CC BY
10
УДК 73.31.41
В. И. Васильев, В. Е. Овсянников
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДА ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ТОРМОЗНОЙ СИСТЕМЫ ТРАНСПОРТА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «КУРГАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
V. I. Vasilyev, V. E. Ovsyannikov THE IMPROVEMENT OF DIAGNOSIS METHOD OF BRAKE SYSTEM OF TRANSPORT FOR AGRICULTURAL PURPOSE FEDERAL STATE BUDGETARY EDUCATIONAL INSTITUTION OF HIGHER EDUCATION
«KURGAN STATE UNIVERSITY»
Аннотация: В статье изложены результаты анализа процесса растормаживания грузового автомобиля ЗИЛ 4314. Исследованы зависимости интегрального показателя растормаживания от конструктивных параметров тормозной системы. Выработан подход к разработке метода углубленной диагностики тормозной системы.
Ключевые слова: диагностирование; грузовой автомобиль; показатель; торможение.
Валерий Иванович Васильев
Valery Ivanovich Vasilev доктор технических наук, профессор vvipror@kgsu.ru
Введение. Исправное состояние тормозной системы транспортных средств, используемых при перевозке грузов сельскохозяйственного назначения, оказывает существенное влияние на безопасность.
Негативное влияние на уровень технического состояния автомобильного парка грузовых автомобилей сельхозпредприятий оказывает практически полное отсутствие в эксплуатации методов и средств углубленного диагностирования тормозных систем (в частности, элементов тормозного механизма и тормозного крана). Существующие стенды диагностирования тормозных качеств ориентированы, в основном, только на проверку тормозной эффективности автомобиля в целом. При этом тормозная система проверяется на режимах экстренного торможения. При проверке используются только параметры, характеризующие тормоза на этапах затормаживания и установившегося торможения. Этап растормаживания тормозных механизмов не подвергается объективной инструментальной оценке.
В этих условиях особое значение приобретает разработка новых методов и средств углубленного
Abstract: The article presents the results of the analysis process of the truck ZIL 4314 release. The dependence of the integral index of the first release from the design parameters of the brake system. An approach of developing a method of extend brake system diagnostics was developed.
Key words: diagnosis; lorry; index; stopping-down.
Виктор Евгеньевич Овсянников
Viktor Evgenevich Ovsiannikov кандидат технических наук, доцент
panz12@rambler.ru
диагностирования тормозной системы с использованием параметров, характеризующих ее работу на этапе растормаживания.
Методика исследования. В качестве метода исследования было использовано имитационное моделирование с использованием системы функциональных уравнений. Составление функциональных уравнений основано на рациональном представлении тормозной системы в виде динамических подсистем, функционально связанных между собой. Каждая подсистема описывается соответствующими дифференциальными или алгебраическими уравнениями, связывающими выходные, входные параметры подсистемы и отражающими основные процессы, происходящие в подсистеме. Методики и зависимости, определенные ранее в [1-9], позволяют выявить и исследовать основные факторы, влияющие на работоспособность и качество функционирования тормозного привода и основных его агрегатов. При моделировании приняты следующие основные допущения: торможение и растормаживание автомобиля ЗИЛ 4314 проводится в процессе диагностирова-
Вестник Курганской ГСХА № 4, 2015 Таашческие науш 23
ния на силовом роликовом стенде; тормозную педаль приводит в движение автоматическое устройство [5], обеспечивающее идентичность и стабильность торможения и растормаживания; в ресиверы автомобиля подается воздух под давлением 0,4 МПа, обеспечивающим торможение без блокировки; режим торможения экстренный; влияние зон нечувствительности тормозного крана не учитывается.
При определении параметров растормаживания с практической точки зрения нас интересует только та часть процесса, которая протекает до момента, когда тормозные накладки отойдут от тормозного барабана. Следовательно, если не учитывать разницу значений силы на штоке тормозной камеры для одних и тех же перемещений при торможении и расторма-живании, которая характеризует гистерезис из-за сил трения в разжимном устройстве, можно считать за конец растормаживания момент достижения в тормозной камере величины давления Р
При этом давление Р2 определяется по формуле:
р2=[1/рл I)] ■ N (х+и ^/!)+д],
(1)
а =Р /Р ; а2=Р /Р ; а,=Р /Р„
а а р 2 а 2 1 а 1
(3)
(4)
Значения функций у (а) и у (а) определяются по зависимостям, приведенным в [2].
Результаты. Построение модели процесса изменения тормозной силы при растормаживании позволили установить факт, что площадь заключенная под реализацией тормозной силы Р зависит в основном от регулировки хода выпускного клапана тормозного крана к и в гораздо меньшей степени от регулировки хода штока тормозной камеры (рисунок 1).
где ак - диаметр разжимного кулака;
1к - длина рычага разжимного кулака;
¥й - площадь диафрагмы, определяемая эксплуатационной регулировкой хода штока тормозной камеры Н;
N - жесткость стяжных пружин тормозных колодок;
X - преднатяг стяжных пружин тормозных колодок;
Q - сила трения в опорах разжимного кулака;
I - силовое передаточное отношение разжимного механизма.
