УДК 629.113-592 Н.Р. Михальцевич, ассистент

МАШИНОПРИЛАДОБУДУВАННЯ ТА ТРАНСПОРТ
82
УДК 629.113-592
Н.Р. Михальцевич, ассистент
Белорусский национальный технический университет, г. Минск, Республика Беларусь
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ТОРМОЖЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМ АВТОМОБИЛЯ
Основной задачей исследования является проведение моделирования процесса торможения
транспортного средства, как с помощью штатной тормозной системы, так и с помощью
остальных систем автомобиля.
Ключевые слова: методы торможения, подвеска, трансмиссия, АБС, Amesim.
Введение. Вопросы обеспечения эффективного торможения, как одного из определяющих
факторов безопасности автомобиля, являются предметом глубоких научных исследований на
протяжении многих десятилетий. Бурное развитие электронных и мехатронных технологий, позволило
решать проблемы безопасности, связанные с торможением, на новом, более эффективном качественном
уровне. С учетом интегрирования тормозных систем в системы активной безопасности автомобилей
компании и производители компонентов тормозных систем непрерывно проводят исследования,
направленные на совершенствование и разработку новых методов торможения с использованием
подвески, трансмиссии и т.д. для улучшения безопасности автомобиля и его функциональных свойств.
Целью этапа является разработка новых методов торможения с использованием подвески,
трансмиссии и т.д. для улучшения безопасности автомобиля и его функциональных свойств.
Моделирование процесса торможения с использованием различных систем автомобиля. Для
выполнения данной задачи были произведены следующие действия:
– создана модель транспортного средства;
– разработана гидравлическая тормозная система с АБС;
– проведено моделирование процесса торможения.
В качестве пакета моделирования была выбрана программа AMESIM. AMESIM позволяет
моделировать различные процессы движения транспортных средств.
До начала процесса моделирования, необходимо создать объект моделирования, для чего в
программе существуют простейшие элементы:
– механические;
– электрические;
– гидравлические;
– элементы трансмиссий;
– силовые агрегаты.
С помощью представленных элементов создается модель транспортного средства, затем,
используя технические параметры прототипа, задаются свойства различных элементов модели, которые
могут варьироваться в широком диапазоне.
На рисунке 1 представлена модель автомобиля, разработанного в пакете AMESIM. Данная модель
включает:
– двигатель;
– трансмиссию (сцепление, коробку переключения передач, ведущий мост);
– гидравлическую тормозную систему с диагональным разделением по осям, включающую АБС,
дисковые тормозные механизмы на всех колесах.
– колеса автомобиля.
С помощью данной модели проводилось моделирование следующих вариантов процесса
торможения:
1. Торможение только тормозной системой.
2. Торможение тормозной системой и трансмиссией автомобиля, с последовательным переходом
на пониженные передачи.
3. Торможение тормозной системой и активными элементами подвески автомобиля.
4. Торможение тормозной системой, трансмиссией и активными элементами подвески.
Параметры систем автомобиля, необходимые для процесса моделирования.
1. Максимальный крутящий момент двигателя, при скорости 90 км/ч: 300 Нм.
2. Передаточное отношение главной передачи U0=3.01.
3. Полная масса 1985 кг, на переднюю ось 1135 кг, на заднюю 850 кг.
4. Момент инерции колеса Ik=1.71 кг*м2.
5. Динамический радиус колеса , rd=0,293м.
6. Ход поршня тормозного механизма 0.5мм.
7. Жесткость пружины, модели тормозного механизма 100000 Н/м.
Вісник СевНТУ: зб. наук. пр. Вип. 122/2011. Серія: Машиноприладобудування та транспорт. — Севастополь, 2011.
МАШИНОПРИЛАДОБУДУВАННЯ ТА ТРАНСПОРТ
83
8. Жесткость суппорта 108 Н/м.
9. Используемая тормозная жидкость-жидкость ,соответствующая стандарту DOT 4.
10. Давление, при котором работает гидроаакумулятор 5 МПа.
11. Диаметр трубопроводов 5 мм.
12. Диаметры цилиндров тормозных механизмов: переднего 60мм, заднего 40мм.
13. Диаметры дисков тормозных механизмов, переднего механизма 324 мм, заднего механизма
298 мм.
14. Тормозной момент переднего механизма Mτ1=1500Нм, тормозной момент заднего механизма
Mτ2=800Нм.
12. Рабочее давление в тормозной системе 150 бар.
13. Параметры коробки передач: число передач 5, диапазон передаточных чисел 3.1-0.85.
