CC BY
39
Е. В. Зинченко [Электронный ресурс] // Режим доступа: www.rosdornii.ru/files/dorogi-i-mosti/29-1-13/4-3.pdf
7. Моделирование температурных напряжений в железобетонных плитах покрытия аэродромов средствами SCAD / С. А. Буянов, О. В. Кантур [Электронный ресурс] // Режим доступа: www.katriel.ru/aero.pdf
8. Лыков А. В. Теория теплопроводности. - М. : Высшая школа, 1967. - 600 с.
9. Бетонные и железобетонные конструкции, предназначенные для работы в условиях воздействия повышенных и высоких температур. СНиП 2.03.04 - 84. - М. : ЦИТП Госстроя СССР, 1985. - 54 с.
10. Фокин К. Ф. Строительная теплотехника ограждающих частей зданий. - М. : Стройиздат, 1973. - 287 с.
УДК 629.017
1М1ТАЦ1ЙНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ВАКУУМНОГО П1ДСИЛЮВАЧА ТА ГГЦ ГАЛЬМ1ВНО1 СИСТЕМИ ЛЕГКОВОГО АВТОМОБ1ЛЯ
М. В. Дячук, к. т. н, доц., Д. I. Петренко, наук. здобувач, А. П. Димихт, маг.
Ключовi слова: ¡мтацтне моделювання, гальм1вна система, вакуумний тдсилювач, головний гальмгвний цилгндр
Актуальшсть. Hapa3i з метою вщповщност тдвищеним вимогам безпеки автомобшь оснащусться рiзними електронними системами контролю типу ABS/ESP. За даними Нацюнально! адмшютраци безпеки руху (NHTSA), у США [1] застосування таких систем показало зменшення кшькост аварш: для автомобшв з ABS на 7 %, з ESP — на 34 %.
Функцюнування таких активних систем безпеки базуеться на приладах гальмiвноi системи автомобшя. Розробка алгоршмв функцюнування таких систем повинна грунтуватися на iмiтацiйних моделях, як бшьш повно описують конструктивы особливост компонент гальмiвноi системи.
Аналiз дослщжень. Сучасш пращ [2; 3] не в^^зняються доступним описом фiзичного моделювання компонентiв гальмiвних систем. У багатьох iз них [4; 5] застосовуеться лопко-математичне моделювання активних систем безпеки, яке не враховуе особливостей конструкци гальмiвного керування, робочих процесiв та ix фiзичних параметрiв.
Мета статть Методом iмiтацiйно-фiзичного моделювання дослiдити робочий процес вакуумного шдсилювача з головним гальмiвним цилiндром (ГГЦ) шляхом впливу на гальмiвну педаль силою з певним законом. Представити Simscape модель вакуумного шдсилювача з ГГЦ.
Постановка завдання. У рамках розробки повноi iмiтацiйно-фiзичноi моделi гальмiвного керування легкового автомобшя окремим завданням даноi роботи е складання шдсистеми «гальмiвна педаль - тдсилювач - головний гальмiвний цилшдр». Вимога до моделi — максимальне врахування елементiв реального вузла.
Прийнят допущення. При моделюваннi прийнятi таю допущення: в'язкiсть, щiльнiсть i температура робочо1' рiдини незмiннi; вiдсутнi витоки рщини; створюеться фiксоване розрiдження в камерах шдсилювача.
Основна частина. У створенш тиску робочо1' рiдини в пдростатичному гальмiвному приводi беруть участь гальмiвна педаль, вакуумний пiдсилювач, головний гальмiвний цилiндр. За об'ект моделювання були обраш компоненти гальмiвноi системи легкового автомобшя, а саме:
• робочою рщиною виступае гальмiвна рщина DOT 4;
• педаль гальм забезпечуе кшематичне передатне вiдношення 5,5;
• двопоршневий пiдсилювач вакуумного типу з пружно-еластичним слiдкувальним пристроем;
• головний гальмiвний цилiндр типу «тандем» з автономним живленням гальмiвною рiдиною для двоконтурно1' гальмiвноi системи.
Геометричнi параметри компонент гальмiвноi системи наведено в таблиц 1.
