Тормозной момент формула: 4.5. Определение тормозного момента

автор: alexxlab

Содержание

Колодочные тормоза. Расчет колодочного тормоза.

В подъемно-транспортных машинах находит применение большое число разнообразных конструкций колодочных тормозов, состоящих из рычагов и двух колодок, диаметрально расположенных относительно тормозного шкива и различающихся в основном схемами рычажной системы. Торможение механизма с помощью колодочных тормозов происходит в результате создания силы трения между тормозным шкивом, связанным с одним из валов механизма, и тормозной колодкой, укрепленной на рычагах тормоза, установленного на металлоконструкции тележки или крана.

Колодочные тормоза

Рис. 1: а — одноколодочный; б — двухколодочный

В простейшем одноколодочном тормозе (рис. 1, а) тормозной рычаг длиной l нажимает колодкой на тормозной шкив силой Р, благлдаря чему на вращающемся шкиве возникает сила трения F = fN, противодействующая вращению механизма где f — коэффициент трения, имеющий для различных пар материалов следующие значения:

Коэффициент трения материалов

Табл.

1

Если момент силы F больше момента движущей силы, действующей на том же валу, то скорость движения замедляется и движение прекращается.

Расчет колодочного тормоза

Тормозной момент, создаваемый одноколодочным тормозом,

откуда необходимая сила нажатия колодки на шкив:

Сила Р, замыкающая тормоз, из условия равновесия рычага относительно его оси вращения равна:

Знаки «+» или «-» в уравнении определяется направлением вращения тормозного шкива. На рисунке 1 зазор между колодкой и шкивом при наличии сил трения между ними показан условно для упрощения выявления на схеме действующих сил. При одноколодочном тормозе сила N нажатия колодки на шкив создает дополнительный изгибающий момент на валу, что приводит к увеличению диаметра вала и подшипников. Поэтому

одноколодочные тормоза применяют весьма редко и только в ручных механизмах.

Двухколодочные тормоза

Более широко применяют двухколодочные тормоза с тормозными колодками, шарнирно связанными с тормозным рычагом (рис. 1, б). Тормозной момент, создаваемый двухколодочным тормозом, равен сумме тормозных моментов, развиваемых каждой колодкой. Силы нажатия колодок на шкив определяют, как и для одноколодочного тормоза, из уравнений равновесия тормозных рычагов.

Момент силы трения Nf на плече, равном расстоянию от поверхности трения до оси колодки, стремится повернуть колодку, что приводит к неравномерному распределению давления между накладкой и шкивом по длине дуги обхвата [l]. При конструировании тормозов (см. остановы и тормоза) стремятся разместить ось вращения колодки как можно ближе к поверхности трения, поэтому этот момент обычно невелик и при составлении уравнений равновесия рычагов им можно пренебречь. Тогда при вращении тормозного шкива по часовой стрелке, как показано на рисунке 1 (позиции б), для левого (по рисунку) рычага находим Pl = N1(l1 – fb) и N1 = Pl/(l

1 – fb). Для другого рычага Pl = N2(l1 + fb), откуда N2 = Pl/(l1 + fb).

Общий тормозной момент выражается формулой:

Подставив в это уравнение значения N1 и N2 определенные выше, получаем:

Равнодействующие силы N и F соответственно для левого и правого рычага равны:

Так как N1 ≠ N2 , то и Sı ≠ S2. Разность между силами S1 и S2 является силой, изгибающей тормозной вал:

Из последнего выражения видно, что ∆S = 0, если плечо b = 0, то есть при прямых тормозных рычагах. Поэтому в современных конструкциях тормозов для устранения сил, изгибающих тормозной вал стремятся применять тормоза с прямыми рычагами. При этом тормозные моменты, создаваемые каждой колодкой, одинаковы и не зависят от направления вращения тормозного шкива. Общий тормозной момент двухколодочного тормоза при прямых рычагах:

где η = 0,9 ÷ 0,95 — КПД рычажной системы тормоза, учитывающий потери на трение в шарнирах рычажной системы (бόльшие значения соответствуют шарнирам, имеющим смазку).

Условное среднее давление между шкивом и колодкой тормоза определяют из соотношения:

где Ак — площадь поверхности трения одной тормозной колодки; D — диаметр шкива; В — ширина колодки, принимаемая обычно для обеспечения полного контакта между колодкой и шкивом на 5–10 мм меньше длины шкива; β = 60-110˚ — угол обхвата шкива одной колодкой; допускаемые давления [p] для различных материалов приведены в таблице 2.

Допускаемые давления [p] для различных материалов, МПа


Табл. 2: Примечание. Приведенные значения соответствуют механизмам 4-й группы режимов работы. Для более тяжелых режимов их следует уменьшать на 30%.

Не удается найти страницу | Autodesk Knowledge Network

(* {{l10n_strings.REQUIRED_FIELD}})

{{l10n_strings.CREATE_NEW_COLLECTION}}*

{{l10n_strings. ADD_COLLECTION_DESCRIPTION}}

{{l10n_strings.COLLECTION_DESCRIPTION}} {{addToCollection.description.length}}/500 {{l10n_strings.TAGS}} {{$item}} {{l10n_strings.PRODUCTS}} {{l10n_strings.DRAG_TEXT}}  

{{l10n_strings.DRAG_TEXT_HELP}}

{{l10n_strings.LANGUAGE}} {{$select.selected.display}}

{{article. content_lang.display}}

{{l10n_strings.AUTHOR}}  

{{l10n_strings.AUTHOR_TOOLTIP_TEXT}}

{{$select.selected.display}} {{l10n_strings.CREATE_AND_ADD_TO_COLLECTION_MODAL_BUTTON}} {{l10n_strings.CREATE_A_COLLECTION_ERROR}}

Моделирование колеса в тормозном режиме с АБС. Simulink.

Теоретическое введение

Различают 5 режимов качения колеса: ведущий, ведомый, тормозной, нейтральный, свободный. Более подробно о них можно прочитать в ГОСТ 17697-72.

Тормозной режим качения колеса — это режим, при котором на колесо действует крутящий момент, вектор направления которого противоположно направлен вектору угловой скорости колеса, а в движение оно приводится толкающей силой (см. рис. 1).

Рисунок 1 — Тормозной режим качения колеса. Действующие силы и моменты.

Данная расчетная схема описывается следующей системой уравнений:

Рисунок 2 — Система уравнений для описания колеса в режиме торможения

Величину реакции Rx можно определить, зная коэффициент сцепления колеса ϕ с опорной поверхностью: Rx = Rz·ϕ.

Аналитическая зависимость для коэффициента сцепления имеет следующий вид:

Рисунок 3 — Формула определения коэффициента сцепления

Как видно из уравнения, коэффициент сцепления зависит от коэффициента продольного скольжения S, определяемого по формуле:

Рисунок 4 — Формула определения коэффициента продольного скольжения при торможении

Перейдем к краткому рассмотрению принципа работы АБС: он основан на поддержании узкого диапазона продольного скольжения колес, при котором обеспечивается высокое значение коэффициента сцепления колес с опорной поверхностью.

Диаграмма ϕ-S продемонстрирована на рис. 5. При моделировании выберем оптимальный интервал изменения коэффициента S от 0,07 до 0,075.

Рисунок 5 — Диаграмма ϕ-S

Моделирование в Simulink

Рассмотрим процесс создания модели колеса в тормозном режиме в Simulink. Исходные параметры вводим в m-файле (рис. 6).

Рисунок 6 — Исходные параметры для моделирования

Модель в Simuliink:

Рисунок 6 — Модель колеса в тормозном режиме с АБС в Simulink

Пояснения к модели:

  1. Блок Sign возвращает -1; 0; +1 в зависимости от знака входного сигнала. Например, если входной сигнал равен -20, то на выходе получим -1.
  2. Тормозной момент становится максимальным не сразу, а постепенно — по мере нажатия водителя на педаль тормоза. Для этого вводится блок интегрирования Integrator2.
  3. Если линейная скорость приближается к 0, то останавливаем вычисления с помощью блока Stop Simulation.
  4. Формулу вычисления коэффициента сцепления вводим с помощью блока Function. На вход подаём коэффициент продольного скольжения S.
  5. Для того, чтобы избежать деления на 0 при вычислениях, в параметры интеграторов вводим Initial condition (начальные условия).

График изменения линейной и угловой скорости одиночного колеса в тормозном режиме без АБС в Simulink:

График изменения линейной и угловой скорости одиночного колеса в тормозном режиме с АБС в Simulink:

Как видно из графиков, включение АБС предотвращает блокировку колеса.

Тормоза втрое мощнее мотора?! Секреты технологического прорыва в Ф1

Удивительно, но факт! Тормозные системы машин Формулы 1 способны рассеивать почти в три раза больше энергии по сравнению с тем, что дает силовая установка. Познакомимся с нюансами конструкции тормозов вместе с бывшим техническим директором Renault и Williams Пэтом Симондсом…

Даже самые шустрые лихачи на дорогах общего пользования редко задумываются о том, как устроены тормоза в их машинах.

Применение жесткого торможения в современных автомобилях великолепно справляется со своей задачей, приводя лишь к незначительному скольжению в конце тормозного пути, при этом вы удивитесь, что даже во время самого экстренного замедления вы на самом деле используете лишь малую часть заложенного в тормозные механизмы потенциала.

И пусть вам кажется, что вы можете тормозить очень поздно перед поворотом и проявляете при этом недюжинную отвагу, все же работа с тормозами в Формуле 1 – это совершенно иная история. А ведь пилоты делают это не один раз, а сотни за одну лишь гонку.

На городских трассах вроде Монако и Сингапура гонщик 23% времени круга «сидит» на педали тормоза. И мало кто из зрителей понимает, что на результат ключевое влияние оказывает не только мощность мотора, скорость на прямых и аэродинамика шасси, но в не меньшей степени и искусство торможения. А значит, и сами тормозные механизмы.

Представьте себе одно из самых жестких мест торможения в календаре Формулы 1 – 13-й поворот в Монреале, перед стеной чемпионов. Каких-то десять лет назад гонщики начинали тормозить здесь за 117 метров до виража, а сегодня тормозной путь снизился всего до 97 метров.

Кто-то скажет, что апекс поворота теперь можно проходить на чуть большей скорости, но и пиковые скорости машин в конце прямых возросли. Что действительно важно, так это то, что на этом торможении тормозная система рассеивает немыслимое количество энергии – более 2100 киловатт или 2,1 мегаватт!

Для сравнения, в режиме пиковой нагрузки нынешние силовые установки способны выдавать чуть больше 740 киловатт. Отсюда напрашивается простой вывод о том, что тормоза современной машины Ф1 почти втрое мощнее самого двигателя!

FerrariФото: autosport.com

Вся эта энергия рассеивается в виде тепла. При этом если изначальная температура тормозного диска до начала замедления составляет градусов 500, то на момент отпускания педали тормоза механизмы разогреваются до 1200 градусов Цельсия, что эквивалентно температуре жидкой лавы.

Надо сказать, что способность диска охлаждаться важна не столько из-за падения эффективности системы, но главным образом из-за укорачивания его жизненного цикла.

Тормозные диски и колодки на современных машинах Ф1 сделаны из углерод-углеродных композиционных материалов. Нет, это не случайное дублирование, просто изначально выполненные из углеродного волокна компоненты проходят длительный – порядка двух недель – процесс очистки в условиях высоких температур, также известный как пиролиз. В результате выгорания всех связующих органических материалов углеродного волокна получается чистый углеродный материал, содержащий поры.

После этого полученные заготовки проходят процесс уплотнения, для чего отправляются в обогащенную углеродом среду при высокой температуре еще на несколько недель для получения полностью однородного материала, из которого впоследствии будут вырезаны тормозные колодки и диски для машин Формулы 1.

