4275
.pdfжен быть на «нуле», а на транспортире цапф – на 90о . Повернуть рулевое колесо на 90о и записать углы поворота внутренней и внешней (по отношению
к центру поворота) цапф колеса 1 и 2 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Аналогичные измерения провести при ш =180, 270…720 о |
при поворо- |
||||||||||||
те как вправо, так и влево. Результаты занести в табл. 13. |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 13 |
||
|
Данные углов поворота рулевого колеса и цапф |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Угол поворота рулево- |
|
|
Углы поворота цапф, град |
|
|||||||||
№ |
|
Поворот влево |
|
Поворот вправо |
||||||||||
го колеса, ш , г рад |
|
|
||||||||||||
п\п |
1 |
|
2 |
|
вн |
i у |
|
1 |
|
2 |
|
вн |
i у |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
1 |
90 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
180 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
270 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
360 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
450 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
540 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
630 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
720 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4. Соединить поворотную цапфу через динамометр Д1 |
с рамой стенда и, |
||||||||||||
прикладывая к штурвалу через динамометр |
Д2 |
усилие |
Рм 10кг с (98 Н), |
|||||||||||
определить усилие на цапфе Рц по динамометру Д1 . Опыты провести трое-
кратно и результаты записать в табл. 14. |
|
|||
5. Подвесить |
(на тросике) |
к ободу штурвала гирю массой |
||
m г 1кг(Рш' |
9,8Н ) . Отсоединить динамометр Д2 от рамы стенда. Оп- |
|||
ределить усилие Р' |
(по динамометру |
Д |
), необходимое для вращения штур- |
|
|
ц |
|
1 |
|
вала. Следует помнить, что положение гири на ободе штурвала перед началом опыта должно соответствовать рис. 7. Результаты внести в табл. 14.
|
|
|
|
Таблица 14 |
|
Результаты испытаний рулевого управления |
|
||
|
|
|
|
|
№ |
Параметры, размерность |
Обозначение |
Прямой |
Обратный |
п/п |
|
|
КПД |
КПД |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
1 |
Усилие на ободе рулевого |
Рш |
98 |
9,8 |
|
колеса, Н |
|
|
|
2 |
Момент на рулевом колесе, |
М ш |
|
|
|
Нм |
|
|
|
3 |
Усилие на цапфе, Н |
Рц |
|
|
4 |
Момент на цапфе, Нм |
М ц |
|
|
|
|
31 |
|
|
Окончание табл. 14
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
5 |
Значение КПД |
ру |
|
|
6 |
Силовое передаточное чис- |
iс |
|
|
|
ло при ш 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
6.2. Методика обработки экспериментальных данных |
|
|||||
1. Угловое передаточное число iу |
рулевого управления определяется по |
|||||
формуле: |
|
|
|
|
|
|
iу |
|
2 ш |
|
, |
|
|
1 |
|
|
(51) |
|||
|
|
2 |
|
|
||
где ш - угол поворота рулевого колеса (штурвала), град;
1 и 2 - углы поворота цапф управляемых колес, град.
2. Силовое передаточное число представляет отношение момента сопротивления повороту управляемых колес к моменту на рулевом колесе.
При ш 0
i |
Мц |
|
Рц а |
, |
|
|
|
(52) |
|||
c |
М |
|
Рш Rш |
||
|
|
|
|||
|
ш |
|
|
|
|
Рулевые механизмы конструируются таким образом, чтобы они имели высокий прямой КПД при передаче усилия от штурвала к сошке и несколько меньший обратный КПД при передаче усилия от сошки к штурва-
лу. Обратный КПД характеризует степень обратимости рулевого механизма. При очень малом значении обратного КПД толчки и удары, воспринимаемые управляемыми колесами, не доходят до штурвала, т.к. гасятся силами трения в рулевом механизме. При слишком низком обратном КПД затрудняется самовозврат штурвала в среднее положение под действием стабилизирующего момента. Поэтому для самовозврата штурвала а, следовательно, и облегчения труда водителя и определенного ограничения обратных ударов со стороны дороги, рулевые механизмы выполняют на пределе обратимости.
