автореферат диссертации по транспорту, 05.22.02, диссертация на тему:Разработка и исследование крана пневматического тормозного привода автотранспортного средства

ХАРКІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ АВТОМОБІЛЬНО-ДОРОЖНІЙ ТЕХНІЧНИЙ

УНІВЕРСИТЕТ

; гй

1 і СЕЙ

КОСИЙ Роман Анатолійович

УДК 629.113 - 592 : 62 - 592.53

РОЗРОБКА ТА ДОСЛІДЖЕННЯ ГАЛЬМІВНОГО КРАНА ПНЕВМА ТИЧНОГО ГАЛЬМІВНОГО ПРИВОДУ АВТОТРАНСПОРТНОГО

ЗАСОБУ

Спеціальність 05.22.02 - Автомобілі та трактори

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Харків 2000

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі автомобілів Харківського державного автомобільно-дорожнього технічного університету Міністерства освіти України.

Науковий керівник: Кандидат технічних наук, доцент

Богомолов Віктор Олександрович,

Харківський державний автомобільно-

дорожній технічний університет,

професор кафедри автомобілів

Офіційні опоненти: Доктор технічних наук, професор

Подригало Михайло Абович, Харківський державний автомобільно-дорожній

технічний університет, завідувач кафедри машинобудування та ремонту машин

Кандидат технічних наук Смірнов Володимир Іванович, АТ “Харківський тракторний завод”, заступник головного конструктора

Провідна установа: ВАТ “Український науково-дослідний

інститут сільськогосподарського

машинобудування”, м. Харків

Захист відбудеться «29» червня 2000 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої Вченої ради ВАК України Д 64.059.02 при Харківському державному автомобільно-дорожньому технічному університеті за адресою:61002, Україна, м. Харків, вул. ІІетровського, 25.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Харківського державного автомобільно-дорожнього технічного університету (м. Харків, вул. Петровського, 25).

Автореферат розісланий « 2000 р.

Вчений секретар

спеціалізованої Вченої ради, „

д-р. гсхн. наук, проф. /ЯгЭфЯМл'? В.М. Варфоломсєв

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ Вступ. У даний час все більш жорсткі вимоги ставляться до гальмівних систем автотранспортних засобів. Це пов’язано зі збільшенням середньої швидкості руху і повної маси транспортних засобів. У зв’язку з цим усе більшу актуальність набуває проблема виконання Правил №13 ЄЕК ООН автотранспортними засобами (АТЗ). Рухомий склад, оснащений традиційною двоконтурною робочою гальмівною системою, не завжди у змозі забезпечити процес загальмовування, який відповідає вимогам, зазначених правил. Подальший розвиток пневмоприводу з двоконтурною гальмівною ситемою, не завжди є найбільш раціональним напрямком. Трьохконтурна робоча гальмівна система є більш простою і надійного у порівнянні з двоконтурною.

Актуальність теми. Найважливішим елементом трьохконтурної системи є трьохсекційний гальмівний кран. Генує два основних типи гальмівних кранів — з послідовним та паралельним розташуванням секцій. Нині в Україні найбільше розповсюджені крани з послідовним розміщенням секцій. Даний тип кранів у деяких випадках не відповідає вимогам Правил №13 ЄЕК ООН.

Досвід розробки і створення гальмівних кранів з паралельним розташуванням секцій мають фірма Knorr Bremse (Німеччина), ЗіЛ (Росія) і МАЗ (Білорусь). Таким чином виникла необхідність створення нової конструкції гальмівного крана, який спроможний керувати трьохконтурною гальмівною системою.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дана робота є складовою частиною досліджень кафедри автомобілів. Дослідження направлені на удосконалення гальмівної системи транспортних засобів з пневматичним гальмівним приводом, шо сприяє раціональному використанню автомобільного та тролейбусного парку країни та вирішенню проблеми безпеки руху у відповідності з нормативними документами і актами України.

Мета і завдані дослідження. Метою роботи є підвищення активної безпеки транспортних засобів шляхом створення та дослідження дво- і трьохсекційних гальмівних кранів пневматичного гальмівного приводу транспортних засобів.

Для досягнення поставленої мети були вирішені такі завдання:

1. Складено математичну модель роботи гальмівного крана, за допомогою якої було визначено теоретичні, статичні та динамічні характеристики, а також характеристики крана в аварійних умовах роботи.