Получившийся в результате этих длительных процедур материал обладает склонностью к возвращению в свое предыдущее пористое состояние под воздействием высоких температур, так что основной опасностью, ведущей к потере массы тормозным диском является не механический износ (хоть он и происходит при низких температурах), а окисление, степень которого стремительно возрастает при преодолении отметки в 650 градусов Цельсия.

Именно это нежелательное окисление обуславливает стремление инженеров всеми возможными способами рассеять аккумулирующееся тепло, что приводит к усложнению конструкции тормозных элементов.

К примеру, диски, которые использовались в Формуле 1 десять лет назад, имели порядка 200 больших отверстий. Сегодня же количество углублений диаметром 2.5 мм превышает 1400.

Тормозной дискФото: autosport.com

Всякий, кто пытался проделывать глубокие отверстия тонким сверлом, знает, насколько это непростая задача, и даже на сложных и умных станках нередко случается поломка сверла, что приводит к отправке целого диска на металлолом.

Эта операция должна выполняться очень тщательно и аккуратно, и на проделывание отверстий в одном диске уходит до 14 часов. Для чего нужно такое большое количество отверстий – понятно: это значительно увеличивает площадь поверхности, через которую проходит охлаждающий поток воздуха, и именно это определяет эффективность рассеивания тепла элементом.

Положительным побочным эффектом такой «дырявой» конструкции диска является существенное снижение его веса. Судите сами – тормозной диск машины Ф1 весит всего 1,2 кг. Сопоставимый по размерам стальной диск серийного автомобиля будет весить порядка 7 кг.

Но за замедление машины на трассе отвечают не только тормозные механизмы. Представьте себе, что в режиме экстренного торможения обычное дорожное авто способно замедляться с перегрузкой 0,8g. Для сравнения, когда гонщик просто отпускает педаль газа на скорости 350 км/ч, за счет одного только лобового сопротивления машина будет замедляться с перегрузкой более 0,9g.

Добавьте сюда торможение двигателем, когда дроссельная заслонка закрыта. В этот момент мотор превращается в огромный воздушный насос, а 120 киловатт энергии торможения абсорбируется мотором-генератором кинетической энергии. С учетом этого всего нетрудно представить перегрузки при замедлении машины Ф1, достигающие отметки в 5g.

MercedesФото: autosport.com

Но что имеется в виду под g? Строго говоря, замедление нужно выражать в метрах на секунду в квадрате – так характеризуется изменение скорости в единицу времени.

Но на нашей планете сила притяжения будет разгонять любое тело, которые вы отпустите – будь то перышко или гиря, – с ускорением 9,81 метров на секунду в квадрате, называемым g.

При 1g вес вашего тела покажут вам напольные весы, тогда как при 5g ваши 75 кг легко превратятся в 375 кг, и именно таким весом гонщик Формулы 1 во время торможения давит на ремни безопасности круг за кругом.

Для сравнения, катапульта подбитого истребителя выбрасывает пилота с перегрузкой от 9 до 12g, и это крайние меры, которые применяются в экстренных случаях – ни один летчик не согласится испытать эти ощущения дважды.

Эффективность тормозных систем в Формуле 1 просто феноменальная – как, впрочем, и любые другие технические аспекты, в которых команды стараются добиться максимума, ведь именно это определяет, кто завтра выиграет, а кто проиграет…

Перевел и адаптировал материал: Александр Гинько

Источник: https://www.autosport.com/f1/feature/9096/explaining-the-magic-of-f1-brakes

ТормозаФото: autosport.com

Езда на широких шинах — как изменится тормозной путь — журнал За рулем

Зависит ли вообще тормозной путь от ширины шин? Испытания ЗР подтверждают: зависит! Хотя на первый взгляд данное утверждение может противоречить законам физики.

Материалы по теме

Это давний спор практиков ­и те­оретиков. Последние в качестве железобетонного аргумента приводят зависимость, которую еще в 1779 году установил француз Шарль Огюстен де Кулон. Она знакома многим как незатейливая формула из школьного курса физики: F = µN, где F — сила трения покоя, µ — коэффициент трения покоя, а N — сила нормальной реакции опоры, в нашем случае сила прижатия колесá к дороге. Согласно этой формуле максимальная сила трения покоя зависит от силы прижатия и материалов соприкасающихся поверхностей. Нет в этой формуле площади пятна контакта, а значит и ширины протектора шины! Выходит, ставь любую шину — широкую или узкую — и тормозной путь не изменится?

Не спешите с выводами. Выведенная Кулоном зависимость касается лишь силы трения покоя, которая действует между двумя контактирующими телами и препятствует возникновению относительного движения, то есть справедлива она только при условии, что колёса автомобиля неподвижны (отсутствует качение).

Что такое сила трения покоя?

Представьте автомобиль, неподвижно стоящий на ровном асфальте. Водитель изо всех сил давит на педаль тормоза. Автомобиль прицеплен к тягачу через динамометр, измеряющий силу тяги. Тягач начинает движение, а динамометр фиксирует значение силы, которая будет максимальной в тот момент, когда автомобиль с заторможенными колесами тронется с места. Если выполнить такие замеры, поочередно устанавливая комплекты шин с протекторами разной ширины, но из одинаковой резиновой смеси, то значения максимальной силы будут схожими. В этом случае идеально работает закон Кулона — расхождения полученных значений будут минимальными, в пределах погрешности измерений.

Но как только автомобиль начинает двигаться, зависимость, установленная Кулоном, теряет актуальность, поскольку вместо силы трения покоя, удерживающей заторможенную машину от движения, вступят в действие другие силы трения. А значит, и на автомобиль, который снижает скорость (тормозит), будут действовать другие силы.

Тормозим по другим законам

Материалы по теме

Как известно, движущееся тело (например, автомобиль) обладает кинетической энергией, равной mv²/2 (где m — его масса, а v — скорость). Чтобы тело остановить, нужно избавить его от этой энергии. Сущность «классического» (без применения рекуперации) процесса торможения заключается в преобразовании кинетической энергии движения автомобиля в тепловую с последующим рассеиванием тепла в окружающую среду. Чем интенсивнее выделяется и рассеивается тепло, тем короче тормозной путь.

Торможение (читай: преобразование энергии) происходит за счет трения тормозных колодок о поверхность тормозного диска (барабана), внутреннего трения резины протектора (в основном при его деформации в пятне контакта), а также трения протектора об асфальт даже при незначительном проскальзывании.

Максимальная эффективность торможения достигается, когда проскальзывание колес составляет около 15% (так называемое рабочее скольжение). На летних шинах такой эффект возникает благодаря сочетанию внутреннего трения резины при деформации протектора, сдвига мелких фракций на поверхности дороги, а также поглощения энергии подвеской — и используется при работе АБС, которая допускает незначительное проскальзывание шины относительно дороги. Таким образом, торможение происходит в переходной стадии трения скольжения. Нужно выйти далеко за пределы элементарной физики, чтобы описать такое сложное взаимодействие различных видов трения. Да еще и присутствующее в этом процессе качение вносит свою лепту, непрерывно выводя из пятна контакта «отработавший» нагретый участок протектора и доставляя в него свежий — более холодный.

Трение неминуемо приводит к нагреву поверхности протектора, а изменение температуры существенно влияет на сцепные свойства резины. Перегрев протектора приводит к снижению его прочности и последующим микроразрушениям (плавлениям) поверхности, дополнительно ослабляя «держак». Характерный пример — торможение на автомобилях без АБС с полной блокировкой колес, с дымком и характерным запахом, оставляющее на асфальте черные следы горелой резины.

Шире шины — выше трение

Что мы имеем на практике? Чем шире протектор шины, тем больше площадь ее пятна контакта с дорогой, а значит, и поверхность трения больше. Следовательно, большее количество кинетической энергии будет преобразовываться в тепловую. К тому же интенсивнее станет рассеивание тепловой энергии и снизится опасность перегрева. Всё это в совокупности обеспечивает более эффективное торможение.

Переохлаждение шины тоже негативно сказывается на ее сцепных свойствах. Это особенно хорошо видно по ухудшению результатов «холодного» торможения на мокром асфальте при +6 °C (ЗР, № 3 и № 4, 2018). Резина не имеет возможности прогреться до рабочей температуры, а потому остается недостаточно эластичной и хуже цепляется за микронеровности асфальта. В этой ситуации способность широких шин лучше охлаждаться, наоборот, неблагоприятно отражается на рабочих характеристиках — в холодную погоду их сцепные свойства ухудшаются заметнее, чем у узких.

Еще раз о коэффициенте трения

Материалы по теме

Очень часто коэффициент трения воспринимают как некую константу, определяющую эффективность торможения. На практике эту величину определяют экспериментальным путем. Ее физический смысл — соотношение между силой трения и силой нормальной реакции (это сила, прижимающая колесо к дороге). Сила трения зависит от характеристик трущихся поверхностей. С одной стороны, это состояние и качество асфальта, с другой — состав и особенности резиновой смеси шины, площадь пятна контакта и распределение сил давления в ней. К тому же на силу трения оказывает влияние температура покрытия и воздуха, влажность и множество других факторов.

Примечательно, что сцепные свойства любых шин изменяются в ходе торможения. В начальный период они слегка улучшаются по мере прогрева резины до наиболее эффективной (рабочей) температуры, а затем — в случае, если резиновая смесь не успевает отдавать тепло и перегревается, - могут ухудшиться.

Как вычислить коэффициент трения? По формуле k = v²/2gs (где v — скорость начала торможения, g — ускорение свободного падения, s — тормозной путь). Значение тормозного пути для каждой шины получаем экспериментальным путем — замеряем при торможении на асфальте. Разные шины обеспечивают разный тормозной путь — следовательно, по своим сцепным свойствам они отличаются друг от друга. Причем чем шире протектор, тем сцепные свойства лучше (конечно, если резиновая смесь не переохлаждена). Результаты наших шинных испытаний доказывают это. И, как вы уже поняли, не противоречат законам физики.

  • Ответы на все шинные вопросы содержатся на нашем специальном портале. Здесь можно просмотреть тесты, изучить предложения продавцов и оставить заявку на покупку.
  • Купленные шины правильнее всего хранить в специальных чехлах.

