CC BY
36
ОБҐРУНТУВАННЯ ТА ОЦІНКА ЕФЕКТИВНОСТІ СХЕМИ ГАЛЬМОВОГО ПРИВОДУ ТРИВІСНОГО МОНОБЛОЧНОГО
АВТОБУСА
Л.В. Крайник, професор, д.т.н., ВАТ «Укравтобуспром», м. Львів, І.Г. Дуфанець, аспірант, Національний університет «Львівська політехніка»
Анотація. Реалізація в СНД пілотного проекту тривісного так званого 15-метрового міського автобуса / тролейбуса «Богдан А231» з моноблочним кузовом зумовила необхідність системного аналізу і перегляду традиційних засад проектування двовісних та дволанкових тривісних автобусів/ тролейбусів. Зокрема, проведено аналіз трьох можливих схем розділення гальмового приводу та оцінка їх ефективності з точки відповідності нормативним вимогам ЄЕК ООН №13-09. Для збільшення швидкодії приводу запропоновано додаткове введення пришвидшувального клапана з диференціальним поршнем.
Ключові слова: надвеликий тривісний автобус, схеми розділення гальмового приводу, оцінка ефективності.
Вступ
Законодавчо вмотивований перехід європейських виробників на нову генерацію міських автобусів з низькою (340 - 360 мм) підлогою в салоні, що дозволяє перевезення людей з фізичними вадами в громадському транспорті, обумовив появу нового типу надвеликих автобусів (мега-клас):
- окрім класичних дволанкових (зчленованих) 17-18 метрових, де у зв’язку з вимогами низької підлоги здійснився перехід на так звану штовхаючу систему силового приводу з розміщенням силового агрегату в причепі і відповідним введенням складної і дорогої елоктронно-гідравлічної системи стабілізації траєкторії руху через механізм з’єднання секцій, що передає штовхаючі зусилля на передню ланку кузова;
- так званих 15-метрових тривісних автобусів з моноблочним кузовом, що при меншій на 8 - 12 % пасажиромісткості у порівнянні з дволанковими є дешевшими на 15 - 20 %.
Власне цей клас 15-метрових моноблочних тривісних автобусів і став домінуючим
впродовж останніх 10 років в категорії надвеликих міських та приміських машин.
Мета і постановка задачі
Розроблення та постановка на виробництво для корпорації «Богдан» автобуса / тролейбуса такого типу (мод. А231/Е231 «Богдан»), що за пасажиромісткістю еквівалентний замортизованому парку дволанкових автобусів Ікарус-280, зумовили ряд нових проблем, методологія вирішення яких відсутня в практиці вітчизняного автобусо-будування і країн СНД [1].
Зокрема, це стосується і проблеми вибору найбільш ефективної з трьох можливих схем міжосьового розділення гальмового приводу (без врахування діагонального, який завідомо негативно впливає на курсову стійкість при використанні аварійної системи гальмування).
Додатковими чинниками є використання у робочій гальмовій системі двох типів гальмових механізмів - дискових на передній і задній осях, барабанних на середній ведучій осі з подвійними шинами, а також суттєвий вплив пневмопідвіски і її кінематики на дина-
G
О1
Zl А1 Р1
3238
L0
" т 2584
5822
Ат 2т
Рис. 1. Сили, що діють на гальмуючий автобус з протиклювальним варіантом кінематичної схеми підвіски
динамічний перерозподіл осьових навантажень при гальмуванні.
Таким чином метою цієї роботи є вибір схеми міжосьового розділення гальмового приводу тривісного автобуса з моноблочним кузовом на базі вищезазначених умов та оцінки їхньої ефективності при використанні кожного з контурів як аварійної гальмової системи.
Методика вирішення задачі
На основі розробленої математичної двомір-ної моделі гальмуючого тривісного автобуса з протиклювальним варіантом кінематичної схеми підвіски (рис. 1) проведено дослідження трьох можливих схем міжосьового розділення приводу гальм, кожен з двох контурів якої повинен виконувати функції аварійної гальмової системи з забезпеченням нормативних вимог [2] щодо ефективності, тобто для автобусів категорії М3 сповільнення не менше 1,5 м/с2 як при повній, так і при спорядженій масах:
1) в передньому контурі приводу гальмові механізми переднього моста, а в задньому контурі - гальмові механізми середнього і заднього мостів (рис. 2);
2) в передньому контурі приводу гальмові механізми переднього і заднього мостів, а в задньому - гальмові механізми середнього моста (рис. 3);
3) в передньому контурі приводу гальмові механізми переднього і середнього мостів, а в задньому - гальмові механізми заднього моста (рис. 4).
