Оценка качества процесса торможения автомобильного колеса в составе abs

Рассмотрение полученного оптимального статического плана на временной шкале дает динамический оптимальный план перевозок грузов.

Библиографический список

1. Экономико-математическое моделирование развития транспортных систем / ААБакаев [и др.]. Киев: Наукова Думка, 1991.151 с.

2, Рудометкин М,Б, Взаимодействие промышленного и магистрального транспорта при организации отправительской маршрутизации в новых экономических условиях: авто-реф.:дис. ...канд. техн. наук. М, 1998.24 с.

УДК 629.113.001

ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ПРОЦЕССА ТОРМОЖЕНИЯ АВТОМОБИЛЬНОГО КОЛЕСА В СОСТАВЕABS

Е.М.Портнягин1

Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул, Лермонтова, 83,

Рассмотрена методика определения тормозной эффективности и устойчивости при торможении автотранспортных средств в соответствии С требованиями ГОСТ Р 51709-2001. Предложены интегральные параметры для оценки эффективности торможения и устойчивости при торможении автотранспортных средств, оснащённых антиблокировочной системой, в стендовых условиях, Ил. 9. Библиогр. 4 назв.

ключевые слова: автомобиль; диагностирование; торможение; антиблокировочная система; стенд,

THE ESTIMATION OF AUTOMOBILE WHEEL BRAKING PROCESS QUALITY WITHIN ABS E.M. Portnyagin

Irkutsk State Technical University 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074

The author considers the procedure to determine braking efficiency and stability when vehicle braking in conformity with the demands of State Standard P 51709-2001, He proposes integral parameters to estimate the braking efficiency and stability of vehicles equipped with an anti-skid system when braking under stand conditions. 9 figures. 4 sources.

Keywords: automobile; diagnosing; braking; anti-skid system; stand.

Диагностирование тормозных систем автотранспортных средств (АТС) на сегодняшний день осуществляется в соответствии с требованиями ГОСТ Р 517Ö9-2ÖÖ1 [1]. Тормозные системы АТС без антиблокировочной системы (ABS) или с отключенной ABS проверяют в стендовых условиях, в то время как тормозные системы АТС, оснащённых ABS, подвергаются проверке в дорожных условиях на ровной горизонтальной опорной поверхности.

В связи с климатическими условиями нашей страны дорожные испытания АТС на предмет тормозной эффективности и устойчивости при торможении получили не столь большое распространение как стендовые, осуществляемые при помощи тормозных стендов, оснащённых электронно-вычислительными машинами (ЭВМ).

В стендовых условиях тормозная эффективность АТС оценивается по величине удельной тормозной

силы у, критерием устойчивости при торможении является относительная разность тормозных сил колёс оси Кн.

Удельную тормозную силу рассчитывают как частное от деления суммы тормозных сил на колёсах АТС и произведения массы АТС на ускорение свободного падения:

/ - I v  /

mg

где ZFr- сумма тормозных сил на колёсах АТС, Н,т-масса АТС, кг; д - ускорение свободного падения,

м!с".

Определить величину удельной тормозной силы для тормозящего на стенде автомобиля с работающей ABS очень сложно, поскольку тормозная сила FTl равная по величине реализованной касательной реакции RXl постоянно изменяется в процессе торможения (рис. 1).

То же касается и определения относительной разности тормозных сил колёс оси, рассчитываемой по следующей зависимости:

'Портнягин Евгений Михайлович, аспирант, тел.: (3952)40-51-36,8-950-120-61-61, e-mail: siccda@mail.ru Portnyagin Evgeniy Mihailovich, a postgraduate, Tel. (3952)40-51-36,8-950-120-61-61, e-mail: siccda@mail.ru

Кц =

F - F

1 Пд 1 ТШ

100%,

р

Т max

где FTnp, Ртлм - тормозные силы на правом и левом колёсах проверяемой оси АТС соответственно, Н ; Frirm - максимальная из указанных тормозных сил, Н.

Кроме того, ГОСТ Р 51709-2001 не регламентирует, в какой именно момент необходимо измерять тормозные силы на колёсах оси - при достижении максимального значения тормозной силы на одном из колёс либо при достижении максимальных значений на каждом их них, Возникает вопрос, как более корректно оценить эффективность и устойчивость АТС с ABS при торможении в стендовых условиях.

