Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса 8
1.1 Конструктивный обзор тормозных механизмов тормозных систем машин "
1.2 Краткий анализ работ по исследованию рабочих процессов и совершенствованию колесных тормозных механизмов машин 33
1.3 Выводы, цель и задачи исследования 48
2 Теоретическое исследование влияния факторов на работу тормозного механизма при подаче сжатого воздуха между тормозными колодками и тормозным барабаном 53
2.1 Факторы, влияющие на функционирование тормозного механизма при подаче сжатого воздуха между тормозными колодками и тормозным барабаном 53
2.2 Исследование влияния факторов на работу тормозного механизма при подаче сжатого воздуха между тормозными колодками и тормозным барабаном в процессе торможения
2.3 Определение энергетических показателей пневматической тормозной системы при реализации процесса подвода сжатого воздуха между тормозными колодками и тормозным барабаном в процессе торможения 69
2.4 Заключение по теоретическому исследованию 73
3 Цель и задачи экспериментального исследования 75
3.1 Разработка и описание экспериментальной установки 76
3.2 Методика проведения эксперимента 84
3.3 Описание проведения эксперимента 88
3.4 Получение и обработка результатов эксперимента 91
3.5 Заключение по подготовке и проведению эксперимента 105
4 Анализ теоретического и экспериментального исследования 105
4.1 Определение оптимальных характеристик и параметров тормозной системы в теоретическом исследовании 105
4.2 Определение оптимальных характеристик и параметров тормозной системы в экспериментальном исследовании 110
4.3 Сравнение результатов теоретического и экспериментального исследования 112
4.4 Выводы и рекомендации 114
5 Применение результатов теоретического и экспериментального исследования при проектировании барабанно-колодочных тормозных механизмов лесотранспортыых машин 118
Общие выводы и рекомендации 122
Список использованных источников 124
- Краткий анализ работ по исследованию рабочих процессов и совершенствованию колесных тормозных механизмов машин
- Исследование влияния факторов на работу тормозного механизма при подаче сжатого воздуха между тормозными колодками и тормозным барабаном в процессе торможения
- Описание проведения эксперимента
- Определение оптимальных характеристик и параметров тормозной системы в экспериментальном исследовании
Введение к работе
Актуальность темы.
В настоящее время большая доля перевозок древесной продукции приходится на лесотранспортные машины: автомобили лесовозы, портальные лесовозы. Для увеличения транспортной работы этих машин, повышения их эффективного использования, а следовательно, для получения большого экономического эффекта для отдельно взятых предприятий и страны в целом, требуется совершенствовать их системы и механизмы управления.
Тормозная система это один из наиболее ответственных узлов машины определяющих надёжность, динамику, манёвренность и безопасность ее эксплуатации.
Значение тормозных устройств велико в связи с интенсификацией производства, увеличением движущихся масс, скоростей перемещения и частоты торможений.
Автолесовозы, портальные лесовозы работают в условиях ограниченного движения. Эти условия характеризуются сложностью маневрирования и требуют частых торможений. Нередко эти машины эксплуатируются на дорогах с ухудшенным покрытием, на которых присутствует грязь, пыль, влага попадающие на фрикционные поверхности тормозных механизмов. Все это ведет к повышенному тепловому состоянию тормозных механизмов, а также к ухудшению их эффективной и стабильной работы.
Для снижения тепловой нагруженности тормозного механизма лесотранспортной машины, а также выноса продуктов износа из зоны трения используют подачу сжатого воздуха между его тормозными колодками и тормозным барабаном. При этом сжатый воздух рассматривается как фактор, снижающий температуру поверхностей трения, но он не рассматривается как силовой фактор, который может снижать эффективное и стабильное функционирование тормозного механизма за счет снижения коэффициента трения фрикционных пар и создания силы противодавления со стороны сжатого воздуха силам, приводящим колодки в движение.
