автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.03, диссертация на тему:Энергозагруженность тормозных механизмов тракторных прицепов

БЕЛОРУССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ПОЛИТЕХНИЧЕСКАЯ

АКАДЕМИЯ

УДК 629.114.2.027

РГ6 ОД

Аоде Мохамед Шехади

ЭНЕРГОНАГРУЖЕННОСТЬ ТОРМОЗНЫХ МЕХАНИЗМОВ ТРАКТОРНЫХ ПРИЦЕПОВ

05.05.03 - Автомобили и тракторы

Автореферат диссертация ка соискание ученой степени кандидата технических наук

Минск 1995

Работа вьлолнена на кафедре "Тракторы" Белорусской государственной политехнической академии. - '

Научный руководитель :

доктор технических наук, профессор Богдан Н. В.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Гришкевич А. И.,

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Белоус М. М.

Оппонирующие предприятие Минский тракторный завод

Защита состоится "2я " сиЛ-иЛ 1995 г. в 10 я-на.яаседант специаливированного Совета ВДК К 056,02.00 при Белорусской государственной политехнической академии по адресу: 220027 г. Минск, проспект Ф.Скорины, 60, главный корпус, а. 202.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке йкацвиии.

Отзывы на автореферат в 2-х экземплярах, заверенные печатью, просим вьсылать по указанному адресу.

Автореферат разослан "2?" ^ссО 1995 г.

Ученый секретарь специаливированного совета, кандидг технических наук, доцент

© Авде Мохамед Шехади, 1995

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Технический прогресс в области тракто-юстроения неразрыно связан с необходимость» дальнейшей интен-дафикацин сельскохозяйственного производства. При этом на одно а первых мест выдвигается транспортная проблема , большим резервом решения которой является применение наряду с грузовыми ®томобилями тракторных поездов. Увеличение грузоподъемности и корыстей движения тракторных поездов, созданных на базе скоро-тных энергонасыценных колесных тракторов, их эксплуатация на орогах общего назначения. вызывает проблему обеспечения безо-асности движения, которая в значительной степени определяется адежностыо и эффективностью действия тормозной системы.

Применяемые тормозныэ системы тракторов и агрегатируемых с ими прицепов с фрикционными тормозными механизмами имеют дос-аточнуо надежность и при аварийных ситуациях обеспечивает эф-ективное торможение, которое, однако, при частом а длительном орможении приводит к резкому снижение тормозной способности ормозных механизмов. Причем это характерно не только для тор-озных механизмов универсально-пропашных тракторов, но и агре-атируемых с ним прицепов. Вследствии того, что в процессе ксплуатации знергонагруженность тормозных механизмов прицепа зменяется в зависимости от его загрузки, принципа торможения ниверсаяьно-пропашного трактора и схемы привода тормозов приела. особую актуальность приобретает работы по созданию тор-оаной системы прицепа с шоокиш и стабильными эксплуатационный характеристиками.

Диссертационная работа является частью комплексных иссле-эваний. проводимых кафедрой "Тракторы" БГПА совместно с ГСКБ э пропашным тракторам по теме 107/174-75 "Повыиение надежности равнопрочности сельскохозяйственных тракторов, их агрегатов и лстем".

Цель работы-разработка комплексной методики расчета энер-энагруасенности тормозных механизмов, позволявшая на стадии

проектирования определять их основные параметры, и рекомендаций по совершенствовании тормозной системы тракторного поезда.

Обшст исследования - тракторный поезд, состоящий из тракторов МТЯ-102, МТЗ-80 и прицепа 2ПТС-6 модели ГСКБ-8326.

Методика исследований. При разработке вопросов, связанных с энергонагружечностьв тормозных механизмов тракторных прицепов, использованы методы дифференциального и . интегрального исчисления, положений теоретической механики. Теоретический анализ работы тормозных механизмов, их энергонагруженность и тепловые режимы осуществляются на основе общей динамики тормо-хения тракторного поезда с использованием ЭВМ. Эксперименталь-йые исследования проводились в дорожных условиях с использованием современного комплекса измерительно-регистрирующей аппаратуры.

Научная новизна. Разработана методика расчета знергонагру-хенности тормозных механизмов прицепа, позволявшая на стадии проектирования, комплексно с учетом общей динамики торможения тракторного поезда, динамики пневматического тормозного привода прицепа и конструктивных параметров его тормозных механизмов исследовать выходные параметры процесса торможения тракторного поезда при единичном кратковременном и повторно-кратковременных тормогениях.

Практическая ценность. Практическим результатом работы явились рекомендации по совершенствованию тормозной системы тракторного поезда, что позволяет снизить энергонагруженность тормозных механизмов прицепа.

