Разработка тормозной механизм для автомобиля тягача в составе автопоезда полной массой 40 тонн

       При повороте разжимного кулака на угол φ, ход штока тормозной камеры будет равен

        ,         (5.22)

где b – расстояние от оси вращения кулака до центра поворота штока тормозной камеры; c – плечо разжимного кулака; α - угол между b и c.

       Для уменьшения погрешности регулировки зазора, которое приводит к разности хода штока тормозных камер и повышения устойчивости автомобиля при торможении посредством уменьшения разности тормозных моментов на механизмах одной оси было бы более целесообразным обеспечить постоянство передаточного отношения. Поэтому применяем ψ = 108⁰ [16].

       Дифференцируя последнее уравнение по L получим

, (5.25)

где из вышеприведенных  выражений

L (5.26)

       Последние две формулы выражают передаточное отношение тормозного механизма  как функцию хода штока тормозной  камеры.

       На  рисунке 5.4 представлен результат расчета передаточного отношения для угла ψ = 108⁰, определяющих положение эксцентриситета и постоянных значений параметров α = 45⁰, b  = 160 мм, с = 76 мм,е  = 5мм.

       

Рисунок 5.4 – Результат расчета передаточного отношения 

       Таким образом передаточное отношение тормозного механизма

       i=15,3.

       Выбор значения передаточного отношения  применяется исходя из значений тормозного механизма аналогов, которое составляет i≈15.

       Усилие  на штоке тормозной камеры определяется по формуле

        ,                                 (5.27)

где A – коэффициент усиления тормозного механизма.

       

;

       

.

       Подставляя  значения Т₁ и Т₂ из формул (5.15) и (5.16) в эту формулу определяется усилие на штоке тормозной камеры

• для задних тормозных камер

        Н.                    (5.28)

• для передних тормозных камер

        Н.                   (5.29)

       Определяется  тип тормозной камеры из нормализованного ряда для грузовых автомобилей в зависимости от величины рабочего давления сжатого воздуха в приводе тормозов и выбирается тормозная камера типа 20 или 24. Площадь тормозной камеры типа 20 равна S = 0,0129 м²; площадь тормозной камеры типа 24 равна S = 0,0155 м².

       Усилие  на штоке тормозной камеры определяется по формуле

        ,                                             (5.30)

где  р –  рабочее давление в тормозном  приводе, р = 0,6 МПа; F_ПР – усилие пружины, F_ПР = 345 Н.

       Тип 20

       

Н.

       Тип 24

       

Н.

       Тормозная камера типа 20 применяется для передних тормозов. Тормозная камера типа 24 применяется для задних тормозов.

       Зависимость тормозного момента от тормозной  силы

        .                  (5.31)

       Преобразуя  формулу (5.31), находятся величины давления сжатого воздуха в тормозных камерах передних и задних тормозов.

       5.2 Процесс торможения при постоянном отношении тормозных моментов передних и задних тормозов 

       Оптимальное значение суммарной тормозной силы, обеспечивающее требуемый коэффициент торможения, находится по формуле

        .                                   (5.34)

       С другой стороны, суммарная тормозная  сила равна сумме тормозных сил  действующих на колесах передней и задней осей определяется по формуле

                                               (5.35)

       Из  условия постоянного отношения  тормозных моментов передних и задних тормозов давления сжатого воздуха в тормозных камерах передних и задних тормозов будет одинаковым, то есть   р₁ = р₂ = р.

        ;                                   (5.36)          

        .                                 (5.37)

       Суммарная тормозная сила определяется по формуле

       

.

       Последняя формула преобразуется и в  ней заменяется åТ на G_a×g по формуле (3.34), и определяется зависимость между давлением в приводе тормозов и коэффициентом торможения

        .                    (5.38)

       Реализуемое сцепление, определяющие характер распределения  тормозных сил между осями в процессе торможения, находятся по формулам

        ;                                                   (5.39)

        .                                                   (5.40)

       Значении  тормозных сил Т₁ и Т₂ определяется по формулам (5.36) и (5.37) подставляя в нее давление определенное по формуле (5.38), вес приходящийся на переднее и заднее колесо определяется по формулам (5.1) и (5.2)

       Таблица 5.1 - Значения величин р, Т₁ и Т₂, φ₁ и φ₂ в зависимости от коэффициента торможения автомобиля при постоянном отношении тормозных моментов переднего и заднего  тормозов

