Оглавление.
TOCo «1-3» h z 1. Введение.
2.Анализ тормозных систем армейскихавтомобилей.
2.1 Требования, классификация,применяемость тормозных систем современных автомобилей.
2.2. Анализ тормозных механизмовармейских автомобилей.
2.3. Анализ тормозных приводовармейских автомобилей.
3.Выбор и обоснование тормознойсистемы.
3.1 Выбор и обоснование тормозногомеханизма.
3.2. Выбор и обоснование тормозногопривода.
4.Расчет элементов тормозной системы.
4.1. Расчет нагрузок в элементахтормозной системы.
4.2. Расчет характеристик массыавтомобиля.
4.2.1. Определение относительных массагрегата (машины).
4.2.2. Определение центра массавтомобиля.
4.3. Расчет регулятора тормозных сили АБС.
4.3.1. Расчет коэффициента динамическогорегулирования.
4.3.2. Расчет жесткости упругогоэлемента.
4.3.3. Расчет АБС.
4.4. Расчет дискового тормозного механизма.
5. Особенности эксплуатацииразработанной тормозной системы.
6. Военно – экономическое обоснованиепроекта.
6.1. Цель и содержаниевоенно-экономического обоснования.
6.2. Расчет экономическойэффективности изготовления проектируемого автомобиля.
6.3. Экономическое обоснование цен напроектируемый автомобиль.
7. Заключение.
8. Список литературы.
1.Введение.
Безопасностьдвижения автомобилей с высокими скоростями в значительной степени определяетсяэффективностью действия и безопасностью тормозов.
Эффективностьтормозного пути определяется по определенной оценке тормозного пути иливременем движения автомобиля до полной остановки. Чем эффективнее действиетормозов, тем выше безопасная скорость, которую может допустить водитель, и темвыше скорость движения автомобиля на всем маршруте.
Торможение необходимоне только для быстрой остановки автомобиля при внезапном появлении препятствий,но и как средство управления скоростью его движения.
Структуратормозного управления автомобиля и требования, предъявляемые к нему обусловленыГОСТ-22895-95г.
Согласно этому стандарту тормозное управление должно состоятьиз четырех систем: рабочей, запасной, стояночной и вспомогательной. Системымогут иметь общие элементы, но не менее двух независимых органов управления.
Каждая из этихсистем включает в себя тормозные механизмы, обеспечивающие созданиесопротивления движению автомобиля и тормозной привод, необходимый дляуправления тормозными механизмами.
До настоящеговремени на грузовых двухосных армейских автомобилях применялась тормозная системас барабанными колодочными тормозными механизмами и лишь в последние годынаметилась тенденция использования дисковых тормозных механизмов на переднихколесах грузовых автомобилей, так как у этого механизма много достоинств:
- большая надежность
- большой коэффициент тормозной эффективности
- хорошая стабильность
В данном дипломном проектепредлагается автомобиль с улучшенными тормозными свойствами(с дисковыми тормознымимеханизмами на передней оси автомобиля и установкой АБС в пневмоприводе). Применение дисковыхтормозных механизмов, так же позволяет снизить массу элементов тормознойсистемы. При такой компоновке можно снизить массу автомобиля примерно на 10%,трудоемкость изготовления на 13%, себестоимость на 6%, при одновременномулучшении устойчивости и управляемости, обеспечении оптимального использованияобъемов автомобиля.
2.Анализ тормозных системармейских автомобилей.2.1 Требования,классификация, применяемость тормозных систем современных автомобилей.
Ктормозному управлению автомобиля, служащему для замедления движения, вплоть дополной остановки и удержания его на месте на стоянке, предъявляются повышенныетребования, так как тормозное управление является важнейшим средствомобеспечение активной безопасности автомобиля. Требования к тормозным системамрегламентированы ГОСТ 22895-95 и международными правилами дорожного движения.
Требованияк тормозным системам следующие:
1. Максимальный тормозной путь максимальноеустановившееся замедление в соответствии с требованиями ГОСТ 22895-95 г., дляпассажирских автомобилей и грузовых автомобилей в зависимости от типаиспытаний.
2. Сохранение устойчивости при торможении (критериямиустойчивости служат: линейное отклонение, угловое отклонение, угол складыванияавтопоезда.)
3. Стабильность тормозных свойств при неоднократномторможении.