2. За допомогою складених математичних моделей була проведена оптимізація основних функціональних параметрів гальмівного крана і вибрана найбільш раціональна схема.

3. На основі вибраної схеми розроблена конструкція гальмівного крана, а також його різноманітних модифікацій.

4. Проведена перевірка працездатності розроблених гальмівних кранів у різноманітних умовах роботи.

5. Проведені порівняльні іспити розробленого гальмівного крана і крана ПААЗ, в результаті яких визначені експериментальні статичні, динамічні

характеристики гальмівних кранів, а також характеристики кранів в умовах

аварійної роботи.

Наукова новизна одержаних результатів.

Вперше розроблена методика проектування дво- та трьохсекційних

гальмівних кранів з паралельними секціями.

Для чого розроблено:

1. Вперше створений пакет обчислювальних програм, які дозволяють моделювати роботу гальмівних кранів (у тому числі з різними налагодженнями секцій) і проводити оптимізадію основних функціональних параметрів кранів.

2. Удосконалена, з урахуванням застосування численного інтегрування, методика розрахунку динамічної характеристики гальмівного крана.

3. Удосконалений спосіб розрахунку наповнення-опорожнення довгих трубопроводів шляхом заміні їх еквівалентною системою, складеною з чергування елементів дросель-смкість.

4. Вперше розроблено пакет обчислювальних програм, які дозволяють моделювати роботу гальмівних кранів в умовах обриву трубопроводу, вказано на причину утворення динамічного підпору.

Практичне значення одержаних результатів:

1. За допомогою пакету програм моделювання роботи гальмівного крана можна оптимізувати основні параметри гальмівних кранів на етапі проектування, що значно зменшує кількість конструкторсько-експериментальних робіт. Методика моделювання роботи гальмівного крана .може бути використана під час проектування інших пневматичних апаратів.

2. За допомогою пакета програм моделювання процесів наповнення-опорожнення в умовах пневматичного гальмівного приводу можна оптимізувати основні параметри лінії гальмівний кран - споживач стислого повітря, що зменшує кількість конструкторсько-експериментальних робіт.

3. Розроблені моделі гальмівних кранів можуть використовуватись на усіх транспортних засобах, які мають пневматичний гальмівний привід.

Результати досліджень використовуються на заводах ВАЗ (Вовчанський агрегатний завод), ЮМЗ, КрАЗ, ЛАЗ. Дослідженнями зацікавилися такі заводи, якЗіЛ, МАЗ і КамАЗ.

Особистий внесок здобувана:

1. Розроблена методика розрахунку статичної харатеристики гальмівного крана. У тому числі розроблена методика розрахунку з урахуванням різннх налагоджень секцій, а також з урахуванням тертя в приводі секцій.

2. Розроблена методика моделювання динамічних характеристик секцій гальмівних кранів. В процесі моделювання динамічної характеристики гальмівного крана з трубопроводом невеликої довжини враховувалась залежність коефіцієнту опору трубопроводу від режиму руху повітря. Під час моделювання динамічної характеристики гальмівного крана з трубопроводом великої довжини запропоновано засіб розрахунку наповнення-опорожнення шляхом заміни їх еквівалентною системою, у вигляді чергування елементів дросель-ємкість.

3. Розроблена методика моделювання роботи гальмівних кранів в умовах обриву трубопроводу на різних відстанях від гальмівного крана, визначена причина утворення динамічного підпору.

Апробаиія результатів дисертаиії.

Дисертаційна робота обговорена і схвалена на розширеному засіданні кафедри автомобілів Харківського державного автомобільно-дорожнього технічного університету. Основні результати дослідження доповідалися: на Міжнародній науково-технічній конференції (м.. Ташкент, 1996 р.); на 15-й Науково-технічній конференції «Активна безпека автомобіля» (м. Москва, 5-6 липня 1996 р.); на Міжнародній науковій конференції «Сучасні транспортні проблеми» (м. Харків, 1996 р.) та на щорічних наукових конференціях викладачів (м. Харків, ХДАДТУ, 1996-1999 р.).