Підбір дискових і барабанних гальмових механізмів здійснювався з умови достатньої ефективності для доведення коліс до межі блокування на сухій дорозі з коефіцієнтом зчеплення ф = 0,7. Зміни координати центра
мас Lc, L1 для спорядженої і повної маси автобуса (12420 кг і 22350 кг) залишались постійними для всіх трьох схем приводу, для кожної з яких варіювались відповідно значення гальмових сил на осях, задіяних як аварійна гальмова система для конкретної схеми приводу.
Рис. 2. Схема розділення приводу «1»
Рис. 3. Схема розділення приводу «2»
Величини значень сповільнення автобуса при використанні тільки одного з контурів приводу визначались на базі відомих залежностей [3 - 6] і сумісного розв’язку чотирьох рівнянь, що формують сповільнення Jr і питому уг гальмівну силу та нормальну реакцію 2 і граничну гальмівну силу Рг з умови максимального використання зчеп-
R
R
о
Р
т
лення шин осі з дорогою.
Рис. 4. Схема розділення приводу «3»
Аналіз отриманих результатів розрахунку (табл. 1) дозволяє констатувати, що традиційне для двовісних автобусів розподілення гальмового приводу на два контури передньої осі і, відповідно, задньої осі з довключенням третьої осі для цієї моделі (що є і найпростішим варіантом виконання приводу і, на перший погляд, цілком логічним) не забезпечує регламентованого згідно з [2] сповільнення при спорядженій масі автобуса (зменшення висоти центра мас та довантаження передньої осі) при гальмуванні переднім контуром (передньою віссю) як аварійною системою < 1,5 м/с2).
Третя схема приводу з окремим контуром третьої осі з одинарними шинами і максимальним відносним розвантаженням осі при екстреному гальмуванні не задовольняє вимог як для спорядженої, так і повної маси.
Таблиття 1 Максимально можливі сповільнення надвеликого тривісного автобуса при гальмуванні кожним із контурів робочої системи
Єдиним прийнятним варіантом, що задовольняє і вимоги [2] з запасом ефективності 1,6 - 1,8, є схема «2» довключення в передній контур (з передньою віссю) гальм третьої осі (табл. 1). Задній контур (гальма ведучої другої осі із здвоєними шинами) безперечно забезпечуватиме меншу ефективність у порівнянні з переднім (двовісним) контуром, але з достатнім запасом для
виконання умов нормативних вимог. Безперечно, що з умов забезпечення траєкторної стійкості при гальмуванні, окрім вище зазначеного конструктивного ускладнення пневмоприводу, необхідна і установка пришвидшувального клапана пневмоприводу гальм третьої осі.
Висновки
Для тривісних надвеликих автобусів з моноблочним кузовом необхідна оригінальна схема розділення приводу (контурів) робочої гальмової системи з включенням в передній контур гальм першої і третьої осей і традиційним заднім контуром ведучої (другої) осі із здвоєними шинами.
Література
1. Свинарчук О.В., Крайник Л.В., Дуфанець
І.Г., та інші Надвеликий тривісний міський автобус/тролейбус «Богдан» А231 // Автотехніка. Автобуси, вантажівки. - Львів, 2007.
2. ДСТУ иМЕСЕ Я 13-09:2002. Єдині тех-
нічні приписи щодо офіційного затвердження дорожніх транспортних засобів категорій М, N і О стосовно гальмування. - Введено вперше; Ввід. 24.07.2002. - К.: Державтотранс-
НДІпроектом, 2002. - 324 р.
3. Генбом Б.Б., Гудз Г.С., Демьянюк В.А. и
др. Вопросы динамики торможения. -Львов: Высшая школа. Изд. при Львов. ун-те. 1974. - 234 с.
4. Дем’янюк В.А. Аналіз процесу гальму-
вання автобусів та синтез їх гальмових керувань // Динаміка, міцність та проектування машин і приладів / Вісник НУ «Львівська політехніка». - Львів. - 2004.
- №509. - С.17 - 20.
5. Туренко А.М., Богомолов В.О., Климен
ко В.І. Функціональний розрахунок гальмівної системи автомобіля з барабанними гальмами: Навч. посібник. - К.: НМК ВО, 1990. - 136 с.
6. Подригало М.А., Волков В.П., Кирчатый
В.И., Бобошко А.А. Маневренность и тормозные свойства колесных машин / Под ред. М.А Подригало. - Харьков: ХНАДУ, 2003. - 403 с.
Рецензент: В.І. Клименко, професор, д.т.н., ХНАДУ.
Схема розді- лення приводу Маса автобуса Сповільнення, м/с2
передній контур задній контур
1 Повна 1,69 4,59
Споряджена 1,03 5,21
2 Повна 4,94 2,4
Споряджена 4,58 2,7
Стаття надійшла до редакції 16 квітня 2008 р.
