авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 |

Прогнозирование устойчивости и тормозных свойств мототранспортных средств

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

УДК 629.1.073

Льянов Марат Савкузович

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ И ТОРМОЗНЫХ СВОЙСТВ МОТОТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ

Специальность 05.05.03 – Колесные и гусеничные машины

АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
доктора технических наук

________________________________________________________________

Ижевск 2008

Работа выполнена на кафедре «Автомобили» Горского государственного аграрного университета

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Кушвид Р.П.

доктор технических наук, профессор Полунгян А.А.

доктор технических наук, профессор Филькин Н.М.

Ведущее предприятие: ОАО "Завод им. В.А. Дегтярева" (ЗиД)

Защита состоится «11» декабря 2008 г. в 1400 часов на заседании диссертационного Совета Д 212.065.03 по присуждению ученой степени доктора технических наук при Ижевском государственном техническом университете по адресу: 426069, г. Ижевск, ул. Студенческая, 7.

Ваши отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по указанному адресу.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке Ижевского государственного технического университета.

Автореферат разослан «____»______________ 2008 г.

Ученый секретарь
диссертационного совета,
доктор технических наук,
профессор Ю.В. Турыгин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации. Обеспечение безопасности движения колесных машин – одна из актуальнейших проблем современного мира. Известно, что в результате дорожно-транспортных происшествий погибает больше людей, чем в локальных войнах и конфликтах. Из колесных машин наиболее скоростными являются автомобили и мототранспортные средства (МТС), поэтому для них особую актуальность представляет повышение эффективности торможения и устойчивости движения, без которых невозможно обеспечить безопасность движения. По сравнению с автомобилем мотоцикл (МТС) менее устойчив, отсутствует кабина – основной элемент пассивной безопасности транспортного средства. Поэтому мотоциклист и его пассажиры являются наиболее незащищенными и уязвимыми участниками дорожного движения. В связи с изложенным особую актуальность приобретают работы, направленные на прогнозирование устойчивости и тормозных свойств МТС, которые могут стать основой повышения активной (совершенствование тормозной системы и системы управления движением) и пассивной (увеличение потенциальной устойчивости за счет выбора рациональных конструктивных параметров) безопасности движения МТС.

Связь работы с крупными научными программами, темами. Работа выполнена в соответствии с планами НИР по темам: «Проектирование, эксплуатация и ремонт мобильных машин и средств механизации с/х производства» № гос. рег. 01.9.90002330; «Разработка, исследование и внедрение в производство дискового тормоза с механическим приводом для мотоцикла ММВЗ», № гос. рег. 01.200.207979; «Разработка, исследование и внедрение в производство барабанного тормоза с воздействием одной колодки на другую, № гос. рег. 01.200.207980; «Проектирование, эксплуатация и ремонт колесных машин для горных условий», № гос. рег. 01.2.00708203.

Цель исследований – повышение безопасности движения МТС совершенствованием методов прогнозирования устойчивости и тормозных свойств на этапе проектирования.

Задачи исследований:

  • с целью прогнозирования эффективности известных тормозных систем МТС рассмотреть: взаимодействие разжимного кулака с роликами (нажимными поверхностями) тормозных колодок; взаимодействие разжимного клина с роликами и толкателями тормозных колодок; взаимодействие элементов винтовой передачи; разработать методы определения коэффициентов полезного действия разжимных (нажимных) устройств тормозных механизмов колесных машин;
  • провести сравнительное исследование различных разжимных устройств тормозов колесных машин;
  • разработать метод расчета двухколесного МТС на устойчивость движения;
  • разработать метод расчета мотоцикла с коляской на устойчивость движения;
  • разработать метод расчета трехколесного МТС на устойчивость движения;
  • установить взаимосвязь конструктивных параметров и критериев устойчивости МТС;
  • разработать имитационные математические модели торможения МТС и криволинейного движения, позволяющие прогнозировать характеристики движения МТС, оснащенного системами активной безопасности (САБ);
  • произвести имитационное моделирование движения трехколесных МТС (трициклов) для случаев торможения с антиблокировочной системой (АБС), разгона с противобуксовочной системой (ПБС), поворота с системой динамической стабилизации (СДС) в различных условиях движения.
  • разработать методы проведения дорожных испытаний мотоциклов на устойчивость и сравнить результаты теоретических и экспериментальных исследований.

