CC BY
11
Рисунок 2 - Расчетная схема сил и моментов, действующих на автомобиль при торможении на роликовом стенде
ми данными. В результате установлено, что наименьше расхождение значений реализуемого коэффициента сцепления с экспериментальными данными у модели Denny, которая использовалась в дальнейшем для расчета коэффициента сцепления:
a • S
(6)
Ъ + с • £ + Я2 ' где а, Ь, с - коэффициенты, зависящие от максимального коэффициента сцепления, коэффициента сцепления при полном блокировании колеса и критического проскальзывания.
Проскальзывания колеса при торможении на роликовом стенде определяется по формуле:
5 =1 - ^
(7)
Коэффициенты a, b, c определяются по формулам:
_ ffmax ' ФбЛ Л С \2
a---(1 - Ö кр) .
ь=s2№..
с =
VБЛ • (1 + SKp )- 2 • ^тах • S
KP
Vm
Рбл
(8) (9)
(10)
гДе Vn
максимальный коэффициент сцепления.
фБЛ - коэффициент сцепления при полном блокировании колеса.
S
KP
проскальзывание колеса, соответствующее
максимальному коэффициенту сцепления (критическое проскальзывание).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Описанная модель дает возможность рассчитать с достаточной точностью изменение параметров нагрузочного устройства силового роликового стенда в процессе диагностирования тормозных систем и определить сте-
пень влияния походных процессов в нагрузочном устройстве на погрешность измерения силовых параметров тормозной системы автомобиля.
Список литературы
1 Ещин Е.К. Электромеханические системы многодвигательных
электроприводов: учебное пособие. Кемерово: Изд-во Кузбасского гос. техн.ун-та, 2003. 247 с.
2 Онищенко Г. Б. Электрический привод: учебник для вузов. М.: РАСХН,
2003. 320 с.
3 Туренко А.Н., Ломака С.И., Рыжих Л.А., Леонтьев Д.Н., Быкадоров А.В.
Методы расчета реализуемого коэффициента сцепления при качении колеса в тормозном режиме //Автомобильный транспорт. 2010. №27. С. 7-12.
4 Федоров А.И., Бойко А.В. Причина не стабильности измеренных
значений диагностических параметров процесса торможения автомобиля на стенде с беговыми барабанами // Безопасность движения в городах: материалы V Российско-Германской конференции по безопасности дорожного движения. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2010. С. 110-120.
5 Фиранго Б.И., ПавлянчикЛ.Б. Теория электропривода: учебное
пособие. Минск: ЗАО « Техноперспектива», 2004. 527 с.
УДК 629.113
A.П. Черепанов, А.Л. Бородин, A.B. Шарыпов,
B.И. Васильев
Курганский государственный университет
РАЗРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ТОРМОЗНЫХ СИСТЕМ
Аннотация. В статье рассматривается разработка экспериментально комплекса для определения степени влияния режимов испытания гидравлической тормозной системы на тормозную силу, создаваемую на колесах автомобиля, а также на измеряемые стендом показатели эффективности тормозной системы.
Ключевые слова: режимы испытания тормозной системы, гидравлическая тормозная система, устройство для нажатия на педаль тормоза.
A.P. Cherepanov, A.L. Borodin, A.V. Sharypov, V.I. Vasiliev
Kurgan State University
DEVELOPING AN EXPERIMENTAL COMPLEX FOR STUDYING PATTERNS OF HYDRAULIC BRAKE SYSTEM FUNCTIONING
Abstract. The paper discusses the development of an experimental complex for determining the impact of hydraulic brake system test modes on the braking force generated on car wheels, as well as on brake system variables measured by the roller tester.
Index terms: brake system test modes, hydraulic brake system, device for pressing the brake pedal down.
ВВЕДЕНИЕ
Аварийность на дорогах России является острейшей социально-экономической проблемой. Уменьшение смертности на дорогах - одна из первоочередных задач, которую необходимо решить современной России.