Таблиця 1
Геометричт параметри гальм^вног системи
Довжина гальмiвноl педал^ мм 208
Дiаметри поршнiв вакуумного пiдсилювача, мм: - 1-го поршня - 2-го поршня 225 185
Дiаметри поршшв головного гальмiвного цилiндра, мм: 22,6
Хiд поршня ГГЦ, мм 20
1мгащя робочого процесу компонент виконувалась у середовищi iмiтацiйно-фiзичного моделювання Simulink/Simscape середовища MATLAB. Модель пiдсистеми «гальмiвна педаль — тдсилювач — ГГЦ» була створена з використанням блоюв бiблiотеки Simscape, а також скомбiнованих iз них авторських маскованих блокiв.
На рисунку 1 наведено загальний вигляд моделi «гальмiвна педаль — тдсилювач — ГГЦ». Вхщною змiнною для iмiтацil роботи системи е зусилля на гальмiвнiй педалi, яке при службовому гальмувант не перевищуе 200...300 Н (при аварiйному гальмуваннi — 500 Н) [6]. При цьому повинна виконуватись вимога щодо повного ходу гальмiвноl педалi для легкових автомобiлiв: максимальний хiд педалi не повинен перевищувати 150 мм. Вихщною змiнною системи е тиск у гальмiвних контурах, максимальне значення якого лежить у межах 12... 15 МПа [6].
Закон снли] | Вмикання камери~1~| | Вмикання камери~2| | Резулыати на графой |
ЕНо.
Номер закону
Goto 13
а
Графки Побудувати ВКЛ/ВИКЛ гРаФ|КИ
Зусилля зворотньоГ пружинипедат
Гщравлтна камера поспйного о5ему_2_
Ф
Тиск у 2-ому контур!
Т—З15"!^ PS s L-»/ [Prs1 J
^ Пдравлтна —** \_|
Галькшна педаль - Прсипгавач- Головний галышвний цштндр
ф
Гщравлтна камера постшного о6ему_1
Зусилляна рр педал1
ПеремЦення педал1
Зусилля обертапьно пружин и педат
Е>
From 2
[F_spring]
□
| Побудова результат^
Деформац1я| ^ From_4
Е>
Тиск у 1-ому KOHTypi
Хщ 1-го поршня ГГЦ
Тиск у ГГЦ для 1-го контуру
From_3
Е>—L
From_9
|prs1]^-Г
Дисплей (гапьмюнапедал^
Вакуум^
From 5 Атмосфер и и iV тиск
□
Витрата повггря
Дисплей_1 (гпдсилюва9
Сила на штоц| пщсилювача
From_7
_г
□
Диспле^2 (пщсилюва^
From 6
Дисплей_1 (ГГЦ)
Х1д 2-го поршняГГЦ
Тиск у ГГЦ для 2-го контуру!
From_11
|[Рге2]\-Г
I-/
□
Дисплей_2
(ггц)
Рис. 1. Загальний вигляд Simscape модел1 «гальм1вна педаль - тдсилювач - ГГЦ»
Е>-
Перем1щення педалi
Номер закону сили на педалi
Е>
From4
-Датчик
перемщення
Тип
Зусилля
Закон сили на гальмiвнiй педалi
Гальмiвна педаль
Пружина педалi
-•о
Шток педалi
r c
R^UC
Упор педалi
Датчик зусилля
Сила
Рис. 2. Simscape модель тдсистеми гальмгвног педал1
На рисунку 2 показано модель гальмiвноl педалi у виглядi важеля зi зворотною пружиною. Вхщною змiнною е закон змши зусилля, а вихiдними — перемщення педалi й сила на штоку.
На рисунку 3 показано модель двопоршневого вакуумного тдсилювача: послiдовно з'еднат пневмокамери з пiдсистемами слiдкувального i дозувального пристро1в. Цi пiдсистеми являють собою моделi вiдповiдних пристро1в тдсилювача (рис. 4, 5). Слщкувальним пристроем тдсилювача е пружний диск, гранична деформащя якого прийнята приблизно рiвною 4 мм. У моделi тдсилювача прийнятий сумарний зазор мiж штоком педалi й плунжером тдсилювача, плунжером \ пружним диском — р1вним 2 мм. Значения цього зазору вщповщае граничним значенням, зазначеним у джерелi [6].