П'убл ііса /і. О с п о а і і і положеній дисертації опубліковані в 6 наукових роботах, в тому числі 3 у фахових виданнях.

Обсяг роботи. Дисертаційна робота складається з вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаних джерел і додатків. Робота складається з 173 сторінкок основного тексту, 40 рисунків та 2 таблиць. Список використаних джерел налічує 117 найменувань. До роботи приложені З додатки.

КОРОТКИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обгрунтовано тему дисертаційної роботи, яка спрямовується на вдосконалення пневматичного гальмівного приводу шляхом використання трьохконтурної робочої гальмівної системи, а також гальмівного крана нової конструкції.

Перший розділ присвячений аналізу основних контрукцій гальмівних кранів.

В розділі розглянуті конструкції основних різновидів гальмівних кранів, а також огляд методик розрахунку гальмівних кранів. Класифікація гальмівних кранів рабочої гальмівної системи наведена на рис. 1.

Серед розглянутих конструкцій не вимилено жодного гальмівного крана з повністю розвантаженим клапанним вузлом, звідси випливає, що їх характеристики залежать від тиску в ііневмоепстемі. Використання послідовно розташованих секцій, з одного боку дозволяє збільшити площу слілкуючого елементу га використати пневмопривід нижніх секцій, проте це призводить до складання сил тертя, збільшення гіетерезиса, а також виявлення небажаних динамічних ефектів в разі обриву трубопроводу керування верхньої секції. Використання неметалічних пружних елементів, хоч і дозволяє одержати прогресивну характеристику, однак збільшує гістерезис через внутрішнє тертя, при цьому вихідні характеристики в залежності від часу і навколишньої температури нестабільні. В багатьох конструкціях випускні вікна не розміщені знизу, що створює передумови утворення конденсату і відмови апарату при низьких температурах. Багато зразків мають одне випускне вікно на декілька секцій, що погіршує динамічну характеристику під час розгальмування. В багатьох конструкціях застосовані діафрагменні слідкуючі елементи, активна

площа яких залежить від положення діафрагми. Неактуальними стають гальмівні крани, які мають сскціі зворотньої дії. Неактуальними для автотранспортних засобів є односекційні гальмівні крани. Спостерігається тенденція розповсюдження гальмівних систем з трьохконтурною рабочою гальмівною системою, однак лише декілька розглянутих зразків здатні керувати подібною системою.

ТОРМОЗНЫЕ КРАНЫ

Рис. 1 Основні різновиди гальмівних кранів робочої гальмівної системи

У другат розділі проводиться теоретичне обгрунтування вибору схеми і параметрів проектованого гальмівного крана.

Принципова схема секції гальмівного крана наведена на рис.2.

При натискуванні на педаль тиск в керуючій порожнечі Б ((рис.2):

4“(Р+Р^;|!'-Р-Г-Р*)-Рг-(ЙЇ_ЙІ)

р> - —■— ”

(і)

Зворотня гілка статичної характеристики визначається аналогічно.

За клані,'я оптимізації приводного пристрою секцій зводиться до визначення параметрів пружини 7 (рис.З) і плеча важілю і. Одним з критеріїв оптимізації є відношення вільного ходу педалі до робочого, це відношення полинно наближатися до мінімуму, однак досягнути ш.оіу не вдається через обмеження.

Розрахунок статичної характеристики ведеться з урахуванням сил і моментів іертя.

Тертя в приводі сскціі впливає на характеристики секцій гальмівного крана в залежності від зусилля на педаль і не впливає на характеристики в ¡алежності від зусилля на пружину слідкуючого елемента, бо тертя росте зі збільшенням зусилля на важіль.

Однією з переваг розглянутої конструкції гальмівного крана ( можливість регулювання черговості спрацьовування секцій. Момент спрацьовування середньої секції 2 (рис.З) відносно крайніх залежить від товщини пакетів

регулюючих шайб між тарілкою 5 і пружиною 7 кожної секції. Момент початку спрацьовування крайньої секції 1 (рис.4) відносно секції 3 (або навпаки) регулюється за допомогою регулюючих шайб 8 між пружиною клапана 7 і корпусом випускного вікна 9.