4. Минимальное время срабатывания тормозного привода.
5. Силовое следящее действие тормозного привода, то естьпропорциональность между усилием на педаль и приводным моментом.
6. Малая работа управления тормозными системами — усилиена тормозные педали в зависимости от назначения автотранспортного средствадолжно быть в пределах 500….7ОО Н, ход тормозной педали 80…180мм.
7. Отсутствие органомптическихявлений (слуховых).
8. Надежность всех элементов тормозных систем, основныеэлементы (тормозная педаль, главныйтормозной цилиндр, тормозной кран и др.) должны иметь гарантированнуюпрочность, не должны выходить из строя на протяжении гарантированного ресурса, должна быть такжепредусмотрена сигнализация, оповещающая водителя о неисправности тормознойсистемы.
Всоответствии с ГОСТ 22895-95 тормозное управление должно включать следующиетормозные системы:
- рабочую
- запасную
- стояночную
- вспомогательную (тормоз-замедлитель), обязательную дляавтобусов полной массой свыше 5 т. и грузовых автомобилей массой свыше 12 т.,предназначенную для торможения на длительных спусках и поддерживающих скорость30км/ч на спуске с уклоном 7% протяженностью 6км.
Каждая из перечисленных тормозных систем включает один илинесколько тормозных механизмов и тормозной привод.
Классификация тормозных механизмов.
Тормозноймеханизм.
Механический
(Фрикционный)
гидравлический
электрический
Дисковый
барабанный
колесный
трансмиссионный
Колодочный
ленточный
Принудительное замедление может осуществляться различнымиспособами: механическим, гидравлическим, электрическим, внеколесным.
Наиболее широко используются фрикционные тормозные механизмы.На легковых автомобилях большого класса часто используются дисковые тормозныемеханизмы на передних колесах и барабанные колодочные на задних колесах.
На грузовых автомобилях независимо от их грузоподъемностиустанавливаются барабанные колодочные тормозные механизмы. Лишь в последниегоды наметилась тенденция использования дисковых механизмов для грузовыхавтомобилей.
Барабанные ленточные тормозные механизмы в качестве колесныхв настоящее время не применяются совсем. В редких случаях их применяют кактрансмиссионные для стояночной тормозной системы (МАЗ, Белаз-540)
Гидравлические и электрические тормозные механизмы используюткак тормозо-замедлители. На ряде автомобилейтормозом-замедлителем является двигатель, впускной коллектор перекрываетсястальной заслонкой.
Классификация тормозных приводов
Тормозной привод
механический
комбинированный
гидравлический
Электрический
пневматический
Механическийпривод, состоящий из тяг и рычагов, применяют в основном в тормозных системах сручным управлением ( вспомогательная тормозная система -,, стояночный-тормоз’’).
Вданном приводе для включения тормозного механизма используется мускульнаяэнергия водителя. Простота конструкции и неизменная во времени жесткостьмеханического привода делают его наиболее применяемым для стояночной тормознойсистемы.
Гидравлический привод применяется в рабочей тормозной системелегковых автомобилей и грузовых малой и средней грузоподъемности. В данномприводе усилие оси педали к тормозным механизмам передается жидкостью. Длявключения тормозов используется мускульная энергия водителя. Для обеспеченияводителю работы по включению тормозов нередко применяют гидравлический привод свакуумным (ГАЗ-66) или пневматическим усилителем (Урал-4320).
В настоящее время начинают получать распространениегидравлический привод с насосом. В этом случае для включения тормозныхмеханизмов и создания, необходимых для быстрого торможения автомобиля тормозныхмоментов на колесах используется энергия двигателя приводящего в действиегидравлический насос непосредственно, или через какой-либо агрегат силовойпередачи автомобиля.
Пневматическийпривод широко используется в тормозной системе тягачей, грузовых автомобилейсредней и большой грузоподъемности и автобусов. В тормозной системе спневматическим приводом тормозные механизмы включаются за счет использованияэнергии сжатого воздуха.
Надлиннобазных автомобилях и тягачах большегрузныхавтопоездов часто используются комбинированный привод гидропневматический. Вданном приводе для увеличения тормозных усилий используется энергия сжатоговоздуха, а передача их к тормозному механизму осуществляется жидкостью.