Маса штока педалi
Упор пружного диску
р
Маса поршнiв
о-
Поступальний рух штоку гальмiвноí педалi
>i
Адiабатна система 1
Пневматична поршньова камера 1
ИТ
Пружний диск
Деформащя —►<
>^Def | Goto3
ч>
Деформацт Вак /Атм тиск
До кам 1 Витрата
До кам 2 Тиск
Гумовий затвор
Gotol
tV<3
Goto
<3
Goto2
Адiабатна
система 2 Пневматична
поршньова камера 2
1деальний датчик сили
-*d>
Поступальний рух штоку пiдсилювача
>| PS ^ Fsh j
Goto4
Повертальна пружина поршнiв
—и-^^Дс-о—
Упор поршнiв
-o.Rg>c-o-
Лiнiйний демпфер
-i
Рис. 3. Simscape модель вакуумного тдсилювача
Goto7
На дисплеи
Зв 'язок
c
B
Сила
Зусилля
Зв 'язок 1
На дисплеи
Деформац1я
Зв язок 2
A
R с-а
c
н
Ф
Зв'язок!
Поступальний жорсткий зупинювач
Пружнють диску
S
оНа дисплей
В'яЗМСТЬ 1деальний диску сенсор поступального руху
S PS О-
Деформацiя
Зв'язок2
S
>ш
Деформа^я
Видалення
Площа ^ ^
Камера2
Вакуум
Витрата повпря
До кам 2
Дозатор2
Площа ^ ^
Камера1
Вак /Атм тиск
Дозатор1
До кам 1
—I Goto
—I Gotol
L>/ [Р2] Il Тиск Goto2 [V1] Il Вакуум _| Goto3
-КЗ
—I Goto4
L>/ [Р1] I Тиск
Goto5
Витрата повиря
Рис. Simscape модель тдсистеми сл1дкуючого пристрою тдсилювача
Рис. 5. Simscape модель тдсистеми гумоеого затвору тдсилювача
Кероване пневматичне джерело тиску
PS константа +0.5 атм
Тиск
Пневматична атмосферна система вщлку
Г сЬ
Площа
PS свтер
<—<
PS множення
PS s ц-
< С
Властивостi газу
PS константа +0.0 atm
Площа отвору впуску повiтря
<Ь-1
Площа отвору сполучення з вакуумом
<3
From
PS обмеження
Деформащя
Рис. 6. Simscape модель тдсистеми площин nepepi3ie канал1в до камери 1 тдсилювача
Вак/Атм тиск
Пневматичний
датчик температури i тиску 1
J
Абсолютна пневматична система вiдлiку_1
ps s \—иЗЗ
-1 Вакуум
L-> PS s
m
Видалення_1 *
Площа
З'еднання -•<1>
Пневматичний сенсор витрати маси i тепла
Абсолютна пневматична система вщлку_2
Видалення_2
CD
Пневматичний дросель змiнного перерiзу
Пневматичний датчиктемператури i тиску
'^ETUq
J I I Тиск l->|ps s j-
Видалення_3
Рис. 7. Simscape модель тдсистеми дозатора камери 1 тдсилювача
Вакуум
Деформацiя
Площа
Витрата
З 'еднання
Вакуум
Деформашя
Витрата
Площа
P
PS S
З 'еднання
Деформашя
Площа
Деформац1я
Площа
B
A
Iмiтацiйна модель дозувального пристрою пiдсилювача, наведена на рисунку 5, складаеться, у свою чергу, з моделей площин перерiзiв каналiв до кожно! з камер (рис. 6) i моделей дозаторiв камер (рис. 7).
Модель ГГЦ (рис. 8) являе собою послщовно з'еднаш два цилшдри, поршнi яких пiдтиснутi пружинами. В моделi ГГЦ враховуються тертя поршня в цилiндрi, масовi й габаритт показники ГГЦ, властивостi гальмiвноl рiдини. Зазор мiж штоком тдсилювача й поршнем ГГЦ прийнято 1,5 мм, що вiдповiдае наведеним в [6] значенням.
Характеристиками вакуумного тдсилювача [6] е залежност тиску в ГГЦ i коефщента пiдсилення тдсилювача вщ зусилля на штоку педаль Одержимо характеристики (рис. 9) моделi тдсилювача (рис. 3).