Реализация рабсущ- Разработанные в диссертации методические положения и рекомендации используются на кафедре "Тракторы" Белорусской государственной политехнической академии при проектировании и доводке тормозных систем тракторных поездов на базе трактора "Беларусь".

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на научно-технической конференции профессорам- преподавательского состава БГПА Сг. Минск. 1990-1991) и республиканской научно-технической конференции "Конструирование и испытания машин для внесения минеральных удобрений" (г. Уфа. 1538).

Публикации. По теме диссертации опубликовано А печатных

работы,в том числе 3 авторских свидетельства СССР на изобретения.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заклнчения и перечня использованной литературы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе рассмотрены общие сведения о процессе торможения тракторньк поездов, проведен анализ и сформулированы основнш направления научно-исследовательских работ по улучшении показателей динамики торможения тракторньк поездов, рассмотрена методы расчета экергонагруженности тормозных механизмов автотракторной техники и определены задачи исследования.

Повмиёние производительности тракторньк поездов достигается, главным образом, путем увеличения грузоподъемности прицепов II скоростей движения, что выдвигает повышенные требования к тормозным свойствам не только трактора, но и в большей мере лрицепов. Применяемые на тракторных прицепах тормозные механизмы колодочного типа, как правило, унифицированы с тормозными иеханизмамя грузовых автомобилей. Для отих тормозных механизмов 1ри длительных и частых торможениях наблюдается повышенный наг-эев элементов фрикционных пар. что приводит к снижению тормоз-юг'о момента и прогрессивному износу тормозных накладок.

Специфика тормозных систем тракторньк поездов, заключавшаяся в наличии разных по конструктивному исполнению тормозных механизмов и приводов к ним. приводит к значительной аскнхрон-юсти как при торможении.так и оттормахивании трактора и прице-ю. что сказывается на знергонагружпнссту* их тормозных неха-измсв. На оиергонагруженность тормозных механизмов трактора н 1рицепа, оказывает влияние то, как тормозится трактор: всеми 1этырьмя колесами, т. с. с блокированным мехсосевьм приводом, >ли только задними колесами. Кроме того, знергонагруженноеть •ормозных механизмов зависит от основных параметров процесса •орможения, физико-механических характеристик материалов дорояг-юго покрытия и шин колес, вида агрегатирования, характера из-'.енения нормальных реакций и тормозных моментов на колесах.

Следовательно, для получения реальной картины энергонагружен-ности тормозных механизмов, необходимо комплексное рассмотрение вопросов обшей динамики торможения, динамики пневматического привода управления тормозами прицепа с учетом характеристик тормозных механизмов.

Исследовании динамики торможения тракторов и тракторных поездов посвящены работы Богдана Н. В.. Грибко Г. П. , Мартиновича С. В.Миркитанова В. И.. Парфенова А. П.. Рашидова Н. Р. . Романчика Е. А.. Ясиневича В. Б. и др. Эти работы направлены на улучшение основных показателей динамики торможения тракторных поездов. т. е. повшение эффективности, надежности и долговечности тормозных механизмов; обеспечение рационального распределения тормозных сил между колесами; повыление быстродействия срабатывания тормозного привода; синхронности торможения звеньев поезда. Однако в этих работах отсутствуют какие-либо рекомендации по совершенствованию тормозной системы тракторного поезда, способствующие снижению энергонагруженности тормозных механизмов прицепов.

Разработке методов определения температур деталей тормозных механизмов посвящены работы Балабина И.В.. Максапетяна Г. В.. Разумова А/Б., Чичинадзе A.B., Чудакова Е. А. и др. в которых исследуются тепловые режимы работы тормозных механизмов мобильной техники. Причем большинство работ посвящены вопросам исследования энергонагруженности и тепловых режимов работы автомобильных тормозных механизмов. Применительно к тракторным поездам известны отдельные работы Жуковского Ю. М. . Поварехо A.C. и др. по оценке энергонагруженности тормозных механизмов колесных тракторов. Однако для тракторных прицепов каких-либо теоретических и экспериментальных исследований по определению :Энергонагруженностй и энергоемкости тормозных механизмов не проводилось.

На основании проведенного обзора и анализа научно-исследовательских работ бьши поставлены следующие основньв задачи исследования:

- разработать математическую модель динамики торможения многозвенного тракторного поезда с учетом энергонагруженности тормозных механизмов прицепа;

- разработать методику и математическую модель теплового расчета колодочных тормозных механизмов;

-исследовать влияние основных эксплуатационных параметров и конструктивных факторов на динамически и тепловую нагружен-ность тормозных механизмов прицепов;

- разработать рекомендации по сниженип энергонагруженности тормозных механизмов прицепов, повшенив их энергоемкости и надёжности работы.