Диссертация посвящена решению задач, которые способствуют оптимальному нахождению параметров и характеристик тормозной системы при подаче сжатого воздуха между тормозными колодками и тормозным барабаном в процессе торможения.
Цель работы. Улучшить эксплуатационные свойства тормозной системы лесотранспортной машины обоснованием технических решений и параметров подачи сжатого воздуха между тормозными колодками и тормозным барабаном в процессе торможения.
Задачи исследований. Для достижения заданной цели требуется решить ряд задач:
выполнить конструктивный обзор тормозньк механизмов машин и их анализ; рассмотреть факторы, влияющие на тепловое состояние тормозных механизмов, на их эффективность и стабильность в работе;
обосновать выполнение подвода сжатого воздуха между тормозными колодками и тормозным барабаном в процессе торможения;
выполнить теоретическое исследование работы тормозного механизма при подводе сжатого воздуха между тормозными колодками и тормозным барабаном в процессе торможения;
спланировать экспериментальную установку и провести эксперимент; выполнить анализ результатов эксперимента; выполнить сравнение и дать заключение по теоретическому и экспериментальному исследованию;
сделать и обосновать выводы, дать рекомендации по конструированию, изготовлению и эксплуатации тормозных систем лесотранспортных машин с подводом сжатого воздуха к тормозным механизмам.
Объектом исследования послужили тормозные механизмы автомобиля ЗИЛ-ММЗ 554.
Предметом исследования были определены характеристики барабанных тормозных механизмов - эффективность и стабильность, которые оценивались показателями - коэффициентом эффективности Ст и коэффициентом относительной чувствительности е.
Новизна исследований и научных результатов заключается в разработанных и исследованных на ЭВМ теоретических и экспериментальных моделях, позволяющих повысить эффективность торможения лесотранспортной машины с учетом особенностей подачи сжатого воздуха на поверхности трения колесного тормоза.
На защиту выносятся:
методика определения оптимальных параметров и характеристик тормозной
системы при подаче сжатого воздуха между тормозными колодками и
тормозным барабаном в процессе торможения;
результаты теоретического расчета энергетических показателей тормозной системы, обеспечивающие подачу сжатого воздуха между тормозными колодками и тормозным барабаном в процессе торможения;
математическая зависимость, определяющая основные параметры и характеристики тормозной системы, влияющие на работу тормозного механизма при подаче сжатого воздуха между тормозными колодками и тормозным барабаном в процессе торможения;
рекомендации по проектированию и изготовлению узлов и деталей,
обеспечивающих подвод сжатого воздуха между тормозными колодками и
тормозным барабаном.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается экспериментальными данными и практикой опытной эксплуатации машины с тормозными механизмами, имеющими подвод сжатого воздуха между тормозными колодками и тормозным барабаном. Теоретические зависимости получены при конкретных допущениях и не противоречат основным законам теоретической механики.
Теоретическая значимость полученных результатов заключается в углублении теоретических знаний в функционировании тормозной системы лесотранспортных машин.
Практическая полезность работы заключается в увеличении эффективности тормозного процесса лесотранспортной машины и как следствие, повышение эффективности транспортного процесса.
Реализация результатов исследований.
Результаты диссертационной работы включены в техническую документацию, переданную ОАО «Соломбальский машиностроительный завод» (ОАО «СМЗ»), для изготовления тормозных систем автолесовозов.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались: 1. На научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава, научных, инженерно-технических работников и аспирантов по итогам работ за 2009 год Архангельского государственного технического университета. 2. На международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы развития лесного комплекса» (г. Вологда, ВГТУ, 7-9 декабря 2010 года). 3. На международной научно-технической конференции «Опыт лесопользования в условиях Северо-Запада РФ и Фенноскандии» (г. Петрозаводск, ПетрГУ, 20-22 сентября 2011 года). 4. На международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы развития лесного комплекса» (г. Вологда, ВГТУ, 6 декабря 2011 года). 5. На научной конференции профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов Северного (Арктического) федерального университета имени М. В. Ломоносова «Развитие северо-арктического региона: проблемы и решения» с 06.01.2012-08.01.2012 гг.