Рис.2 Розрахункова схема секції гальмівного крана (а) і схема сил, діючих в секції гальмівного крана на прямій гілці статичної характеристики (б): dj — діаметр слідкуючого поршня; сЬ - діаметр сідла випускного клапана; d-, -діаметр сідла впускного клапана; сід - посадковий діаметр двосідельного клапана, на який не діє тиск в ресивері; d41 - діаметр слідкуючого клапана; d.^ -діаметр перетину ущільнюючого кільця слідкуючого поршня, duk - діаметр перетину ущільнюючого кільця двосідельного клапана; Dy - діаметр мінімально необхідного еквівалентного прохідного перетину;л - зазор випускного клапана під час випуску, мінімально необхідний зазор; Р - сила дії приводу на секцію; Pkvp - критична сила спрацьовування впускного клапана; Р5)е - сила зворотної пружини на слідкуючому елементі; Fsc - сила тертя між ущільнюючим кільцем слідкуючого елемента і стінками корпусу; Fk - сила тертя між ущільнюючим кільцем двосідельного клапана і направляючою поверхнею випускного вікна

Моделювання статичної характеристики необхідно вести з урахуванням налагоджень. Попередній стиск пружин клапана секцій 1 і 3 розраховується і урахуванням товщини Ь2 і ЬЗ регулюючих шайб 8 крайніх секцій.

Ррп = р:.. + fli *cu- Рр,! - Pp,+h,xi;,|. <->

де Ррг - попередній стиск пружини клапана без регулюючих шайб;

Си - жорсткість пружини клапана.

Визначаємо робочий чід пружин слідкуючих поршнів крайніх секти

ьь,-bs,,-h.. (3)

де h: товщина шайби б(Рис.З).

Рис.З Схема приводу секцій важільного трьохсекційного гальмівного крана:

1 - важіль; 2 - шток; 3 - штовхач; 4 - важіль двоплечій; 5 - тарілка; 6 -регулюючі шайби; 7-пружина; 8 - слідкуючий поршень

Рис.4 Схема регулювання моменту початку спрацьовування крайніх секцій:

І - важіль двоплечій; 2 - тарілка; 3 - пружина слідкуючого поршню; 4 -слідкуючий поршень; 5 - зворотна пружина слідкуючого поршню; 6 - клапан: 7 - пружина клапана; 8 - регулююча шайба

----р2у2 ---р2\3 р2п! * ■ * -р2а2 •••>•• р2пЗ

Рис.5 Розрахункова статична характеристика трьохсекційного гальмівного крана по зусиллю на важелі в одному з можливих варіантів налагодження: р2у1, З - загальмовування крайніх секцій; р2у2 - загальмовування середньої секції; р2п1, 3 - розгальмовування крайніх секцій; р2п2 - розгальмовування середньої секції

У третьому розділі розглядаються питання, пов'язані з динамічними процесами, що відбуваються під час загальмовування-розгальмовування, а також в разі аварійної роботи гальмівних кранів.

В основі моделювання процесів наповнення - опорожнювання була покладена наступна функція видатку:

ф(о) (4)

1 \2kft-Lio)

Під час використання функції (4) немає необхідності розбивати перехідний процес на два режими (докритичний і надкритичний). Дана функція містить в собі, в якості аргументу, коефіцієнт опору і дозволяє розраховувати перехідний процес, не маючи значення коефіцієнта видатку ¡я.

Модель наповнення ємкості складена з урахуванням часу відкриття клапана. При різноманітному ступені відкриття клапана міняється значення коефіцієнта гідравлічного опору клапана 'С. Перехідний процес з урахуванням великої кількості чинників зручніше моделювати з використанням чисельних засобів розрахунку. Також враховується закономірність чміни гідравлічного опору £ = С(Ь„„(()) у тарільчастому клапані:

5и~-ов+р..“.*«5*4(^"о4 (5)

То \ • / /Ьи

28 1 Оа

дедн - падіння тиску на опорі, Па;7 - питома маса повітря, в робочих умовах кг/м3;сі)п - середня по перерізу швидкість газу, м/с; % - прискорення вільного падіння, м/с'; Ьо - ширина кільцевого поясу клапана; О0 - умовний діаметр прохідного перерізу клапана; (0<Ькл<Ькл л,„,)— хід клапана.

В залежності від відкриття клапана потрібно врахувати непостійні величини гідравлічного опору клапана і опору інших елементів.