Объекты исследования: нажимные устройства барабанных и дисковых тормозов МТС и собственно мотоциклы – двухколесные, трехколесные и с коляской, трехколесные МТС различных конструктивных схем.

Методы исследования. При решении поставленных задач использованы методы математического анализа, аналитической механики, математического моделирования, а также разработанные методы проведения экспериментальных исследований по определению критических скоростей и углов бокового увода шин МТС. Основные результаты теоретических исследований сопоставлены с экспериментальными данными.

Научная новизна работы:

  • впервые с единых позиций по влиянию на тормозные свойства МТС рассмотрено взаимодействие основных функциональных элементов разжимных (нажимных) устройств тормозных механизмов МТС и получены аналитические выражения для определения основного критерия их оценки – коэффициента полезного действия, позволившего провести сравнительные исследования и сделать обоснованные выводы, способствующие совершенствованию тормозной системы и улучшению тормозных свойств;
  • разработаны методы расчета устойчивости движения МТС различных типов и получены аналитические выражения для определения основных критериев оценки устойчивости – критических скоростей опрокидывания и заноса, позволяющие установить их взаимосвязь с конструктивными параметрами, и тем самым повысить потенциальную устойчивость МТС;
  • разработана имитационная математическая модель, позволяющая прогнозировать характеристики движения трехколесного МТС, оснащенного САБ, использование которых позволит повысить устойчивость МТС при торможении, разгоне и выполнении маневров.

Практическая значимость. Разработанные методы расчета и программные реализации на ЭВМ позволяют на стадии проектирования определить рациональные конструктивные параметры, обеспечивающие повышение эффективности тормозной системы и потенциальной устойчивости МТС.

Реализация работы. Разработанные в диссертации научные положения и рекомендации использованы для совершенствования перспективных двухколесных и трехколесных МТС завода им. В.А. Дегтярева и Минского мотовелозавода путем внедрения разработанных методов расчета в инженерную практику, а также в учебном процессе Горского государственного аграрного университета и Белорусско-Российского университета, путем включения полученных результатов в рабочие программы по дисциплинам «Автомобили» и «Автотранспортные средства».

Апробация работы. Основные положения диссертации обсуждались на научно-технических конференциях Горского государственного аграрного университета, на республиканских и международных научно-технических конференциях (г. Владикавказ, г. Ставрополь, г. Могилев), международных научных симпозиумах (г. Ярославль, г. Москва), научном семинаре кафедры «Колесные машины» МГТУ им. Н.Э. Баумана, научно-методическом семинаре кафедры «Автомобили» Горского государственного аграрного университета, на научно-техническом совете ОГК завода им. В.А. Дегтярева, научном семинаре кафедры «Автомобили» МГТУ «МАМИ».

Публикации. Основные научные результаты, отражающие важнейшие итоги диссертации, опубликованы в 54 трудах, в том числе: 3 монографии, 11 статей в центральных рецензируемых журналах («Автомобильная промышленность», «Тракторы и сельскохозяйственные машины», «Вестник машиностроения»), 20 статей в научно-теоретических журналах, 4 статьи в рецензируемых сборниках научных трудов, 4 статьи в материалах международных научных симпозиумов, 4 авторских свидетельства (патента), 8 тезисов докладов на межвузовских, Всероссийских и международных научно-технических конференциях.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка использованных источников и приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении содержатся сведения о вкладе отечественных и зарубежных ученых в развитие конструкции, теории и расчета МТС. Обоснованно устанавливается, что вопросы теории и методов расчета тормозных систем и устойчивости МТС недостаточно разработаны. Формулируется цель и определяются задачи исследования. Приводятся сведения об актуальности, новизне и практической значимости работы, апробации полученных результатов и положениях, выносимых на защиту.