3. Прямой КПД |
|
|
|
|
|
|
|
||||
ру рулевого управления можно определить, вращая |
|||||||||||
штурвал с определенным усилием Рш и замеряя усилие на цапфе Рц . |
|
||||||||||
|
|
|
|
Мц |
|
i |
|
Рц а |
|
||
рв |
|
|
с |
|
|
|
|||||
М ш iу |
iу |
Рш Rш iу |
(53) |
||||||||
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
||||||
32
4. Для определения обратного КПД рулевого управления |
|
необхо- |
ру |
димо приложить усилие к поворотной цапфе (Pц ' ) , достаточное для враще-
ния рулевого колеса с заданной нагрузкой Рш ' (гиря массой 1 кг на ободе штурвала).
|
|
|
М ' |
i |
у |
|
Р' |
R |
i |
у |
||
|
|
ш |
|
|
ш |
|
ш |
|
||||
ру |
М |
' |
|
|
' |
а |
|
(54) |
||||
|
|
|
ц |
|
|
Рц |
|
|
||||
5. Определить теоретические значения вн при известном значении н , соответствующие ш 180, 360, 540 и 720 о при повороте в обе стороны, используя зависимость
ctg 2 ctg 1 |
A |
(55) |
|
L |
|||
|
|
Примечание: вн 1 - угол поворота внутреннего колеса, град.;
н 2 - угол поворота наружнего колеса, град.
6.3.Выводы по работе
1. Построить график кривых зависимости 1 , 2 и вн от ш при повороте
вобе стороны (см. образец на рис. 8).
2.Объяснить расхождение фактических и теоретических углов поворота
( 1 и вн ).
3. Построить график зависимости у от ш с наложением на него прямой
м = 19,1.
4.Объяснить характер и целесообразность изменения у от ш по полу-
ченному закону.
5. Объяснить различие между прямым и обратным КПД рулевого управления. Почему прямой КПД больше обратного?
33
Рис. 8. График зависимостей 1 , 2 и вн от ш .
6.4. Контрольные вопросы
1.Как изменяется передаточное число рулевого управления при повороте автомобиля?
2.Как определить силовое передаточное число рулевого управления?
3.Как найти угловое передаточное число рулевого управления?
4.Как определить прямой и обратный КПД рулевого управления?
5.Меняется ли передаточное число рулевого механизма при повороте?
6.Почему отличаются фактические и теоретические углы поворота управляемых колес?
6.5.Литература: [2] – с 150…155.
34
7. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6
Испытание рабочей тормозной системы
Цель работы: вычислить максимальный тормозной момент на одном колесе, определить удельное давление на накладку колодки при максимальном тормозном моменте, определить усилие на педали тормоза и ее ход, определить давление в гидроприводе тормозов и определить силовое передаточное число привода.
Оборудование: стенд для испытания тормозной системы, линейка, динамометр, манометр, рычаг, подвес для гирь, набор гирь, штангенциркуль.
7.1. Методика выполнения работы
1. Составить кинематическую схему тормозной системы (рис. 9).
Рис. 9. Схема тормозной системы с гидравлическим приводом
2. На деталях тормозной системы измерить следующие параметры (табл. 15).
|
|
|
Таблица 15 |
|
Параметры тормозной системы |
|
|
|
|
|
|
№ п/п |
Параметр, размерность |
Обозначение |
Значение |
|
|
|
величины |
1 |
2 |
3 |
4 |
1 |
Радиус тормозного барабана, м |
rб |
|
|
35 |
|
|
Продолжение табл. 15
1 |
2 |
3 |
4 |
2 |
Расстояние от опоры колодки до цен- |
с |
|
|
тра тормозного суппорта, м |
|
|
3 |
Расстояние от оси рабочего цилиндра |
a |
|
|
до центра тормозного суппорта, м |
|
|
4 |
Расстояние между опорами колодок, м |
к |
|
5 |
Угол охвата активной колодки, рад. |
1 |
|
6 |
Угол охвата пассивной колодки, рад. |
2 |
|
7 |
Ширина колодки, м |
b |
|
8 |
Диаметр (внутренний) рабочего ци- |
d1 |
|
|
линдра, м |
|
|
9 |
Диаметр (внутренний) главного ци- |
d2 |
|
|
линдра, м |
|
|
10 |
Плечи педального привода, м |
r1 |
|
|
|
r2 |
|
11 |
Ход педали (по центру опорной пло- |
|
|
|
щадки), м: |
|
|
|
полный |
Sn |
|
|
рабочий |
S p |
|
|
свободный |
So |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12 |
Масса тормозного барабана, кг |
mб |
|
|
|
|
|
3. Создавая с помощью динамометра усилия на педали Рn =50, 100, 150,
200, 250 Н измерить и записать в журнал испытаний давление жидкости о (по манометру) и создаваемый тормозной момент М Т 2 на заднем колесе. Имитацию тормозного момента М Т 2 проводить с помощью гирь, устанавливаемых на подвес рычага (длиной l1 =1 м), закрепленного на тормозном барабане.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 16 |
|
|
|
Данные испытаний тормозной системы |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
№ |
Замеряемый пара- |
Обозначение |
|
Усилие на педали, Н |
||||||
п/п |
метр, размерность |
|
|
50 |
100 |
|
150 |
200 |
250 |
|
1 |
Давление жидкости |
Ро |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в |
гидроприводе |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
тормоза, МПа |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
Тормозной момент |
М |
ф |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
т2 |
|
|
|
|
|
|
|
(фактический), Нм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
36 |
|
|
|
|
|
|
7.2. Методика обработки экспериментальных данных
1. Передаточное число педального привода in определяется по соотношению плеч.