1. Рабочая тормозная система проектируемого автомобиля при постоянном отношении тормозных моментов передних  и задних тормозов для груженого состояния автомобиля удовлетворяет нормативным требованиям отраслевого стандарта ОСТ 37.001.016 – 70 по эффективности торможения (при давлении сжатого воздуха в приводе равном 0,56 МПа замедление составляет 0,65g) и нормативным требованиям правил № 13 ЕЭК ООН по распределению тормозных сил между осями (кривые реализуемого сцепления в зависимости от коэффициента торможения  и соотношение между коэффициентом торможения и давления не выходят за пределы граничных зон);
2. Для порожнего состояния автомобиля рабочая тормозная система не удовлетворяет нормативным требованиям ОСТ 37.001.016-70 по эффективности торможения (при замедлении автомобиля более 4 м/сек² происходит блокировка колес задней оси на сухой дороге) и нормативным требованиям Правил №13  ЕЭК ООН по распределению тормозных сил между коэффициентом торможения и давлением не вписываются в граничные зоны.

       Проведенный анализ указывает на необходимость  применения регулятора тормозных сил, автоматически изменяющего соотношение  давления сжатого воздуха в тормозных  камерах передних и задних тормозов в зависимости от изменения нагрузки. 
 
 
 
 
 
 
 

       5.3 Прочностной расчет тормозного диска 

       Тормозной диск представляет собой непосредственно  диск 1 (см. рисунок 5.5), имеющий вентиляционные каналы, позволяющие снизить тепловую напряженность диска, тонкостенный стакан 2, обеспечивающий упругую компенсацию радиального теплового расширения диска, и крепежный фланец 3.

       

       Рисунок 5.5 – Тормозной диск

       Все элементы тормозного диска работают на кручение, создаваемое тормозными силами и прикладываемыми к поверхности тормозного диска. Рассчитаем на кручение самое слабое звено - цилиндрическую поверхность стакана. Возникающие касательные напряжения в нем равны

       τ = M/ W_ρ,

где M - момент кручения, создаваемый тормозной силой.

       M = Т · R_ср.

       W_ρ - полярный момент сопротивления для кольцевого сечения

       W_ρ = 2πR²s,

где R - внешний радиус кольца по компоновке R = 0,11 м; s - толщина стенки кольца; T – тормозная сила, T = 42262,9 Н; R_ср – эффективный радиус трения R_ср = 0,125 м.

       Выразим толщину стенки стакана

       s= k·Т· R_ср /(2πR²),

где k=0,19 – коэффициент учитывающий термические напряжения.

       s=0,0127м.

       Следовательно

       τ = 20МПа < [τ].

       В качестве материала для диска принимаем чугун СЧ25, с пределом прочности при кручении - 25 МПа, используемый в ответственных изделиях. 

       5.5 Общие условия дорожных испытаний 

       1. Техническое состояние АТС и его агрегатов должно соответствовать техническим условиям предприятия-изготовителя. Техническое обслуживание и применяемые эксплуатационные материалы должны соответствовать требованиям руководства (инструкции) по эксплуатации.

       2. Перед испытаниями АТС должно пройти обкатку в соответствии с руководством (инструкцией) по эксплуатации.

       Степень приработки фрикционных пар тормозных  механизмов должна составлять

       - для барабанных тормозных механизмов не менее 80%;

       - для дисковых тормозных механизмов не менее 90%.

       3. Агрегаты трансмиссии и ходовой части АТС непосредственно перед началом испытаний должны быть прогреты путём безостановочного движения в течение не менее 30 мин со скоростью 0,8-0,9 V_max, но не свыше 100 км/ч, где V_max - максимальная скорость АТС, соответствующая руководству (инструк-ции) по эксплуатации или техническим условиям предприятия-изготовителя.

       Трансмиссия полноприводных АТС при выполнении контрольных торможений должна быть разблокирована.

       4. Шины АТС к началу испытаний  должны иметь пробег не менее 500 км. Износ рисунка протектора должен быть равномерным и не должен превышать 50% от высоты рисунка протектора новой шины. Допустимое отклонение давления воздуха в шинах от номинальной величины, установленной техническими условиями, не должно превышать

       ± 0,01 МПа при номинальном давлении до 0,3 МПа;

       ± 0,02 МПа при номинальном давлении свыше 0,3 МПа.

       5. Температура наружных поверхностей  тормозных барабанов или дисков, измеренная непосредственно перед каждым испытанием, не должна превышать 100°С.