Рисунок 1 – Модель автомобиля в пакете AMESIM
При моделировании принимались следующие условия торможения:
– торможение проводиться на сухом прямолинейном участке дороги с асфальтобетонным
покрытием;
– потери при качении колеса не учитывались;
– торможение проводиться до полной остановки с максимально возможным использованием
тормозной системы.
– переключения на пониженные передачи производятся на максимально возможных оборотах
двигателя, для получения наибольшего тормозного момента от силового агрегата. Автоматическое
переключение передач происходит до перехода на 2 передачу, после этого процесс торможения
двигателем прекращается, так как это может привести к блокировке ведущих колес и потере
управляемости или к принудительной остановке двигателя и как следствие к отключению всех систем
автомобиля.
– при работе элементов подвески, догружаются передние колеса для возможности использования
максимальной эффективности передних тормозных механизмов. Доля работы передних тормозных
механизмов при диагональном разделении контуров составляет 70%, в связи с этими дополнительная
нагрузка на переднюю ось составляет 20% .
Результаты моделирования. Результаты моделирования представлены следующими графиками:
– изменение скорости автомобиля V(t);
– график тормозного пути S(t);
– график замедления автомобиля J(t).
Данные графики получены и представлены ниже для каждого из выше перечисленных способов
торможения.
Полученные результаты, представленны в таблице 1.
Вісник СевНТУ: зб. наук. пр. Вип. 122/2011. Серія: Машиноприладобудування та транспорт. — Севастополь, 2011.
84
МАШИНОПРИЛАДОБУДУВАННЯ ТА ТРАНСПОРТ
Таблица 1 – Результаты моделирования
Способ торможения
Тормозной путь
S, m
Тормозная система
40.28
Тормозная система и
трансмиссия
36.98
Тормозная система и
активные элементы
40.17
подвески
Тормозная система,
трансмиссия и активные
30.18
элементы подвески
Среднее замедление
J, m/s2
5
Время торможения до
полной остановки t, s
4.1
5.9
3.6
5.1
4
7
2.6
Анализируя, полученные результаты можно сделать следующий вывод:
– наибольший эффект получен при торможении тормозной системой и трансмиссией автомобиля.
– использование активных элементов подвески не приносит ощутимых улучшений в процессе
торможения.
– комплексное использование всех элементов является наиболее эффективным.
В соответствии со всем вышеуказанным можно предложить следующие варианты для систем типа
Brake assistant.
1. Для автомобилей низкой ценовой категории наиболее приемлемо сочетание тормозной системы
и трансмиссии автомобиля. Так, как это не приведет к значительному увеличению стоимости систем.
2. Для автомобилей высокой ценовой категории для получения наилучших результатов
целесообразно применение комплексных систем, включающих тормозные системы, трансмиссию и
активную подвеску.
3.Использование активных элементов подвески в сочетании только с тормозной системой не дает
значительных улучшений тормозной эффективности, однако значительно повысит стоимость
транспортного средства. Следовательно, активные подвески, как отдельный элемент в сочетании только
с базовой тормозной системой нецелесообразно использовать в системах типа Brake assistant.
Библиографический список использованной литературы
1. Бутылин В.Г. Активная безопасность автомобиля. Основы теории / В.Г. Бутылин [и др.]; под
ред. В.Г. Иванова. — Минск: НИРУП "Белавтотракторостроение", 2002. — 184 с.
2. Kelling N.A. X-by-Wire: Opportunities, Challenges and Trends / N.A. Kelling // SAE Technical paper
series. № 2003-01-0113. — Warrendale: SAE, 2003. — 11 p.
3. Scobie J.A Cost Efficient Fault Tolerant Brake-by-Wire Architecture: Opportunities, Challenges and
Trends / N.A. Kelling // SAE Technical paper series. № 2000-01-1054. — Warrendale: SAE, 2000. — 11 p.
Поступила в редакцию 27.03.2011 г.
Міхальцевіч М. Р. Моделювання процесу гальмування з використанням різних систем автомобіля
Основним завданням дослідження є проведення моделювання процесу гальмування транспортного
засобу, як за допомогою штатної гальмівної системи, так і за допомогою інших систем автомобіля.
Ключові слова: методи гальмування, підвіска, трансмісія, АБС, Amesim.
Mihalcevich N. R. Modeling of process inhibition using different car
The main objective of the study is to conduct a simulation of the process of braking the vehicle, as with
the standard brake system and with other vehicle systems.
Keywords: braking methods, suspension, transmission, ABS, Amesim.
Вісник СевНТУ: зб. наук. пр. Вип. 122/2011. Серія: Машиноприладобудування та транспорт. — Севастополь, 2011.