Грузовые автомобили

Грузовой автотранспорт. Многоосные автомобили

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

СИЛОВОЙ ПОТОК В ТРАНСМИССИИ ПРИ ТОРМОЖЕНИИ

Представляет теоретический и практический интерес рассмо-

треть идеальный силовой поток в трансмиссии многоосного авто-

мобиля при его торможении и установить влияние схемы транс-

миссии на тормозные свойства. В настоящее время общепринято

при исследовании тормозных свойств автомобиля влияние транс-

миссии на перераспределение тормозной мощности по колесам

не учитывать. При рассмотрении двухосных и неполноприводных

автомобилей это допущение не оказывает существенного влия-

ния, для многоосных автомобилей, как будет показано ниже,

оно неприемлемо.

При торможении любого автомобиля очень трудно оптими-

зировать подводимый к каждому колесу тормозной момент.

Всегда имеет место неравенство моментов на различных коле

сах, которое на многоосных автомобилях усиливается из-за боль-

шой протяженности тормозного привода.

Сложная связь через трансмиссию между отдельными коле-

сами и мостами существенно перераспределяет тормозные

моменты в зависимости от принятой схемы трансмиссии. Для

установления закономерностей перераспределения тормозных

моментов рассмотрим силовые потоки в элементах трансмиссии

одного замкнутого силового контура, приняв следующие допу-

щения: торможение присходит под действием одного колесного

тормозного механизма, что наиболее наглядно характеризует

возможную неравномерность тормозных моментов на колесах;

двигатель не разъединен с трансмиссией и он влияет на процесс

торможения.

Представленные схемы силовых потоков иллюстрируют физическую сущность происходящих процессов и направления силовых потоков при торможении, осуществляемом тормозным механизмом, одного колеса и двигателем.

При блокированном приводе колес включенный тормозной механизм создает тормозные силы на всех колесах силового контура и поглощает кинетическую энергию колес и часть кинетической энергии вращающихся масс трансмиссии. Остальную часть гасит двигатель, работающий в режиме торможения. Возможно в определенный момент часть тормозной энергии колес будет гасить двигатель. Таким образом, блокированный привод трансмиссии обеспечивает явно выраженное выравнивание тормозного момента по колесам и, следовательно, выравнивание тормозных сил в контакте колеса с дорогой Ti и Т2

При дифференциальном приводе картина силового потока в трансмиссии совершенно иная. Тормозной механизм колеса К\ обеспечивает торможение только этого колеса и поглощает часть кинетической энергии трансмиссии и тормозящего колеса. Для колеса Къ сохраняется тяговая сила Тг и происходит процесс накопления кинетической энергии колеса, так как дифференциал, как РУТ контура, только разветвляет силовой поток, распределяя его поровну по колесам. Следовательно, в дифференциальном приводе при торможении никакого выравнивания тормозных сил не происходит. Наоборот, на колесах появляются тангенциальные силы, различные по направлению, которые создают поворачивающий, дестабилизирующий момент, нарушающий устойчивость движения автомобиля. Дифференциал выполняет функции механизма поворота.

Такова качественная картина силового потока работы трансмиссии при торможении. Для получения количественных зависимостей необходимо математическое описание расчетных схем силового потока. Приведенные уравнения для решения данной задачи не годятся, так как требуется рассмотреть неустановившийся режим работы трансмиссии.

На основании принципов теории силового потока составим дифференциальное уравнение изменения силовых факторов, приняв в качестве расчетной схемы.

Переход к другим трансмиссиям осуществляется изменением коэффициентов передачи по соответствующим входам операционных усилителей. С помощью нелинейного блока сила 7",- ограничивается величиной Тсщ, предельно возможной по условию сцепления колеса с дорогой. Начальные условия для сок и сом выбирают одинаковыми в соответствии с начальной скоростью продольного движения автомобиля их. Кроме того, в схему обратной связи интегрирующих усилителей, формирующих значения сок,-, включены диоды, что позволяет фиксировать изменение сок/ в положительных значениях до нуля (момента блокировки) и обеспечивает мгновенное разблокирование колес при снятии тормозного момента на примера решаемых с помощью разработанной методики задач ниже приведены результаты расчета изменения тормозных сил на колесах автомобиля «Урал-375Д», имеющего различные схемы трансмиссии при торможении переднего левого колеса на сухой и скользкой дорогах. Первой цифре индекса в обозначении силы Т иа рисунках соответствует порядковый номер моста, второй —принадлежность к левой (индекс 1) или правой (индекс 2) стороне автомобиля.

