автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.03, диссертация на тему:Влияние изменения нормальной нагрузки колеса на эффективность работы антиблокировочной тормозной системы автомобиля

Введение.

Глава I. Обзор опубликованных работ и задачи диссертации.

1.1. Установившийся режим торможения автомобильного колеса.

1.2. Неустановившийся режим торможения автомобильного колеса. II

1.3. Необходимость применения в тормозных системах автомобилей АБС.

1.4. Влияние неровности дороги на процесс торможения колеса автомобиля.

1.5. Задачи диссертации.

Глава 2. Теоретическое решение задачи неустановившегося торможения автомобильного колеса.

2.1. Модель колеса и основные допущения.

2.2. Описание процесса торможения в докритической зоне tp ~ s диаграммы.

2.3. Описание процесса торможения "в закритической зоне ^ — S диаграммы.

Глава 3. Экспериментальное исследование процесса торможения автомобильного колеса при колебании нормальной нагрузки.

3.1. Конструкция стенда для исследования процесса торможения автомобильного колеса.

3.2. Измерительные системы и регистрирующая аппаратура. Тарировка датчиков.

3.3. Методики определения основных величин и зависимостей, используемых в аналитическом описании.

3.4. Режимы и методика эксперимента.

3.5. Результаты эксперимента.

Глава 4. Моделирование процесса торможения колеса на ЭВМ.

4.1. Упрощение аналитического описания.

4.2. Применение аналитического описания для исследования нециклического алгоритма функцианирова-ния АБС с целью повышения тормозной эффективности автомобиля при торможении на неровной дороге

Результаты работы и выводы

В "Основных направлениях экономического и социального развития СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года", принятых ХХУ1 съездом КПСС говорится, что необходимо улучшать качество строительства, ремонта и содержания дорог, уделив особое внимание повышению безопасности движения.

В настоящее время плотность и интенсивность движения автомобильного транспорта неуклонно растёт, а это требует повышения безопасности движения. Выполнение требования повышения безопасности движения может быть осуществлено путём улучшения качества дорог и организации движения на них, а также за счёт повышения безопасности самих транспортных средств. Основная роль отводится активной безопасности транспортных средств, поскольку решение этой проблемы обеспечивает предотвращение дорожнотранспортных происшествий /ДТП/, сохранность техники, грузов и, главное, жизни людей.

Статистические данные показывают, что до 50% всех ДТП происходит в связи с недостаточной надёжностью и эффективностью тормозных систем автомобилей, поэтому необходимо в дальнейшем вести работы по улучшению тормозных качеств автомобиля. Одним из путей решения данной задачи является оснащение тормозной системы автомобиля антиблокировочной системой /АБС/.

В автомобильной промышленности ведутся исследования по разработке различных типов АБС. Освоение производства АБС намечено Минавтопромом на 80-е годы. Опытные образцы АБС, подготовленные в НЙИАвтоприборов совместно с автозаводами, проходят всесторонние испытания.

Однако, применяемые в автомобилестроениии АБС, а также раз рабатываемые варианты этих устройств имеют значительное сходство по конструкции и законам функционирования с аналогичными устройствами, используемыми в авиации. Основной причиной такой аналогии является то, что впервые АБС начали применять в тормозных системах самолётов, что повысило их тормозную эффективность и значительно улучшило устойчивость при торможении на взлётно-посадочной полосе /ВПП/. Автомобильное колесо при качении по реальным дорогам имеет иногда значительно отличные условия работы от условий колеса самолёта, тормозящего на ВПП.

Автомобильные дороги, в зависимости от вида дорожного покрытия и его состояния, имеют широкий диапазон коэффициента сцепления /от 0,8 до 0,01 /. Кроме того,большое влияние на качение автомобильного колеса оказывает неровность опорной поверхности, как основной фактор, от которого зависит сцепление колеса с дорогой.

Известно, что автомобили, оснащённые современными АБС, при экстренном торможении на бетонной сухой опорной поверхности с сильно выраженной волнистой неровностью имеют тормозной путь больший по сравнению с автомобилями, не оснащёнными АБС, в тех же условиях. Кроме того, автомобильные АБС должны работать в широком диапазоне скоростей движения, включая самые малые. При циклической работе снижение частоты срабатывания АБС уменьшает нижний предел скорости движения колеса, при котором ещё срабатывает АБС. С другой стороны, уменьшение частоты срабатывания АБС приводит к более глубокой модуляции тормозного момента, что отрицательно сказывается на полноте тормозной диаграммы, а значит, и на тормозной эффективности.

Выше изложенное позволяет считать, что изучение вопроса неустановившегося торможения автомобильного колеса является важной научно-технической задачей, решение которой повысит активную безопасность автомобиля.