Безопасность транспортных средств в немаловажной степени зависит от состояния их тормозных систем. Большинство неисправностей тормозных систем автомобилей проявляется в увеличении тормозного пути или в неравномерности торможения, вызывающего занос автомобиля. По данным экспертов НИИАТ и МАДИ, число ДТП из-за неудовлетворительного технического состояния составляет 15%. Наибольшее количество (около 4060%) ДТП по причинам неисправностей автомобилей приходится на тормозные системы автомобиля [2]. Выявление неисправностей тормозной системы обеспечивается своевременным диагностированием и испытанием тормозной системы при прохождении ежегодного технического осмотра согласно техническому регламенту [4].
1 Влияние режимов испытаний на тормозную силу
При прохождении ежегодного государственного осмотра основным для проверки тормозной системы является режим экстренного торможения, так как в аварийной ситуации водитель в большинстве случаев использует экстренный способ торможения. Однако, как показывают исследования, в эксплуатации 95% от общего числа торможений - служебные [3]. На рисунках 1 и 2 приведены результаты экспериментальных исследований по снятию характеристик работы тормозной системы на роликовом тормозном стенде CARTEC BDE-2304 при различных режимах торможения [1].
1000
Fm. Н
600
W0
200
/
/ /
J /
/ /
160
2W
FnH
WO
Рисунок 1 - Зависимость тормозной силы колес от силы нажатия на педаль тормоза при экстренном торможении
Рисунок 2 - Зависимость тормозной силы колес от силы нажатия на педаль тормоза при служебном торможении
Из рисунка 1 видно, что при экстренном торможении оба колеса задней оси тормозят одновременно. Заключение - тормозная система автомобиля исправна. Но при проведении следующего опыта во время служебного торможения (рисунок 2) видно, что тормозные силы на правом и левом колесе существенно отличаются, более чем на 50%, что выходит за рамки технического регламента [4].
Такое различие в работе тормозной системы можно объяснить следующими неисправностями: неравномерностью в работе рабочих тормозных цилиндров, различной жесткостью стяжных пружин, разностью давления в тормозных цилиндрах, неравномерным износом тормозных барабанов, колодок, отличающимся коэффициентом трения между накладками и барабанами и т.д.
2 Влияния режимов испытания на показатели эффективности тормозной системы
При диагностировании тормозных систем автомобилей в условиях эксплуатации большое распространение получили силовые роликовые тормозные стенды. Однако, как показывают проведенные исследования, при всех очевидных достоинствах стендового метода контроля он не совершенен и не обеспечивает достоверности результатов контроля тормозных систем автомобилей в условиях эксплуатации. Наибольшее количество погрешностей возникает при измерении силовых параметров тормозной системы. Одной из причин недостоверности измерения силовых параметров тормозной системы на силовых роликовых стендах является использование в задачах управления привода стенда упрощенных линеаризованных вариантов динамических моделей, что приводит на практике к ухудшению качества процессов регулирования координат асинхронного электропривода, применяемого в качестве привода стенда. Однако электродвигатель как объект автоматического управления представляет собой сложную динамическую структуру, описываемую системой нелинейных дифференциальных уравнений высокого порядка. Главный недостаток использования упрощенных моделей управления - это проявление нестабильности угловой скорости ротора двигателя при изменении нагрузки на валу двигателя [5]. Однако предполагается постоянство угловой скорости вращения роликов (Юб=СОШ1;) при диагностирования тормозных систем на силовых роликовых стендах, в приводе которых используются асинхронные электродвигатели.
С целью подтверждения непостоянства угловой скорости беговых барабанов были проведены измерения угловой скорости беговых барабанов силового роликового стенда СА1ЧТЕС ВЭЕ-2304 в процессе диагностирования тормозной системы автомобиля ВАЗ2105 [6]. Графики изменения угловой скорости беговых барабанов представлены на рисунке 3.
Рисунок 3 ■
Изменение угловой скорости беговых барабанов стенда при диагностировании тормозной системы
автомобиля ВА32105
Как видно из рисунка 3, при резком нарастании тормозной силы на беговых барабанах происходят кратковременные колебательные процессы скачкообразного изменения угловой скорости, причём при меньшей тормозной силе (замасленные колодки левого тормозного механизма) уровень колебания угловой скорости меньше.