Во рторой главе разработана математическая модель, описн-васщая динамику торможения двутавенного тракторного поезда; риведена методика расчета тормозных моментов, развиваемых тор-«озньми механизмами трактора и прицепа; изложена методика динамического расчета пневматического привода тормозов прицепа и энергонагруженности его тормозных механизмов; рассмотрены теп-човье режимы работы торшзных механизмов прицепа во взаимосвязи : общей динамикой торможения и приведены результаты расчета.

Для исследования динамических процессов торможения тракторного поезда, разработана общая математическая модель на зснове плойкой в вертикальной плоскости расчетной схемы Система" дифференциальных уравнений, описывающих динамику 1вижения тракторного поезда при торможении, выведена на основе сравнений Лагранжа второго рода.

Си +т Эх = -Р -Р -Р -Р -Р„ -Р -Р -Р, ;

I п »Г 6П ТГ, Т Т. Г Гт Т». П Т. П Гп*

Лтгг = 2с1аС2т-гг-агтЗ-2сгЬС2т-2а-Ьгт)+2к1а£:2т-г1-а2т)--2кгЬС2т-гг-Ьгт)+Гт>,151дпСгг-21-21а)а--Гт,г51дпС^т^г^тЫЬ + РсцСЬт-Ьсц т)со2г + +РсиС1еи. Т+Ь)зшу - СРтт+Ртр т+РГт)Нг;

- б -

» 2саС 2т-Ь2т) -2с1ггг12кгСгт-гг-Ьг^ -2к^а-

-2кг(2т-2г+Ьгг)-РТР?з1дпС2г-21-г1аЗ-

'ЛЯ, " 2сзс1С2п-23-б2п)-2С4СС2п-24+С2п)>2кзаС^п4а-б2п)-

-2к4сСгп~24+с2л) +РГ1>351дпС2п-23-2(.|с1)б-

"^тм51¿п-24+г^с);

ИЯ = -2с3Сгп-23^2пЬ2с4С2л-24+с2пЬ2к3С^л-г3-С1^п)-

где Р„ тормозные силы на ¡-ой оси тракторного поезда; Рп* силы сопротивления качению колес; Р>1- силы сопротивления воздуха; с1. к,- коэффициенты жесткости и демпфирования подвески V шин; х, г - обобщенные координаты; ш1. шл, т, - подрессоренные и неполрессоренные массы трактора и прицепа.

Распределение тормозных сил между мостами гюлноприводногс трактора при включенном переднем ведущем мосте СПВМ) рассчитывалось с использованием теории разработанной профессором Н. В.

Богданом, основанной на взаимосвязи скольжений колес при торможении тягача с блокированным межосевым приводом.

Для расчета тормозных моментов колодочного тормозного механизма прниепа использована известная методика, учитывающая конструктивнш параметры тормоза и силы, действующие на рычаги разжимного кулака со стороны пневмокамеры пневматического тор-' мозного привода. Характер нарастания (снижения) тормозного момента колодочного тормоза зависит от динамических характеристик пневмоприврда тормозов прицепа. В связи с этим для изучения влияния параметров пневматического тормозного привода прицепов на показатели онергонагруженности тормозных механизмов тракторного поезда разработана расчетная динамическая схема пневматического тормозного привода тракторного поезда Срис. 13.

Рис. I. Расчетная схема однопроводного пневматического тормозного привода прицепа

При составлении дифференциальных уравнений, описывающих шнамику пневматического привода, использовалась методика, изработанная профессором Метляком Н. Ф,. в основе которой легат <етод узловых давлений и гиперболическая функция расхода юздуха. Математическая модель динамической схемы шевматичеекого привода тормозов прицепа Срис. 1) для процесса 'орможения имеет следующий вид:

о - Гп Р*'Р- п 1

Р8 = Р^-^р^ -СдПг ;

Ра---РаТЗр;— " ■

п - -Е^к-п

Р< " —Г; [Рв-ер^рТТ р4"Бр~=р^ •

РВ = Р2^РГРТ/0Л'

где С^П, - пропускная способность элементов пневмопривода; З^кДу^; к - показатель адиабаты; у^ - критическая скорость ьозд"ха; А, В - постоянные, определяющие форму гиперболы; А*1 -площади тормозных камер прицепа; рг у1 - давление в элементах пневмопривода и их объемы; у01 - начальные объемы тормозных камер прицепа; г1 перемещение штоков тормозных камер.

Для определения значений мощности трения, выделяющейся в тормозных механизмах каждой оси. а также суммарной работы, со-гершаемоЯ фрикционными элементами термосного механизма за цикл торможения, использовались зависимости

о

где М1 - момент трения, реализуемый тормозными механизмами 1~оЩ оси; ю - угловая скорость тормозящих колес.