Публикации. Основные результаты работы изложены в 3 печатных работах, перечень которых приведен в конце автореферата.
Объем и структура работы. Диссертация объемом 139 страниц состоит из введения, 5 глав, общих выводов и рекомендаций, содержит 34 рисунка и 17 таблиц. Список литературы включает 59 наименований.
Краткий анализ работ по исследованию рабочих процессов и совершенствованию колесных тормозных механизмов машин
Тормоза с высоким коэффициентом самоусиления имеют низкую стабильность, при их работе чаще возникают вибрации и писк [2]. При снижении коэффициента трения наиболее резко уменьшается тормозной момент у тормозов, выполненных по схеме /Х(см. табл. 1), затем - у тормозов, выполненных по схемам II, I, V, VI. Особенно резко падает тормозной момент у тормозов, выполненных по схеме II (примерно в 3...4 раза), при перемене направления вращения барабана (движении задним ходом).
Стабильность работы тормоза характеризуется коэффициентом относительной чувствительности е, выражающим процентное изменение тормозного момента Мт при изменении коэффициента трения / на 1%. Для тормозов типа I [3] и II: e}=Sj, 2=52(1+ /5/2). (1.7) Для обеспечения стабильной работы тормозов рекомендуется (при / = 0,35) принимать Sh2= 1,3.
Автомобили-лесовозы, автолесовозы, грузовые автомобили высокой грузоподъемности работают в ограниченных условиях, в которых требуется частое торможение. При этом они эксплуатируются, как правило, по грунтовым дорогам на которых присутствует грязь, вода, которые в свою очередь попадают на рабочие элементы тормозных механизмов ухудшая процесс торможения. Из-за резко переменного режима работы тормозов у такого подвижного состава, наблюдаются термические деформации их элементов, непрерывно изменяются значения таких дестабилизирующих факторов, как коэффициент трения /, величина (угол обхвата накладок fJ) и положение (угол несимметричности накладок у относительно оси максимального давления) зоны контакта (см. рис. 5), в связи с чем рекомендуется [4] применять фрикционные материалы с невысокими (0,25...0,35), но стабильными коэффициентами трения и уменьшать углы обхвата Д обеспечивая при этом положительную несимметричность накладок.
При выборе тормозов из условий обеспечения высокой эффективности или стабильности предпочтение следует отдавать тормозам с высокой стабильностью, причем нежелательно использовать на одном и том же автомобиле тормоза разных типов, имеющие неодинаковый коэффициент относительной чувствительности е.
Сравнение основных свойств тормозов, приведенных в табл. 1, позволяет сделать вывод о целесообразности применения того или иного тормоза для определенных транспортных средств. Так, тормоза, выполненные по схемам / и III (с относительно невысоким коэффициентом эффективности), устанавливают на задних осях легковых автомобилей и легких грузовых автомобилей, не имеющих иногда усилителей в приводной части тормозной системы; II и IV (с более высоким коэффициентом эффективности) - на передних, более энергонагруженных при торможениях осях тех же автомобилей; V...VII - в средних и тяжелых автомобилях, а также в тракторах (обычно имеющих пневматический привод тормозов и кулачковые или клиновые разжимные устройства), как наиболее стабильные (в том числе и при движении задним ходом), а также обеспечивающие более равномерный износ фрикционных накладок; IX - с наиболее высоким коэффициентом самоусиления, но наименьшей стабильностью - в автомобилях в качестве стояночной тормозной системы.
Теоретические основы расчета тормозных механизмов
При расчете устанавливают зависимость между тормозными моментами, создаваемыми колодками, и силами, прижимающими колодки к барабану [1].