3 Экспериментальный комплекс
Для проверки вышеуказанных гипотез был разработан экспериментальный комплекс, позволяющий:
- исследовать динамику изменения режимов работы асинхронных электродвигателей и определить их влияние на погрешность измерения силовых параметров в процессе диагностирования тормозной системы;
- исследовать процессы, происходящие в гидравлической тормозной системе на различных режимах эксплуатации.
В состав измерительного комплекса входит роликовый тормозной стенд СДРТЕС ВЭЕ-2304, позволяющий в ходе испытания тормозной системы определить следующие показатели:
- сопротивление качению незаторможенных колес;
- овальность тормозного барабана и тормозного диска;
- тормозная сила на левом и правом колесах;
- разность тормозных сил левого и правого колес.
Измерение угловой скорости колес автомобиля и
роликов тормозного стенда в процессе диагностирования тормозной системы осуществляется с помощью четырёх оптических инкрементальных энкодеров АиТОМЮЭ серий Е40Н.
При изменении углового положения вала относительного его исходного состояния энкодер вырабатывает выходной сигнал, представляющий собой последовательность импульсов прямоугольной формы. Количество импульсов на оборот (разрешающая способность) пропорционально изменению углового положения вала и составляет 2500 импульсов на оборот. Путем обработки сигналов от энкодеров получаем информацию об угловой скорости колёс и барабанов тормозного ролика.
В качестве датчика усилия нажатия на педаль используется датчик PD-7 тензометрического типа, входящий в стандартный комплект стенда CARTEC BDE-2304.
С целью определения процессов, происходящих в тормозной системе, и определений степени их влияния на результирующие диагностические показатели на автомобиль ВАЗ-2105 были установлены следующие датчики:
- преобразователи давления СДВ-И для измерения давления жидкости в тормозной системе;
- датчик положения дроссельной заслонки ДПДЗ 2112-1148200, в качестве датчика углового положения педали тормоза.
В качестве устройства регистрации сигналов использовался ноутбук ASUS K50IJ. К ноутбуку по интерфейсу USB версии 1.1 были подключены два внешних универсальных модуля АЦП/ЦАП L-CARD Е14-440.Схема регистрации данных представлена на рисунке 4.
Для проведения экспериментов на тормозном стенде разработано устройство для нажатия на педаль тормоза, при помощи которого можно будет регулировать усилие и задавать различный темп нажатия на педаль тормоза АТС (рисунок 5), рассчитана и разработана схема подключения пневмоцилиндра к пневмосети, подобрано все необходимое оборудование.
Разработанное экспериментальное оборудование позволяет исследовать процессы, происходящие в гидравлическом приводе тормозной системы, определить степень влияния происходящих процессов на регистрируемые стендом диагностические показатели, а также оценить влияние переходных процессов в приводе стенда на погрешность измерения силовых параметров и влияние этих процессов на диагностические параметры тормозной системы.
Результаты работы позволят повысить достоверность стендовых методов контроля тормозных систем автомобилей за счёт совершенствования методики проведения испытаний и измерения силовых параметров при диагностировании на силовых роликовых стендах.
Рисунок 4 - Схема регистрации данных
Рисунок 5 - Устройство для нажатия на педаль тормоза
Список литературы
1 Бородин А.Л., Шарыпов A.B. Анализ методов и средств диагностирования тормозных систем автомобилей с гидравлическим приводом // Сборник научных трудов аспирантов и соискателей Курганского государственного университета. Серия «Природа. Общество. Техника. Культура». Курган. 2012. Вып. 14. С. 7-8.
2. Васильев В.И., Шарыпов A.B., Осипов Г.В.. Обеспечение
безопасности автотранспортных средств на режимах торможения при попутном следовании: монография. Курган: Изд-во Курганского гос. ун-та, 2006. 220 с.
3. Гуревич Л.В., Меламуд В.А. Тормозное управление автомобиля. М.:
Транспорт, 1978. 152 с.