Бачок 3Í змЫним piBHeM рiдини_1
<d>
OTBÍP 3i
змiнною
площиною
круглого
поперечного
nepepi3y
Поступальний Поступальний рух вщ штоку жорсткий пiдсилювача зупинювач_1
Маса 1-го поршня
Ú
Гiдравлiчний цилЫдр односторонньо! AiT_1
Гiдравлiчна система вiдлiку
Тертя в цилiндр_1
-D-^^ДС-О-
Пружина поступальногоруху_1
Хiд 2-го поршня
<±>"1
До контуру_1
Бачок 3Í змiнним рiвнем рiдини_2
V
:LJ
Отвiр 3i
змiнною
площиною
круглого
поперечного
перерiзу_2
Поступальний
жорсткий зупинювач_2
Ч!
>
Маса 2-го поршня
Ú
Гiдравлiчний цилiндр односторонньо!
д"_2
Тертя в цилiндр_2
—i
-""^V^C-o-
Пружина поступального руху_2
Поступальний
жорсткий зупинювач_3
До контуру_2
-•О
A
С
R
С
A
Рис. 8. Simscape модель головного гальмгвного цилгндру
Сила на штощ педал1, Н
Рис. 9. Квазгстатичш характеристики тдсилювача вакуумного типу
Результати. Виконаемо iмiтацiю роботи системи «гальмiвна педаль — тдсилювач — ГГЦ» при двох законах змши зусилля на педаль На рисунках 10 — 12 наведено результати iз плавним наростанням зусилля до 150 Н (1-й закон): закон змши зусилля на гальмiвнiй педалц перемщення педалц тиск у ГГЦ для 1-го контуру. На рисунках 13 — 15 показано вщповщш результати iз ци^чною змшою зусилля на педалi в межах 300 Н (2-й закон).
Рис. 10. Закон змти сили на педал1 при 1-му закот
Рис. 11. Перемщення педал1 при 1-му закон
к "Г
5 -10
^ й U = 5
а о
5 Ь п
Н
10
/
/ /
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 Час, с
Рис. 12. Тиск у ГГЦ для 1-го контуру гальм1вног системи при 1-му законi
Рис. 13. Закон змти сили на педалi при 2-му закон
Рис. 14. Перемщення nедалi при 2-му закот
Рис. 15. Тиск у ГГЦ для 1-го контуру гальмiвноl системи при 2-му закон
Висновки. 1мгащя робочого процесу вакуумного шдсилювача й ГГЦ демонструе виконання таких важливих умов: слщкувально! ди мiж зусиллям на педшл й тиском у ГГЦ; вщтворенням рiзких циктчних дш на гальмiвну педаль. Виконання даних умов представлене результатами модельних теспв (рис. 10 — 15). Сповшьнене реагування на вхщний сигнал (рис. 10 — 12) дослщжуваного об'екта пов'язане iз зазорами мiж елементами, прийнятими в моделi, i пружнiстю слщкувального пристрою й робочого тiла. Плавне зниження тиску, пов'язане з вирiвнюванням тиску в порожнинах пiдсилювача, сприяе швидкому зростанню й зменшенню ампл^уди коливань тиску при циклiчному впливi на педаль (рис. 13 — 15).
Модель шдсилювача з ГГЦ, наведена у сатп, на достатньому рiвнi iмiтуе робочий процес дослщжуваного об'екта, демонструе стiйкiсть та швидкодда обчислень i надалi буде використовуватись у створенш комплексно! моделi гальмiвного керування легкового автомобiля.
ВИКОРИСТАНА Л1ТЕРАТУРА
1. Federal register: rules and regulations. Federal motor vehicle safety standards. Electronic stability control systems. Controls and Displays. Final Rule. / Vol. 72, No. 66, NHTSA DOT, Washington, USA, 2007 - 88 p.
2. Day T. D., Roberts S G. A simulation model for vehicle braking systems fitted with ABS. SAE Paper No. 2002-01-0559, 2002. - 21 p.
3. O'Dea K. Anti-lock braking performance and hydraulic brake pressure estimation. SAE Paper No. 2005-01-1061, 2005. - 17 p.
4. Rangelov. K. Z. Simulink model of quarter-vehicle with an anti-lock braking system. MSc thesis, Stan Ackermans Instituut, Netherlands, 2004. - 132 p.