Реализация обобщенной математической модели, описывающей динамику торможения тракторного поезда и динамику пневматического привода прицепа с учетом аналитических зависимостей по определению тормозных моментов и энергонагру¡ценности тормозных механизмов прицепа производилась на ЭВМ. Оценка процесса тормо-кенйя проводилась по динамическим тормозным характеристикам. При этом расчеты выполнялись для серийной и опытной тормозных систем с блокированным и разблокированным мекосевьи приводом трактора.

Вследствие наличия у серийной тормозной системы трактора механического привода тормозов темп нарастания удельных тормозных сил на передних и задних колесах Срис. 23 значительно выше,

чем у опытной тормозной системы, имеющей 'пневматический привод. В связи с различным темпом нарастания удельных тормозных сил и запаздывания срабатывания тормозов прицепа по отношению к трактору, наблюдается асинх -роиность торможения трактора и прицепа, которая у опытной тормозной системы изменяется в зна.-чительно меньших пределах Сот 0.1 с вначале торможения и до 0,15 с при максимальной эффективности торможения).

При разблокированном межосевом приводе передние колеса трактора не тормозятся и максимальная удельная тормознзя сила его достигает гт « 0.4. ¿синхронность торможения трактора и груженого прицепа при серийной тормозной системе тягача изме-

0,6

0,2 О

«г

5, ^ иЛ /V" и \

$

А -Л,

;У 0,2 0,3 О,!,' 0,6

Рис. 2. Динамические характеристики торможения тракторного поезда (МТЗ-102+2ПТ0-Ю с блокированным мекосе-вым приводом тягача:

- опытная тормозная система;

------ серийная тормозная система

няется от 0,1 с в начале торможения и до 0,35 с при максимальной. эффективности торможения. У опытной тормозной системы асинхронность торможения достигает 0.2 с.

Не - синхронное . торможение трактора и груженого прицепа приводит к возникновении пиковых усилий сжатия в начальный период торможения» величина которых у серийной тормозной системы при торможении с блокировании межосевым приводом достигает 28 кН. а у опытной тормозной системы только 16 кН. При разблокированном межосевом приводе величина таких усилий сжатия снижается и у серийной тормозной системы достигает 22 кН, а у опытной -только 8 кН.

В установившейся фаза при торможент с блокировании« нежо-севым приводом как у серийной, так и у опытной тормозной системы тракторного поезда в тягово-сцепном устройстве присутствуют усилия сжатия, величина которых находится в пределах 2.1...2.2 кН. При торможении с разблокированным межосевым приводом трактора в тягово-сцепном устройстве в установившейся фазе торможения присутствуют усилия растяжения, достигающие 6 кН.

Основное внимание при моделировании уделялось энергонэгру-женности тормозных механизмов тракторного поезда и влияние на нее эксплуатационных факторов. В частности, влияние включения П8М трактора в тормозной режим, загрузки прицепа и характера перевозимого груза Сизменение вертикальней координаты центра масс прицепа), асинхронности торможения звеньев тракторного поезда, сцепных условий тормозных колес с опорной поверхностью и т. д.

Результаты моделирования показывают, что как работа, так и мощность трекия на передней оси груженого прицепа (рис. 3) возрастает особенно значительно при интенсивном торможении 49... 95« от максимальной эффективности торможения. Подключение ПВМ оказывает влияние на энергонагруженность тормозных механизмов порожнего и груженого прицепа . Для груженого прицепа подключение ПЕМ приводит к некоторому увеличению нагруженности тормозных механизмов прицепа при служебных торможениях, что связано с большими значениями мощности трения выделяемой с тормозни? механизмов прицепа. При увеличении интенсивности торможенш подключение ПВМ приводит к снижению нагруженности тормэзньв

механизмов прицепа за счет того, что возрастает доля энерговыделения во фрикционных парах тормозных механизмов трактора и в контакте шины с дорогой в общем энергетическом балансе тормоае-ния тракторного поезда. Для порожнего прицепа подключение ПВМ приводит к увеличению энергонагруженности тормозных механизмов как тягача, так и передней оси прицепа.

я

кЛхс 150

t

125 100 75 50 25

V'

-А /

✓ / / Л"

\

ч \ \ \ \ '

""'—■ ■"М

н

fc&T (50

125

<00

? 5

50

25

20 hO 60 80 %

*

у 2

X

ул \

20 /,0 6Q 80 %

Рис. 3. Изменение работы и мощности трения с включением ПВМ тягача в агрегате с прицепом в зависимости от интенсивности

Тирмоиения

- прицеп груженный; ------- прицеп порожний:

2 ~ задняя тра—ора; 3.4 - передняя и задняя оси прицепа

Увеличение асинхрошюсти торможения тягача и прицепа способствует росту работы трения, совершаемой тормозными механизмами осей, что связано - увеличением времени буксования их фрикционных пзр. Мощность трения, выделенная в тормозных механизмах прицепа, снижается при увеличении времени срабатывания его привод.?, так как в течение времени, соответствующего нарастанию тормозных сил на осях прицепа до их максимального значения. происходит существенное снижение угловой скорости колес за счет тормозных механизмов тягача, работа и мощность трения в которых увеличивается при

возрастании ■ асинхронности торможения.