При дифференциальной трансмиссии подводимый к колесу тормозной момент Мб реализуется в контакте колеса с дорогой и иа другие колеса не передается, при этом тормозящееся колесо может потерять сцепление с дорогой и заблокироваться. Поворачивающий момент Мпов, действующий на автомобиль и представляющий сумму моментов тангенциальных сил относительно проекции центра масс автомобиля на дорогу, равен произведению тангенциальной реакции тормозящегося колеса на половину колеи.

При полностью блокированной трансмиссии развиваемый на колесе тормозной момент равномерно распределяется на все колеса автомобиля, а поворачивающий момент равен нулю. Все колеса автомобиля блокируются одновременно несмотря на то, что терять сцепление с дорогой могут раньше колеса с меньшими нормальными реакциями.

Частично блокированной трансмиссией назовем трансмиссию, у которой привод мостов блокированный, а привод колес в мостах дифференциальный.

В этом случае в контакте тормозящегося колеса с дорогой реализуется 65...67% момента Мб, а на колесах других мостов— 16...17%. На втором колесе того же моста появляется сила тяги, составляющая 29...33% тормозного момента, отнесенного к радиусу колеса. При этом алгебраическая сумма тангенциальных сил на колесах всех мостов, развивающих тормозные усилия, составляет Af6/(3rK), а поворачивающий момент MnoB=M6Bj(2rK) (В — колея автомобиля). Указанные соотношения тангенциальных реакций в контакте колес с дорогой остаются неизменными до момента достижения на тормозящемся колесе предельных по условиям сцепления значений. При дальнейшем увеличении момента М& увеличиваются сила тяги во втором колесе того же моста и поворачивающий момент, а тангенциальная реакция на тормозящемся колесе остается неизменной.

При достижении предела по сцеплению на тяговом колесе (точка К) тормозящееся колесо блокируется, а тяговое колесо на основании свойств дифференциала начинает вращаться с угловой скоростью, в 2 раза большей, чем скорость колес других мостов. Поворачивающий момент достигает предельного значения. При дальнейшем увеличении момента М6 никаких изменений в процессе торможения автомобиля не происходит. Следует заметить, что характер распределения тормозных сил отличен

от приведенного при другом количестве тормозящихся колес и

другой интенсивности их торможения.

Изменяется количественная характеристика рассматриваем

мых параметров, но закономерности изменения качественной

стороны процесса торможения сохраняются.

Экспериментальная проверка разработанной математической

модели и достоверности полученных с ее помощью результатов

проводилась испытанием автомобиля «Урал-375Д» на трехосном

барабанном стенде.

На рисунках видно, что результаты расчетных и эксперимен-

тальных исследований полностью согласуются качественно и с

достаточной для практики точностью количественно, что под-

тверждает правомерность принятых при создании математиче-

ской модели допущений и возможность ее использования при

проведении аналогичных исследований.

Таким образом, приведенные выше материалы показали, что

исследование и оценку тормозных свойств многоосных автомо-

билей необходимо проводить с учетом закономерностей распре-

деления тормозных сил по колесам в зависимости от схемы уста-

новленной на автомобиле трансмиссии.

Рассмотренная методика расчета трансмиссии на базе теории силового потока позволяет определить очередность потери сцепления и блокировки колес в процессе нарастания давления в

тормозном приводе, изменение суммарной тормозной силы

в контакте всех колес с дорогой, а также определить поворачи-

вающий момент МПОВ, действующий на автомобиль, и оценить

устойчивость автомобиля при торможении.

Установленные закономерности влияния типа трансмиссии на

распределение тангенциальных сил при торможении по колесам

следует учитывать при формировании независимых контуров

тормозного привода.

При дифференциальной или частично блокированной транс-

миссиях применение диагонального или полудиагонального раз-

деления тормозного привода на контуры недопустимо. В этом

случае возможно появление больших дестабилизирующих мо-