in |
|
r2 |
|
|
|
r |
, |
(56) |
|||
|
|
||||
|
|
1 |
|
|
где r1 и r2 - плечи рычага педали ( см. рис. 10).
2. При усилии на педали Рn =250Н рассчитать следующие параметры: фактический КПД гидропривода тормозов
ф |
|
|
d 2 |
P |
|
|
|
1 |
o |
|
|
||
|
|
, |
(57) |
|||
пр |
|
4 |
|
|||
|
|
Pn in |
|
|||
где d1 - внутренний диаметр рабочего цилиндра, м. |
|
|||||
3. Разжимное усилие колодок тормозного механизма |
|
|||||
P |
P i |
d 2 |
|
|
|
|
n n |
2 |
|
пр |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
2 |
|
, |
(58) |
|
|
|
d1 |
|
|
|
|
где d2 - внутренний диаметр главного цилиндра, м.
пр - КПД гидропривода, пр =0,85…0,95.
4. Силовое передаточное число привода определяется по формуле
i |
P |
|
4(d 2 |
|
d 2 |
) |
i |
|
|
2n |
|
23 |
|
(59) |
|||
|
|
|
2 |
|
||||
c |
P |
|
d |
|
n , |
|||
|
n |
|
|
1 |
|
|
|
|
где d2n и d23 соответственно диаметры передних и задних колесных цилинд-
ров, м.
5. Коэффициент эффективности тормозного механизма
Кэ |
|
|
М ф |
|
|
|
|
||
|
т2 |
|
. |
|
(60) |
||||
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
Р(а с) |
|
|||||
6. Фактический коэффициент трения определяется из формулы |
|
||||||||
Р |
(У У |
|
) |
с2 2 l 2 |
|
|
|||
|
|
|
, |
(61) |
|||||
|
2c(a c) |
||||||||
|
|
1 |
2 |
|
|||||
где У1 иУ2 - равнодействующие нормальных сил, действующих со стороны барабана на накладки левой и правой колодок.
7. Величины равнодействующих нормальных сил определяются по
формулам: |
|
|
|
|
У Р |
а с |
|
|
|
с l , |
(62) |
|||
1 |
||||
|
|
|
||
37 |
|
|
|
|
У2 Р |
а с |
, |
(63) |
|
с l |
||||
|
|
|
где l 2r k
2
- коэффициент трения между накладкой и тормозным барабаном. В существующих конструкциях =0,35.
Значения r , а, с, l взять из табл. 22.
8. Построить график зависимости давления жидкости в гидроприводе Ро от усилия на педали Рn .
Рис. 10. Зависимость Po |
от Pn |
|
|||
___________фактическая |
_ _ _ _ _ _ экстраполяция графика |
|
|||
Экстраполировать (продолжить) график этой зависимости до давления |
|||||
Ро 7МПа и по графику определить величину Рn max . |
|
||||
9. Рассчитать при Рn max |
следующие параметры тормозной системы: |
||||
Разжимное усилие Р по формуле (82). |
|
|
|
|
|
Максимальный тормозной момент М т |
2 по формуле: |
|
|||
М |
Ga rk (a' h) |
, |
(64) |
||
т2 |
|
1 |
|
||
2L
где - коэффициент сцепления колес с дорогой; =0,8. Ga - сила тяжести полностью груженого автомобиля; Н
Ga ma g
ma - масса автомобиля, кг; ma = 1820 кг.
g – ускорение свободного падения, м / с2 . L – база автомобиля, м; L=2,8 м.
rk - радиус качения колеса, м; rk =0,33 м.
38
– расстояние от передней оси автомобиля до центра тяжести, м;
=1,2 м.
h - высота центра масс автомобиля, м; h=0,65 м.
1 - коэффициент интенсивности торможения; 1 =0,5. Нормальные реакции равнодействующих сил У1 и У2
(86) и (87).