Изменение вертикальной координаты центра масс груженого, прицепа, которая зависит от удельного веса перевозимого груза, оказывает существенное влияние нз знергонагруженность тормозных механизмов передней оси. Так. работа трения тормозных механизмов передней оси возрастает с 152 кДж до 202 кДх, мощность трения .с 134 кВт до 187 кВт при увеличении высоты центра масс от 0,8 до 2.0 м соответственно. Одновременно снижается нагружен-Ность тормозных механизмов задней оси прицепа за сиат перераспределения веса на переднего ось.

Знергонагруженность^ тормозных механизмов в значительной степени определяется характеристиками сцепления колес с опорной поверхностью. Для груженного прицепа резко возрастает энерговыделение в тормозных механизмах' передней оси. которое особенно проявляется при <р > 0.5. Это связано с увеличением доли энергии. выделяющейся в фрикционных парах, в объеме энергетического баланса процесса торможения, что вызвано относительным скольжением элементов пар трения в течении всего процесса торможения. Подключение ПВМ приводит к некоторому увеличению нагруженности

передней оси порожнего прицепа вследствие силового взаимодействия в тягово-сцепном устройстве и снижает ее у груженого прицепа, так как повышается эффективность торможения, что приводит к сокращению тормозного пути и, следовательно. времени буксования фрикционных пар тормозных механизмов прицепа. Наиболее тяжелым,с точки зрения, знерговыцеления является режим торможения передних тормозных механизмов гружензго прицепа при реализации тормозными механизмами данной оси момента в СИ =12 кНм;М ,=4.85 кНм): пределах 11.,. 13 кНм-

п 1 12

1 - передняя ось прицепа; Исследованиями установлено, что

2 - задняя ось прииепа наибольшие поверхностные темпера-

0,5 1,0 1,5 2,0 *.,С Рис. 4. Изменение поверхностной температуры фрикционных пар трения тормозных механизмов прицепа

туры, достигающие 400°С, возникают на поверхностях фрикционной накладки Срис. 4Э. При этом имеет место существенная разница между температурами в тормозных механизмах передней и задней осей прицепа, примерно в 3...6 раз.

Проведенная оценка влияния критических значений тормозных моментов, развиваемых тормозными механизмами передней оса прицепа, с точки зрения температурной нагруженноств фрикционных пар показала, что экстремальные значения температуры соответствует тормозному моменту, равному 12 кМм.

В третьей главе содержатся программа и методика экспери^ ментальных исследований, описание комплекса измерительно- регистрирующей аппаратуры, изложены результаты испытаний и проведено сравнение их с теоретическими исследованиями.

Цель экспериментальных исследований заключалась, во-первых, в определении основных параметров процесса торможения тракторного поезда МТЭ-80+2ПТС-6 с точки зрения оценки эффективности его торможения. энергонагру4енности тормозных механизмов прицепа и определение температур, развиваемьк на поверхнос -ти трения в процессе торможения и . во-вторых, в оценке корректности разработанных методических положений н достоверности результатов расчета.

В соответствии с поставленными задачами определялись массово-] еометрические параметры трактора и прицепа, эффективность торможения тракторного поезда, оборудованного серийной тормозной системой, с гружёным и снаряженным прицепами. Оценивалось влияние на основные параметры процесса торможения применение на тракторе пневматического привода тормозов, а на прицепе - электропневматического привода тормозов.а также производилась оценка нагрукенности тормозных механизмов прицепа.

При дорожных испытаниях регистрировались следующие параметры: тормозной путь, скорость поступательного движения, замедление трактора и прицепа, моменты, развиваемые тормозными механизмами трактора, давление воздуха в тормозных камерах прицепа, угловые скорости задних колес трактора и колес прицепа, усилие в тягово-сцепном устройстве прицепа, температуры на поверхностях трения тормозов прицепа.

Для регистрации перечисленных параметров тракторный поезд.

оборудовался комплексом измерительно-регистрирующей аппаратуры, позволяющей осуществлять запись электрических сигналов с датчиков ка ленту светолучевого осциллографа К-12-22. Измерение перемещений, давлений и замедлений производилось авиационными реохордными датчиками МУ-615Л. Г1-10 и НП-95. Силовье параметры (моменты, усилия в тягово-сцепном устройстве) определялись тен-аометрированием. Для замера температур, развиваемых на поверхностях трети при торможении, использовались хромель-капелевыэ термопары. Все датчики имеет практически линейные характеристики во всем диапазоне измерений.