Тормозной момент колодочного тормоза Калькулятор

Тормозной момент колодочного тормоза, если линия действия тангенциальной силы проходит ниже точки опоры (по часовой стрелке) ИДТИ Нормальная сила для колодочного тормоза, если линия действия касательной силы проходит ниже точки опоры (против часовой стрелки) ИДТИ Нормальная сила для колодочного тормоза, если линия действия касательной силы проходит ниже точки опоры (по часовой стрелке) ИДТИ Тормозной момент колодочного тормоза, если линия действия тангенциальной силы проходит над точкой опоры (по часовой стрелке) ИДТИ Нормальная сила для колодочного тормоза, если линия действия касательной силы проходит над точкой опоры (по часовой стрелке) ИДТИ Тормозной момент колодочного тормоза, когда сила, приложенная к концу рычага, известна ИДТИ Нормальное усилие прижима тормозного блока к колесу (колодочный тормоз) ИДТИ Тангенциальная тормозная сила, действующая на контактную поверхность колодки и колеса для колодочного тормоза ИДТИ Тормозной момент на барабане для простого ленточного тормоза (без учета толщины ленты) ИДТИ Тормозной момент на барабане для простого ленточного тормоза (с учетом толщины ленты) ИДТИ Усилие на рычаге простого ленточного тормоза для вращения барабана по часовой стрелке ИДТИ Усилие на рычаге простого ленточного тормоза для вращения барабана против часовой стрелки. ИДТИ Натяжение на натянутой стороне ленты для простого ленточного тормоза, если задано допустимое растягивающее напряжение ИДТИ Натяжение ленты между первым и вторым блоком для ленточного и блочного тормоза ИДТИ Натяжение в узкой стороне для ленточного и блочного тормоза ИДТИ Тормозной момент для ленточного и блочного тормоза (с учетом толщины ленты) ИДТИ Тормозной момент для ленточного и блочного тормоза (без учета толщины ленты) ИДТИ Общая тормозная сила (в ньютонах), действующая на задние колеса (тормоз применяется только к задним колесам) ИДТИ Максимальное значение общей тормозной силы, действующей на задние колеса (тормоз применяется только к задним колесам) ИДТИ Полная нормальная реакция между землей и передними колесами (тормоз применяется только к задним колесам) ИДТИ Полная нормальная реакция между землей и задними колесами (тормоз применяется только к задним колесам) ИДТИ Замедление автомобиля (тормоз применяется только к задним колесам) ИДТИ Замедление транспортного средства, если транспортное средство движется по плоскости (тормоз применяется только к задним колесам) ИДТИ Общая нормальная реакция ч / б наземных и задних колес (когда α = 0) (тормоз применяется только к задним колесам) ИДТИ Общая нормальная реакция ч / б земли и передних колес (когда α = 0) (тормоз применяется только к задним колесам) ИДТИ Тангенциальная тормозная сила, если известна нормальная сила, прижимающая тормозной блок к колесу ИДТИ Полная нормальная реакция ч / б земли и передних колес (когда α = 0) (тормоз применяется только к передним колесам) ИДТИ Полная нормальная реакция ч / б наземных и задних колес (когда α = 0) (тормоз применяется только к передним колесам) ИДТИ Замедление автомобиля при движении по ровной дороге (тормоз применяется только к передним колесам) ИДТИ Замедление транспортного средства, если оно движется по плоскости (тормоз применяется только к передним колесам) ИДТИ Замедление автомобиля (тормоз применяется только к передним колесам) ИДТИ Полная нормальная реакция между землей и задними колесами (тормоз применяется только к передним колесам) ИДТИ Полная нормальная реакция между землей и передними колесами (тормоз применяется только к передним колесам) ИДТИ Максимальная тормозная сила, действующая на передние колеса (когда тормоза применяются только к передним колесам) ИДТИ Общая тормозная сила, действующая на передние колеса (когда тормоза применяются только к передним колесам) ИДТИ Полная нормальная реакция между землей и передними колесами (тормоз применяется ко всем четырем колесам) ИДТИ Полная нормальная реакция между землей и задними колесами (тормоз применяется ко всем четырем колесам) ИДТИ Замедление автомобиля (тормоза задействованы на всех четырех колесах) ИДТИ Замедление транспортного средства, если транспортное средство движется по плоскости (тормоза задействованы на всех четырех колесах) ИДТИ Полная нормальная реакция ч / б наземных и задних колес (когда α = 0) (тормоз применяется ко всем четырем колесам) ИДТИ Общая нормальная реакция ч / б наземных и передних колес (когда α = 0) (тормоз применяется ко всем четырем колесам) ИДТИ Торможение автомобиля при движении по ровной дороге (тормоз задействован на все четыре колеса) ИДТИ Крутящий момент на валу динамометра зубчатого тормоза ИДТИ Затяните вал динамометра с зубчатым тормозом, если известен радиус шкива. ИДТИ Работа, выполненная за один оборот для динамометра с прямым тормозом ИДТИ Работа, выполненная за минуту для динамометра с прямым тормозом ИДТИ Тормозная мощность двигателя для динамометра с зубчатым тормозом ИДТИ Тормозная мощность двигателя для динамометра с зубчатым тормозом ИДТИ Тормозная мощность двигателя для динамометра с зубчатым тормозом ИДТИ Тормозная мощность двигателя, если диаметр троса не учитывается для тросового тормозного динамометра ИДТИ Сила торможения двигателя для тросового тормозного динамометра ИДТИ Работа, выполненная за минуту для динамометра с тросовым тормозом ИДТИ Работа, выполненная за один оборот динамометра с тросовым тормозом ИДТИ Расстояние, пройденное за один оборот динамометром с тросовым тормозом ИДТИ Полезная нагрузка на тормоз для тросового динамометра ИДТИ Мощность, передаваемая, если тангенциальное усилие известно для динамометра с эпициклическим поездом ИДТИ Мощность, передаваемая для динамометра с эпициклическим поездом ИДТИ Передаваемый крутящий момент, если для динамометра с эпициклическим ходом известна мощность ИДТИ Передаваемый крутящий момент для динамометра с планетарным поездом ИДТИ Касательное усилие для динамометра с эпициклическим поездом ИДТИ Тормозная мощность двигателя для динамометра с ременной передачей ИДТИ Работа динамометра ременной передачи в минуту ИДТИ Работа, выполненная за один оборот для динамометра с ременной передачей ИДТИ Натяжение на провисшей стороне ремня динамометра ременной передачи ИДТИ Натяжение натянутой стороны ремня динамометра ременной передачи ИДТИ Мощность, передаваемая на торсионный динамометр ИДТИ Полярный момент инерции вала торсионного динамометра ИДТИ крутящий момент, действующий на вал торсионного динамометра ИДТИ Полярный момент инерции вала полого вала торсионного динамометра ИДТИ Полярный момент инерции вала сплошного вала торсионного динамометра ИДТИ Уравнение кручения для торсионного динамометра ИДТИ Константа для конкретного вала для торсионного динамометра ИДТИ Уравнение кручения для торсионного динамометра ИДТИ

Секреты электронных тормозов

Тормоза RB10

© motorsport-total. com

В этом сезоне Ф1 управляться с задними тормозами пилотам помогает умная электроника, появление которой обусловлено особенностями систем рекуперации энергии.

Машины Формулы 1 снабжены двумя педалями, одна из которых, акселератор, имеет ход в 50 мм, тогда как вторая – тормоз – всего около 10 мм.

В былые времена классический дроссельный кабель соединял педаль акселератора напрямую с двигателем, однако затем эту концепцию вытеснила электродистанционная система управления. В этом году в рамках новых правил, внедряющих 1,6-литровые «зелёные» шестицилиндровые турбомоторы, подобный подход применили и к задним тормозам

Чтобы лучше понять особенности данной технологии, давайте сперва разберёмся в уже хорошо зарекомендовавшей себя «электронной педали газа».

Как это работает: электронная педаль акселератора

© motorsport-total.com

В современной Формуле 1 педаль газа является ничем иным, как средством контроля крутящего момента, передаваемого на задние колеса. В рамках регламента 2014 года момент совместно формируется новым 1,6-литровым турбодвигателем и системами рекуперации энергии, что значительно усложняет всю систему по сравнению с техникой предыдущего поколения.

Непосредственно регулирующая крутящий момент педаль по своей сути есть позиционно-чувствительный потенциометр. Он может использовать как линейный, так и ротационный [угловой] механизм, посылая электронному блоку управления сигнал о своем точном положении.

Далее сигнал подлежит обработке с учетом используемой картографии. К примеру, в режиме экономии топлива соответствующая карта работы двигателя («вшитая» в электронный блок управления) распорядится использовать в первую очередь электрический крутящий момент через запасник энергии. И только когда его уровень достигнет своего максимума, в дело вступит мотор внутреннего сгорания.

Болид Infiniti Red Bull Racing

© Richard Heathcote/Getty Images

Только в этот момент на клапан гидравлической системы будет направлен сигнал, клапан откроется, позволяя рабочей жидкости под высоким давлением воздействовать на привод, соединенным с системой дроссельной заслонки двигателя. Привод, в свою очередь, разблокирует заслонку, позиция которой при этом контролируется еще одним потенциометром.

После того, как двигатель вновь «в игре», на электронный блок уходит обратный сигнал, заслонка переводится в положение, отвечающее степени нажатия педали и удерживается в этом состоянии. Система функционирует предельно быстро: в среднем время отклика между действием пилота и её полной реакцией составляет порядка 0,001 секунды.

По соображениям безопасности в крайних позициях педали установлены датчики положения, следящие за тем, чтобы потенциометр работал должным образом. Каждый раз, как педаль достигает одной из крайних точек, система проверяет сама себя на предмет синхронности действий.

Как это работает: электронные тормоза

© motorsport-total.com

В отличие от дросселя, электродистанционная система управления тормозом реагирует не на положение педали, а на силу давления на неё.

Стандартная тормозная система машин Формулы 1 состоит из четырех суппортов, по одному для каждого колеса, а также двух главных цилиндров, каждый из которых подключён к своей паре суппортов одной оси при помощи системы трубок. Чем меньше их сечение, тем меньше поток тормозной жидкости, а потому чётче работа всей системы. При этом требуемое усилие на педали может достигать отметки в 180 кг.

Педаль соединена с главными цилиндрами при помощи регулятора тормозных усилий. Это стержень, концы которого соединены со штоками мастер-цилиндров. При нажатии педали давление оказывается прямо в середину стержня. Пилот имеет возможность менять балансом тормозов посредством, перемещая точку приложения усилия от педали на балансир. Если она смещается ближе к переднему главному цилиндру, большее усилие при торможении оказывается на передние суппорты и наоборот. Регулировка осуществляется пилотом из кокпита при помощи рычага, который подключён к балансиру кабелем.

Процесс подготовки к заезду

© Getty Images/Red Bull Content Pool

Новые правила предусматривают использование электродистанционной системы управления тормозами из-за увеличения в два раза объёмов собираемой энергии (она аккумулируется в батарее на замедлениях и в дальнейшем используется вторично, а в ином случае попросту высвобождалась бы в виде тепла). Из-за этого на колёса задней оси действует гораздо больший тормозящий крутящий момент, нежели в 2013-м году.

Если бы пилот попытался вручную контролировать степень отбора энергии механизмами KERS, поведении самой машины и тормозного баланса стало бы непредсказуемым.

Поэтому процесс передали электронике. Для этого инженерам пришлось убрать основную трубку между задним главным цилиндром T-образным делителем, распределяющим поток жидкости к каждому из суппортов. Датчик, установленный на главном цилиндре, измеряет давление, с которым пилот воздействует на педаль тормоза, и посылает данные в электронный блок управления. Диапазон показателя давления при этом варьируется от 0 до 100 атмосфер.

Установка тормозов на болид RB10

© motorsport-total.com

Электронный блок управления уже «знает», какой объём энергии необходим для зарядки батарей при торможении. Эту величину задает пилот при помощи 10-позиционного регулятора на рулевом колесе. Сопоставив два показателя (режим работы и усилие на педали), система определяет необходимый уровень тормозного баланса, распределяя усилие между передними и задними колёсами.

Физически соответствующий уровень давления достигается за счет открытия гидравлического регулирующего клапана, пропускающего рабочую жидкость под высоким давлением. Этот клапан находится в задней части автомобиля на трубках, через которые в прежней концепции к задним суппортам поступала тормозная жидкость.

На этих же трубках смонтирован датчик контроля давления, позволяющий отслеживать фактическую работу задних тормозов. Гидравлический клапан при этом будет перераспределять жидкость с одной стороны на другую, чтобы обеспечить необходимое давления в каждом из суппортов, обеспечивая стабильный и правильный баланс между передними и задними тормозами.

Считанные минуты до выезда на трассу

© Getty Images/Red Bull Content Pool

Усилие, оказываемое пилотом на педаль тормоза, больше не будет прямо приводить к стабильному давлению в главных цилиндрах — следовательно, гидравлический клапан будет постоянно открываться и закрываться, чтобы даже в условиях работы ERS обеспечить стабильный баланс тормозов, компенсируя постоянно варьирующиеся давление.

Пилот по-прежнему имеет возможность по мере необходимости менять баланс усилия между передними и задними тормозами. Всё, что делает электронная система управления — поддерживает желаемый пилотом уровень давления в задних тормозах путём его уменьшения на величину тормозящего крутящего момента, необходимого для зарядки батарей.

Фактически, пилот давит на педаль, а умная электроника, мгновенно определив, какое дополнительное тормозное усилие возникает при работе ERS, на эту же величину ослабляет воздействие на суппорты. В конечном итоге гонщику удаётся стабильно тормозить и входить в поворот.

