Тормозная система легкового автомобиля

Исходными данными  для динамического расчета является техническая характеристика автомобиля:

-полная масса  автомобиля mа= 2480кг ;

-снаряженная  масса автомобиля mсн=1875кг ;

-база автомобиля  L=3130мм;

-шины 245/55WR17;

-габаритная высота Н=1490мм.

Для автомобиля BMW 735Li нормальные реакции колес переднего моста определяются как:

Rz1=G(1-y+cZ),

а для заднего моста:

Rz2=G(y-cZ),

где y=а/L;

c=hg/L;

hg- высота центра масс автомобиля;

hg=0,39*Н (для снаряженного автомобиля);

hg=1.03*0.39*H (для полной массы автомобиля);

G,(н)-вес автомобиля;

G_сн= 18393,75Н;

G_полн= 24328,8Н;

L=3130,(мм)-база автомобиля;

a и b,(м)-проекция расстояния между центром масс и передним и задним мостами соответственно;

Z-относительное замедление (обычно принимают в пределах от 0 до 9);

a и b можно найти из системы:

a+b=L и a/b=G2/G1.

a_сн=1470 мм;

a_полн=1660 мм;

b_сн=1660 мм;

b_полн=1470 мм;

y=1470/3130=0,47; y_полн=1660/3130=0,53.

c=0,39*1490/3130==0,186

c=0,39*1,03*1490/3130==0,191(для полной массы автомобиля)

Тормозные силы на первом и втором мостах можно найти:

 

Ftj=Rzj*Z;

Тормозные моменты на колесах j-того моста определяются как:

 

Mti=Fti*rdi,

 

где rdi,(м)-динамический радиус колеса i-того моста.

Удельные тормозные силы равны:

 

Dt1=Z(1-y+cZ),

Dt2=Z(y-cZ).

 

Dt1-удельная тормозная сила на тормозных моментах переднего моста;

Dt2-удельная тормозная сила на тормозных моментах второго моста;

 

Zкр=(y-Ф)/c;

 

где Zкр=5,5/9,81=0.56.

отсюда мы можем найти показатель соотношения тормозных сил Ф:

 

Ф=y-Zкрc;

 

Ф=0,47-0,56*0,186=0,366

Ф=0,53-0,56*0,191=0,423

 

 

Результаты динамического расчета  приведены в таблицах 1 и 2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Для снаряженной массы автомобиля

Таблица1

Z	Rz1,Н	Rz2,Н	Ft1,Н	Ft2,Н	Mt1,Нм	Mt2,Нм	Dt1,Нм	Dt2,Нм
0.0	9748.688	8645.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000
0.1	10090.811	8302.939	1009.081	830.294	362.26	298.076	0.055	0.045
0.2	10432.935	7960.815	2086.587	1592.163	749.084	571.865	0.113	0.086
0.3	10775.059	7618.691	3232.518	2285.607	1160.474	820.534	0.176	0.124
0.4	11117.183	7276.568	4446.873	2910.627	1596.427	1044.292	0.242	0.158
0.5	11459.306	6934.444	5729.653	3467.222	2056.945	1244.733	0.312	0.188
0.6	11801.430	6592.320	7080.858	3955.392	2542.028	1419.986	0.385	0.215
0.7	12143.554	6250.196	8500.488	4375.137	3051.675	1570.674	0.462	0.238
0.8	12485.678	5908.073	9988.542	4726.458	3585.877	1696.798	0.534	0.257
0.9	12827.801	5565.949	11545.020	5009.354	4144.662	1798.350	0.628	0.272
1.0	13169.925	5223.825	13169.925	5223.825	4728.0	1875.353	0.716	0.284

Ф=0,366;

    

 

 

 

 

 

рис.3.1. Диаграмма распределения удельных тормозных сил

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.для полной  массы автомобиля.

Таблица 2.