Рассмотрим процесс торможения одиночного колеса в составе ABS. Смоделируем процесс торможения, используя математические модели шины, тормозного механизма, блока управления ABS и модулятора, описанные в [2], а также доработанную с учётом крутильных колебаний математическую модель [3], Представим результаты моделирования в виде диа= грамм (рис. 2).

Под проскальзыванием S следует понимать проскальзывание колеса относительно поверхности бегового барабана тормозного стенда:

^ к *гко СО  Г ;

'А 'А

где иок - угловая скорость колеса; г» - радиус качения

колеса в ведомом режиме; - угловая скорость бегового барабана стенда; г6 - радиус бегового барабана стенда.

Ранее, в [4], уже предлагалось использовать интегральные показатели для оценки эффективности торможения и устойчивости при торможении АТС с ABS. На сегодняшний день появилась возможность уточнить их и дополнить с учётом новых знаний,

Для оценки качества процесса торможения колеса в составе ABS предлагаем использовать интегральные параметры, каждый из которых будет характеризовать те или иные функциональные свойства процесса торможения колеса в составе ABS:

1, Для оценки тормозной эффективности предлагается использовать среднее значение удельной

тормозной силы ^, рассчитанной на основе среднего за процесс торможения значения реализованной каса-

к

тельной реакции * :

'i-'o

jX (')<#.

где Ях(0 - функция изменения реализованной касательной реакции, Н; (о - время начала торможения (при достижении реализованной касательной реакцией первого максимального значения), с; ^ - время конца торможения, с.

Я*, Я

/ 1 / i r'

/ 1 / i /

\ / \ /

I t,C

Рис. 1 Изменение реализованной касательной реакции на одном колесе автомобиля в процессе его

торможения с ABS

R*

Б -

А - -

/ / . /

.У _1_ \Г _1_

t, С

а)

б)

Рис. 2. Процесс торможения одиночного колеса б составе ABS: а - зависимость реализованной касательной реакции Rx и угловой скорости колеса от времени t; 6 - зависимость реализованной касательной реакции Rx и тормозного момента М, от проскальзывания S

Rx, Н

о L t> с

Рис. 3. Разброс значений реализованной касательной реакции в процессе торможения колеса в составе ABS

Поскольку в процессе диагностирования АТС с работающей ABS на стенде вместо функции Rx(t) ЭВМ стенда измеряет конечное число дискретных значений реализованной касательной реакции Ях/, формулу (4) можно переписать в следующем виде:

где RXi - измеренные, дискретные значения реализованной касательной реакции; N - количество измеренных ЭВМ, дискретных значений реализованной касательной реакции за процесс торможения колеса в составе ABS.

Тогда для отдельного колеса средняя удельная тормозная сила может быть рассчитана по формуле

- К

у = — , 6)

R*

где Rz - часть веса автомобиля, приходящаяся на исследуемое колесо, И.

2. Для косвенной оценки устойчивости АТС предлагается использовать среднее значение про-

S.

скальзывания

S = ——

f\ ~ h l

где $(t) - функция реализованного проскальзывания, харастеризующая потенциальную способность колеса создавать боковую реакцию.

Так же, как и в случае с тормозной силой, при известном количестве измеренных дискретных значений проскальзывания S, для среднего значения проскальзывания будет справедливо выражение

— 1 N

NU "

где S/ - измеренные дискретные значения проскальзывания; N - количество измеренных ЭВМ, дискретных значений проскальзывания за процесс торможения колеса в составе ABS.

Поскольку ABS совместно с тормозной системой в процессе работы изменяет подводимый к колесам тормозной момент, то затормаживая, то растормажи-

вая их, АТС неизбежно будет испытывать толчки в продольном направлении.

3. Поэтому для оценки комфортности управления АТС при торможении с ABS предлагается показатель ARX, показывающий диапазон разброса реализованной касательной реакции. Под разбросом реализованной касательной реакции ARX следует понимать разброс значений реализованной касательной реакции в процессе установившегося торможения колеса в составе ABS

AR.. =

2>r(Kxi-K)'

N- 1

где rij - количество измеренных, дискретных значений реализованной касательной реакции за единицу времени процесса торможения.