Engineering Inspiration — Расчет тормозной системы

Engineering Inspiration — Расчет тормозной системы

Расчет тормозов

Есть много книг по тормозным системам, но если вам нужно найти формулу для чего-то особенного, вы никогда не сможете. Эта страница объединяет их с небольшим объяснением. Они должны работать на любом двухосном автомобиле, но ВАША ОТВЕТСТВЕННОСТЬ проверять их.Используйте их на свой страх и риск …..

ДИНАМИКА АВТОМОБИЛЯ
Распределение статической нагрузки на ось
Относительная высота центра тяжести
Динамическая нагрузка на ось (только для двухосных автомобилей)

ОСТАНОВКА АВТОМОБИЛЯ
Тормозная сила
Блокировка колеса
Тормозной момент

FOUNDATION BRAKE
Эффективный радиус диска
Нагрузка зажима
Фактор торможения

ГЕНЕРАЦИЯ ТОРМОЗА
Давление в системе
Сервоусилитель
Усилие на педали

НАСТОЯЩЕЕ ЗАМЕДЛЕНИЕ ЖИЗНИ И ОСТАНОВКА РАССТОЯНИЕ

НАГРЕВ ТОРМОЗА
Энергия останова
Кинетическая энергия
Энергия вращения
Потенциальная энергия
Мощность торможения
Повышение температуры сухого диска
Повышение температуры однократного останова
Повышение температуры постепенного останова

ПАРКОВКА НА НАКЛОНЕ
Нагрузка на ось
Сила тяги

ПОТЕРИ ОТ КАБЕЛЬНЫХ ТОРМОЗОВ

ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ТОРМОЗА
Требования к объему тормозной жидкости
Требования к фундаментным тормозам
Сжимаемость колодок
Расширение резинового шланга
Расширение стальной трубы
Потери в главных цилиндрах
Сжатие жидкости

ДИНАМОМЕТР ИНЕРЦИИ

————————————————- ————————————————— —

ДИНАМИКА АВТОМОБИЛЯ

Распределение статической нагрузки на ось

Примечание: это меняется в зависимости от загрузки автомобиля, порожние цифры часто бывают разные.

НАЗАД В начало

Относительный центр тяжести Высота

НАЗАД В начало

Динамические нагрузки на ось (только для двухосных автомобилей)

Изменение осевых нагрузок при торможении не имеет отношения к каким осям притормаживаются. Они зависят только от статических условий нагрузки и замедление.

Примечание: нагрузка на переднюю ось не может быть больше, чем общая нагрузка на автомобиль. масса. Нагрузка на заднюю ось — это разница между массой автомобиля и нагрузка на переднюю ось и не может быть отрицательной.Однако он может оторваться от земли. (Мотоциклисты остерегаться)!

ВЕРНУТЬСЯ В ТОП

ОСТАНОВКА АВТОМОБИЛЯ

Тормозная сила

Общее необходимое тормозное усилие можно просто рассчитать, используя Второй закон Ньютона.

ВЕРНУТЬСЯ В ТОП

Замок колеса

Тормозное усилие может быть создано только в том случае, если колесо не блокировка, потому что трение скользящего колеса намного меньше, чем у вращающегося. Максимально возможное тормозное усилие на любой конкретной оси до блокировки колеса выдает:

ВЕРНУТЬСЯ В начало

Тормозной момент

Решив, какие колеса потребуют торможения, чтобы тормозное усилие Необходимо определить требуемый крутящий момент для каждого колеса.За В некоторых законодательных актах устанавливается распределение между передними и задними тормозами. Это может быть достигнуто путем изменения размера тормоза или, что более вероятно, с помощью клапана. для уменьшения давления срабатывания.

ВЕРНУТЬСЯ В начало

ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЙ ТОРМОЗ

Эффективный радиус диска

Эффективный радиус (радиус крутящего момента) тормозного диска — центр тормозных колодок по площади.
Для сухих дисков предполагается:

ВЕРНУТЬСЯ В начало

Для тормозов полного круга это:

Примечание: разница заключается в том, что тормоза по полному кругу контактируют при вся поверхность, но колодки суппорта обычно не являются квадрантом, а имеют квадратные стороны (Учитывая вариабельность трения, на практике разница не важна).

ВЕРНУТЬСЯ В начало

Зажимная нагрузка

Предполагается, что зажимная нагрузка действует на все поверхности трения одинаково. Для сухих дисковых тормозов не имеет значения, является ли тормоз скользящим. типа или оппозитный поршень. Третий закон Ньютона гласит, что у каждой силы есть равные и противоположная реакция и сила реакции от скользящего суппорта такая же в отличие от поршневого.

ВЕРНУТЬСЯ В начало

Фактор торможения

Тормоза с шариковой рампой обладают эффектом самоуправления, как у барабана. тормоз.Фактор торможения умножает выходной крутящий момент.

ВЕРНУТЬСЯ В начало>

Чувствительность тормоза

Тормоза с высоким коэффициентом полезного действия становятся очень чувствительными к производственным допускам и вариации трения футеровки. Показателем чувствительности является количество тормозов. коэффициент меняется при изменении трения футеровки. Можно рассчитать:

ВЕРНУТЬСЯ В начало

ГЕНЕРАТОР ТОРМОЗА

Давление в системе

Давление зависит от требуемой нагрузки зажима и поршня. площадь.Помните, что на дисковых тормозах с оппозитными поршнями это только область на одном сторона диска.

ВЕРНУТЬСЯ В ТОП

Сервоусилитель

Характеристики сервопривода определяются графически. Выход будет иметь как минимум два склона, но также будет иметь мертвую зону внизу.

Усилие педали

Передаточное отношение педали рассчитывается по центру подножки. В возвратные пружины педали могут внести значительный вклад в общую педаль сила.Особенно при полном прохождении.

ВЕРНУТЬСЯ В ТОП

РЕАЛЬНОЕ ЗАМЕДЛЕНИЕ И ОСТАНОВКА ЖИЗНИ РАССТОЯНИЕ

В расчетах используется замедление в установившемся режиме, называемое MFDD (означает полностью развитое замедление). Предполагается, что автомобиль либо тормозит или нет. На практике требуется время, чтобы давление в системе поднялось и трение нарастать. Это не время реакции водителя, а реакция системы. время. Если для расчета требуется тормозной путь или среднее замедление при остановке то эту задержку нужно учитывать. Для расчетов линейная сборка используется более 0,6 секунды, т.е. задержка 0,3 секунды.

Для тестирования на следующем графике показаны требования для 71/320 / EEC и ECE R13.

ВЕРНУТЬСЯ В ТОП

ОБОГРЕВ ТОРМОЗА

Stop Energy

Энергия, рассеиваемая при остановке, представляет собой сумму энергии трех источники, кинетические, вращательные и потенциальные.

Кинетическая энергия

Предполагая, что остановка происходит от тестовой скорости до нуля, тогда кинетическая энергия определяется как: —

Энергия вращения

Энергия вращения — это энергия, необходимая для замедления вращения деталей.Он варьируется для разных транспортных средств и от того, какая передача выбрана, но составляет 3%. кинетической энергии — разумное предположение.

Потенциальная энергия

Потенциальная энергия — это энергия, полученная или потерянная при остановке. на холме.

ВЕРНУТЬСЯ В ТОП

Мощность торможения

Энергия выделяется только при включенном (но вращающемся) тормозе. рассеивается в тормозной системе. Часть энергии останова рассеивается в шина как пробуксовка колеса.Обеспечение идеального пробуксовки колес — конечная цель ABS. развитие, но здесь предполагаем 8%. Энергия каждого тормоза зависит от количества тормозов и пропорции торможения на каждой оси.

Для расчета мощности нам необходимо знать время торможения:

Мощность определяется по формуле:

Это средняя мощность, пиковая мощность в начале торможения. вдвое больше.

ВЕРНУТЬСЯ В ТОП

Повышение температуры сухого диска

Эти расчеты основаны на данных, приведенных в следующей ссылке:

Дизайн тормозов и безопасность, 2-е издание, Рулдольф Лимперт

Однократное повышение температуры

Для того, чтобы приблизительно определить превышение температуры диска, предполагается, что относительно того, где должна производиться энергия. Изначально большая часть отопления происходит в диске, однако его можно быстро охладить, окружая компоненты и воздушный поток. Расчет предполагает, что 80% идет на диск.

Тепловой поток в одну сторону диска:

Однократное повышение температуры:

ВЕРНУТЬСЯ В ТОП

Повышение температуры прекращения перехода

Повышение температуры после повторной остановки также может быть приблизительно определено, хотя существует так много переменных, предполагается, что они используются только для основных оптимизация работы.

После нескольких остановок:

ВЕРНУТЬСЯ В ТОП

ПАРКОВКА НА НАКЛОНЕ

Осевые нагрузки

При парковке на склоне нижняя ось имеет большую нагрузку, чем это делает на уровне.

Нагрузка на заднюю ось — это разница между массой автомобиля. и нагрузка на переднюю ось.

ВЕРНУТЬСЯ В ТОП

Сила тяги

Если тормозное колесо очень легкое на уклоне, то это возможно. шина проскользнет перед тормозом.Удержание холма обычно требуется с транспортное средство обращено как вверх, так и вниз по склону. Сила тяги, необходимая для парковки автомобиль:

Если заторможена только одна из двух осей, предельный уклон составляет:

ВЕРНУТЬСЯ В ТОП

ПОТЕРИ ОТ КАБЕЛЬНЫХ ТОРМОЗОВ

Потери в кабеле не являются незначительными и варьируются в зависимости от количество и угол изгибов. Типичный поставщик кабеля использует следующий расчет для расчета эффективности кабеля:

ВЕРНУТЬСЯ В ТОП

ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ТОРМОЗА

Требования к объему тормозной жидкости


При включении гидравлического тормоза жидкость должна перемещаться по трубам.Если источником жидкости является главный цилиндр, он имеет конечную емкость. Следующее Компоненты нуждаются в жидкости: —


Требования к фундаментным тормозам


Тормозная жидкость необходима для компенсации рабочего зазора.

Также нужно компенсировать недостаточную жесткость тормоза. Корпус. Для дискового тормоза можно использовать следующее приближение:


ВЕРНУТЬСЯ В ТОП

Подушечки сжимаемости


Сжимаемость подушки варьируется в зависимости от температуры и холода.Цифры наихудшего случая на 2% холодные и на 5% горячие при давлении 16 МПа. Требуемая жидкость определяется по:

ВЕРНУТЬСЯ В ТОП

Резиновый удлинитель шланга


Коэффициент расширения резинового шланга обычно принимается равным


ВЕРНУТЬСЯ В ТОП

Расширение стальной трубы


Расширение трубы очень мало и вряд ли представляет интерес, однако должно Обратите внимание, что он пропорционален кубу диаметра, поэтому используйте большее трубы, чем необходимо в системе с фиксированным объемом жидкости, приведет к более длительному путешествовать по двум причинам: жесткость трубы и, что более важно, дополнительные потери при сжатии жидкости.

ВЕРНУТЬСЯ В ТОП

Потери главных цилиндров


Потери жидкости в главных цилиндрах увеличиваются с увеличением диаметра отверстия и давления. Разумный предположение можно найти, используя следующее:

ВЕРНУТЬСЯ В ТОП

Сжатие жидкости


Сжатие жидкости зависит от температуры и типа используемой жидкости.

Жидкость, необходимая для учета сжатия, рассчитана:

Обычно допускается около 3% захваченного воздуха в контурах. это не может быть удалено кровотечением.Этот воздух полностью сдавливается во время торможение.