Z	Rz1,Н	Rz2,Н	Ft1,Н	Ft2,Н	Mt1,Нм	Mt2,Нм	Dt1,Нм	Dt2,Нм
0.0	11434.536	12894.264	0.000	0.000	0.000	0.000	0,000	0,000
0.1	11899.216	12429.584	1189.922	1242.958	427.182	446.222	0,049	0,051
0.2	12363.896	11964.904	2472.779	2392.980	887.720	859.080	0,101	0,098
0.3	12828.576	11500.224	3848.573	3450.067	1381.638	1238.574	0,158	0,142
0.4	13293.256	11035.544	5317.302	4414.218	1903.911	1584.700	0,219	0,181
0.5	13757.936	10570.864	6878.968	5285.432	2369.549	1897.470	0,283	0,217
0.6	14222.716	10106.184	8533.570	6063.710	3063.551	2176.871	0,350	0,249
0.7	14687.297	9641.503	10281.108	6749.052	3690.917	2422.900	0,423	0,277
0.8	15151.977	9176.823	12121.582	7341.458	4351.648	2635.583	0,498	0,302
0.9	15616.657	8712.123	14054.990	7840.910	5045.741	2814.887	0,578	0,322
1.0	16081.337	8247.463	16081.337	8247.463	5773.200	2960.840	0,661	0.339

Ф=0,423;

 

 

 

 

 

 

рис.3.2. Диаграмма распределения удельных тормозных сил.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.2Проверка тормозных качеств автомобиля на соответствие международным нормативным документам

 

 

 

В целях проверки транспортного  средства на соответствие требованиям  Правил ЕЭК ООН №13 для обоих  мостов строятся  кривые реализуемого сцепления  _{как функция относительного замедления} Z.

 

 

     _,

 

 

     _,

 

 

 

где _{, Н – нормальные реакции дороги на соответс}твующий мост при статических   условиях; G_сн1= 8645,1Н; G_сн2= 9748,7Н

G_полн1= 12894,3Н;G_полн2= 11434,5Н

    ,Н – реальные тормозные силы, реализуемые колёсами соответственно переднего и заднего мостов.

Транспортное средство должно удовлетворять  соотношению:

Z ≥0.1+0.85(φ-0.2),

где φ изменяется в пределах от 0,2 до 0,8.

Давление рабочего тела

 

t

 

- коэффициент пропорциональности; 

_{- КПД  гидроцилиндра;}

n- число колёс моста.

 

Снаряжённая масса автомобиля

 

  _Н/мм²

 

t

Полная масса автомобиля

  _Н/мм²

 

 

t

                                                 Талица 3

Коэффициент реализуемого сцепления

 

	Z	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0
Снаряжённый автомобиль	kφ1	0,12	0,24	0,36	0,50	0,64	0,78	0,94	1,10	1,27	1,45
	kφ2	0,09	0,16	0,23	0,29	0,35	0,40	0,43	0,46	0,49	0,51
Гружёный  автомобиль	kφ1	0,09	0,19	0,29	0,41	0,52	0,64	0,78	0,91	1,05	1,20
	kφ2	0,11	0,21	0,30	0,38	0,45	0,51	0,57	0,62	0,66	0,70

 

 

Рис.3.3

 

 

 

 

 

Рис.3.4

3.3Проектный расчет тормозных механизмов.

 

Выбираем  тип тормозных механизмов: дисковые тормозные механизмы и спереди, и сзади. Дисковые тормозные механизмы лучше, т.к. эффективность торможения выше.

 

Исходные  данные для проектировочного расчета:

1.Средний  радиус трения накладки r_тр=128мм.

2.Суммарная  площадь накладок одного переднего  тормозного механизма F_нак1=103,2см².

3. Суммарная  площадь накладок одного заднего  тормозного механизма F_нак2=103,2 см².

4.Масса диска  m=5,51 кг.

 

 

1.Определяем коэффициент распределения  Ф для снаряженного состояния  автомобиля.

Ф=y-cZ_кр=0.366.

 

2.Находим тормозные моменты  переднего и заднего моста  при Z_кр.

M_t1=(1-Ф)Z_крGr_д=(1-0.366)*0.56*18393,75*0.359=2344,5Нм.

M_t2=ФZ_крGr_д=0.417*0.56*18393,75*0.359=1542 Нм.

 

G-полный вес автомобиля.

 

3.Определяем тормозные коэффициенты  к_т1 и к_т2.

к_т1=2mr_ср=2*0,4*0,128=0,1024.

к_т2=2mr_ср=2*0,4*0,128=0,1024.

 

4. Ф= (k_t2d_ц2²)/( k_t1d_ц1²⁺ k_t2d_ц2²).