Під час розрахунку перехідного процесу, в ланцюзі секція гальмівного крана-трубопровід-емкість, у випадку трубопроводу відносно невеликої довжини (біля 5 м), трубопровід можна замінити ємкістю і зосередженим опором. Коефіцієнт опору трубопроводу визначається за формулою:

(6>

де/. - коефіцієнт тертя повітря по стінках трубопроводу, 1тр - довжина трубопроводу Бг - гідравлічний діаметр трубки

Під час розрахунку автомобільного пневмоприводу коефіцієнт тертя повітря в трубці приймався звичайно постійним. Таке допущення пояснюється неможливістю отримання аналітичного рішення диференційних рівнянь перехідних процесів при врахуванні зміни X. При вирішенні диференційних рівнянь чисельним методом деяке ускладнення математичної моделі при врахуванні змінної /. не призводить до значних труднощів.

Величину коефіцієнта тертя повітря в трубці повітря можна виз ачити:

у турбулентному режимі (К.е>2000) х = 0П(Л + —)0,25і У ламінарномух. „ ,

’ Яс Яе

де д__л_ - відносна жорсткість стінок трубки; д - абсолютна жорсткість стінок

о,

трубки, Ке - критерій Рсйнольдса.

Характер зміни коефіцієнта опору трубопроводу при наповненні і спорожнюванні наведено на рисунку 6.

І, с ‘

““коэффициент сопротивления гр>бопровода

---коэффициент трения воздуха в

трубопроводе

Рис.6 Параметри опору трубопроводу :

Перехідний пронес в пневмоланцюзі із змінним об'ємом виконавчого органу (пневмоциліндру, рис.7) описується наступним рівнянням:

аі

Тиск при опорожнюванні знаходиться аналогічно.

Розрахункова динамічна характеристика секції гальмівного крана з трубопроводом невеликої довжини відображена на рисунку 8.

Пропонується наступний варіант моделювання перехідного процесу секції гальмівного крана з трубопроводом великої довжини. Розбиваємо трубопровід на декілька дільниць. Оскільки наповнювати гальмівні камери через_ такий довгий трубопровід недоцільно, тоді споживачем мас бути слідкуючий апарат.

Рис.7 Розрахункова схема визначення динамічної характеристики гальмівного крана з ємкістю змінного об'єму

і. с

~ ■ давление - " скорость воздуха Рис.8 Розрахункова динамічна характеристика секції гальмівного крана з трубопроводом невеликої довжини:

Розрахункова схема секції гальмівного крана і довгого трубопроводу показана на рисунку 9. Секція гальмівного крана показана у вигляді змінного опору^,. Ємкість трубопроводу рівномірно розподілена в ємкостях VI... У6.

300

СЦ

0 0,2 0,4 0,6

0,8

tl.fr

%2’Ь-

ОЙ-

ро

Уь'рГ

У2,Р2

=иУз,рі

. У„,Р4

ъ,и

у5, и V

-Уб,{б

Рис.9 Розрахункова схема секції гальмівного крана і довгого трубопроводу, приведеного в вигляді ланцюга ДЄ-ЛАНОК

Характеристика наповнення трубопроводу описується системою рівнянь, яка достатньо просто розкривається чисельним інтегруванням, в інтегральній формі вона має вигляд:

Ь\

V, ,

... (8)

іог / фпах / _ \ {ртах /_ \

Рі = ^

ку„

Р. / р,<р[^-,£2|сіс

І [р*

№.

, V. -К'-)*

Під час опорожнювання складається аналогічна система.

—рІ - - р2 —рЗ ••• • р4 —р5 р6

Рис. 10 Розрахункова динамічна характеристика секції гальмівного крана з трубопроводом великий довжини:

Р1.. .рб тиск б умовних ємкостях труоопроводу

Також розглянута робота кранів в аварійних режимах. Під час обриву випускної магістралі верхньої секції крана з послідовно розташованими секціями, за наявності пневматичного зв'язку і особливостей кінематичної взаємодії між секціями, шск на виході нижньої не досягає гиску в ресивері. Під час паралельного розташування секцій даного порушення роботи крана не відбувається.

Розрахункова схема для визначення динамічної складової надана на рис. 11.

