VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

Одной из причин, создающих проблемные вопросы безопасной эксплуатации автотранспортных средств, является снижение устойчивости торможения ввиду различных конструкционных и эксплуатационных факторов.

Следует отметить, что в полноприводных автомобилях наличие механической связи между колесами через трансмиссию оказывает существенное влияние на процесс их торможения. Вопросы распределения тормозного момента между колесами и осями в зависимости от внешних и внутренних факторов освещаются недостаточно.

В качестве оценочных параметров устойчивости при торможении принимаются угловое и боковое отклонения автомобиля от заданного направления скорости и заданной ориентации его продольной оси, а также величина разворачивающего автомобиль момента:

(1)

(2)

, (3)

где  – обобщенный угол поворота продольной оси автомобиля относительно начального положения, град;

_А – угловая скорость автомобиля, рад/с;

Y – боковое смещение центра масс автомобиля относительно начального положения его продольной оси, м;

– боковое ускорение центра масс автомобиля, м/с²;

v_x – скорость всех точек автомобиля в направлении его продольной оси в плане, м/с;

М_разв – разворачивающий момент, создаваемый касательными реакциями, Нм;

n – число осей на автомобиле;

i – порядковый номер оси при отсчете от передней;

R_хi – касательная реакция на колесе в контакте с дорогой (1 – для левого борта, 2 – для правого борта), Н;

В – колея автомобиля, м.

При заблокированном дифференциале раздаточной коробки (ДРК) величины тормозных сил, передаваемых через трансмиссию, в случае отсутствия осей, на колесах которых создаются разные значения тормозных моментов (из двух колес тормозящим является только одно) или колеса различаются сцеплением с опорной поверхностью (ОП) (далее будем называть такие оси полуактивными), определяются соотношением активных (тормозят оба колеса) и пассивных (без тормозящих колес или с максимальным сцеплением колес с ОП) осей, а также нормальными нагрузками.

Уравнения вращения колес и деталей трансмиссии имеют вид:

для каждого активного колеса:

М_xil + M_бil + M_кil = 0; (4)

для каждого пассивного колеса:

М_xil + M_кil = 0; (5)

для деталей трансмиссии (полуосей):

, (6)

где l– индекс, указывающий принадлежность колеса к левому (l = 1) или правому (l= 2) бортам автомобиля;

M_xil – момент, создаваемый касательной реакцией в контакте колеса с дорогой, Нм;

M_бil– тормозной момент, приложенный к колесу от тормозного барабана, Нм;

M_кil – вращающий момент, приложенный к колесу от полуоси, Нм.

При наличии на автомобиле полуактивных осей при одинаковой нормальной нагрузке на колесах активных и пассивных осей касательные реакции всегда одинаковы между собой, потеря сцепления этих колес с опорной поверхностью и их блокировка происходит одновременно. На колесах полуактивных осей до их блокировки касательные реакции иные и не равны между собой.

В общем, анализ распределения касательных реакций по колесам полноприводного автомобиля можно вести по зависимостям:

(4)

где М_хТПА, М_хП, М_хА, М_хНПА – соответственно момент касательной реакции на активных колесах полуактивных осей, колесах пассивных осей, активных осей и пассивных колесах полуактивных осей, Нм;

m– число активных колес.

На рис. 1 представлено рассчитанное таким способом распределение касательных реакций по колесам трехосного полноприводного автомобиля при различном количестве активных колес. За 100% принята суммарная тормозная сила, действующая на одном активном колесе.

Графическая интерпретация оценочных показателей устойчивости, исследованных с учетом торможения различным количеством колес, с интенсивностью торможения, соответствующей значению тормозного момента на тормозных механизмах М_б = 8,5 кН×м, на опорной поверхности с коэффициентом сцепления j = 0,2 и при различных начальных скоростях торможения (v_хо), представлена на рис. 2.

Рис. 1. Распределение касательных реакций по колесам

трехосного полноприводного автомобиля, %

В результате теоретического исследования установлено, что в случае возникновения ситуаций, при которых тормозится только часть колес, наиболее опасным является торможение полуактивными осями с расположением тормозящих колес по одному борту автомобиля. Наименее опасным – одной активной и одной полуактивной осями задней тележки.

Рис. 2. Зависимость угла разворота автомобиля и смещения его центра масс при

торможении различными колесами:

 – угол разворота автомобиля относительно его начального положения; Y – боковое смещение центра масс автомобиля относительно начального направления его продольной оси; 1, 2, 3 – соответственно блокированный, частично блокированный и дифференциальный силовой привод

Вообще, влияние механической бездифференциальной связи между осями на устойчивость полноприводного автомобиля в сторону ее повышения более себя проявляет, если торможение одной активной и одной полуактивной осями происходит на опорных поверхностях с низким коэффициентом сцепления, так как в этом случае блокируются все колеса автомобиля. Известно, что при таком распределении тормозящих колес устойчивость автомобиля ухудшается с возрастанием начальной скорости торможения. При одном и том же значении начальной скорости торможения параметры α и Y имеют большие значения при меньшей интенсивности торможения, не смотря на то, что с ростом интенсивности торможения увеличивается и разворачивающий момент вследствие увеличения неравномерности тормозных сил по бортам. Это может быть объяснено тем, что с уменьшением тормозных моментов на тормозных барабанах увеличиваются путь и время торможения, в течение которого автомобиль дальше уходит от осевой линии и разворачивается на больший угол.

Блокирование трансмиссии при отказе одного из контуров тормозного привода или нарушении регулировок тормозов позволяет значительно повысить эффективность и устойчивость торможения полноприводных автомобилей и, следовательно, их безопасность.

Код для цитирования: Скопировать