Откуда находим d_ц1:

т.к. k_t1=k_t2 , то d_ц1= d_ц2 / =24 / =24*1,182=46,91 мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.Проверочный расчёт  тормозной  системы

 

Тормозной момент зависит от прижимной  силы Fs:

 

Mt=2mFsrs;

 

Рис.1.Расчетная схема дискового  тормозного механизма.

 

R=162мм;

r=94мм;

a=50град;

Радиус rs может быть найден как:

 

rs=(R+r)/2;

 

Расчет показателей  износо- и теплостойкости тормозных  механизмов.

Удельная нагрузка на тормозные  накладки:

 

q=Ga\åFн,

 

где Ga,(Н) - полный вес автомобиля;

åFн,(м²) – суммарная площадь всех накладок тормозных механизмов.

Fн1=pa(R^{2 -} r²)/360=75.50 см²;

Fн2=pa(R^{2 -} r²)/360=75.50 см²;

Fн1-суммарная площадь накладок передних тормозных механизмов;

Fн2-суммарная площадь накладок задних тормозных механизмов;

åFн=4Fн+4Fн2 =604см²;

q=18393,75/604*10^-4=0,30 МПа;

q=[0.12..0.5]МПа.

 

Удельная работа трения:

 

Li=miV²_max\2Fi^нак=RziV²_max\2gFi^нак;

 

Li- удельная работа тормозного механизма i-той оси;

mi- масса, приходящаяся на колесо;

V_max- начальная скорость при торможении;

Fi^нак- площадь тормозных накладок i-того тормозного механизма;

m1=495 кг;

m2=442,5 кг;

V_max=80 км\ч;

F1^нак=151 см²;

F2^нак=151 см²;

L1=495*22,22²/2*151*10^-4=8,10МДж\м²;

L2=442,5*22,22²/2*151*10^-4=7,24МДж\м²;

Li=[10..20] МДж\м²;

 

Нагрев тормозного диска  за одна торможение:

 

Dti=miV²_max\2QmiC;

 

Qmi- масса i-того тормозного диска;

C- теплоемкость материала диска;

Qm1=5,51 кг; Qm2=3,9 кг

C=500 Дж\кг*к;

Dt1=495*22.22²\2*5,51*500=44.35 к;

Dt2=442,5*22.22²\2*3,9*500=56.00к;

Dti<80 к;

 

Удельная нагрузка в  контакте пары:

 

qs=Fs\Fнак,

 

где Fs – сила, с которой прижимается накладка.

Fs1=Mt1/2mrтр;

Fs2=Mt2/2mrтр;

Fs1=2344,5/2*0,45*0,128=20351,6Н;

Fs2=1542/2*0,45*0,128=13385,4Н;

qs1 =20351,6/75,5*10^-4=2.70Мпа;

qs2 =13385,4/75.5*10^-4=1.77Мпа;

qs <5 МПа.

 

 

 

 

 

 

Изгиб скобы дискового  тормозного механизма:

Q=Fs;

Изгибающий момент:

Ми=Q(h+rsin(p-a))

Наибольшее значение момента при a=p\2.

 

Gи=Q(h+r)\W<[ Gи]

 

W,м³-момент сопротивления изгибу сечения скобы.

[ Gи]=250..450 МПа (для стали и чугуна).

 

Рис2.Расчетная схема скобы дискового  тормоза.

 

 

Рис.3.Сечение скобы.

 

 

W=BH²\6;

 

B₁=200 мм; B₂=180 мм

H1=12 мм;

H2=12 мм;

W₁=4.8 см²;

W₂=4.32 см²;

h=34,0 мм;

r=28мм;

Gи1=20351,6*(0,034+0,028)/4,8*10^-6 =262,87МПа;

Gи2=13385,4*(0,034+0,028)/4.32*10^-6 =192.10МПа;

Материал скобы –чугун;

Gи=200..300 Мпа (для алюминиевых скоб);

 

Перемещение концевых сечений  скобы:

 

D=Q(h³\3+r(h²p\2+r²p\4+2rh))\EI;

 

I=BH³\12;

 

Е=(1,15..1,55)10⁵ МПа (для аллюминия);

I₁=2.88 см⁴;

I₂=2.59 см⁴;

D₁=0.70 мм;

D₂=0.52 мм;