Электрическийпривод необходим на автопоездах, так как при этом достигаетсянаиболее простой способ передачи энергии на большие расстояния при весьма маломвремени на срабатывания тормозной системы.
Дляоценки конструктивных схем тормозныхмеханизмов служат следующие критерии:
1 Коэффициент тормозной эффективности.
Этосостояние тормозного момента, создаваемого тормозным механизмом к условномуприводному моменту
Кэ= Мтор /(SРrтр)
Где:
Мтор-тормозноймомент.
SР-суммаприводныхсил.
rтр-радиусприложениярезультирующих сил трения.
Тормознаяэффективность должна оцениваться раздельно при движении вперед и назад.
2 Стабильность.
Этоткритерий характеризует зависимость коэффициента тормозной эффективности отизменения коэффициента трения. Эта зависимость представляется графикомстатистической характеристики тормозного механизма. Лучшей стабильностьюобладают тормозные механизмы, характеризуемые линейной зависимостью.
3 Уравновешенность.
Уравновешеннымиявляются тормозные механизмы, в которых силы трения не создают нагрузку наподшипники колеса.
Дляоценки конкретных конструкций тормозных механизмов необходимо дополнительнопользоваться расчетными нормативами (давление на колодке, нагрев тормозногобарабана). До настоящего времени считалось, что барабанные тормозные механизмынаиболее удовлетворяют требованиям безопасности движения, но в связи свозросшими скоростями движения автомобиля, повышаются и требования безопасностидвижения, во многом зависящих от тормозных качеств автомобиля.
Сравнительныестендовые испытания различных вариантов конструкций закрытых дисковых ибарабанных тормозных механизмов для автомобилей выявили, что наилучшимипоказателями по стабильности выходных параметров, теплонапряженности и массе обладает дисковый тормоз с двумя поверхностями трения, пневматическимприводом и усилителем
2.2. Анализ тормозныхмеханизмов армейских автомобилей.
Проведясравнение и краткий анализ вышеперечисленных тормозных механизмов подведемитог. В результате сравнения мы выяснили, что наилучшими показателями обладалидисковый тормозной механизм с двумя поверхностями трения. Он обладаетследующими достоинствами:
1. Меньшая масса.
2. Компоновочные достоинства.
3. Меньшая температура тормозной жидкости.
Нодисковые тормозные механизмы обладают существенным недостатком: недостаточнаязащищенность от грязи. Так как армейские автомобили часто используются вусловиях бездорожья, то сзади будем использовать барабанный колодочныйтормозной механизм.
Проведенныедорожно-лабораторные испытания барабанных и дисковых тормозов Харьковским АДИпоказали, что в случае нагрева тормозных деталей до 300 С и V= 40 км/ч тормозной путь увеличивается при торможениидисковыми тормозами на 7%, а барабанными на 25%. Если нормальная скорость таже, но объемная температура достигнет 500 С, тормозной путь увеличится на 21% и55% соответственно.
Меньшаячувствительность дисковых тормозов к смачиванию и загрязнению объясняется тем,что поверхности трения плоские и попавшая между ними грязь и вода выдавливаетсяболее легко, чем в барабанном тормозе, а так же тем, что при вращении вода игрязь центробежной силой сбрасываются с поверхности трения, а у барабанного –заносятся на него.
Врезультате проведения данного анализа можно сделать заключение, что в даннойситуации более выгодно будет применение смешанной системы тормозных механизмовв которой передние колеса снабжаются дисковым тормозным механизмом с двумяповерхностями трения, а задние колеса барабанным колодочным тормозныммеханизмом.
2.3. Анализ тормозныхприводов армейских автомобилей.
Проведяанализ всех имеющихся тормозных приводов мы выяснили, что лучшим для армейскогоавтомобиля будет использование пневматического привода с усилителем. Онобладает рядом преимуществ перед другими тормозными приводами:
1. Практически неограниченное приводное усилие тормозныхмеханизмов.
2. Широкое применение на автопоездах.
3. Простота конструкции.
3.Выбор и обоснованиетормозной системы.3.1 Выбор и обоснованиетормозного механизма.
Выбранный нами комбинированный тормозной механизм будемрассматривать по отдельности, сначала дисковый тормозной механизм, затембарабанный.