Сила струменя, який діє на поршень:

Р!зи»а, -2Р^р. (9)

де <3т - масова витрата повітря, vp - швидкість струменя повітря при виході з випускного клапана.

^______аи________

Рис. 11 Розрахункові схеми для визначення динамічної і статичної складових сил,які діють на слідкуючий поршень:

1 - слідкуючий поршень верхньої секції; 2 - прискорюючий поршень нижньої секції; 3 - слідкуючий поршень нижньої секції; Р - сила пружного елемента; рО, р 1, рв, рн - тиск; сіО.. ,с18 - діаметри

Математична модель опорожнения ресивера при натиску на педаль будується аналогічно викладеній вище методиці.

Р^^>Рат„

Рис. 12 Розрахункова схема дія визначення перехідної характеристики опорожнения пневмобалону Тиск р„, (див. рис.11) під час виходу повітря з пневмобалону буде трохи НИЖЧИМ, НІЖ ТИСК рь через велику ШВИДКІСТЬ V] струменя над отвором пневмозв’язку. Втрати напору визначаються вираженням:

Ра-^. (Ю;

де« = 1,05...1,1 - коефіцієнт кінетичної енергії; V, - швидкість повітря над отвором пневмозв’язку, р - щільність повітря.

Четвертий ртдт присвячений експериментальному підтвердженню проведених теоретичних досліджень. Отримані статичні, динамічні і аварійні характеристики розроблених гальмівних кранів. Здійснено порівняння характеристик розроблених гальмівних кранів з найбільш розповсюдженим в нашій країні краном ПААЗ.

Деякі характеристики наведені на рисунках 13...15. На рисунку 15 бачимо, що. на відміну від крана ПААЗ, розроблений гальмівний кран в аварійному режимі працює тривко, і не піддається негативному впливу динамічного підпору.

и, н

а затормаживание 1 секция; л растормаживание I секции; в затормаживание 2 секции; о растормаживание 2 секции;

* затормаживание 3 секция;

© растормаживание 3 секции;

---аппроксимирующая линия

затормаживания 2 секции;

• - ’аппроксимирующая линия растормаживания 2 секции;

---аппроксимирующая линия

затормаживания 3 секции;

---аппроксимирующая линия

затормаживания 1 секции; аппроксимирующая линия растормаживания 1 секции,

• - • аппроксимирующая линия растормаживания 3 секции

Рис.13 Статична характеристика важільного трьохсекиіиного гальмівного крана по зусиллю на важелі

р<. 0,4

МІІа

0

} и,ь

0,4

МПа

0

♦ 0,8

і р„ 0,4

МПа

0

М

Р., 0.4

МПа

0

: ; I : !

!ч і і і ; і

/ і К

/ ; і

✓ ! і 1 '-к4_і і

і і 1 1 !

К І І

1„=1б.8м |

/ 1 1 1 N 1 і Н

.У : 1

1 . ! • ! ‘ ! ! і

[ і 1 К ‘ М 1 і 1

/ ґ " і ] ; \ ; : і 1 ' ,

/ І і"'-

і ; і 1

1 І 1 1 1 • . г

1 , : і "1 .

1 | '

1

І ; ; І ^ 1 !

I. с

Рис. 14 Динамічна характеристика секції нового гальмівного крана і трубопроводом великої довжини: р1...р6 - тиск в різноманітних місцях трубопроводу; 1,р відстань віл гальмівного крана до місця контролю тиску

рш.

МП«

7

ъЪ

v

МПа

р0..

МПа

I

1

0,8 0,6 0,4 0,2 О 0,8 0,4 О 0,8 і

8 10 12 14 16 18 20 22 24 Lc —-

Рис. 15 Аварійні характеристики крана ПААЗ (ліворуч) і розробленого гальмівного крана (праворуч) з обривом трубопроводу на відстані 5,6 м від гальмівного крана:

Рі„с - тиск в магістралі нижньої секції; р0вс - тиск в опорожнюваному ресивері верхньої секції; рівс - тиск на початку пошкодженої магістралі нижньої секції; Pipe - тиск в магістралі робочої секції; роас - тиск в опорожнюваному ресивері аварійної секції; рьс - тиск на початку пошкодженої магістралі аварійної секції

ВИСНОВКИ

1. Шляхом порівняльної оцінки існуючих моделей гальмівних кранів визначені конструктивні рішення, що забезпечують виконання вимог функціональної безпеки, ергономічних вимог, а також габаритних обмежень.