4. Технический регламент о безопасности колесных транспортных
средств, утвержденный постановлением Правительства Российской Федерации от 10 сентября 2009 г. №720.
5. Трещев И.И. Электромеханические процессы в машинах
переменного тока. Л.: Энергия, 1980. 344 с.
6. Черепанов А.П., Шарыпов А.В. Разработка измерительного
комплекса для исследования процессов диагностирования тормозов автомобиля //Вестник Международной академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности. 2011. Т. 16. №s 3. С. 106-110.
УДК 621.318.3
В.И. Мошкин, Д.Н. Шестаков, С.Ю. Помялов Курганский государственный университет, Россия, wimosh@mail.ru
МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЯГОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЛИНЕЙНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ДВИГАТЕЛЯ С РАЗЛИЧНЫМ МАТЕРИАЛОМ МАГНИТОПРОВОДА
Аннотация. Рассмотрены основные аспекты использования программного комплекса ELCUT для моделирования и расчета тяговых характеристик электромагнитных двигателей. В качестве примера приведен расчет статических тяговых характеристик электромагнитного двигателя с различным материалом магнитопровода.
Ключевые слова: электромагнитный двигатель, тяговые характеристики, магнитопровод, моделирование.
V.I. Moshkin, D.N. Shestakov, S.Yu. Pomyalov Kurgan State University, Russia, wimosh@mail.ru
MODELLING OF TRACTION CHARACTERISTICS OF THE LINEAR ELECTROMAGNETIC ENGINE WITH VARIOUS MATERIAL OF THE MAGNETIC CONDUCTOR
Abstract. The article considers main aspects of using ELCUT program complex for modeling and calculation of electromagnetic engines traction characteristics. Calculation of static traction characteristics of the electromagnetic engine is given as an example, where various materials were used for magnetic conductors.
Key words: electromagnetic engine, traction characteristics, magnetic conductor, modeling.
Цель данного исследования - анализ магнитных полей и тяговых характеристик электромагнитных двигателей броневой конструкции с помощью компьютерного моделирования. Данный тип двигателей применятся в качестве исполнительных приводов механического обо-
рудования для реализации ряда импульсных технологий.
При решении задач рационального конструирования магнитных систем двигателей и выбора главных размеров наиболее перспективно математическое моделирование. В работе приведены результаты использования компьютерного программного комплекса ЕЬСиТ для расчета тяговых характеристик импульсных линейных электромагнитных двигателей (ЛЭМД) [1].
Точность полученных с помощью программного комплекса тяговых характеристик оценивается путем сравнения с результатами физического моделирования.
Возможности ЕЬСиТ проиллюстрируем на примере решения конкретной задачи. Требуется рассчитать статическую тяговую характеристику импульсного ЛЭМД, используемого в приводе пресса [2]. Параметры двигателя (мм): г1 = 33,5; г2 = 48; г3 = 59; г4 = 12; г5 = 15; ^ = Иг = 12; Ц = 100. Количество витков обмотки возбуждения м = 780. Ток обмотки при снятии тяговых характеристик поддерживается неизменным. Магнитная система ЛЭМД выполнена из конструкционной стали.
На рисунке 1 показана геометрия рабочей области. Здесь дополнительно указаны основные размеры двигателя. Так как все элементы конструкции двигателя -цилиндрические тела с одним центром относительно оси двигателя, которая одновременно является осью симметрии, то при построении картины поля в ЕЬСиТ использовалась осесимметричная задача расчета магнитного поля. Полагаем, что система при изучении поля линий магнитного потока обладает геометрической и магнитной симметрией относительно оси 2. Положительным качеством такого анализа является уменьшение размеров модели и тем самым сокращение расчетной области.
Рисунок 1 - Геометрия модели двигателя при зазоре х = 16 мм
На рисунке 2 показана расчетная рабочая область, содержащая законченную модель с построенной сеткой конечных элементов.
Рисунок 2 - Сетка конечных элементов в Е1-СиТ
Окончательные результаты построения картины поля в виде линий (трубок) магнитного потока для воз-
