Расчёт тормозной системы

 

 

 
Оглавление.

 

 

 

1. Введение.

       Безопасность  движения автомобилей с высокими  скоростями в значительной степени  определяется эффективностью действия  и безопасностью тормозов.

        Эффективность  тормозного пути определяется  по определенной оценке тормозного пути или временем движения автомобиля до полной остановки. Чем эффективнее действие тормозов, тем выше безопасная скорость, которую может допустить водитель, и тем выше скорость движения автомобиля на всем маршруте.

         Торможение  необходимо не только для быстрой остановки автомобиля при внезапном появлении препятствий, но и как средство управления скоростью его движения.

         Структура тормозного управления  автомобиля и требования, предъявляемые  к нему обусловлены ГОСТ-22895-95г.

Согласно этому стандарту  тормозное управление должно состоять из четырех систем: рабочей, запасной, стояночной и вспомогательной. Системы  могут иметь общие элементы, но не менее двух независимых органов  управления.

         Каждая из этих систем включает в себя тормозные механизмы, обеспечивающие создание сопротивления движению автомобиля и тормозной привод, необходимый для управления тормозными механизмами.

         До настоящего времени на грузовых  двухосных армейских автомобилях  применялась тормозная система с барабанными колодочными тормозными механизмами и лишь в последние годы наметилась тенденция использования дисковых тормозных механизмов на передних колесах грузовых автомобилей, так как у этого механизма много достоинств:

• большая надежность
• большой коэффициент тормозной эффективности
• хорошая стабильность

В данном дипломном проекте  предлагается автомобиль с улучшенными  тормозными свойствами(с дисковыми тормозными механизмами на передней оси автомобиля и установкой АБС в пневмоприводе). Применение дисковых тормозных механизмов, так же позволяет снизить массу элементов тормозной системы. При такой компоновке можно снизить массу автомобиля примерно на 10%, трудоемкость изготовления на 13%, себестоимость на 6%, при одновременном улучшении устойчивости и управляемости, обеспечении оптимального использования объемов автомобиля. 

 

2.Анализ тормозных систем армейских  автомобилей.

2.1 Требования, классификация,  применяемость тормозных систем  современных автомобилей.

 

К тормозному управлению автомобиля, служащему для замедления движения, вплоть до полной остановки и удержания его на месте на стоянке, предъявляются повышенные требования, так как тормозное управление является важнейшим средством обеспечение активной безопасности автомобиля. Требования к тормозным системам регламентированы ГОСТ 22895-95 и международными правилами дорожного движения.

Требования к тормозным  системам следующие:

1. Максимальный тормозной путь максимальное установившееся замедление в соответствии с требованиями ГОСТ 22895-95 г., для пассажирских автомобилей и грузовых автомобилей в зависимости от типа испытаний.
2. Сохранение устойчивости при торможении (критериями устойчивости служат: линейное отклонение, угловое отклонение, угол складывания автопоезда.)
3. Стабильность тормозных свойств при неоднократном торможении.
4. Минимальное время срабатывания тормозного привода.
5. Силовое следящее действие тормозного привода, то есть пропорциональность между усилием на педаль и приводным моментом.
6. Малая работа управления тормозными системами - усилие на тормозные педали в зависимости от назначения автотранспортного средства должно быть в пределах 500….7ОО Н, ход тормозной педали 80…180мм.
7. Отсутствие органомптических явлений (слуховых).
8. Надежность всех элементов тормозных систем, основные элементы       (тормозная педаль, главный тормозной цилиндр, тормозной кран и др.) должны иметь гарантированную прочность, не должны выходить из строя на протяжении  гарантированного ресурса, должна быть также предусмотрена сигнализация, оповещающая водителя о неисправности тормозной системы.

В соответствии с ГОСТ 22895-95 тормозное управление должно включать следующие тормозные системы:

-    рабочую

• запасную
• стояночную
• вспомогательную (тормоз-замедлитель), обязательную для автобусов полной массой свыше 5 т. и грузовых автомобилей массой свыше 12 т., предназначенную для торможения на длительных спусках и поддерживающих скорость 30км/ч на спуске с уклоном 7% протяженностью 6км.

Каждая из перечисленных  тормозных систем включает один или  несколько тормозных механизмов и тормозной привод.

 

Классификация тормозных механизмов.

 

 

Тормозной механизм.

 

 

Механический (Фрикционный)

гидравлический

электрический

 

 

Дисковый

барабанный

колесный

трансмиссионный

 

 

Колодочный

ленточный

 

 

 

Принудительное замедление может осуществляться различными способами: механическим, гидравлическим, электрическим, внеколесным.

Наиболее широко используются фрикционные  тормозные механизмы. На легковых автомобилях  большого класса часто используются дисковые тормозные механизмы на передних колесах и барабанные колодочные на задних колесах.

На грузовых автомобилях  независимо от их грузоподъемности устанавливаются  барабанные колодочные тормозные механизмы. Лишь в последние годы наметилась тенденция использования дисковых механизмов для грузовых автомобилей.

Барабанные ленточные  тормозные механизмы в качестве колесных в настоящее время не применяются совсем. В редких случаях  их применяют как трансмиссионные  для стояночной тормозной системы (МАЗ, Белаз-540)

Гидравлические и электрические  тормозные механизмы используют как тормозо-замедлители. На ряде автомобилей тормозом-замедлителем является двигатель, впускной коллектор перекрывается стальной заслонкой.

 

Классификация тормозных приводов

 

Тормозной привод

 

механический

комбинированный

 

гидравлический

Электрический

 

пневматический

 

 

Механический привод, состоящий  из тяг и рычагов, применяют в  основном в тормозных системах с  ручным управлением ( вспомогательная  тормозная система -,,стояночный- тормоз’’).

В данном приводе для  включения тормозного механизма  используется мускульная энергия водителя. Простота конструкции и неизменная во времени жесткость механического привода делают его наиболее применяемым для стояночной тормозной системы.

Гидравлический привод применяется в рабочей тормозной  системе легковых автомобилей и грузовых малой и средней грузоподъемности. В данном приводе усилие оси педали к тормозным механизмам передается жидкостью. Для включения тормозов используется мускульная энергия водителя. Для обеспечения водителю работы по включению тормозов нередко применяют гидравлический привод с вакуумным (ГАЗ-66) или пневматическим усилителем (Урал-4320).

В настоящее время  начинают получать распространение  гидравлический привод с насосом. В  этом случае для включения тормозных  механизмов и создания, необходимых для быстрого торможения автомобиля тормозных моментов на колесах используется энергия двигателя приводящего в действие гидравлический насос непосредственно, или через какой-либо агрегат силовой передачи автомобиля.

Пневматический привод широко используется в тормозной системе тягачей, грузовых автомобилей средней и большой грузоподъемности и автобусов. В тормозной системе с пневматическим приводом тормозные механизмы включаются за счет использования энергии сжатого воздуха.

На длиннобазных автомобилях и тягачах большегрузных автопоездов часто используются комбинированный привод гидропневматический. В данном приводе для увеличения тормозных усилий используется энергия сжатого воздуха, а передача их к тормозному механизму осуществляется жидкостью.

Электрический привод  необходим  на автопоездах, так как при этом достигается наиболее простой способ передачи энергии на большие расстояния при весьма малом времени на срабатывания тормозной системы.

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  армейских 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.