Программой экспериментальных исследований предусматривались лабораторньв испытания для определения основных характеристик трактора и прицепа и их тормозной системы, необходимых для проведения расчетов,и дорежнье испъггания по оценке влияния мп основные параметры процесса торможения и энергонагруженнссть тормозных механизмов прицепа, эффективности торможения тракторного поезда, асинхронности срабатывания тормозной системы трактора и прицепа, загрузки прицела.

При торможении трактора МТЗ-80 в агрегате с груженым, прицепом 2ПТС-8. оборудованных серийной тормозной системой, замедление находилось в пределах 3.03...5.25 м/с2, что свидетельствует о большей э#ективности торможения прицепа по сравнению с трактором (максимальное замедление у одиночного трактора достигает 3.9 м/сй). Тормозной путь при начальной скорости торможения 5.7 м/с не прегыиал 3,1 м, а при скорости 8.7 м/с - соответственно 11 м.

С::.¡оставление экспериментальных данных с теоретическими свидетельствует о корректности разработанной математической модели. Погрешность не превылает 10'.'.

Полученные в результата экспериментальных исследований динамические характеристики серийного тормозного привода тракторного поезда показывает, что асинхронность тсрмскекия трактора и прицепа достигает 0,6 с. Вследстзии этого в начальной фазе торможения возникают пиковые усилия сжатия, величина которых при торможении с груженым прицепом достигает 2о кН. В установившейся фазе торможения возникают усилия растяжения, величина которых при торможении с груженым прицепом находится в преде-

лах В.. .7 кН. у порожнего - 4.3,. .5 кН.

При оборудовании трактора опытной тормозной системой с пневматическим приводом (рис. 53- асинхронность торможения трак-

0.5

о,Ц

о,а 0,2

.СП5

/

/

Рпп Ч / / г> -Роз

/

1 //

ТТЛ

0.2

О й

с.С

Рис. 3. Динамический характеристики привода тормозов тракторного поеода с опытным пневматическим приводом тормозов трактора и электропневматическим приводом тормозов прицепа

тора и прицепа снизилась и составила 0,4 с.Вследствие этого усилия сжатия в начальной фазе торможения отсутствуют. Использование на прицепе ■электролневматического привода тормозов позволяет даже при серийной тормозной системе тягача снизить асинхронность торможения трактора и прицепа до 0.3 с, что исключает сжатие в начальной фазе торможения и сокращает тормозной путь при торможении с грухеиш прицепом примерно на 3% . Следовательно, при оборудовании тракторного поезда таким приводом происходит снижение энергонагруженности тормозных механизмов прицепа.

Ё четвертой главе приводятся конструктивные решения, выполненные на уровне изобретения, позволяющие существенно снизить зиергонагруженность тормозных механизмов прицепа при торможении его в составе автотракторного поезда вспомогательной тормозной системой. При этом разработаны конструктивные схемы и

алгоритмы работы электронных блоков двух систем, которые в зависимости от информации, снимаемой с датчиков, оценивающих температурные рекимы накладок тормозные механизмов прицепа, автоматически управляют процессом торможения автотракторного поезда.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании проведенного комплекса теоретических и экспериментальных исследований получены следующие основные результаты.

1. Разработана комплексная математическая модель, учитывающая динамику торможения трактора в агрегате с прицепом, динамику пневматического привода тормозов прицепа, характеристики и температуру тормозных механизмов, распределение тормозных сил между передними и задними мостами полнсприводного трактора при включенном ПВМ, которая позволяет оценить влияние на знергонагруженность тормозных механизмов сцепных условий и эффективности торможения, асинхронность торможения трактора и прицепа, загрузку прицепа и характер перевозимого груза, повьшение эффективности торможения трактора за счет использования сцепного веса переднего моста.

2. Исследованиями установлено, что темпы нарастания удельных тормозных сил на передних и задних колесах трактора при торможении с блокированным межосевым приводом серийной тормозной системой значительно выше, чем у опытной пневматической тормозной системы, что приводит к увеличению асинхронности торможения трактора и прицепа в пределах 0,15 с и увеличению пиковых усилий сжатия е начальной фазе экстренного торможения на 10 кН.

3. Полученные в результате расчета динамические характеристики замедления трактора в агрегате с груженым прицепом показывает, что эффективность торможения серийной и опытной тормозной системами аналогична и обеспечивает установившееся замедление 5.4 м-'сг, что Еьше нормативного. Подключение переднего ведущего моста позволяет повысить эффективность торможения

тракторного поезда на 10%. Для обоих вариантов торможения характерным является наличие колебаний замедления, которыэ ииевт затухающий характер, коэффициент динамичности не превышает 1,1.