Реальный процесс истечения воздуха из тормозной камеры протекает последовательно в подкритиче-ском и надкритическом режимах. Однако в [2] предложены формулы для описания процесса, позволяющие использовать их независимо от режима истечения:
Т=2,53Ш2[У/(^аа0^)]А; (2)
Рисунок 1 - Зависимость интегрального показателя растормаживания « от хода штока тормозной камеры Н и хода клапанов тормозного крана к
При этом данная зависимость описывается следующим образом:
« = - 0,1423-0,0013И+0,2296к+0,000009И +
+ 0,000045Ик-0,0208к2. (5)
Сказанное выше дает основание применять данный показатель в качестве интегрального показателя растормаживания
I
« = | Рф
(6)
где Т^ - время растормаживания, т. е. время от начала движения тормозной педали в обратном направлении до достижения давления Р2;
Л - коэффициент расхода клапана тормозного крана;
f - площадь проходного сечения выпускного клапана тормозного крана, зависящая от регулировки его хода к;
Ра - атмосферное давление;
Р1 - давление в момент начала движения диафрагмы тормозной камеры на этапе затормаживания.
Моделирование также показало, что с увеличением хода штока тормозной камеры резко снижается интенсивность растормаживания. Данный факт отражается в уменьшении скорости растормажива-ния (максимальной скорости уменьшения тормозной силы на колесе V на этапе растормаживания).
ртах г г '
Уменьшение хода клапанов тормозного крана оказывает аналогичное действие.
Зависимость, описывающая данный эффект, имеет следующий вид:
V = -5,2169-0,0276И+8,593к+0,0001Н2-
р тах
- 0,01Ик- 1,7163к2. (7)
Графическая интерпретация данной зависимости представлена на рисунке 2.
Рисунок 2 - Зависимость максимальной скорости растормаживания от хода штока тормозной камеры Н и хода клапанов тормозного крана h
Расчетная зависимость времени растормаживания Т^ представлена формулой:
Тр = 2,2155+0,0101Н-1,9713 h-0,0000375H2-- 0,0022Hh+0,4603h2. (8)
Графическая интерпретация этой зависимости показана на рисунке 3. С увеличением хода штока время растормаживания растет. Довольно значительно увеличивается оно и при уменьшении хода клапанов тормозного крана.
Рисунок 3 - Зависимость времени растормаживания от хода штока тормозной камеры Н и хода клапанов тормозного крана h
Вывод. Результаты проведенного исследования позволяют сделать заключение о достаточной чувствительности исследуемых параметров процесса растормаживания к величине параметров, определяющих техническое состояние тормозного механизма и тормозного крана. Тем не менее, наиболее целесообразно с точки зрения разработки метода диагностирования тормозного крана использовать в качестве диагностического параметра интегральный параметр растормаживания ввиду его практической нечувствительности к ходу штока тормозной камеры и большой чувствительности к изменению хода клапанов тормозного крана. При этом зависимость величины интегрального показателя растормаживания от величины хода клапанов тормозного крана практически линейна, что очень удобно при аппаратурной реализации метода диагностирования.
Список литературы
1 Вишняков Н. Н. Исследование и расчет современных пневматических тормозных приводов автомобилей : учебное пособие. - М. : МАДИ, 1979. - 67 с.
2 Герц Е. В, Крайняя Г. В. Расчет пневмоприводов : Справочное пособие. - М. : Машиностроение, 1975. - 272 с.
3 Васильев В. И. Разработка метода автоматизированного диагностирования тормозной системы автомобиля с целью повышения эффективности управления ее техническим состоянием : дис. ... канд. техн. наук. - М. : 1981. - 190 с.
4 Метлюк Н. Ф., Автушко В. Г. Динамика пневматических и гидравлических приводов автомобилей. - М. : Машиностроение, 1980. - 231 с.
5 Осипов Г. В. Метод определения износа тормозных накладок автомобиля КамАЗ. // Совершенствование эксплуатации и обслуживания автомобилей : сб. науч. тр. - Курган : КГУ, 1996. - С. 25-27.
6 Федотов А. И. Диагностика пневматического тормозного привода автомобилей на основе компьютерных технологий : автореф. дис. ... д-ра техн. наук. - Новосибирск, 1999. - 47 с.
7 Васильев В. И, Шарыпов А. В., Осипов Г. В. Обеспечение безопасности автотранспортных средств на режимах торможения при попутном следовании : монография. - Курган : КГУ, 2006. - 220 с.
8 Bayly M., Regan S., Ilosking M. Intelligent Transport system and Motorcycle safetytext. // Monash University Accident Research Center Report Documentation Page. - 2006, July / N 260. - P.78
9 Giri N. K. Automobile Mechanics Text. / N. K. Giri // 7th ed Delhi, Khanna Publishers, 2001. - 728 p.