Целью данной работы является изучение процесса торможения автомобильного колеса при колебании нормальной нагрузки, а также определение закона управления АБС, применение которого позволит повысить тормозную эффективность автомобиля при движении по неровной дороге.

Результаты работы и выводы

Главные результаты проделанной работы отражены в следующих положениях:

1. Получено аналитическое описание процесса неустановившегося торможения автомобильного колеса при колебании нормальной нагрузки.

2. Сконструирована и построена экспериментальная установка с использованием бегового барабана, позволяющая исследовать широкий диапазон вопросов, связанных с торможением эластичного колеса.

3. Составлена программа, позволяющая применять ЭВМ при изучении динамики торможения колеса.

4. На основе анализа теоретического расчёта и экспериментальных данных получено упрощенное аналитическое описание процесса торможения колеса.

5. Произведён расчёт максимально допустимого постоянного по времени тормозного момента, который необходимо подвести к колесу для того, чтобы обеспечить высокую эффективность торможения автомобиля на неровной дороге.

Проведённые экспериментальные и теоретические исследования позволили получить основные выводы:

1. При увеличении амплитуды колебания радиальной нагрузки максимально возможный тормозной момент из условия отсутствия блока колеса обычно уменьшается.

2. При увеличении тормозного момента, подводимого к колесу, и неизменной частоте и амплитуде колебания нормальной нагрузки, амплитуда колебания угловой скорости колеса увеличивается. Увеличение амплитуды и) к происходит в основном за счёт закритического значения wJr . Изменение максимального докритического значения при изменении тормозного момента незначительно.

3. При синусоидальном законе изменения нормальной нагрузки и тор-иозном моменте, подводимом к колесу, близком по величине моменту по сцеплению колеса с дорогой, закон изменения угловой скорости отличен от синусоидального. В докритической зоне иЗк меняется относительно медленно, плавно переходя своё максимальное значение; в закритической зоне происходит интенсивное изменение угловой скорости колеса с резко выраженным минимальным значением.

4. При колебании нормальной нагрузки разность фаз между минимальным значением угловой скорости колеса и)к и минимальным значением Rj увеличивается с увеличением тормозного момента, подводимого к колесу.

5. Наиболее интенсивно угловое ускорение колеса uJK изменяется при его разгоне, когда происходит увеличение нормальной нагрузки.

6. Необходимо отметить, что при разгоне колеса также происходит интенсивное изменение касательной реакции Rx /при этом значительно меняется абсолютное значение Rx /. Величина касательной реакции меняется в фазе углового ускорения колеса и имеет также пик максимального значения при максимальном ^к .

7. При достаточно большой амплитуде колебания момента по сцеплению, вызываемого колебанием нормальной нагрузки, циклический закон управления АБС с частотой модуляции тормозного момента 3 -10 Гц не может обеспечить эффективного регулирования тормозного момента, подводимого к колесу, поскольку частота колебания нормальной нагрузки соизмерима /а иногда и превышает/ с частотой регулирования тормозного момента, в то время как частота регулирования должна значительно превышать частоту возмущений.

8. При колебании нормальной нагрузки повышение тормозной эффективности возможно путём применения нециклического алгоритма АБС.

1. Материалы ХХУ1 съезда КПСС. М., Политиздат, 1981, 223 с.

2. Балычев С.М. Исследование рабочего процесса и расчёт автомобильной антиблокировочной системы. Кандидатская диссертация. М., МАМИ, 1981, 186 с.

3. Башта Т.М. Машиностроительная гидравлика. М., Машиностроение, 1971.

4. Бернацкий В.В. Исследования неустановившегося торможения автомобильного колеса. Кандидатская диссертация. М., МАМИ, 1981, 189 с.

5. Бомхард Ф.И. Метод измерения динамической нагрузки на колесо автомобиля. Олденбург, Мюнхен 1956.

6. Вирабов Р.В. Качение упругого колеса по жёсткому основанию, и Известия ВУЗов. Машиностроение, 1967, № 4, с 78 84.

7. Вирабов Р.В. Определение радиусов качения колеса с пневматической шиной. Автомобильная промышленность, 1975, № 7,с 16-18.

8. Выгодский М.Я. Справочник по элементарной математике. М., изд. 8, Гос. издательство технико-теоретической литературы, 1955, 412 с.

9. Гайцгори М.М., Галошин В.А., Жеглов А.Ф. Определение амплитудно-частотных характеристик автомобиля по экспериментальным данным.- Автомобильная промышленность., 1982, Ш 2.

10. Грабовский Р.И. Курс физики. М., Высшая школа, 1966, 527 с.