4. Дпл оценки точности ро^улирсюапип процесса

торможения колеса ABS предлагается показатель разброса проскальзывания dS, то есть разброс значений функции проскальзывания S(0 в процессе установившегося режима работы ABS (рис, 4);

AS =

i=i

N -I

где П1 - количество измеренных, дискретных значений проскальзывания за единицу времени процесса торможения.

Рис. 4. Разброс значений проскальзывания в процессе торможения колеса в составе ABS

Для выявления зависимостей предложенных интегральных параметров от качества регулирования ABS процесса торможения воспользуемся математическими моделями [2, 3]. С их помощью смоделируем процесс торможения автомобильного колеса при различных значениях уставки SyCm по проскальзыванию на срабатывание ABS, В процессе расчётов получена

зависимость средней удельной тормозной силы / от качества регулирования обеспеченного ABS (рис. 5).

Отметим на графиках пунктиром нормативную величину удельной тормозной силы (для транспортных средств категории М1: у = 0,53), регламентируемую ГОСТ Р 51709-2001. Если средняя за процесс удельная тормозная сила равна, либо превышает нормативное значение (/>0,53), то согласно ГОСТ Р 51709-2001 считаем, что торможение колеса эффективно,

Чтобы сравнить между собой процессы торможения колеса при разных качествах функционирования ABS по эффективности, предлагаем ввести шкалу бальной оценки эффективности торможения (рис. 6).

Подобную шкалу предлагаем ввести и для косвенной оценки потенциальной способности колеса создавать боковую реакцию, обеспечивающую устойчивость АТС (рис. 7).

Величина разброса значений реализованной касательной реакции ARXl оценивающая комфортность АТС при торможении с ABS, а также величина разброса проскальзывания AS, показывающая точность регулирования процесса торможения ABS, должны стремиться к минимальным своим значениям:

ARX min ,

AS min ,

Поскольку чем меньше разброс реализооашюй касательной реакции, тем меньше колебания кузова АТС при торможении. При снижении разброса проскальзывания обеспечивается более точное регулирование процесса торможения, что, в конечном счёте, положительно влияет на тормозную эффективность и устойчивость при торможении,

Для примера сравним два процесса торможения колеса в составе ABS с использованием предложенных интегральных параметров при разных значениях

у=о,$з

ГОСТ Р 51709-2001

0,1 0,2

0,3

0,4

0,5 0,6 0,7 0,8 S

уст

Рис. 5. Зависимость средней удельной тормозной силы от уставки по проскальзыванию

0,05 0,07 0J09 0.11 0.13 0,15 0.17 0,19 Sycm Рис. 6. Бальная шкала для оценки эффективности торможения автомобильного колеса в составе ABS

уставки на срабатывание и дадим оценку качеству каждого из них.

При уставке на срабатывание ABS Sycm = 0,08 колесо затормаживается на асфальтобетоне с коэффициентом сцепления = 0,7. Процесс торможения представлен на рис, 8, Рассматриваемый процесс характеризуется высоким качеством регулирования, малым разбросом тормозной силы и проскальзывания. Величина средней удельной тормозной силы со-

ставляет 0,642, что согласно предложенной шкале соответствует оценке «5», величина среднего проскальзывания составляет 0,11, что соответствует оценке «5».

Другой процесс торможения, происходящий при уставке на срабатывание ABS $уст = 0,17 при прочих равных условиях, представлен на рис, 9.

Данный процесс характеризуется низким качест= вом регулирования и большим разбросом как тормоз-

Рис. 7. Бальная шкала для косвенной оценки устойчивости при торможении автомобильного колеса

в составе ABS

Рис. 8. Диаграмма торможения одиночного колеса в составе ABS при уставке Sycm = 0,08: а - зависимость реализованной касательной реакции R„ и угловой скорости колеса ш* от времени t; б - зависимость реализованной касательной реакции Rx и тормозного момента Mt

от проскальзывания S

а) б)

Рис. 9. Диаграмма торможения одиночного колеса в составе ABS при уставке Sycm = 0,17: а - зависимость реализованной касательной реакции R* и угловой скорости колеса w* от времени t; б- зависимость реализованной касательной реакции Rx и тормозного момента Mt