В первой главе дан обзор и анализ современного состояния проблем обеспечения безопасности движения МТС, рассмотрены математические модели движения, аналитические зависимости, состояние разработки систем активной безопасности и методов дорожных испытаний МТС. Поставленные задачи определены на основе анализа работ отечественных и зарубежных авторов, научных и инженерных школ НАМИ, МГТУ им. Н.Э. Баумана, МАМИ, Республики Беларусь, ЗиД, ИЖмаш и др.

Во второй главе произведена оценка эффективности тормозных механизмов МТС с различными нажимными устройствами. Так, рассмотрено взаимодействие разжимного кулака с роликами колодок и нажимной поверхностью колодок и получены аналитические выражения для коэффициентов полезного действия кулачкового разжимного устройства.

Рассмотрим два случая взаимодействия разжимного кулака с колодками барабанного тормоза: кулак передает усилия на колодки через ролики, установленные на нажимных концах колодок (рисунок 1); кулак непосредственно воздействует на нажимные концы колодок (рисунок 2).

Составим уравнение равновесия разжимного кулака, взаимодействующего с роликами колодок

,

откуда крутящий момент на разжимном кулаке

, (1)

где Р – сила, приложенная к рычагу нажимного кулака длиной l, Q1, Q2 – разжимные усилия (или реакции) первичной и вторичной колодок; Р1, Р2 – силы воздействия стяжных пружин колодок на разжимной кулак; d – диаметр окружности эвольвенты или плечо приложения разжимающих сил; f – коэффициент трения качения, ; ; r0 – расстояние до начальной линии контакта кулака с роликом при выключенном тормозе, зависящее от износа накладок; – угол, соответствующий радиусу линии контакта профиля разжимного кулака с роликом колодки при торможении, за начало отсчета которого принят радиус r0; k – коэффициент пропорциональности, равный отношению радиального перемещения образующей профиля m к углу поворота , вызвавшему это перемещение, .

Коэффициент полезного действия разжимного кулака, воздействующего на колодки можно определить как

,

где N1, N2, M1, M2 – мощности и моменты с учетом и без учета потерь на трение; 1, 2 – угловые скорости взаимодействующих элементов, 1 = 2.

Момент М1 определяется по формуле (1), момент М2 по той же формуле, но при .

Рисунок 1

Схема взаимодействия разжимного кулака с роликами
колодок

Рисунок 2

Схема взаимодействия разжимного кулака с пятками колодок

Тогда коэффициент полезного действия разжимного кулака, воздействующего на колодки через ролики с учетом равенства примет вид

. (2)

Для случая непосредственного воздействия разжимного кулака на плоские концы колодок, параллельные оси симметрии тормозного механизма,

, (3)

где – коэффициент трения скольжения, .

Приводится числовой пример расчета коэффициента полезного действия для случаев, показанных на рис. 1 и рис. 2. Так, при наличии между кулаком и колодками трения качения , трения скольжения – . Для изношенных накладок те же коэффициенты будут соответственно равны и .

Из полученных результатов вытекает:

по мере износа накладок уменьшается коэффициент полезного действия кулачкового разжимного устройства;

степень уменьшения коэффициента полезного действия меньше при трении качения и больше при трении скольжения (более 2-х раз);

выведена формула для аналитического определения коэффициента полезного действия кулачкового разжимного устройства, позволяющая однозначно, на основе конструктивных, геометрических и физических параметров разжимного устройства, находить его значение.

Рассмотрено взаимодействие разжимного клина с роликами и толкателями колодок и получены аналитические выражения для коэффициентов полезного действия клинового разжимного устройства, проведено сравнительное исследование клинового и кулачкового разжимных устройств.