2. Вибрана та обгрунтована схема компоновки нового апарату. Проведена оптимізація основних параметрів гальмівного крана, запропонована методика моделювання черговості спрацьовування секцій.

3. Запропоновано математичну модель перехідних процесів, котрі не вимагають значення експериментальних даних коефіцієнтів витрат повітря, моделювання проводилось з врахуванням ступеня відкриття впускного і випускного клапанів гальмівного крана. Математична модель під час визначення гідравлічного оітору трубопроводу враховує миттєве значення коефіцієнта тертя повітря по стінках трубопроводу. Запропоновано математичну модель перехідних процесів секиії гальмівного крана з трубопроводом великої довжини, показаного в вигляді ємкостей, з'єднаних між собою зосередженими опорами.

4. Запропонована методика моделювання роботи гальмівного крана в аварійному режимі у випадку обриву випускної магістралі. Доведено, що у кранів з послідовним розташуванням секцій вплив динамічного підпору негативний, а з паралельними секціями - відсутній.

5. Розроблена конструкція нового трьохсекційного гальмівного крана з паралельним розташуванням секцій, на базі розробленого крана, створені

наступні модифікації: дво- і трьохсекційні, важільні і підпедальні. На технічні рішення, викоркстовані в гальмівних кранах подано 3 заявки і одержані пріоритетні довідки.

6. Характеристики гальмівних кранів можуть регулюватися. У розробленого трьохсекційного крана зусилля на важілі в разі досягнення максимального тиску є меншим, ніж у двосекційного крана ПААЗ. Проведені експериментальні дослідження статичних характеристик підтвердили вірність їхніх математичних моделей. Розроблені гальмівні крани стабільно працюють в аварійних режимах.

7. Характеристики розгальмування у нового крана кращі, ніж у крана ПААЗ. У розробленого гальмівного крана відсутній негативний ефект динамічного підпору. Проведені експериментальні дослідження динамічних характеристик при нормальному і аварійному режимах роботи підтвердили вірність їхніх математичних моделей.

8. Експериментальні дослідження показали, що розроблені гальмівні крани зберігають свою працездатність при температурі навколишнього середовища до - 50 °С.

Основний зміст положень дисертаційної роботи викладено в наступних працях:

1. Богомолов В.A., Косый P.A., Сопко А.Д. Тормозной кран, объединенный с регулятором тормозных сил. // Автомобильный транспорт- Вып. 1-Харьков: ХГАДТУ, 1999.-е. 30-31.(25%)

2. Туренко A.H., Клименко В, И., Богомолов В. А., Косый Р. А. Новые тормозные краны из Волчанска, «Автомобильная промышленность», 1997, №8, с. 18-20. (50%)

3. Туренко А.Н., Клименко В, И., Богомолов В. А., Косый Р. А. Повышение эффективности тормозных систем грузовых автомобилей. Труды международной научно-технической конференции. Том 2, Ташкент, 1996, с. 59-64. (25%)

4. Туренко A.H., Клименко В, И., Богомолов В. А., Косый Р. А. Семейство новых тормозных кранов. 15-я Научно-техническая конференция «Активная безопасность автомобиля», 5-6 июня 1996, г Москва, 12 с. (25%)

5. Туренко А.Н., Клименко В, И., Богомолов В. А., Косый Р. А. Совершенствование конструкций тормозных систем пассажирских автотранспортных средств. Международная научная конференция «Современные транспортные проблемы», Харьков, 1996 г., с 34. (25%)

6. Туренко A. H., Клименко В, И., Богомолов В. А., Косый Р. А. Тормозные краны с параллельным расположением секций. Вестник ХГАДТУ, 1998 -Вып. 7, 2 стр. (75%)

АНОТАЦІЯ

Удк 629.113 - 592: 62 - 592.53. Косий Р. А. Розробка та дослідження гальмівного крана пневматичного гальмівного приводу автотранспортного засобу. - Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.22.02 - Автомобілі та трактори. - Харківський державний автомобільно-дорожній технічний університет Міністерства освіти України, Харків, 2000.