11. Гредескул А.Б., Булгаков И.А. Экспериментальные исследования блокирования затормаживаемого колеса.- Автомобильная промышленность, 1965, Ш 3, с 21-25.

12. Гуревич Л.В., Меламуд Р.А. Тормозное управление автомобиля. М., Транспорт, 1978, с 58-70.

13. Дербаремдикер А.Д., Бородин Ю.П. Определение жёсткости и неупругого сопротивления шиш в окружном направлении.-Автомобильная промышленность, 1970, Р I, с 24.

14. Ечеистов Ю.А., Найдёнов J1.K. Торможение автомобильного колеса на твёрдой дороге.- Автомобильная промышленность, 1971, № 6, с 24-26.

15. Ечеистов Ю.А. Исследование некоторых эксплуатационных качеств автомобиля с учётом преобразующих свойств его шины. Докторская диссертация. М., МАМИ, 1973, 338 с.

16. Ечеистов Ю.А., Бернацкий В.В., Ракляр A.M., Куликов Е.М. Качение тормозящего колеса по твёрдой дороге при действии на него боковой силы.- Межвузовский сборник научных трудов "Безопасность и надёжность автомобиля". М., МАМЙ, 1980, вып. 2, с 32-43.

17. Ишлинский А.Ю. Теория сопротивления перекатыванию /теория качения/ и смежные явления.- Сборник всесоюзной конференции по трению и износу, т.II, 1940, с 41-44.

18. Киреев A.M. Исследование радиуса качения автомобильного колеса. Автореферат кандидатской диссертации. М., МАМИ, 1974,27 с.

19. Кнороз В.И. Автомобильные колёса. М., НИИНавтопром, 1972, с 19-35.

20. Кнороз В.й. и др. Работа автомобильной шины. М., Транспорт, 1976, 338 с.

21. Кравец В.Н. Исследование нагрузок на колёса легкового автомобиля. Труды Горьковского политехнического института, 1970, вып.10.

22. Литвинов А.С. Управляемость и устойчивость автомобиля. М., Машиностроение, 1971, с 8I-III.

23. Литвинов А.С. О причинах потерь мощности при качении ведущегоколеса.- Автомобильная промышленность, 1972, № 5, с 12-16.

24. Лукавский П.В., Каландаров А.Х., Аразбеков Э.Т. Датчик угловой скорости колеса.- Труды МАДИ, М., 1976, вып. 116,с 27-37.

25. Митянин П.И. Исследование поглощающей и сглаживающей способности шин при колебаниях грузового автомобиля. Автореферат кандидатской диссертации. М., МАДИ, 1975, 25 с.

26. Морозов Б.И. Динамика управляемого движения автомобиля. Докторская диссертация. М., МАМИ, 1973, 338 с.

27. Найдёнов Л.К. Исследование процесса торможения автомобильного колеса на твёрдой дороге. Кандидатская диссертация. М., МАМИ, 1971, 145 с.

28. Нефедьев Я.Н., Моисеева Г.М. Влияние аппаратурных погрешностей на динамику антиблокировочных систем.- Труды НИИАвтопри-боров, 1978, вып. 44, с 5-23.

29. Нефедьев Я.Н., Моисеева Г.М. Исследование экономичности антиблокировочных систем с помощью математической модели.-Труды НИИАвтоприборов, М., 1978, вып. 44, с 24-34.

30. Нефедьев Я.Н. Антиблокировочная система с использованием информации о скорости автомобиля.- Труды НИИАвтоприборов, М., 1979, вып. 47, с 69-76.

31. Нефедьев Я.Н. К вопросу построения адаптивной антиблокировочной системы.- Труды НИИАвтоприборов, М., 1979, вып. 47,с 59-68.

32. Нефедьев Я.Н. Конструкции и характеристики электронных антиблокировочных систем зарубежных фирм. НИИНавтопром, 1979, 61 с.

33. Пархиловский И.Г. Спектральная плотность распределения неровности микропрофиля дорог и колебания автомобиля.- Автомобильная промышленность, 1961, № 10, с 25-29.

34. Пархиловский И.Г. Сравнительный анализ вероятностных характеристик микропрофиля дорог.- Автомобильная промышленность. 1969,■№ 4, с 28-30.

35. Певзнер Я.М., Тихонов А.А. Исследование статистических свойств микропрофиля основных типов автомобильных дорог.-Автомобильная промышленность, 1964, № I, с 15-19.

36. Петров В.А. Автоматические системы транспортных машин. М., Машиностроение, 1974, 336 с.

37. Петров М.А., Назарко С.А. Моделирование движения автомобильного, колеса при торможении.- Сб. трудов "Исследование торможения автомобиля и работы пневматических шин.", Омск, 1973, с I0I-I05.