Дисковый тормозной механизм применяется главным образом налегковых автомобилях, на автомобилях большого класса – на всех колесах, наавтомобилях малого и среднего класса — в большинстве случаев, только напередних колесах (на задних применяются барабанные тормозные механизмы, как и внашем случае).
В последние годы дисковые тормоза нашли свое применение нагрузовых автомобилях ряда зарубежных фирм.
Конструкции тормозных механизмов могут выполняться снеподвижной и плавающей скобой.
Тормозной диск закреплен на ступице переднего колеса, а скоба, выполненная извысокопрочного чугуна, крепится при помощи кронштейна на фланце поворотногокулака. Тормозные легкосъемные колодки помещаются в пазах скобы. В скобеимеются два рабочих тормозных алюминиевых цилиндра, размещенных по обе сторонытормозного диска, цилиндры сообщаются между собой при помощи соединительнойтрубки. Установленные в цилиндрах стальные поршни уплотняются резиновыми кольцами,которые благодаря своей упругости возвращают поршни в исходное положение при растормаживании. В тоже время при износе накладок онипозволяют поршню переместиться в новое положение. Такое автоматическоерегулирование, возможно, так как зазор мал (порядка 0,1мм). При этом повышаютсятребования к точности изготовления и установки тормозного диска.
При раздельном или дублированном приводе передних колес(тормозных механизмов) часто в скобе размещают по два цилиндра с каждой стороны(Москвич-2140).
В дисковом тормозном механизме с плавающей скобой, скобаможет перемещаться в позах кронштейна, закрепленного на фланце поворотногокулака. В этом случае цилиндр расположен с одной стороны. При торможении,перемещение поршня вызывает перемещение скобы в противоположную сторону,благодаря чему обе колодки прижимаются к тормозному диску.
Плавающая скоба имеет значительно меньшую ширину по сравнениюс неподвижной, что позволяет обеспечить отрицательное плечо обкатки. Приплавающей скобе ход поршня в два раза больше, чем при неподвижной. Схема истатистическая характеристика приведена на рисунке №1.
Для него тормозной момент равен:
Мтр=2Рmrср (3. 1.)
а коэффициент эффективности:
Кэ= Мтр/(2Рrср) =m (3. 2.)
При расчетном коэффициенте трения m=0,35, коэффициентэффективности Кэ=0,35. Из этого можно заключить, чтодисковый тормозной механизм обладает малой тормозной эффективностью. Так, прирасчетном коэффициенте трения m=0,35тормозной момент примерно в три раза меньше приводного.
В настоящее время стабильности отдается предпочтение передэффективностью, так как необходимый тормозной момент можно получить увеличениеприводных сил в результате применения рабочих цилиндров большого диаметра илиприменением усилителя.
К другим достоинствам дисковых тормозов можно отнести:
1. Меньшую чувствительность к попаданию на накладки воды,по сравнению с барабанными тормозами (давление накладок в 3….4 раза превосходитдавление накладок барабанного тормозного механизма, что объясняется их меньшейплощадью).
2. Возможность увеличения передаточного числа тормозногопривода, благодаря малому ходу поршня.
3. Хорошее охлаждение тормозного диска, так как оноткрытый, для более интенсивного охлаждения диска в нем делают радиальныеканалы.
4. Меньшую массу, по сравнению с барабанным тормозным механизмом.
Дисковыйтормозной механизм не уравновешенный, так как при торможении создаетсядополнительная сила, нагружающая подшипники колеса. Следует также отметить. Что в дисковыхтормозах тормозные накладки изнашиваются более интенсивно, чем в барабанных,поэтому необходимо более часто менять колодки. Конструкции дисковых тормозныхмеханизмов предусматривают быструю и легкую смену колодок.
Барабанныетормоза состоят из трущихся, вращающихся и неподвижных деталей, а так жеразжимного и регулировочного устройства. Трущиеся детали создают тормозноймомент, разжимное устройство обеспечивает соприкосновение трущихся деталей приторможении, а регулировочное устройство позволяет поддерживать необходимыйзазор между этими деталями в отторможенном состоянии.Барабанные тормозные механизмы различают по типам разжимных устройств.Применяются они в зависимости от автомобиля. На автомобилях полной массой свыше8т. применяется барабанный тормозной механизм, приводимый в работу разжимнымкулаком. Данный тормозной механизм уравновешен и одинаково эффективен припереднем и заднем ходе. Тормозной механизм обладает высокой стабильностью.Эффективность данных тормозов несколько ниже, чем у тормозного механизма сравными приводными силами и односторонним расположением опор (применяются наавтомобилях имеющих наибольшую полную массу).