Колодка 1 (рис. 5, а) с элементарной площадкой 3 на фрикционной накладке 4 прижимается к тормозному барабану 2 силой Р. Со стороны барабана на площадку 3 действуют сила давления dN =p r6 bH da и сила трения dFT = / dN; момент от силы трения dMT=r6 dFT (где р - давление на элементарную площадку; Ь„ - ширина фрикционной накладки). Давление распределяется по длине колодки 1 по синусоидальному закону, т. е. р =Pmax.sma, (где/w - максимальное давление), если фрикционный барабан и тормозные колодки абсолютно жесткие, фрикционная накладка идеально приработана к барабану, деформация фрикционной накладки подчиняется закону Гука.
Синусоидальный закон распределения характерен для служебных торможений; при торможениях с большей интенсивностью из-за увеличения деформаций колодок и барабана, приобретающего овальную форму, он искажается и приближается к равномерному, т. е.р = const.
При расчете барабанных тормозов следует проводить проверку на отсутствие самозаклинивания колодки (графически пли аналитически). При проверке графическим способом в выбранном масштабе строят все силы, действующие а) на колодку. Если линия равнодействующей К (рис. 5, б) проходит выше центра Oi опорного пальца колодки, то возможность самозаклииивания исключена. б) Рис. 5. Расчетная схема тормозного механизма: а - колодки; б - тормоза. Тормоза рассчитывают в такой последовательности: 1. По заданной интенсивности торможения (т. е. по замедлению) и конструктивным параметрам транспортного средства определяют сумму тормозных моментов. 2. Определяют моменты на отдельных осях транспортного средства. 3. Выбирают схему тормоза и его основные размеры гв, а!, с, ад, (3, у, Ън (см. рис. 5). Схему тормоза определяют исходя из необходимого тормозного момента, обеспечения его стабильности, вида транспортного средства, его параметров и конструктивных особенностей (типоразмера колеса, типа тормозной системы, необходимости совмещения рабочих и стояночных тормозов и т. п.), а также эксплуатационных требований и условий. 4. Определяют необходимые усилия Р и Р/ и тормозные моменты, создаваемые каждой колодкой, и реакции опор. 5. Проводят проверку на отсутствие самозаклииивания колодок. 6. Выполняют тепловой расчет тормоза. 7. Рассчитывают элементы тормоза и привода на прочность. Сравнительный анализ типовых конструкций. ( См. табл. 1) Тормоза, выполненные по схеме I.
Тормоза, выполненные по схеме /, имеющие одну прижимную и одну отжимную колодку, получили довольно широкое распространение из-за высокой стабильности работы при небольшом коэффициенте самоусиления (при /=0,35; Yi = 72 = 0, fa = fa =110 и S =1,34 [4]), простоты механизма (имеющего один колесный гидроцилиндр) и его сравнительно малой стоимости; отсутствия сил, нагружающих опорно-приводную систему (вследствие равенства сил Pj и Р2); высокого КПД (до 0,98) приводного устройства; простоты совмещения стояночного тормоза с рабочими тормозами.