38. Петров М.А., Исаков И.Я., Елисеенко В.А. Статистическое моделирование процесса торможения автомобильного колеса.- Сб. трудов "Исследование торможения автомобиля и работы пневматических шин". Новосибирск, 1977, с 75-82.

39. Петров М.А. Пути повышения эффективности экстренного торможения автомобиля.- Сб. трудов "Исследование торможения автомобиля и работы пневматических шин". Омск, 1973, с 3-16.

40. Петров М.А. Работа автомобильного колеса в тормозном режиме. Омск, 1973, 224 с.

41. Петров М.А., Назарко С.А. Механическая модель автомобильного колеса в тормозном режиме.- Сб. трудов "Исследование торможения автомобиля и работы пневматических шин". Омск, 1973,с 96-101.

42. Петрушев В.А., Стригин И.А. Исследование тангенциальной эластичности шин. М., Труды НАМИ, 1968, вып. 97.

43. Писаренко Г.С. и др. Сопротивление материалов. Киев, Высшая школа, 1979, 694 с.

44. Пискунов Н.С. Дифференциальное и интегральное исчисления. М., Наука, т.1, т.II, 1978.

45. Пчелин И.К., Иларионов В.А. Влияние случайных возмущений и колебаний на тормозную динамичность автомобиля с противобло-кировочными системами.- Автомобильная промышленность, 1979, Н°- 3, с 20-22.

46. Ротенберг Р.В. Подвеска автомобиля. Колебания и плавность хода. М., Машиностроение, изд. 3, 1972, 392 с.

47. Сакаи X. Динамика шины: 4.1, ВЦП № А-53447, МФ пер. 1978, 27 с. /Япон./

48. Сакаи X. Динамика шины: 4.2, ВЦП № А-53448, Ш пер. 1978, 15 с. /Япон./

49. Сакаи X. Динамика шины: 4.3, ВЦП № А-53449, ШШ пер* 1978, 15 с. /Япон./

50. Сёмов Д.С. Исследование силовых соотношений прямолинейно ка-тящагося колеса по твёрдой дороге. Кандидатская диссертация. М., МШИ, 1973, 113 с.

51. Силаев А.А. Спектральная теория подрессоривания транспортных машин, изд. 2-е дополн. и переработ., М., Машиностроение, 1972, 192 с.

52. Согин А.В. Исследование влияния вероятностных характеристик микро- и макропрофиля дорог на тяговую динамику автомобиля. Кандидатская диссертация. Горький, 1979, 238 с.

53. Фрумкин А.К., Лукавский П.В., Каландаров А.Х. Динамика икинематика процесса торможения автомобильного колеса. М., Труды МДДИ, 1976, вып. 116, с 57-60.

54. Хачатуров А.А. Динамика системы дорога шина - автомобиль -водитель. М., Машиностроение, 1976, 535 с.

55. Чертов А.Г. Международная система единиц измерений. М., Высшая школа, 1967, 287 с. '

56. Чудаков Е.А. Качение автомобильного колеса. Труды автомобильной лаборатории института машиноведения АН СССР. М., 1948, вып. 9, 127 с.

57. Чудаков Е.А. Избранные труды, т.1, изд. АН СССР, М., 1961, 463 с.

58. Яценко Н.Н., Прутчиков O.K. Плавность хода грузовых автомобилей. М., Машиностроение, 1969, 220 с.

59. Яценко Н.Н. Поглощающая и сглаживающая способность шин. М., Машиностроение, 1978, 132 с.

60. COLIUOME). ТеоНе des machines simples, en agant egard an frottement de ieures pat-ties et q la roidens des cordages. Pans, Вochetier, 1821

61. Gl Fritz W. Federharte von Reifen und Freyuenz-qang der Reifen Krafie £c\ pet-iodise her /ertilal-fceweaung der Fetge. Diss. KartsruRe, 1977, Шб.

62. SS. Hacaulciy М.Д. Measurement of road sarfocesfldi/ances ffutoMofafe Engineers, Pergamon Press. ШЪ.

63. Miischke M, Wiegner R Simulation von PaniltHremsun-gen rniiverscfaedeneu blocherver binder em FaLLKen geteifoer CriffigHeit ffTZ №/is,S. 289-293.

64. PaceH.B. Som recent investigations into dinamics and Jrictionat fcefiaviot of pneumatic tires, " Pfiys.

65. Tire Tract s Teorg and gyp." Mew Yorl London, -/974, 257- 279. ( йнгп.)

66. Reynolds 0. Rotting-Friction Roy. Svs Ttiit

67. Trans, V166 (PI)9WB. №. Scfionfefd R. P&oto-inter petat ion of slid resistonse. Wigwag Res. Pec., iJ3WJ970.