ВЕРНУТЬСЯ В ТОП

ДИНАМОМЕТР ИНЕРЦИИ


При испытании тормозов на динамометре важно рассчитать момент инерции. требования.
Многие тормоза не работают с той же скоростью, что и колеса, поэтому важно понять, как тормоз будет установлен на буровой установке.
Игнорируя инерцию колес, требуется инерция динамометра. по

ВЕРНУТЬСЯ В ТОП

задний

© Engineering Inspiration

Brake Torque — обзор

2.2.1 Нагрузка на уровне системы двигателя и конструктивные ограничения на долговечность

В общем, все проблемы долговечности связаны с четырьмя элементами: нагрузкой, конструктивным дизайном компонентов, материалом и производством. Неисправности возникают, когда либо нагрузка слишком велика, либо конструктивная конструкция и материал недостаточно прочны. В то время как конструкция конструкции и прочность материала в основном относятся к уровням компонентов, нагрузка обычно является параметром системного уровня. Инженеры-проектировщики системы определяют нагрузку, которая затем каскадно передается группам разработчиков компонентов для выбора конструкции конструкции из подходящего материала, чтобы выдержать нагрузку.Под нагрузкой здесь понимаются любые механические, тепловые или связанные с потоком параметры в общем смысле. Например, давление в цилиндре и сила удара седла клапана являются механическими нагрузками; тепловой поток ГБЦ — тепловая нагрузка; а сажа, выходящая из двигателя, представляет собой нагрузку на DPF, связанную с потоком.

Следующие рабочие параметры двигателя в конструкции системы связаны с нагрузкой и зависят от конструктивных ограничений или пределов долговечности:

•

крутящий момент моторного тормоза

•

средняя скорость поршня и инерционная нагрузка на поршневой узел

•

Пиковое давление в цилиндре, температура и тепловой поток

•

Давление и температура выпускного коллектора

•

Температура воздуха на выходе компрессора и степень давления компрессора

•

частота вращения турбокомпрессора

•

Отвод тепла охлаждающей жидкости и температура охлаждающей жидкости на выходе из двигателя

•

Температура газа на выходе охладителя наддувочного воздуха и охладителя EGR

•

Нагрузка на клапанный механизм

•
кинетическая энергия удара

9040 7 •

Нагрузка сажи в двигатель для смазочного масла и регенерации сажевого фильтра.

Основные конструктивные ограничения перечислены в таблице 2.1. Другие различные компоненты или подсистемы, которые не имеют прямого отношения к проектным нагрузкам системы, не показаны, например, электроника и датчики, другие компоненты в топливной системе, системах охлаждения и смазки, насосы, уплотнения, сапуны и т. Д. Скорость потока сажи из двигателя влияет на деградацию смазочного масла и износ компонентов. Это также влияет на частоту регенерации и долговечность DPF. Предел давления в выпускном коллекторе относится как к среднему за цикл, так и к максимальной мгновенной пульсации давления.

Таблица 2.1. Параметры производительности системы как конструктивные ограничения на долговечность

Подшипник
Трансмиссия и трансмиссия Головка цилиндра Поршень в сборе Гильза цилиндра Клапан (например, клапаны, кулачок) Шатун и коленчатый вал Впускной коллектор Выпускной коллектор Турбокомпрессор Система рециркуляции отработавших газов (клапан и охладитель) Охладитель наддувочного воздуха Топливная форсунка Система нейтрализации выхлопных газов (напр. г., DPF)
Момент тормоза двигателя x
Средняя скорость поршня05
05 905
x
Пиковое давление в цилиндре x x x x5 ​​905 905 905 905 905 9205 905 905 и теплового потока цилиндра x x x x
Температура выпускного коллектора5 ​​905 x
Выпускной коллектор d давление x x x
Температура воздуха на выходе компрессора
Степень давления компрессора x
Скорость вращения турбокомпрессора 905

905 отклонение и температура охлаждающей жидкости на выходе из двигателя		 x x
Температура газа на выходе охладителя x05 905 905
x05 905 905 905 056566

905 905

x
Кинетическая энергия удара поршня x
5 ​​

нагружение
Нагрузка сажи на выходе из двигателя x x x x x

Нагрузка является системным параметром по трем причинам. Прежде всего, большая часть нагрузок, действующих на различные компоненты, по существу создается требованиями к характеристикам двигателя на стороне газа (например, давлением газа, температурой и расходом). Поэтому они определяются на этапе проектирования размеров системы. Типичным примером является пиковое давление в цилиндре, которое определяется требуемой удельной мощностью, уровнем выбросов и оптимальной степенью сжатия двигателя. Другим примером является необходимость увеличения проектного предела для максимально допустимого давления в выпускном коллекторе для достижения высокого отношения воздух-топливо с целью уменьшения образования сажи при номинальной мощности.Третий пример — то, что температура газа на выходе охладителя EGR не может быть спроектирована слишком низкой из-за опасений по поводу коррозии и загрязнения углеводородами. Системный инженер должен понимать последствия предлагаемых ограничений для надежности.

Во-вторых, многие нагрузки связаны друг с другом внутренне через термодинамические процессы двигателя и поэтому требуют координации на уровне системы. Например, когда соотношение воздух-топливо увеличивается, пиковое давление в цилиндре увеличивается, но температура выпускного коллектора может снизиться.Другой пример баланса на уровне системы между различными ограничениями на долговечность относится к 1970-м годам, когда Зиннер (1971) сравнил конструктивные решения по увеличению BMEP и средней скорости поршня, чтобы увеличить мощность дизельного двигателя для заданного рабочего объема двигателя. Для автомобильных, промышленных и морских применений всегда желательно увеличение продолжительной выходной мощности. Компоненты двигателя подвергаются повышенным механическим и тепловым нагрузкам при более высокой мощности. Основываясь на упрощенном анализе, Зиннер (1971) пришел к выводу, что увеличение BMEP является более простым, дешевым и надежным подходом, чем увеличение средней скорости поршня для удовлетворения более высоких требований к мощности.

В-третьих, общий дизайн и определение размеров многих подсистем должны проводиться и координироваться на системном уровне, чтобы гарантировать, что вся система оптимизирована, а нагрузки для каждой подсистемы или компонента хорошо контролируются. Одним из примеров является конструкция профиля кулачка и выбор нагрузки пружины клапана. Профиль кулачка влияет на работу двигателя. Соответствующая нагрузка на клапанный механизм, согласованная с кулачком, должна быть определена системным инженером. Другой пример — выбор размера межступенчатого охладителя для двухступенчатого турбонагнетателя с целью регулирования температуры воздуха на выходе компрессора ступени высокого давления.Размер охладителя является результатом общей координации сравнения и балансировки различных конструктивных решений, связанных с охладителем, турбонагнетателем и системой рециркуляции отработавших газов, с целью контроля температуры воздуха.

Тормозной момент | Энциклопедия

1. Введение

Новый датчик силы спроектирован, разработан и изготовлен для измерения тормозных сил в ободе колеса автомобиля. Параметры конструкции преобразователя обоснованы с помощью численного моделирования. Чтобы установить его в автомобиле просто и без помех, используется металлическое основание штанги суппорта. Он изготовлен и установлен в транспортном средстве, чтобы получать сигналы тормозного момента колеса в реальном времени и при различных скоростях движения, проводя несколько испытаний на трассе. Впоследствии данные получают из расчетов самой дисковой тормозной системы. Последний обеспечивает мгновенные значения сцепления между тормозной колодкой и диском.

Сравнивая автомобили, произведенные за последние 20–25 лет, с нынешними, можно увидеть множество различий в таких аспектах, как комфорт, экономичность, функциональность и, в частности, в аспектах безопасности, как в активных, так и в пассивных системах.Активные системы безопасности помогают предотвратить дорожно-транспортные происшествия, а пассивные системы защищают пассажиров после аварии. Тормозная система автомобиля — одна из важнейших систем активной безопасности. Были усовершенствованы тормозные системы, и в них были включены электронные системы, помогающие управлять автомобилем. Однако, независимо от дополнительных электронных систем, торможение по-прежнему осуществляется таким же образом, воздействуя на тормозные колодки на линии трения с помощью пневматических или гидравлических систем.Например, было проведено множество исследований температуры, которую могут выдерживать тормоза [1] [2] [3] или характеристик и свойств используемых материалов [4] [5 ] [6] . Однако структура и компоненты системы практически не изменились.

Когда водитель нажимает на педаль тормоза, педаль толкает главный цилиндр, который подает тормозную жидкость в гидравлический тормозной контур под определенным давлением.Гидравлический контур направляет тормозную жидкость в цилиндры, расположенные в суппорте. Там поршни перемещаются и прижимают тормозные колодки в осевом направлении с обеих сторон тормозного диска, прикрепленного к колесу. Жидкость распределяется с одинаковым давлением по всему контуру к каждому из поршней на каждом колесе, либо к передним дискам, либо к задним дискам или барабанам, в зависимости от системы задней оси. В зависимости от давления жидкости и сечения цилиндров тормозное усилие будет изменяться на поверхности диска.

Для безопасности автомобиля очень важно знать тормозное усилие на колесе в реальном времени. Существуют некоторые косвенные методы измерения тормозной силы [7] [8] и другие, которые потребовали преобразования нескольких систем автомобиля [9] . Однако в настоящее время нет устройства, которое позволяло бы напрямую измерять этот параметр или тормозной момент без модификации транспортного средства.

Исследования фрикционных тормозов проводились, в основном, с помощью классических математических формулировок и экспериментов с образцами или полевых испытаний на стенде.Классические постановки, относящиеся к изучению основных динамических аспектов тормозов, в основном основаны на моделях расчета вращения. Эти модели основаны на ряде предположений / упрощений, включая [10] :

  • Сила торможения мгновенно достигает своего установившегося значения;

  • Зазор (зазор) между фрикционной накладкой и диском / барабаном не учитывается;

  • В кинематической цепи нет отклонений от нормы — диск / барабан не имеет отклонений от круглости или биения (радиального или бокового).

В последнее время появилась возможность проводить дальнейшие исследования динамических характеристик тормозных систем с помощью компьютерных моделей и моделирования на основе инструментов CAE, таких как метод конечных элементов (FEM), многотельная динамика (MBD) и т. Д. был улучшен. На этих моделях были изучены работа и характеристики автомобильных дисковых и барабанных тормозов. С помощью МКЭ были проанализированы различные проблемы. К ним относятся, например: термомеханическое поведение сухого контакта между диском и тормозными колодками во время базовой фазы торможения и отслеживание эволюции глобальных температур путем численного моделирования с использованием ANSYS [11] [12] , влияние различных параметров на нестабильность связи мод [13] , оптимизацию критических конструктивных параметров магнитной цепи магнитореологического тормоза [14] и т. Д.

Эти модели помогают представить и смоделировать реальность, и они позволяют нам определить, как системы будут вести себя. Однако модели должны быть проверены на соответствие экспериментальным показателям, а гипотезы, на которых они основаны, должны быть подтверждены. Некоторые из этих моделей позволяют нам оценить тормозную силу и коэффициент сцепления между тормозной колодкой и диском (который в некоторых исследованиях известен как коэффициент трения тормозных накладок (BLCF)). Последняя величина имеет большое значение для контроля работы тормозов и повышения производительности таких систем управления, как ABS, TC и ESP.В большинстве исследований она считается постоянной, без учета ее зависимости от температуры; увядание; постельные принадлежности; гистерезис против давления; гистерезис против скорости, износа и старения; изменение условий окружающей среды; и химический состав и механические свойства каждого компонента [15] [16] .

Следовательно, прямое определение посредством измерения тормозной силы и коэффициента сцепления между тормозной колодкой и диском будет представлять большой интерес.

Однако в настоящее время существует единственный способ измерить тормозное усилие в транспортном средстве — это тестер тормозов. Тестер тормозов — это измерительный прибор, используемый для оценки и измерения продольной тормозной силы на колесе (колесах) той же оси. Существуют плоские и роликовые измерительные стенды [17] , последние из которых наиболее широко используются, например, при периодических испытаниях на пригодность к эксплуатации.

Система состоит из роликовой платформы и управляющего компьютера, отображающего результаты.а показан тестер роликовых тормозов: кровать и компьютер. Кровать такого типа используется в мастерских и на станциях техосмотра. b показаны компоненты тестера роликовых тормозов. Основными элементами, из которых состоит кровать, являются:

Рисунок 1. Тестер роликовых тормозов. ( a ) Общий вид и ( b ) основные элементы.