Рассмотрим схему взаимодействия клина, роликов и нажимных поверхностей колодок (рисунок 3), где обозначено: Р – толкающая сила, приложенная к клину; Q, РП, F – силы сопротивления колодок, пружин и трения перемещения толкателей, на нажимные поверхности которых, воздействуют ролики; – угол наклона (образующий угол) клина; S, fS – усилия, передаваемые через линии контакта клина, роликов и нажимных поверхностей толкателей, которые направлены по общим нормалям к рабочим параллельным поверхностям клина и толкателей, и соответствующие этим усилиям силы сопротивления качению; f – коэффициент трения качения.

Рисунок 3

Схема взаимодействия клин нажимные концы колодок

Коэффициент полезного действия передачи клин-нажимные поверхности толкателей может быть определен по отношению

, (4)

где N1, N2, Q1, Q2 – мощности и силы с учетом и без учета потерь на трение; V1, V2 – скорости взаимодействующих элементов, V1 = V2.

Приведем силы, действующие в передаче клин-нажимные поверхности колодок к линиям контакта клина с роликами (рисунок 4).

Толкающая (приводная) сила, необходимая для создания требуемого момента трения тормоза

. (5)

С другой стороны клин воздействует на ползун вдоль его оси с силой Q, равной

.

Рисунок 4

Схема сил, действующих на разжимной клин

Приравнивая полученные из (5) и (6) выражения для S, найдем зависимость между P и Q

(7)

Подставив в отношение (4) значения Q1 и Q2, определенные из равенства (7) с учетом и без учета (f = 0) трения найдем

, (8)

представляющее собой выражение для определения коэффициента полезного действия передачи клин – ролики – нажимные поверхности толкателей колодок.

Выражение (8) для случая непосредственного воздействия клина на нажимные поверхности толкателей колодок запишется как

.

где – коэффициент трения скольжения.

Если в кулачковом разжимном устройстве кулак действует непосредственно на ролик или, в случае его отсутствия, на пятку колодки, то в клиновом разжимном устройстве неизбежно присутствуют промежуточные звенья, толкатели, передающие в определенном направлении разжимающие колодки усилия. Толкатели, представляющие собой стержни (поршни) находящиеся в цилиндрических направляющих, при перемещениях должны преодолевать силы трения, возникающие в местах контакта цилиндрических поверхностей стержня и отверстия, которые можно определить как (рисунок 3)

. (9)

где 1 – коэффициент трения скольжения со смазкой.

Тогда коэффициент полезного действия клинового разжимного устройства (передачи клин – ролики – толкатели – колодка) определится как

, (10)

где т – коэффициент полезного действия пары толкатель – цилиндр.

Коэффициент полезного действия пары толкатель – цилиндр не может быть больше, чем КПД гидроцилиндра по следующим причинам:

  • условия смазки толкателя хуже;
  • толкатель испытывает внецентренное нагружение, зависящее от степени износа накладок;
  • на нажимной торец толкателя со стороны ролика действует сила, направленная под углом к его оси симметрии, создавая дополнительное сопротивление (9).

Принимая т в лучшем случае равным 0,9, f = 0,06 и = 70 для клинового разжимного устройства по формуле (10) найдем

.

Следовательно, при прочих равных условиях, коэффициент полезного действия клинового разжимного устройства, вопреки распространенному мнению, ниже, чем у кулачкового разжимного устройства (0,6<0,86).

Если бы клин действовал непосредственно (без роликов) на пятки колодок, то коэффициент полезного действия был бы значительно меньше (при  = 0,18; = 0,36).

В диссертации рассмотрены также разжимные устройства различной ориентации в пространстве для дисковых тормозов мотоциклов, основным функциональным элементом которых является клин или полуклин.



Pages:   || 2 | 3 | 4 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.