Приветствую Вас Гость | RSS

Суббота, 17.11.2018, 16:40

Меню сайта
Вход на сайт
Поиск
Друзья сайта
  • Официальный блог
  • Сообщество uCoz
  • FAQ по системе
  • База знаний uCoz
  • Статистика

    Онлайн всего: 1
    Гостей: 1
    Пользователей: 0

    Перспективы совершенствования тормозного управления


     

     

    Перспективы совершенствования тормозного управления

     

    Постоянно увеличивающаяся энергоемкость автомобилей, по­вышение числа экстренных торможений из-за роста интенсивности и плотности транспортных потоков на первое место выдвинули два основных направления развития конструкции тормозных систем, которые остаются приоритетными:

     

    совершенствование процесса взаимодействия поверхностей трения и отвода тепла колесных тормозных механизмов;

     

    совершенствование процесса управления и максимального ис­пользования сцепления шин с дорогой.

     

    Совершенствование процесса взаимодействия поверхностей трения и отвода тепла колесных тормозных механизмов направле­но на получение фрикционных материалов и разработку конструк­ций дисков, колодок и суппортов, способных противостоять очень высоким температурам и, в то же время, быстро отводить высокую температуру от поверхностей трения.

     

    Современные тормозные накладки изготавливаются из смеси фенольных смол, каучуков и металлических включений в виде по­рошков и стружки: смолы сохраняют высокий коэффициент трения при температурах 100-150 °С, металл обеспечивает работу наклад­ки без разрушений при высоких удельных давлениях до 8 МПа и способствует отводу части тепла. В процессе производства колодок на ОАО «ВАТИ», г. Волжский, применяется технология «термо­удара», которая стабилизирует фрикционные свойства и позволяет эффективно тормозить без длительного периода приработки ко­лодки к контртелу.

     

    Увеличение скорости теплопередачи стало возможным за счет установки в колесные тормозные механизмы массивных дисков с вентиляционными каналами, всасывающими воздух в центре диска и выводящими его за счет центробежной силы на периферии. В го­ночных автомобилях подается принудительно холодный воздух под давлением внутрь каналов вентилируемого тормозного диска. Изготовители переходят от использования чугунов в качестве ма­териала дисков на композиты. На некоторых моделях автомобилей высшего класса Porsche и Mercedes-Benz применены «керамиче­ские» диски, способные выдерживать очень высокие температуры и механические нагрузки.

     

    В совершенствовании процесса управления и максимального использования сцепления шин с дорогой наиболее перспективно применение антиблокировочных систем (АБС). Принцип АБС за­ключается в следующем: датчики скорости колеса подают инфор­мацию о состоянии колес на электронный блок управления (ЭБУ), который посредством заложенной в нем программы решает, когда колесо начинает блокироваться, и через систему сервоклапанов, растормаживает колесо. Чтобы тормозное управление можно было повторно использовать, система нуждается в собственном источ­нике гидравлического давления, иначе педаль тормоза будет «про­валиваться» каждый раз, когда АБС подает импульс. Необходимые компоненты АБС - датчики скорости колеса, электронный процес­сор (блок управления), программа (алгоритм функционирования АБС), сервоклапаны, гидравлический насос с электрическим при­водом и аккумулятор давления.

     

    Конструкции АБС разнообразны, однако, в любой из них ис­пользуется зависимость коэффициента сцепления φх от степени проскальзывания λ колеса, определяемой из выражения

     

     

    где

     

    и - соответственно, линейная скорость цен­тра колеса и угловая скорость колеса.

     

    При

     

     

    имеет место чистое качение колеса и λ = 0.

     

    При

     

     

    колесо катится с проскальзыванием (ведомый и тормоз­ной режимы) и 0 < λ < 1.

     

    Если

    ,

     

    то λ = 1, колесо при этом движется не вращаясь, возникает юз.

     

    При

     

     

    колесо катится с пробуксовыванием (активный режим) и λ < 0. При уменьшении скорости до нуля колесо вращается, но автомобиль остается на месте и λ стремится к бесконечности. Максимальный коэффициент сцепления φхмах и граничная степень проскальзывания λтр соответствуют наи­более эффективному режиму торможения. Таким образом, основ­ным назначением АБС является создание такого режима торможе­ния, при котором степень проскальзывания колеса была близка λтр, а коэффициент сцепления - максимальному значению φхмах . Рассмотрим работу АБС, рис. 2.13. При воздействии тормозно­го момента Мтор угловая скорость колеса уменьшается, возникает инерционный момент М„ = JKeк, где JK и ек - момент инерции и уг­ловое замедление колеса.