  • Четыре прижимных ролика (1, 2 дюйма b)

  • Два копирующих ролика (3 дюйма)

  • Два двигателя и тензодатчики (5 дюймов)

  • Приводные цепи, соединяющие пару приводных роликов с каждой стороны (4 дюйма b)

Чтобы проверить правильность функционирования тормозной системы, в ходе этих проверок проверяется эффективность тормозов, овальность и дисбаланс, все это поддающиеся количественной оценке значения, полученные с помощью этого устройства.

Однако это оборудование подвержено влиянию различных факторов и имеет ограничения и ошибки [18] [19] [20] [21] [22] . Кроме того, было показано, что он может давать разные результаты испытаний в зависимости от модели используемого тормозного тестера [23] [24] . Кроме того, размер ролика и состояние шины существенно повлияли на результаты испытаний. [25] [26] . Наконец, в случае тяжелых транспортных средств эффективность торможения транспортного средства, которая оценивается путем измерения тормозных сил на роликовом тестере тормозов, также зависит от нагрузки транспортного средства [19] [20] .В этом случае разработка процедур проверки транспортных средств в полностью загруженном состоянии с использованием методов измерения давления или эквивалентных методов была основной трудностью [27] .

Основными недостатками данной системы являются:

  • Он не предназначен для учета влияния передачи нагрузки на переднюю ось, которая возникает при торможении в условиях движения.

  • Аэродинамические эффекты не принимаются во внимание.

  • Он не может проверить антиблокировочную тормозную систему (ABS), которая есть в большинстве автомобилей сегодня, потому что система работает, измеряя вращение всех четырех колес автомобиля одновременно, или потому что испытательная скорость слишком низкая.

В рамках этой статьи в данной статье разрабатывается автономное устройство, относящееся к собственной тормозной системе транспортного средства (т. Е. Без вмешательства в правильное функционирование транспортного средства). Он состоит из системы, способной характеризовать торможение транспортного средства на основе датчика измерения, который позволяет узнать силу, существующую в тормозном диске, когда он активируется водителем через тормозной контур.Датчик расположен в тормозном суппорте дискового тормоза. Будут использованы данные о деформации фиксирующего стержня кулачка тормозного суппорта. Это новое устройство, специально разработанное для измерения тормозного момента автомобиля.

Таким образом, будет разработано и построено устройство для измерения деформации, которой подвергается шток крепления суппорта тормозной системы при торможении автомобиля.

показывает основные механические части дисковой тормозной системы. В автомобиле зажим (1) фиксируется с помощью пары стержней (2), которые соединяют неподвижную часть зажима (1a) с подвижной частью зажима (1b), так что подвижная часть может скользить. в направлении, перпендикулярном тормозному диску (3), чтобы тормозные колодки могли центрироваться вокруг тормозного диска.Более конкретно, один конец каждого стержня вставляется в отверстие в части (4) подвижной части суппорта. Крепежный винт (5) в свою очередь проходит через сквозное отверстие в части (6) неподвижной части зажима и ввинчивается в продольное отверстие на другом конце стержня. Таким образом, две части зажима соединяются скользящим образом и автоматически центрируются, когда водитель нажимает на педаль тормоза (см.).

Рисунок 2. Основные механические части дисковой тормозной системы с плавающим суппортом.

Механические напряжения, возникающие во время остановки автомобиля, поглощаются этими стержнями, которые, следовательно, упруго деформируются в процессе торможения. Предполагается, что датчик измеряет эту деформацию, которая пропорциональна напряжениям, возникающим при торможении, и, следовательно, она также пропорциональна приложенной тормозной силе.

2. Материалы и методы

Автомобиль, выбранный для экспериментальных испытаний и установки датчика, — коммерческий Peugeot 207 1.6 HDI 16v дизельный автомобиль (см.). Имеет 4-колесный гидравлический тормозной контур типа Х (см.).

Рисунок 3. Peugeot 207 1.6HDI 16v.

Рисунок 4. Х-тормозная цепь.

В данной работе устройство деформации сконструировано контрольно-измерительными приборами на одном из стержней тормозного суппорта. Это позволяет измерять тормозную силу независимо от конфигурации тормозного контура, поскольку она напрямую связана со ступицей колеса. Чтобы проверить его эффективность, был построен прототип, который впоследствии был внедрен в легковой автомобиль.

Штанги суппортов дисковой тормозной системы позволяют колодкам перемещаться в боковом направлении в направлении, перпендикулярном вращению диска. Это движение, вызванное двумя тормозными цилиндрами, активируемыми давлением гидравлического контура, заставляет колодки сжимать сам тормозной диск. Из-за прилегания колодок диск останавливается и, следовательно, тормозится колесо автомобиля. Колебание колодок зависит от выбранной дисковой тормозной системы (в основном существует четыре типа тормозных суппортов: фиксированный суппорт, тормозной суппорт Girling, тормозной суппорт Girling и тормозной суппорт Lockheed.Существенная разница между ними состоит в том, что они приводятся в действие одним или двумя тормозными цилиндрами, и некоторые из них перемещаются вбок с колебаниями относительно плоскости, в которой они находятся).

В любом случае штоки суппорта остаются прикрепленными к ступице колеса, обеспечивая постоянную опору.

Конструкция самого преобразователя заключается в значительном уменьшении области наибольшей деформации стержня. Датчик деформации прикреплен к этой зоне высокой деформации. Эта методика была использована, потому что невозможно установить датчик силы из-за ограниченного пространства.Таким образом ничто не мешает работе тормоза.

2.1 Установка прибора

Используемый тензодатчик имеет характеристики, указанные на рис.

Таблица 1. Характеристики тензодатчика .

Перед изготовлением датчика его работа проверяется численно. Для этого с помощью FEM в Abaqus () выполняется моделирование детали для определения области, в которой микродеформации больше, для установки тензодатчика.При моделировании нагрузки прикладываются в точках, где после установки датчик будет поддерживать усилия, и выполняется анализ напряжений.

Рисунок 5. Результаты моделирования FEM [Источник: ABAQUS 6.13-4].

Численное моделирование позволяет точно определить положение датчика. Как только он определен, стержень обрабатывается и калибр приклеивается. Немного ослабив штангу суппорта, чувствительность датчика увеличивается ().В этом случае выбирается область между опорами привода самой челюсти (область, защищенная пылезащитным колпачком).

Рисунок 6. Обработанный стержень [ABAQUS Own Source 6.13-4].

После того, как область обработана и отшлифована, важно удалить грязь с помощью спирта, чтобы ускорить соединение датчика и избежать проблем во время испытаний. Цианакрилат используется для приклеивания манометра из-за механических характеристик и долговечности, которые он обеспечивает с течением времени. Наконец, вся система покрывается термоклеем, что позволяет избежать накопления грязи на поверхности и возможного нежелательного контакта между различными задействованными элементами (контакт металла с металлом) (см.).

Рис. 7. ( a ) Обработка, ( b ) склеивание и ( c ) покрытие термоклеем.

После приклеивания датчика шток устанавливается на прежнее место в тормозной системе автомобиля (см.). Он показывает область приложения напряжения во время торможения.

Рисунок 8. Установка суппорта штанги в тормозной системе автомобиля. ( слева ) Общий вид (положение) и ( справа ) деталь.

3. Результаты

3.1. Калибровка устройства

Для определения тормозного момента колеса необходимо откалибровать новое устройство, чтобы определить его поведение.

При калибровке использовался стальной стержень, служащий рычагом. Для создания контролируемого крутящего момента используется калиброванная масса, которая перемещается по штанге. В частности, выбранная (откалиброванная) масса имеет значение 30 кг и размещается в точках на расстоянии 1 и 1,5 м от центра вращения колеса (см. Рисунок 9).Это устройство позволяет получить соотношение между напряжением, показываемым на датчике деформации, и результирующим тормозным моментом.

После установки системы калибровки водитель транспортного средства должен нажимать педаль тормоза до тех пор, пока штанга не станет горизонтальной и статичной. Горизонтальность проверяется электронным инклинометром. Постепенно педаль тормоза отпускается до тех пор, пока крутящий момент, создаваемый на колесе, не превысит давление в тормозном контуре, вызывая вращение колеса.В этот момент регистрируется значение, указанное тензодатчиком.

Чтобы узнать, когда происходит вращение колеса, на штангу помещается инерциальный измерительный блок, который синхронизируется с системой сбора данных.

Рис. 9. Штанга прикручена к ободному колесу болтами для калибровки устройства.

На рисунке 10 показана калибровочная кривая, полученная для устройства, расположенного на фиксирующем стержне зажима суппорта правого переднего колеса.

Рисунок 10. Калибровочная кривая устройства.

Градуировочная кривая выглядит следующим образом:

Тормозной момент (Н · м) = 9645,6 · В + 0,6145

(1)

3.

2. Гусеничные тесты

Были проведены трековые испытания для проверки правильности работы нового бортового устройства.

Выполняется постепенное торможение, которое характеризуется линейным увеличением во времени.Наклон этой кривой обрыва определяет степень резкости торможения. Испытания проводились таким образом до остановки автомобиля. Постепенное нажатие на педаль тормоза заставляет поршни и колодки правильно располагаться напротив тормозного диска. Этот тип торможения обычно применяется при вождении автомобиля. Он также совпадает с тем, который был проведен при тестировании тормозного тестера.

Испытания проводились на скоростях 20 км / ч, 30 км / ч, 40 км / ч, 50 км / ч, 60 км / ч, 70 км / ч и 80 км / ч.Поскольку каждый водитель имеет тенденцию тормозить по-разному, тесты проводились 14 разными водителями.

В следующем примере показаны кривые, полученные с использованием преобразователя крутящего момента, разработанного в этой статье, в однопроводном испытании (Рисунок 11). Полученная калибровочная кривая (1) использовалась для преобразования электрического сигнала в единицы крутящего момента. На графике показан тормозной момент, полученный для разных скоростей начала торможения.

Рис. 11. Тормозной момент, полученный при испытании гусеницы предлагаемым устройством при различных начальных скоростях.

На рисунке показано, что по мере увеличения скорости торможения увеличивается время, необходимое для остановки транспортного средства. Точно так же крутящий момент, прилагаемый к тормозу, увеличивается, даже удваивая это значение, с 20 км / ч до 80 км / ч.

Тормозное усилие, измеренное предлагаемым устройством, можно рассчитать по тормозному моменту. Для экономии ресурсов используется всего одна удочка. Если предположить, что оба стержня будут иметь одинаковые размеры, тормозной момент будет вдвое больше, чем измеренный только с одним из них.

(2)

Бытие:

N : Тормозной момент

F d : Усилие на устройстве

r : Расстояние от центра колеса до точки приложения силы (точки приложения результирующей силы к тормозной колодке)

По полученным данным также можно рассчитать сцепление колодок и дисков, используемых при торможении.

(3)

Бытие:

α: угол наклона тормозной колодки

p : Оказываемое давление

: Внешний и внутренний радиус тормозной колодки

.

4. Обсуждение

Как уже было сказано, единственный доступный в настоящее время прямой способ измерения тормозного усилия на транспортном средстве — это тестер тормозов. Однако на это оборудование влияет несколько факторов, и у него есть ограничения и ошибки.В этой статье спроектирован, разработан и построен новый датчик силы для измерения тормозных сил в колесе транспортного средства, независимо от собственной тормозной системы транспортного средства (т. Е. Без вмешательства в правильное функционирование транспортного средства). Это система, которая способна характеризовать торможение транспортного средства с помощью измерительного датчика, который позволяет узнать силу, существующую в тормозном диске, когда он активируется водителем через тормозной контур. Датчик расположен в суппорте тормозного диска.

Принцип работы этого нового устройства заключается в следующем. Сначала в описанном положении зажимного стержня устанавливают тензодатчик (тензодатчик). Затем проводятся необходимые эмпирические испытания для определения соответствия между деформацией штанги суппорта и тормозным моментом колеса, и устройство калибруется. Коэффициент соответствия проверяется на линейность.