4. Исследованиями установлено.что во всем диапазоне служебных торможс-иий наблюдается значительное превышение максимальной мощности трения в тормозных механизмах передней оси прицепа над ее значениями для других мостов тракторного поезда. С увеличэ-нием 'интенсивности торможения подключение ПВМ приводит к снижению нагруженности тормозных механизмов передней и менее значительному для задней оси груженого прицепа вследствие увеличения суммарной удельной тормозной силы трактора.

3. Исследование влияния асинхроннссти торможения на энер-гонагруженность тормозных механизмов показали, что увеличение асинхронности торможения приводит к росту работы трения совершаемой тормозными механизмами груженого и порожнего прицепа, что связано с увеличением времени буксования их Фрикционных пар. При этом мощность трения, выделяемая в тормозных механизмах прицепа, снижается с увеличением времени срабатывания его тормозного привода, так как в течении времени нарастания тормозных сил прицепа до их максимального значения происходит существенное снижений угловых скоростей колес вследствии опережающего торможения тягача.

6. Повышение центра масс груженого прицепа, вследствие перевозки на нем груза с малой плотностью, вызывает изменение энергонагруженности тормозных механизмов прицепа, не оказывая влияние при этом на нагруженность тормозных механизмов трактора. Работа трения тормозных механизмов передней оси увеличивается с 152 до 202 кДж, а мощность трения с 134 до 167 кВт при увеличении высоты центра масс прицепа от 0.8 до 2.0 м. При этом нагруженность тормозных механизмов задней оси прицепа снижается в связи с уменьшением реализуемой на задних колесах тормозной силы и более быстрым переходам колес в блокированное состояние.

7. Анализ влияния выходных характеристик тормозных механизмов передней оси груженого • прицепа на их энергонагружен-ность показал, что кривая работы трения имеет выраженный максимум при Мш=12 кНм. Таким образом,наиболее тяжелый режим наблюдается при реализации тормозными механизмами момента 11...13

кНм, который при торможении трактора с разблокированным межосевым приводом возрастает.

8. На основании проведенных исследований установлено, что поверхностные температуры на фрикционных накладках тормозных механизмов передней оси в 5...6 раз больше, чем тормозных механизмов задней оси и достигают максимума 400°С через 1.2с после начала торможения при тормозном моменте, равном 1.2 кНм.

'9. Использование на тракторе пневматического привода тормозов, а на прицепе олектропневматического привода снижает асин-хронность торможения трактора и прицепа, что способствует . наряду с повышением устойчивости торможения, снижению энерго-нагруженности тормозных механизмов прицепа.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Авае Мохамед Шехади, Габа E.H., Рахлей А. И., Повышение тормозных качеств машин для внесения органических удобрений. Тез. докл. Республиканской НТК "Конструирование и испытание машин для внесения минеральных удобрений". - Нефтекамск. 1988.

2. Тормозная система автопоезда./Авде Мохамед Шехади, Богдан Н.В. , Романчик Е.А. - A.C. № 14S2732. Опубл. в БИ. 1989, № 3.

3. Тормозная система автопоезда. /Авде Мохамед Шехади, Богдан Н. В. , Поварехо А. С., Сатрединов В. А. - А. С. № 1532386. Опубл. в БИ. 1991. № 24.

4.Устройство для торможения транспортного средства электроприводом. /Авде Мохамед Шехади и др. - A.C. № 1533902. -Опубл. в БИ. 1990. № 1.

РЕЗЮМЕ

Авде Мохамед Шехади "Энергонагруженность тормозных механизмов тракторных прицепов"

Колесный трактор, прицеп, тракторный поезд, моделирование динамики торможения, динамика пневматического тормозного

привода, энергонагруженность тормозных механизмов, мощность - работа трония. тормозные моменты, программа и : методика испытаний, измерительно-регистрирующая аппаратура:.

В диссертации разработана комплексная методика определения мощности и работы трения тормозных механизмов, которая позволя-' ет на стадии проектирования оценивать энергонагруженность тормозных механизмов прицепа 2ПТС-6 при агрегатировании его с колесным трактором МТЗ-100/102 в различных условиях эксплуатации. Особенности этой методики заключаются в том. что она комплексно, с учетом общей динамики процесса торможения, динамики пневматического тормозного привода прицепа, конструктивных параметров тормозных механизмов позволяет исследовать динамические характеристики процесса торможения тракторного поезда,оценить энергонагруженность тормозных механизмов и влияние на на нее конструктивных параметров тормозной системы, способа и интенсивности торможения, а также особенности эксплуатации.

