного. Избыточно годавления 0,05…0,10 кгс/см2 недостаточно для преодоления сопротивления разжимных пружин в барабанных ТМ, но достаточно для того, чтобы в случае наличия неплотностей в манжетах (которые, как правило, выполняются одностороннего действия) через них вытекала жидкость, а не подсасывало воздух. Таким образом, гарантируется отсутствие разрежения в контурах ГТП.

Кроме того, подтёки жидкости указывают на место неисправности.

Подобная конструкция неприменима на АТС с дисковыми ТМ, так как в этом случае тормозные накладки будут постоянно прижиматься к диску, приводя к их повышенному износу.

К тормозной жидкости предъявляется ряд специфических требований, что также можно отнести к недостаткам ГТП:

- высокая температура кипения (температура в ТМ может достигать 250…300°С);

- стабильная вязкость, особенно при низких температурах;

- хорошие смазывающие свойства;

- минимальное коррозионное воздействие;

- не должна вызывать набухания резиновых деталей;

- минимальная податливость при работе под давлением;

- высокая стабильность характеристик при эксплуатации;

- не должна делиться на компоненты;

- отсутствие вредных примесей.

ПТП обладает рядом важных преимуществ перед ГТП:

- дешевле и проще в технологическом отношении;

- в качестве рабочего тела используется неограниченный энергоноситель - атмосферный воздух, позволяющий сохранять работоспособность системы даже при небольших утечках;

- воздух не склонен к потере упругости вследствие перегрева;

- меньшие трудоёмкость обслуживания и требовательность к квалификации обслуживающего персонала;

- удобство и простота подключения к тягачу тормозной системы прицепного звена.

Недостатки ПТП:

- недостаточное быстродействие, особенно, для автопоездов (время срабатывания может достигать 2…3 с);

- значительная функциональная и структурная сложность, которая является следствием повышения надёжности;

- большие габариты и масса;

- принципиальная невозможность улучшения тормозного процесса путём реализации сложных алгоритмов управления;

- недостаточная точность управления.

Для повышения быстродействия ПТП применяют:

1. Ускорительные клапаны.

2. Корректирующие устройства (КУ), которые обеспечивают ускорение управляющего сигнала при экстренном торможении.

2.1. Последовательные пневматические КУ.

2.2. Параллельные пневматические КУ.

2.3. Параллельные пневмоэлектрические КУ.

2.4. КУ в виде обратной связи.

3. Контур высокого давления (до 15…25 кгс/см2).

4. КТП (ПГТП, ЭПТП).

Проведя анализ всех имеющихся тормозных приводов мы выяснили, что лучшим для автобуса ПАЗ 3205 будет использование пневматического привода с усилителем. Он обладает рядом преимуществ перед другими тормозными приводами:

1. Практически неограниченное приводное усилие тормозных механизмов.

2. Широкое применение на автопоездах.

3. Простота конструкции.

3. Расчетно-технологическая часть

3.1 Тормозная система автобуса ПАЗ-3205

Пневмогидравлический привод тормозов. На автобусе применены пневмогидравлический привод тормозов (рис. 2.1), независимые друг от друга рабочие и стояночные тормоза, а также компрессор (рис. 2.2).

Рис. 2.1 Принципиальная схема пневмогидравлической тормозной ситемы

Рабочие тормоза имеют раздельный привод на передние и задние колеса. В каждый контур включены пневматические усилители. Такое устройство обеспечивает торможение и остановку автобуса в случае повреждения одного из контуров тормозной системы.

В случае отказа обоих контуров можно использовать стояночный тормоз, который воздействует на задние колеса автобуса.

Компрессор. Автобус оборудован одноцилиндровым компрессором, предназначенным для сжатия воздуха, которым питаются агрегаты пневматической части привода тормозов.

Рис 2.2 Компрессор

3.2 Расчет элементов тормозной системы

3.2.1 Расчет нагрузок в элементах тормозной системы

Параметры по которым оценивают совокупность тормозных механизмов рабочей тормозной системы и тормозные механизмы отдельно:

- удельная нагрузка на тормозные накладки.

- удельная работа трения.

1. Удельная нагрузка на тормозные накладки:

Рmах=G0 / е Fнак; (4. 1.)

Где: е Fнак- суммарная площадь тормозных накладок рабочей системы,

G0- вес автомобиля.

Среднее значение удельной нагрузки, по статистическим данным, составляет для легковых автомобилей 10…20 Н/см2 ; для грузовых автомобилей 20…40 Н/см2 ; для автобусов 25..40 Н/см2

Эти данные относятся к автомобилям с барабанными тормозными механизмами. Для автомобилей с дисковыми тормозными механизмами эти нагрузки соответственно выше.

2. Удельная работа трения.

gо=А / еFmах, (4.2.)

где: А=m0 V2/2 - кинетическая энергия автомобиля при максимальной скорости начала торможения, считая, что она полностью поглощается тормозными механизмами.

Среднее значение удельной работы:

- для легковых автомобилей - 1…2 Дж/см2.(большее значение для дисковых тормозных механизмов).

- Для грузовых автомобилей и автобусов - 0,6….0,8 Дж/см2.

От удельной работы зависит износ и нагрев элементов тормозного механизма: тормозного барабана (диска) и тормозных накладок.

Для уменьшения удельной работы необходимо увеличить площадь тормозных накладок и соответственно ширину тормозных барабанов и их диаметр.

При увеличении размеров тормозного барабана идет увеличение поверхности охлаждения, что благоприятно сказывается на режиме торможения. Этим объясняется в последнее время тенденция увеличения размера колес автомобилей (особенно легковых) для возможности размещения тормозных барабанов увеличенного размера.

Нагрев тормозного барабана (диска) за одно торможение

Т=mў0 V2 / 2 mб С, (4.3.)

Где: mў0 - масса автомобиля, приходящаяся на тормозящее колесо

mб - масса тормозного барабана

С»500 Дж/( кг. К) - удельная теплоемкость чугуна или стали.

По требованиям к тормозным механизмам нагрев тормозного диска за одно торможение не должен превышать 200С.

Система охлаждения тормозных механизмов.

Специалисты ЦНИАП НАМИ провели статистический анализ тормозных механизмов различных категорий автомобилей с точки зрения их способности к охлаждению.

Анализ тормозных механизмов с точки зрения их способности к охлаждению.

Таблица №1