Это соотношение позволяет тензодатчику преобразовывать данные о деформации в электронный сигнал в реальном времени.Благодаря функции калибровки эти данные выражаются как данные о тормозной силе колеса. Эти данные о тормозной силе можно использовать позже по-разному, некоторые из которых описаны в разделе «Выводы».

В будущих работах было бы интересно подробно проанализировать стабильность устройства в различных условиях. Например, было бы интересно проанализировать разброс тормозного момента в зависимости от выходного напряжения во времени и в различных условиях окружающей среды. Среди условий окружающей среды особенно интересно было бы проанализировать влияние температуры, влажности и скорости ветра.

5. Выводы

Представлена ​​новая система, которая способна характеризовать торможение транспортного средства на основе датчика измерения, который позволяет узнать тормозное усилие на колесе, когда оно приводится в действие водителем через тормозной контур. Для этого будут использоваться данные о деформации, которую претерпевает фиксирующая штанга тормозного суппорта. Датчик расположен в тормозном суппорте дискового тормоза. Это новое устройство, специально разработанное для измерения тормозного момента автомобиля.

До сих пор единственным способом напрямую измерить тормозное усилие в автомобиле был тестер тормозов. В любом случае, это измерение проводится на статическом стенде, без какой-либо передачи нагрузки, с ошибками, как указано выше.

Основные преимущества новой системы перед существующими методами заключаются в следующем:

  • Поскольку он интегрирован в саму тормозную систему, он может выполнять измерения непрерывно и в реальных условиях.

  • Учитывает влияние передачи нагрузки на переднюю ось, возникающую при торможении в условиях движения.

  • Учитывает аэродинамические эффекты.

  • Он может проверить антиблокировочную тормозную систему (ABS), которая есть в большинстве современных автомобилей.

  • При использовании тензодатчика это была бы недорогая система.

Этот прибор для измерения тормозного усилия может быть установлен на любой автомобиль, оснащенный дисковыми тормозами. Результирующая тормозная сила колеса может быть использована для различных целей:

  • Тормозной момент может отображаться в реальном времени для водителя транспортного средства, чтобы он мог удобно регулировать усилие, прилагаемое к педали тормоза.Это может быть особенно полезно при обучении водителей.

  • Полученный тормозной момент также может быть использован для улучшения характеристик существующих систем управления тормозами, таких как ABS, ASR и т. Д.

Запись от 10.3390 / s20154278

Сцепления, тормоза и инерция | Конструкция машины

Оптимальный размер муфты или тормоза определяется тремя факторами: требуемым крутящим моментом, тепловой мощностью на зацепление и средней требуемой тепловой мощностью.Здесь мы обсудим первый, научимся рассчитывать крутящий момент в статических и динамических условиях.

Динамический крутящий момент

Для точного определения крутящего момента, необходимого во время ускорения или замедления, необходимо знать общую инерцию, эффективность компонентов, общий крутящий момент нагрузки и величины, отраженные обратно на выходной вал сцепления / тормоза. Главное соображение — неэффективность; отдельные компоненты привода и их потери мощности при ускорении или замедлении создают значительную нагрузку на систему, которую сцепление или тормоз должны преодолеть. Общий инерционный крутящий момент — это сумма всех крутящих моментов отдельных компонентов привода. Затем динамический крутящий момент определяется путем сложения общего инерционного крутящего момента и момента нагрузки. При КПД привода E , крутящем моменте нагрузки T L и инерционном крутящем моменте T i вычисляется динамический крутящий момент:

Обратите внимание, что КПД и нагрузка всегда являются факторами в системе, но термин «инерционный» применяется только тогда, когда система ускоряется или замедляется.

Определение инерции

Инерция — это мера сопротивления объекта изменениям в движении. Инерция вращения — это функция массы объекта и того, как она распределена вокруг оси вращения. Эффективный радиус — это место, где вся масса объекта считается сосредоточенной. Он называется радиусом вращения , определяется геометрией объекта и обозначается K . Первым шагом в вычислении динамического крутящего момента является определение момента инерции (в системе), который должен быть ускорен или замедлен. Для его количественной оценки используется термин WK 2 . Чтобы получить WK 2 в форме, которую можно использовать, вычислите инерцию каждого компонента в системе, который будет циклически включаться, и инерцию, отраженную от каждого циклического компонента обратно к сцеплению и тормозу. Эквивалент WK 2 затем может быть присоединен к выходу муфты / тормоза, чтобы представить инерцию всех включенных в цикл компонентов в системе.

Обучение на примере

Здесь мы вычисляем инерцию нескольких объектов, вовлеченных в систему движения; затем мы вычисляем, какая часть этой инерции ощущается сцеплением / тормозом.Для конвейерной системы на странице 26 предположим, что:

Время разгона = 0,4 с

Время замедления = 0,13 с

циклов в мин. = 10

КПД конвейера = 0,8

КПД цепного привода = 0,9

КПД редуктора = 0,8

Максимальное давление = 60 фунтов на квадратный дюйм

Процедура получения эквивалентной или отраженной инерции основана на принципе сохранения полной энергии в системе. Это означает, что отраженная инерция объекта равна реальной кинетической энергии, которой он обладает в системе привода.Поскольку кинетическая энергия изменяется пропорционально квадрату скорости, отраженная инерция (для ящиков в нашем примере) представляет собой фактическую инерцию объекта в квадрате отношения рабочей скорости к скорости сцепления / тормоза.

Поскольку вес каждой коробки в нашем примере системы значительный, инерция, которую они отражают на сцепление / тормоз, также значительна. Напротив, вес, который реальная конвейерная лента передает на сцепление / тормоз, будет небольшим. Тем не менее, стальные шкивы могут повлиять на всю систему.

Звездочки в нашей системе, хотя и прикреплены к шкивам, будут по-разному влиять на сцепление / тормоз из-за их большей геометрии. Используя те же общие формулы, его расчетный вес составляет 266,72 фунта. и его инерция 0,232 фунт-фут 2 . Его инерция отражается через цепной привод и редуктор; его больший диаметр отражает больше инерции назад к сцеплению / тормозу. Напротив, меньшая звездочка в нашей системе дает значительно меньшую инерцию: по тем же формулам, которые используются для расчета значений шкива и большой звездочки, маленькая звездочка весит 66.65 фунтов с отраженным моментом инерции 0,06 фунт-фут 2 .

После того, как эти значения инерции рассчитаны, их можно получить у производителей других стандартных компонентов системы. Принимая типичные значения инерции для задействованных редукторов, муфт и сцепления / тормозов, значения для WK 2 могут составлять 0,17, 0,78 и 0,10 фунт-фут 2 соответственно. Исходя из этих значений, окончательный суммарный инерционный момент, отраженный системой для нашей системы, составляет 0,868 + 0.232 + 0,06 + 0,17 + 0,78 + 0,10 = 2,27 фунт-фут 2 .

Максимальный крутящий момент

Чтобы упростить сложную процедуру определения полного крутящего момента, можно использовать таблицу динамического анализа крутящего момента. См. Стр. 25; Отображение значений крутящего момента в табличной форме позволяет легко суммировать силы, чтобы увидеть, какие максимальные значения должны быть достигнуты. Но как заполнить такую ​​диаграмму?

Во-первых, должны быть перечислены все циклические компоненты. Проще всего, если компоненты системы будут перечислены, начиная с нагрузки и заканчивая сцеплением / тормозом.Затем введите отраженную инерцию для каждого компонента; это значения, которые мы рассчитали, используя их веса и значения K. Затем введите КПД привода, связанный с каждым компонентом. (Многие из этих значений могут быть получены от поставщиков; в противном случае хорошая инженерная оценка вернет приемлемые оценки.)

Эти значения эффективности затем используются для определения коэффициентов эффективности — чисел, выражающих относительное влияние каждого компонента на систему. Они определяются путем умножения всех значений эффективности на уровне или ниже компонента, рассматриваемого в таблице. Для ящиков в нашем примере значение равно 1 × 0,8 × 1 × 0,9 × 0,8 × 1 × 1 = 0,58. Для нашего редуктора это 0,8 × 1 × 1 = 0,8.

Первым моментом для расчета является момент нагрузки T L . В нашем примере с конвейером это сила, наблюдаемая на приводном шкиве, необходимая для перемещения системы с постоянной скоростью. Его можно найти путем решения статического равновесия, упрощенного с помощью диаграмм свободного тела для ключевых точек силового взаимодействия: коробки, ползуна и ремня, а также главного шкива.(Нагрузки в нашем примере возникают из-за веса коробок и сил трения.) После определения требований к нагрузке мы применяем соответствующий коэффициент полезного действия и отражаем его обратно на сцепление / тормоз. Таким образом, момент нагрузки на сцеплении / тормозе равен: 900 · 10

Следующим шагом является расчет момента инерционного сцепления для каждого компонента:

После ввода в таблицу значений T ic складываются вместе, чтобы определить общий требуемый момент инерционного сцепления.

Сумма крутящего момента инерционной муфты и нагрузки представляет собой необходимый динамический крутящий момент муфты: T dc = T ic + T L .В нашем случае это 552 + 584 = 1136 дюймов на фунт. Это значение, которое следует использовать при выборе сцепления.

Аналогичный процесс используется для определения требований к торможению. Первый шаг: найдите требования к динамическому торможению, вычислив фактический инерционный крутящий момент каждого компонента, используя:

Изменение скорости здесь отрицательное. Еще раз введите данные в таблицу и просуммируйте значения T ib для общего необходимого момента инерционного тормоза. Сумма инерционного тормозного момента и момента нагрузки составляет необходимый динамический тормозной момент T db = T ib + T L — в нашем случае -1032 + 584 = -448 дюймов.-фунт. Это — одно из значений, которые следует использовать при выборе тормоза.

Обратите внимание, что инерционный тормозной момент — это момент, необходимый для замедления системы, но не обязательно равный удерживающему моменту. На самом деле, первые часто намного больше. Кроме того, крутящий момент нагрузки для ускорения такой же, как и для замедления. Почему? Когда ящики остановлены, трение действует в другом направлении, потому что трение всегда препятствует движению. Если это общее требование к динамическому торможению является тем же знаком, что и сцепление / крутящий момент, это указывает на то, что система замедлится за меньшее время, чем требуется, и для остановки системы не требуется тормоз, хотя может все же потребоваться удерживающий тормоз.

Последний шаг — расчет требований к крутящему моменту стояночного тормоза. Это крутящий момент, необходимый для остановки системы; здесь исчезают все инерционные моменты. Это похоже на момент нагрузки, но отличается, потому что силы трения действуют в противоположном направлении, когда система остановлена.

Соглашение о знаках

При динамическом анализе крутящего момента важно придерживаться правила одного знака. Каждый момент (инерционный и нагрузочный) рассматривается отдельно. Момент нагрузки находится путем решения статического равновесия.Для предотвращения изменения знака момента нагрузки во время анализа:

  1. Направление крутящего момента, необходимое для ускорения массы системы, всегда считается положительным.

  2. Если момент нагрузки действует в направлении ускорения или инерционного момента, то он считается положительным. Статические диаграммы свободного тела упрощают определение этой ориентации.

  3. Знак инерционного момента замедления противоположен знаку момента ускорения.

Момент нагрузки обычно считается положительным, особенно если нагрузка представляет собой преимущественно фрикционную или инерционную нагрузку. Однако возможно, что момент нагрузки будет отрицательным. Это могло произойти, если вес груза или какой-либо другой вид накопленной энергии, такой как сжатая пружина, помогает системе ускоряться.

За дополнительной информацией обращайтесь по телефону (513) 868-0900 или по электронной почте [email protected].