Крометого, установка барабанного тормозного механизма на задние колеса исключаетпопадание грязи и пыли, поднятой передними колесами, в тормозные механизмы, таккак барабанные тормоза более защищены, чем дисковые.
Внастоящем дипломном проекте предлагается применение дискового тормозногомеханизма на передних колесах автомобиля и барабанного тормозного механизма назадних для тормозной системы многоцелевого армейского автомобиля.
3.2. Выбор и обоснованиетормозного привода.
Структурно тормозной привод образует следующие элементы:
1. Орган управления – совокупность устройства, с помощьюкоторого водитель осуществляет управление тормозным приводом, а через него итормозной системой.
2. Аккумулятор энергии – устройство, которое накапливаетэнергию, предназначенную для осуществления торможения.
3. Передаточный механизм – совокупность устройств,которая в соответствии с командами органа управления передает энергию отисточника или аккумулятора исполнительным органам привода.
4. Исполнительный орган – устройство, передающее энергиюот тормозного привода к тормозному механизму.
Классифицироватьавтомобильный тормозной привод лучше всего по двум очень важным признакам:
1. Степень использования мускульной силы водителя какисточника энергии.
2. По виду энергоносителя, т.е. той материальной среды,изменение энергетического носителя (состояние) которой используется дляосуществления функций тормозного привода.
Повиду энергоносителя (рабочее тело) различают приводы:
- Механический (энергоносителями являются твердые тела,тяги, рычаги, тросы) .
- Гидравлический (энергоноситель жидкость)
- Вакуумный и пневматический (газ).
- Электрический (ток и электромагнитное поле).
Существуюттакже смешанные разновидности привода, в которых применяются несколькоэнергоносителей.
Решающимфактором при выборе привода следует считать (учитывать) недостатки другихприводов.
1. Механический – слишком податлив, склонен к появлению люфтов, трению, что делает нелинейным, стабильными медленным.
2. . Гидравлический – большая разгерметизацияи попадание воздуха, чего трудно избежать (например при составленииавтопоезда).
3. Электрический– при современных бортовых источниках он не может быть достаточно мощным иприменяется сегодня лишь для управления тормозами некоторых легковых прицепов.
4. Смешанныеприводы – сложные, поэтому без особой надобности их не применяют, хотя ужепредельно ясно, что электропневматический привод с электронным управлениемчрезвычайно перспективен именно для тяжелых автопоездов.
По указанным причинам, вот уже долгие годы на тяжеломавтотранспорте, автомобильном и железнодорожном с успехом используетсяпневматический тормозной привод. Впервые он появился в 80х годах 19 векаблагодаря разработкам фирмы,, Вестингауз, ,,Корпентер,, и ,,Кнорр,, (Германия). Для автомобилей пневмопривод тормозов был предложен Д. Стартевентом(США) в 1904 г., применен на автомобиле во Франции в1920году и внедрен всерийное производство фирмой,, Кнорр,, в 1923 году.
Повсеместноераспространение пневматического привода транспортных средств объясняется целымрядом преимуществ:
- Неограниченность сырья для создания энергоносителя.Это сырье – обычный атмосферный воздух.
- Возможность сброса отработанного воздуха обратно ватмосферу. Продукт сброса не токсичен.
- Легкость накопления большого количества потенциальнойэнергии, позволяющей долго и эффективно тормозить даже при отказе источникаэнергии. Аккумуляторы потенциальной энергии сжатого воздуха – рессиверы – предельно просты и дешевы.
- Допустимость естественных утечек сжатого воздуха из-занегерметичности, что значительно упрощает иудешевляет привод.
- Простота соединения магистралей при составленииавтопоезда:
- Малое время срабатывания и высокий коэффициентполезного действия.
(КПД@0,91…0,95).
Структурная схема пневматического тормозного привода.
Так же в данном дипломном проектепредлагается применение в тормозной системе регулятора тормозных сил. Регулятортормозных сил на автомобилях предназначен для автоматического регулирования давлениясжатого воздуха, подводимого к исполнительным механизмам (тормозным камерам ицилиндрам),