Трьохконтурна робоча гальмівна система забезпечус виконання Правил №13 ЄЕК ООН в тих випадках, коли двоконтурна система їх не виконує. Найважливішим елементом трьохконтурної системи с трьохсекційний гальмівний кран. У зв'язку з цим виникла необхідність створення нової конструкції гальмівного крана. Найбільш оптимальною с схема трьохсекцінного гальмівного крана з паралельними, розташованими у ряд, секціями. Для оптимізації головних параметрів гальмівного крана створено пакет програм, що дозволяє моделювати різноманітні режими його роботи. Надане пояснення такому явищу, як динамічний підпір під час аварійної роботи гальмівного крана. Проведення експериментальних досліджень роботи гальмівного крана підтвердили адекватність їх математичних моделей.

Ключові слова:. Пневматичний гальмівний привід, гальмівний кран, секція гальмівного крана, статична характеристика, динамічна характеристика

ABSTRACT

Kosiy R.A. Development and research of the brake valve of a pneumatic brake drive of the automobile. - Manuscript.

This thesis is to support an academic degree of the Candidate of Sciences (Tech.) on speciality 05.22.02 - Automobiles and Tractors. - Kharkiv State Automobile and Highway Technical University, Ministry of Education of Ukraine, Kharkiv, 2000.

Three-circuit operating brake system ensures execution of Rules № 13 EEC UNO in cases when the double-circuit system defaults them. A major component of the three-circuit system is the three section brake valve. In this connection, a necessity to create a new design of a brake vaive has arisen. The most optimal is a scheme cf the three-section brake valve with parallel sections arranged in a row. To optimize main parameters of the brake valve, a programme package has been developed to make it possible to simulate different modes of its operation. An explanation of the phenomenon of a dynamic lift under emergency operation of the brake valve has been given. The conducted experimental researches of the brake valve operation proved them to be adequate to mathematical models.

Key words: pneumatic brake drive, brake valve, brake valve section, static characteristics dynamic characteristics

АННОТАЦИЯ

УДК 629,113 - 592 : 62 ■ 592.53. Косий Р.А. Разработка и исследование управляющего органа пневматического тормозного привода АТС. - Рукопись.

Дисертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.22.02 - Автомобили и тракторы. - Харьковский

государственный автомобильно-дорожный технический университет Министерства образования Украины, Харьков, 2000.

Диссертация посвящена вопросу усовершенствования пневматического тормозного привода АТС путем применения трехконтурной рабочей тормозной системы и нового управляющего органа.

Подвижной состав, оснащенный традиционной двухконтурной рабочей тормозной системой, не всегда в состоянии обеспечить процесс затормаживания, отвечающий требованиям Правил № 13 ЕЭК ООН. Трехконтурная рабочая тормозная система является более простой и надежной по сравнению с двухконгурнок.

Важнейшим элементом трехконтурной системы является трехсекционный тормозной кран. Анализ существующих конструкций тормозных кранов показал, что в настоящее время не существует модели, отвечающей всем требованиям, предъявляемым к данному аппарату. Возникла необходимость создания новой конструкции тормозного крана.

Проведенные теоретические исследования показали, что наиболее оптимальной является схема трехсекционного тормозного крана с параллельными, рядно расположенными секциями, двухседельным полностью разгруженным клапаном с внутренним выпускным отверстием, и нижними выпускными окнами в каждой секции. Такая компоновка тормозного крана позволяет производить настройку статических характеристик каждой секции.

Для оптимизации основных параметров тормозного крана созданы математические модели иммитирующие его работу и позволяющие получать статические характеристики, моделировать очередность срабатывания секций. Кроме того, создан пакет программ, позволяющий моделировать динамические процессы затормаживания - растормаживания при работе тормозного крана в пневмоцепи с трубопроводами различной длины.

Дано объяснение такому явлению, как динамический подпор при аварийной работе тормозного крана. Показано преимущество параллельного расположения секций тормозного крана перед последовательным в случае отказа одного из контуров рабочей тормозной системы.

Проведенные экспериментальные исследования работы тормозною крана подтвердили адекватность их математических моделей.

Ключевые слова: пневматический тормозной привод, тормозной кран, секция тормозного крана, статическая характеристика, динамическая характеристика