     

    Рис. 2.13. Схема работы АБС: а - моменты, действующие на затормаживаемое колесо; б - изменение моментов на затормаживаемом колесе от сте­пени проскальзывания

     

    Пренебрегая сопротивлениями качению и воздуха, найдем мо­мент Мх касательной реакции Rx дороги: Мх = Rxr = Rxх = МТ0р - Jkɛk. Очевидно, что Мх всегда меньше Мтор на величину Jkɛk. При изменении Мтор от нуля возрастает проскальзывание и момент Мх, который увеличивается до максимума (точка В соответствует гра­ничному значению степени проскальзывания λтр). После этого φх и Мх начинают быстро уменьшаться, а угловое замедление колеса возрастает. Во избежание блокировки колеса АБС уменьшает тор­мозной момент, делая это с некоторым запаздыванием (точка С). Момент Мтор снижается до некоторого предела (точка Е), после че­го поддерживается на постоянном, заранее установленном уровне (отрезок EF). Уменьшение Мтор вызывает понижение углового замедления, которое в точке D падает до нуля (колесо вращается равномерно), затем становится отрицательным, что означает разгон колеса. В точке F тормозной момент начинает увеличиваться, а уг­ловое ускорение колеса уменьшается, и в точке G колесо снова вращается равномерно. Затем тормозной момент возрастает до точ­ки А, после чего цикл работы АБС повторяется. Таким образом, тормозной момент при работе этой системы изменяется по контуру ACDEFGA, в результате чего реализуются значения λ, близкие λтр, и значения φх, близкие к φхмах .

     

    При работе АБС колесо то замедляет вращение, то разгоняется. Каждый цикл начинается при меньшей скорости затормаживаемого колеса. Современные электронные АБС за счет высокой частоты периодических колебаний (2-10 Гц) обеспечивают колебания по величине λ относительно λтр в пределах 0,05-0,1, при этом коэф­фициент сцепления выдерживается у максимального значения с точностью до 1,0 %. На рис. 2.14 приведена схема электронной АБС с сервоклапаном. При вращении ротора 1 в поле магнита 2 в обмотке 3 индуктируется ток, частота и амплитуда которого пропорциональны угловой ско­рости колеса. Сигналы от дат­чика поступают в ЭБУ 4. Блок управляет электромагнитным сер­воклапаном 5.

     

    Программы управления АБС могут быть неадаптивные (алгоритм поддерживает заданную величину λ) и адаптивные (сами определяют ее оптимальную величину). Известен алгоритм функционирования АБС для условия регулирова­ния угловой скорости колеса ωх по скорости автомобиля υя, обес­печивающий максимальный коэффициент сцепления φхмах в про­дольном направлении с учетом динамического радиуса колеса R0:

     

    для сухого асфальта ;

    для мокрого асфальта

    .

    Наибольшее распространение получили «трех- и четырехка- нальные» варианты установки АБС. Трехканальные АБС управля­ют передними тормозными механизмами индивидуально, а при на­чале блокирования одного из задних колес устанавливают одина­ковые тормозные моменты на задних тормозных механизмах. Однако, максимальную эффективность и устойчивость торможения обеспечивают АБС с датчиками и модуляторами на каждом колесе. При движении автомобиля, оборудованного АБС, по дороге с су­хим покрытием тормозной путь в среднем уменьшается на 10-15 %, а по дороге с мокрым покрытием - на 20-25 %. Одновременно по­вышается курсовая устойчивость ТС. Поперечное отклонение за­торможенного автомобиля от направления движения при наличии АБС уменьшается почти вдвое.

     

    В настоящее время накоплен большой экспериментальный ма­териал, подтверждающий существенное повышение активной безопасности ТС при применении АБС. Вместе с тем, исследования показали, что во время экстренного торможения водители не в со­стоянии поддерживать максимально возможное усилие в течение всей аварийной остановки. Это добавляет несколько метров к ми­нимально возможному остановочному пути.

     

    Исследования также показали, что при введении АБС в цикли­ческий режим работы, остановочный путь может быть уменьшен за счет увеличения давления в приводе тормозов. Концепция совме­стной работы сервопривода и АБС реализована фирмой Mercedes в системе ЕВА (Electronic Brake Assistance), которая по характеру перемещения педали тормоза определяет начало аварийного тор­можения. После начала критического торможения до остановки ав­томобиля сервомотор ЕВА создает максимальную тормозную силу, вплоть до блокирования колес, или до полного отпускания водите­лем педали тормоза. ЕВА может использоваться, только когда АБС работоспособна.

     

    С момента разработки АБС потенциально открылся путь к электронному управлению тормозной системой (ЕВМ). На техни­ческом семинаре в середине 1998 года компания BMW представила свои планы развития, цель которых определить архитектуру систе­мы, которая объединит компоненты тормозного управления и про­граммное обеспечение (системы управления) и позволит развивать новые свойства, а именно: динамический контроль торможения (DBC) и активный круиз-контроль (АСС). Система DBC является обновленным аналогом ЕВА. АСС - обеспечивает автоматическое замедление ТС, когда измеренная дистанция до впереди идущего автомобиля меньше, чем минимум, разрешенный для существую­щей скорости.

     

    Концепция ограничения использования гидравлики в тормоз­ных механизмах или полный отказ от нее в целом позволит увели­чить эффективность торможения ТС и надежность тормозного управления за счет электрической передачи сигналов между педа­лью тормоза и исполнительными механизмами колесных тормозов о перераспределении тормозного усилия по бортам согласно на­грузке на колесах.

     

     

     

     

    Яндекс.Метрика