от проскальзывания $

ной силы, так и проскальзывания, В данном случае средняя удельная тормозная сила составляет 0,558, что согласно предложенной шкале соответствует оценке «3», среднее проскальзывание составляет 0,493, что соответствует оценке «2». То есть при уменьшении уставки на срабатывание ABS (первый пример) эффективность и устойчивость при торможении колеса несколько выше,

При увеличении уставки (второй пример) наблюдается увеличение разброса реализованной касательной реакции, Как следствие, во-первых, происходит излишнее растормаживание колес АТС, что снижает тормозную эффективность, во-вторых, при этом происходит некомфортное раскачивание АТС от работы ABS, Кроме того, во втором примере наблюдается существенное увеличение разброса проскальзывания, что свидетельствует о меньшей точности регулирования при больших значениях уставки,

Предложенные интегральные параметры для оценки качества процесса торможения колеса в составе ABS позволяют не только количественно оценивать тормозную эффективность, а также устойчивость при торможении, но и ответить на вопрос, насколько качественно ABS регулирует процесс торможения колеса, используя для этого бальную шкалу, Предложенные параметры разброса значений реализованной касательной реакции и значений проскальзывания

позволяют оценить комфортность АТС при торможении и точность регулирования процесса торможения ABS, что в конечном счёте позволяет более полно оценивать качество торможения автомобиля при работающей ABS.

Библиографический список

1, ГОСТ Р 51709-2001. Автотранспортные средства. Требования безопасности к техническому состоянию и методы проверки. Введ. 01.01.2002. - М.: Изд-во стандартов, 2002.-28 с.

2, Федотов АгИч Портнягин Е М Математическая модель автомобиля с АБС для исследования эффективности и управляемости при торможении / Материалы межрегиональной научно-практической конференции «Технические науки, технологии и экономика», Чита: ЧитГТУ, 2002, Ч. III. С, 3-24,

3, Бойко A.B. Совершенствование методов диагностики тормозных систем автомобилей в условиях эксплуатации на силовых стендах с беговыми барабанами: дис.... канд. техн. наук: 05.22.10: защищена 25.06.08/ Бойко Александр Владимирович. Иркутск, 2008. 217 с.

4, Федотов А.И., Портнягин Ё.М. Обоснование конструкции стенда ДЛЯ контроля эффективности торможения автомобилей с АБС / Материалы межрегиональной научно-практической конференции «Технические науки, технологии и экономика». Чита: ЧитГТУ, 2002. Ч. IV. С. 115-127.

УДК 656.71:656.02

О РЕЗУЛЬТАТАХ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ ДОРОЖНЫХ ФАКТОРОВ НА ИЗМЕНЕНИЕ УСПСШИЙ ДВИЖЕНИЯ

Ю.А.Рябоконь1, С.М.Храпова2

Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия, 644080, г. Омск, пр. Мира, 5

Представлены результаты экспериментальных исследований влияния распространенных дорожных факторов (помех) на скорость движения по участкам городских магистралей.

Ключевые слова: пропускная способность городских магистралей; скорость движения транспортных средств;

условия движения.

Ил. 3. Табл. 2. Библиогр. 3 назв.

ON THE RESULTS OF STUDY OF THE INFLUENCE OF ROAD FACTORS ON THE CHANGE OF TRAFFIC CONDITIONS

Y.A. Ryabokon, S.M. Hrapova

Siberian State Road-Transport Academy 5 Mir Av„ Omsk, 644080

The authors present the results of experimental studies of the influence of widespread road factors (hindrances) on the speed of movement along the sections of city highways, Keywords: admission of city highways; speed of vehicles; traffic conditions. 3 figures. 2 tables. 3 sources.

1Рябоконь Юрий Антонович, профессор, кандидат технических наук, заведующий кафедрой организации и безопасности движения, тел, (3812)65-13-45.

Ryabokon Yuriy Antonovich, a professor, a candidate of technical sciences, the head of the Chair of Organization and Safety of Traffic, Tel.: (3812)65-13-45.

2Храпова Светлана Михайловна, аспирант, тел.; (3812) 65-13-45, е - mail: svetlanam82@mail.ru Hrapova Svetlana Mihailovna, a postgraduate, Tel.: (3812) 65=13-45, e • mail: svetlanam82@mail.ru