Максимальное давление на поверхность накладок 1 и 2
|
1 |
|
|
У1 |
|
|
|
|
|
У2 |
|
|
|
|
r |
b , |
2 |
r |
|
2 |
b , |
||||||
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где 1 |
и 2 - углы охвата накладок, рад.; |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
b – ширина накладки, м.
по формулам
по формулам
(65)
10. Дополнительно рассчитать следующие параметры:
повышение температуры барабана при торможении с начальной скоростиVн =30 км/ч до полной остановки по формуле
|
|
|
m2 VН2 |
150 С |
, |
(66) |
|
|
|
||||
|
|
|
2m C |
|
|
|
где m2 |
- нагрузка на заднюю ось, кг; m2 =960 кг. |
|
|
|||
m |
- масса тормозного барабана, кг. |
|
|
|||
С |
– удельная |
материалоемкость материала |
тормозного барабана, |
|||
Дж/кг град; |
|
С=482Дж/кг град. |
|
|
||
Удельную работу трения при торможении с максимальной скорости
Vmax =140 км/ч до остановки.
|
L |
|
|
|
m2 |
Vmax2 |
|
L |
(10...15)МДж / м2 |
(67) |
|||
|
тр |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
2Fтр |
|
тр |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
где Fтр r b( 1 |
2 ) |
- суммарная площадь трения фрикционных |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
накладок, м2 . |
|
|
|
||||
Данные расчетов свести в табл. 17 |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 17 |
|
Данные расчетов параметров тормозной системы |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№ |
|
|
|
|
|
|
|
|
Условное |
Значения параметров |
|||
п/п |
Параметр, размерность |
|
обозначе- |
При |
При |
Допусти- |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ние |
Pn =250Н |
Pn max |
мые |
1 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
3 |
4 |
5 |
6 |
|
1 |
Фактический КПД гидро- |
|
ф |
|
|
0,85…0,95 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
пр |
|
|
|
|
привода тормозов |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
39 |
|
|
|
|
Окончание табл.17
1 |
|
2 |
|
|
3 |
4 |
5 |
6 |
2 |
Разжимное усилие, Н |
Р |
|
|
|
|||
3 |
Максимальный тормозной |
М т2 |
|
|
736 |
|||
|
момент, Н м |
|
|
|
|
|
|
|
4 |
Равнодействующие |
нор- |
У1 |
|
|
|
||
|
мальных сил, Н |
|
|
У2 |
|
|
|
|
5 |
Максимальное |
давление |
1 |
|
|
2 |
||
|
на поверхность накладок, |
2 |
|
|
|
|||
|
МПа |
|
|
|
|
|
|
|
6 |
Давление в гидроприводе |
Ро |
|
|
5…7 |
|||
|
тормозов, МПА |
|
|
|
|
|
|
|
7 |
Максимальное |
усилие на |
Рn max |
|
|
500Н |
||
|
педали, Н |
|
|
|
|
|
|
|
8 |
Коэффициент |
эффектив- |
Кэ |
|
|
0,81 |
||
|
ности тормозного |
меха- |
|
|
|
|
||
|
низма |
|
|
|
|
|
|
|
9 |
Передаточное число педа- |
in |
|
|
|
|||
|
ли |
|
|
|
|
|
|
|
10 |
Силовое |
передаточное |
ic |
|
|
30…40 |
||
|
число привода |
|
|
|
|
|
|
|
11 |
Повышение температуры |
|
|
|
15о С |
|||
|
барабана |
при |
торможе- |
|
|
|
|
|
|
нии, о С |
|
|
|
|
|
|
|
12 |
Удельная |
работа |
трения |
|
|
|
(10…15) |
|
|
при торможении с макси- |
|
|
|
|
|||
|
мальной |
|
скорости, |
|
|
|
|
|
|
МДж / м2 |
|
|
|
|
|
|
|
13 |
Рабочий ход педали, мм |
S p |
|
|
70 75 |
|||
|
|
|
|
|
|
|||
14 |
Полный ход педали, мм |
Sn |
|
|
170...180 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7.3. Выводы по работе
Сравнить фактические значения параметров с их нормативными или предельными и сделать выводы о надежности работы и долговечности элементов рабочей тормозной системы.
7.4. Контрольные вопросы
1.Какая из колодок тормозного механизма называется активом, а какая – пассивом и почему?
2.Как влияет усилие на педали на давление тормозной жидкости?
3.Как найти силовое передаточное число привода тормозов и почему оно ниже рекомендованного?
40