Мы не можем найти эту страницу

(* {{l10n_strings.REQUIRED_FIELD}})

{{l10n_strings.CREATE_NEW_COLLECTION}} *

{{l10n_strings.ADD_COLLECTION_DESCRIPTION}}

{{l10n_strings.COLLECTION_DESCRIPTION}} {{addToCollection.description.length}} / 500 {{l10n_strings.TAGS}} {{$ item}} {{l10n_strings.ТОВАРЫ}} {{l10n_strings.DRAG_TEXT}}

{{l10n_strings. DRAG_TEXT_HELP}}

{{l10n_strings.LANGUAGE}} {{$ select.selected.display}}

{{article.content_lang.display}}

{{l10n_strings.AUTHOR}}

{{l10n_strings.AUTHOR_TOOLTIP_TEXT}}

{{$ select.selected.display}} {{l10n_strings. CREATE_AND_ADD_TO_COLLECTION_MODAL_BUTTON}} {{l10n_strings.CREATE_A_COLLECTION_ERROR}}

IRJET-Запрошенная вами страница не найдена на нашем сайте

IRJET приглашает статьи из различных инженерных и технологических дисциплин, научных дисциплин для Тома 8, выпуск 2 (февраль-2021)

Отправить сейчас

IRJET Vol-8, выпуск 2, Февраль 2021 г. Публикация продолжается…

Обзор статей

IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь

IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы менеджмента качества.

IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 2 (февраль-2021 г.)

Отправить сейчас

IRJET Vol-8, выпуск 2, февраль 2021 г. Публикация продолжается…

Обзор статей

IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь

IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы менеджмента качества.

IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 2 (февраль-2021 г.)

Отправить сейчас

IRJET Vol-8, выпуск 2, февраль 2021 г. Публикация продолжается…

Обзор статей

IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь

IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы менеджмента качества.

IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 2 (февраль-2021 г.)

Отправить сейчас

IRJET Vol-8, выпуск 2, февраль 2021 г. Публикация продолжается…

Обзор статей

IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь

IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы менеджмента качества.

IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 2 (февраль-2021 г.)

Отправить сейчас

IRJET Vol-8, выпуск 2, февраль 2021 г. Публикация продолжается…

Обзор статей

IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь

IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы менеджмента качества.

IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 2 (февраль-2021 г.)

Отправить сейчас

IRJET Vol-8, выпуск 2, февраль 2021 г. Публикация продолжается…

Обзор статей

IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь

IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы менеджмента качества.

IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 2 (февраль-2021 г.)

Отправить сейчас

IRJET Vol-8, выпуск 2, февраль 2021 г. Публикация продолжается…

Обзор статей

IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь

IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы менеджмента качества.

IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 2 (февраль-2021 г.)

Отправить сейчас

IRJET Vol-8, выпуск 2, февраль 2021 г. Публикация продолжается…

Обзор статей

IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь

IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы менеджмента качества.

Основы расчета тормозов | BAJA Репетитор

Есть много книг по тормозным системам, но если вам нужно найти формулу для чего-то особенного, вы никогда не сможете. Эта страница объединяет их вместе с небольшим объяснением.Они должны работать с любыми двухосными автомобилями, но их проверка — ВАША ОТВЕТСТВЕННОСТЬ. Используйте их на свой страх и риск… ..

——————————————————————————————————

ДИНАМИКА АВТОМОБИЛЯ

Распределение статической нагрузки на ось

Примечание: это меняется в зависимости от загрузки автомобиля, поэтому данные в груженом и порожнем состоянии часто отличаются.

Относительный центр тяжести Высота

Динамические нагрузки на ось (только для двухосных автомобилей)

Изменения осевых нагрузок во время торможения не зависят от того, какие оси тормозятся. Они зависят только от статических нагрузок и замедления.

Примечание. Нагрузка на переднюю ось не может превышать общую массу автомобиля. Нагрузка на заднюю ось представляет собой разницу между массой автомобиля и нагрузкой на переднюю ось и не может быть отрицательной. Однако он может оторваться от земли. (Осторожно, мотоциклисты)!

ОСТАНОВКА АВТОМОБИЛЯ

Тормозная сила

Общее необходимое тормозное усилие можно просто рассчитать с помощью Второго закона Ньютона.

Замок колеса

Тормозное усилие может быть создано только в том случае, если колесо не блокируется, потому что трение скользящего колеса намного меньше, чем трение вращающегося. Максимальное тормозное усилие, возможное на любой конкретной оси до блокировки колеса, определяется по формуле:

Тормозной момент

Решив, какие колеса потребуют торможения для создания достаточной тормозной силы, необходимо определить требуемый крутящий момент для каждого колеса. В некоторых законодательных актах установлено распределение между передними и задними тормозами. Это может быть достигнуто изменением размера тормоза или, что более вероятно, использованием клапана для снижения давления срабатывания.

ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЙ ТОРМОЗ

Эффективный радиус диска

Эффективный радиус (радиус крутящего момента) тормозного диска — это центр тормозных колодок по площади.
Для сухих дисков предполагается:

Для тормозов полного круга это:

Примечание: разница заключается в том, что полный круг тормозов контактирует со всей поверхностью, но колодки суппорта обычно не являются квадрантом, а имеют квадратные стороны (учитывая изменчивость трения, разница не важна на практике).

Зажимная нагрузка

Предполагается, что зажимная нагрузка действует на все поверхности трения одинаково. Для сухих дисковых тормозов не имеет значения, является ли тормоз скользящим или оппозитно-поршневым. Третий закон Ньютона гласит, что каждая сила имеет равную и противоположную реакцию, а сила реакции от скользящего суппорта такая же, как и от противоположно поршневой.

Фактор торможения

Тормоза с шариковой рампой обладают эффектом саморегулирования, как у барабанного тормоза.Фактор торможения умножает выходной крутящий момент.

Чувствительность тормоза

Тормоза с высоким коэффициентом полезного действия становятся очень чувствительными к производственным допускам и колебаниям трения накладок. Мера чувствительности — это величина, на которую коэффициент торможения изменяется для изменения трения накладки. Можно рассчитать:

ГЕНЕРАТОР ТОРМОЗА

Давление в системе

Давление зависит от требуемой нагрузки зажима и площади поршня.Помните, что в дисковых тормозах с оппозитными поршнями это только область на одной стороне диска.

Сервоусилитель

Характеристики сервопривода определяются графически. На выходе будет как минимум два уклона, но также будет зона нечувствительности внизу.

Усилие педали

Передаточное отношение педали рассчитывается по центру подножки. Пружины возврата педали могут вносить значительный вклад в общую силу педали. Особенно при полном прохождении.

НАСТОЯЩЕЕ ЗАМЕДЛЕНИЕ ЖИЗНИ И РАССТОЯНИЕ ОСТАНОВКИ

В расчетах используется замедление в установившемся режиме, называемое MFDD (среднее полностью развитое замедление).Предполагается, что автомобиль либо тормозит, либо нет. На практике требуется время, чтобы давление в системе поднялось и нарастало трение. Это не время реакции водителя, а время реакции системы. Если для расчета требуется тормозной путь или среднее замедление при остановке, эту задержку необходимо учитывать. Для расчетов используется линейное нарастание более 0,6 секунды, т.е. задержка 0,3 секунды.

Для тестирования на следующем графике показаны требования 71/320 / EEC и ECE R13.

ОБОГРЕВ ТОРМОЗА

Stop Energy

Энергия, рассеиваемая при остановке, представляет собой сумму энергии трех источников: кинетического, вращательного и потенциального.

Кинетическая энергия

Предполагая, что остановка происходит от испытательной скорости до нуля, кинетическая энергия определяется как: —

Энергия вращения

Энергия вращения — это энергия, необходимая для замедления вращения деталей. Это зависит от разных транспортных средств и от того, какая передача выбрана, однако разумным предположением является использование 3% кинетической энергии.

Потенциальная энергия

Потенциальная энергия — это энергия, полученная или потерянная при остановке на холме.

Мощность торможения

Только когда тормоз включен (но вращается), энергия рассеивается в тормозной системе. Часть энергии торможения рассеивается в шине в виде пробуксовки колеса. Обеспечение идеального пробуксовки колес является конечной целью разработки ABS, но здесь предполагается 8%. Энергия каждого тормоза зависит от количества тормозов и пропорции торможения на каждой оси.

Для расчета мощности нам необходимо знать время торможения:

Мощность определяется по формуле:

Это средняя мощность, пиковая мощность в начале торможения вдвое больше.

Повышение температуры сухого диска

Эти расчеты основаны на данных, приведенных в следующей ссылке:

Дизайн тормозов и безопасность, 2-е издание, Рулдольф Лимперт

Однократное повышение температуры

Чтобы приблизиться к повышению температуры диска, необходимо сделать предположение о том, куда идет энергия.Первоначально большая часть нагрева происходит в диске, однако затем его можно быстро охладить за счет окружающих компонентов и воздушного потока. Расчет предполагает, что 80% идет на диск.

Тепловой поток в одну сторону диска:

Однократное повышение температуры:

Повышение температуры прекращения перехода

Повышение температуры после повторной остановки также может быть приблизительно определено, хотя существует так много переменных, что предполагается, что это используется только для базовой оптимизации.

После нескольких остановок:

ПАРКОВКА НА НАКЛОНЕ

Осевые нагрузки

При парковке на склоне нижняя ось имеет большую нагрузку, чем на горизонтальной.

Нагрузка на заднюю ось — это разница между массой автомобиля и нагрузкой на переднюю ось.

Сила тяги

Если тормозное колесо очень легкое на уклоне, то шина может проскочить перед тормозом.Удержание на холме обычно требуется, когда транспортное средство направлено как вверх, так и вниз по склону. Сила тяги, необходимая для парковки автомобиля:

Если заторможена только одна из двух осей, предельный уклон составляет:

ПОТЕРИ ОТ КАБЕЛЬНЫХ ТОРМОЗОВ

Потери в кабеле не являются незначительными и варьируются в зависимости от количества и угла изгибов. Типичный поставщик кабеля использует следующий расчет для расчета эффективности кабеля:

ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ТОРМОЗА

Требования к объему тормозной жидкости

Когда применяется гидравлический тормоз, жидкость должна перемещаться по трубам. Если источником жидкости является главный цилиндр, он имеет конечную емкость. Жидкость требуется для следующих компонентов: —

Требования к фундаментным тормозам

Тормозная жидкость необходима для компенсации рабочего зазора.

Также нужно компенсировать недостаточную жесткость корпуса тормоза. Для дискового тормоза можно использовать следующее приближение:

Подушечки сжимаемости

Сжимаемость прокладки варьируется в зависимости от температуры и холода.В худшем случае это 2% холодных и 5% горячих при давлении 16 МПа. Требуемая жидкость определяется по:

Резиновый удлинитель шланга

Коэффициент расширения резинового шланга обычно принимается равным

Расширение стальной трубы

Расширение трубы очень мало и вряд ли представляет интерес, однако следует отметить, что оно пропорционально кубу диаметра, поэтому использование трубы большего размера, чем необходимо в системе с фиксированным объемом жидкости, приведет к более длительному перемещению по двум причинам: жесткость трубы и, что более важно, дополнительные потери при сжатии жидкости.

Потери главных цилиндров

Потери жидкости в главных цилиндрах увеличиваются с увеличением диаметра отверстия и давления. Разумное предположение можно найти, используя следующее:

Сжатие жидкости

Сжатие жидкости зависит от температуры и типа используемой жидкости.

Жидкость, необходимая для учета сжатия, рассчитана:

Обычно в контурах остается около 3% воздуха, который не может быть удален путем удаления воздуха.Во время торможения воздух полностью сжимается.

ДИНАМОМЕТР ИНЕРЦИИ

При испытании тормозов на динамометре важно рассчитать требования к инерции.
Многие тормоза не работают с той же скоростью, что и колеса, поэтому важно понимать, как тормоз будет установлен на машине.
Игнорируя инерцию колес, необходимая инерция динамометра задается

.

No related posts.

Похожие записи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

ООО "СКРТ-Урал" © 2005-2019