В работе использованы методы дифференциального и интегрального исчисления, положений теоретической механики и газодинамики. Математическое моделирование осуществлялось с использованием ПЭВМ. Экспериментальна исследования проводились в дорожных условиях с регистрацией параметров современным комплексом Измерительно-регистрирующей аппаратуры.

Практическим результатом рзбо+ы являются рекомендации по совершенствованию тормозной системы тракторного поезда', что Позволяет снизить энергонагруженность тормозных механизмов прицепа.

РЕЗЮМЕ

Аудэ Махамад Шзхад.1 "Энерганагружанасць тэрмазнкк мех:ан1змау трак-тарнкх пркчопау"

Колавн трактар, прнчэп, трактарнм цел1к, мадэл1равание дына-м1к1 тармакэння, дымам!ка пнеуматычнага тармазнога привода, энерга-нагружанасць тармазных механ1змау, магутнасць и праца трэння, тар-иагшм мамонты, праграма I методика вмгтрабааанняу, вымаральна-рэ-гХстрацыйная апаратура.

У дысертацы1 распрацавана комплексная методыка выяулення магутнасцГ I працм трэння тармазных механ1змау, якая дазваляе ка стады1 лраектавання ацэньваць энерганагружанасць тармазных мехрн1змау прычэпа 2ГГГС-6 прн агрэгатаванн1 нгс з колавнм трак-тарам МТЗ-100/102 у розных умовах эксплуатацы1. АсаблХвасць гэтай методык1 заключасцца у тым, што яна комплексна з ул1кам агульнай Д1/нам1к1 працэеа тармажэння, дынам1к! пнеуматычнага тармазнога привода прычэпа, канструкцыйных параметрау тармазных механГэмау дазваляе даследаваць дынамХчныя характарыстык1 працэса тарматоння трактарнага цягл!ка, ацэньваць энерганагружа-насць тармазных механХзмау' I уплыу на не канструктыуных параметрау тармазной с1стэмы, спосабу I 1нтзнс1унасц1 тармажэння, а таксама асабл1васц1 экшшуатацы1.

В рабоце вккарыстаны метады дыферэнцыяльиага I 1нтэграль-нага даследавання, палат;энн1 тпаротычнэй механМ I газадкнам1-к1. Матэматычнае мадэлГрапанне ажицяулялася з выкарыстаннем ШВК. Экспериментальный даследав8нн1 правадзМся у дарожных умовах з оэг1страцыяй параметрау сучасным комплексам вьмяральна-рэг!страцыйнай апаратуры.

Практичным вын1кам работы з'яуляюцца рэкамендацы1 па уде.сканальванню тармазной сХстзмн трактарнага цягл1ка, што дазваляе зменьшщь гнергэнагруяакасць тармазных механ1змау прычэпа.

SUMMARY

by Awde Mohamad Chehadl

Energy-load In braking mechanisms of tractors trailers

Wheeis tractor, trailer, tractor train, dynamics modulation of braking, dynamics of compressed-air lead .energy-load in braking mechanisms, power and friction work, braking elements, programme and test technolody, tlnlng and registing apparatus.

This dissertation (thesis) Is developing concrete methods of definition of power and friction work in braking mechanisms. It makes possible to appreciate energy-load In braking mechanisms of trailer 2FÏTC-6 during the aggreation with complex tractor MT3 at the preliminary design. In different conditions of exploitation. Special features of flus technology consist of complex consideration of common dynamics of braking process, dynamics of compressed dir-air of trailer, coustructive parameters of braking mechanisms. All these features make possible to investigate dynamic caracteristics of braking process of tractor train, to appreciate energy-load of braking mechanisms and the influence of constuctive parameters of braking system on it, the ways and the intensity of braking and also partlculat explotatlon.

The methods of differential ond integratloncaiculus of some states of theoretical mechanics and gasdynaaiics were used in this work. The mathematics modulation was held with the lise of computers traffic experiences were held in traffic conditions with the registration of modern complex parameters of measuring and registing apparatus.

The practicol result of then worke is recomendatièn to improvement of braking system of tractor train. It makes possible to reduce energy-ioad of braking mechanisms of tr.ai 1er.

АВДЕ Мохамед Шзхади

аШТСНЛГО'ЩШОСТЬ тогооэннх МЕХАНИЗМОВ ТРАКТОРНЫХ ГОЩЕПОВ

05.05,03 - Автомобили и тракторы

Автореферат на соискание ученой степени кандидата технических наук

Корректор М.П.Антонова

Подписано в пачать 24,05.95, Форда? 60x84 /16. Бумага тип. № 2. Офсет. печать. Усл.леч.л. 1,0. Уч.-изд.л. 1,2. Тир, 100. Зак. 521.

Издатель и полиграфическое исполнение: Белорусская государственная политехническая академия. Лицензия ЛЗ » 1049.2220027, Минск, пр. Ф.Скориш, 65.