5. Kinjawadekar T. S Model-based design of electronic stability control system for passenger cars using CarSim and Matlab-Simulink. MSc thesis, Ohio State University, USA, 2009. - 87 p.
6. Гришкевич А. И. Автомобили: Конструкция, конструирование и расчет. Системы управления и ходовая часть: учеб. пособ. для вузов / А. И. Гришкевич, Д. М. Ломака, В. П. Автушко и др.; Под ред. А. И. Гришкевича. - Мн. : Выш. шк., 1987. - 200 с.
УДК 693.61:69.059.25
ПОР1ВНЯННЯ ТЕХН1КО-ЕКОНОМ1ЧНИХ ПОКАЗНИК1В ВЛАШТУВАННЯ РЕСТАВРАЦ1ЙНИХ ШТУКАТУРОК Р1ЗНИМИ ТЕХНОЛОГ1ЯМИ
О. С. Молод\д,
Кигвсъкий нац^оналъний университет буд1вництва й архтектури, м. Кигв
Ключовi слова: цем 'янкова штукатурка, техтко-економ^чш показники, реставращя, влаштування штукатурки
Постановка проблеми. Автором, на основi теоретичних та експериментальних дослщжень, було розроблено науково обгрунтовану технолопю влаштування реставрацшно! цем'янково! штукатурки [1], яка полягае у вкладаннi високорухливо! штукатурно! розчинно! сумiшi в опалубку, прикршлену спецiальними анкерами до стiни. Проте невщомо, чи буде така технолопя конкурентоспроможна порiвняно з iншими, найбшьш поширеними, технологiями, якi можна використати для влаштування реставрацшних штукатурок.
Мета статть Порiвняння технiко-економiчних показникiв розроблено! технологи влаштування реставрацшно! цем'янково! штукатурки з вщомими технолопями штукатурення для встановлення економiчно!' доцiльностi використання !! на практицi.
Виклад основного матерiалу. Для того щоб оцiнити економiчну доцiльнiсть запропонованого способу влаштування реставрацшно! цем'янково! штукатурки, порiвняли запропоновану та вiдомi технологi!, використовуючи функцiю корисносп [2]. Порiвнювали влаштування штукатурного шару завтовшки 30 мм i площею 100 м2 за такими техшко-економiчними показниками: трудомiсткiсть, заробiтна плата, тривалють процесу, вартiсть матерiалу для штукатурки та вартють обладнання. Запропоновану вапняно-цем'янкову штукатурку влаштовували укладанням в опалубку, а реставрацшну штукатурку Ceresit CR 63 наносили двома способами: ручним i механiзованим.
Трудомiсткостi влаштування штукатурок визначали за нормативними значеннями, взятими з ЕНиР [3], ДБН [4], ТУ [5], а також за значеннями з власного хронометражу. Заробггну плату роб^ниюв визначали в гривнях на основi даних збiрника «Цшоутворення у будiвництвi» [6]. Автор використав таю тарифш ставки: штукатура другого розряду - 11,42 грн/люд.-год; третього - 12,54, та четвертого - 14,15. Ланки складалися зi штукатурiв другого, третього та четвертого розрядiв. Калькуляцi! трудомiсткостi та зароб^но! плати наведено в таблицi 1.
Т а б л и ц я 1
Калъкуляци трудомгсткост! влаштування 100 м2 штукатурки разними технологиями
та зароб1тног плати за нег
Трудомютюсть i за юб^на плата при влаштуваннi штукатурки
1 - ручним накиданням 2 - мехашзовано 3 - укладанням сумiшi в опалубку
к к к
№ п/п Робоча операщя Обгрунтування Трудомютюсть, люд.-год р г ,а ата л а а % ю о роа З Обгрунтування Трудомютюсть, люд.-год р г ,а ата л а а % ю о роа З Обгрунтування Трудомютюсть, люд.-год р г ,а ата л а а % ю о роа З
1 Пщготовка основи ТУ 5772 31,5 400,0 ТУ 5772 31,5 400,0 ТУ 5772 31,5 400,0
2 Установления маяюв (анкерiв) § Е8-1-2 12,0 152,4 § Е8-1-2 12,0 152,4 § Е8-1-2 12,0 152,4