Исследование влияния факторов на работу тормозного механизма при подаче сжатого воздуха между тормозными колодками и тормозным барабаном в процессе торможения
в течении которого происходит перемещение всех его подвижных деталей, с; tnp “ 0, Схема сил, действующих в тормозном механизме с равными перемещениями колодок Y Pn =Р п = Р"п= P h/(K0 a -fir6)= P \h/(K0 a+f r6), (2.6) Ря= P\h/(Ko a -f r6)+m g V/tnp, (2.7) где Р YLР" - приводные силы соответственно активной и пассивной колодок, Я; (эти силы определены в разделе 3.4) Р = 42278,4 Я, Р"= 66127,8 Я; к0 - расчетный коэффициент, учитывающий действие тормозной силы на радиусе барабана, кд = 0,91 [17]; /- коэффициент трения между тормозными колодками и тормозным барабаном,/=0,3; h, а - конструктивные параметры тормозного механизма, м; h = 0,325 м, а = 0,1625 м; ткол - масса тормозной колодки, кг; т = 4,5 кг; V/tnp - ускорение колодки при ее перемещении, м/с ; tnp - время срабатывания тормозного пневмопривода, 8 с [22]; V- скорость перемещения тормозной колодки, м/с. V=h3/tnp, (2.8) где Из - максимальный зазор между тормозными колодками и тормозным барабаном, мм; Из = 1мм. Г =0,001 /0,8 = 0,00125 м/с, Рп= 42278,4.0,325/(0,91.0,1625 - 0,3.0,190)+4,5 9,81 0,00125/0,8 = 151160,1 К При подаче сжатого воздуха между тормозными колодками и тормозным барабаном в процессе торможения максимальная сила противодавления QHmax, кН, действующая со стороны сжатого воздуха на тормозные колодки при их перемещении в процессе торможения не должна превышать следующего значения: QH-ЪРП-РП-Б, (2.9) QHmax = 151160,1 - 31844,7 = 119315,4 Я. 4. Определим делимины QH, кн, WH, а также тазоры Ы, (при Аз = и/ 0,5; 0,0 и 0,05 мм), между тормозными колодками и тормозным барабаном, при которых будет наблюдаться оптимальный расход воздуха, качественное распределение воздуха по поверхности фрикционной накладки, а также создаваться сила QH и давление кд. Данные величины определялись с использованием методик Г. Ф. Прокофьева, которые применяются в области лесопиления.
Представим тормозною колодку в виде криволинейной аэростатической опоры скольжения, основанием которой будет служить фрикционная накладка с двумя симметрично расположенными относительно продольной оси отверстиями для подвода сжатого воздуха. Учитывая режим работы тормозного механизма и жесткости объектов на аэростатической опоре, использование микроканавки на поверхности опоры будет избыточным [18].
Расчет аэростатической опоры выполнен численным методом [20]. Он основан на аппроксимации поля давления в зазоре разностными алгебраическими уравнениями. Метод учитывает двухмерность потока распределения газа в опорах различной конфигурации и дает результаты, близкие к реальным. В каждой из точек необходимо учесть интегрируемые уравнения, применяя известные формулы для приближенного вычисления производных.
Рассмотрим применение данного метода при подаче сжатого воздуха между тормозными колодками и тормозным барабаном в процессе торможения. На рис. 14 показана тормозная колодка, поверхность которой является аэростатической опорой, её область интегрирования при наложении сетки покрывается узловыми точками 1. Сетка выбирается так, чтобы линии контура совпадали с координатными линиями. Сжатый воздух проходит под давлением через отверстия поддува 2, распределяется между рабочими поверхностями фрикционной накладки и тормозным барабаном и истекает в атмосферу, удаляя при этом продукты износа из зоны трения.
В декартовой системе координат с началом хОу и осями, параллельными сторонам, нанесем сетку координатных линий: X = х, = г Ах y = yj = jby, (2.10) где Ах = Ык - шаг сетки в направлении оси х; Ау = В/п - шаг сетки в направлении оси у; к, п- целые положительные числа, определяющие шаг сетки. При выводе уравнений используют условие баланса расхода для воздуха, проходящего через элементарный прямоугольник (на рис. 14 заштрихован) с центром в точке ,,, yj: хЯ/2 xt xi+m , уут У] yj+m Расчет данной аэростатической опоры выполнен с использованием математического пакета Maple 12 фирмы Waterloo Maple Inc [21]. Результаты вычисления удельной силы противодавления Кн, силы противодавления Qm расхода воздуха WH в зависимости от диаметра отверстий do и давления подводимого воздуха Ре при h3 = 1; 0,5; 0,1; 0,05 мм, приведены в табл. 6.
Описание проведения эксперимента
Для проведения эксперимента выбран автомобиль-самосвал ЗИЛ-ММЗ т.к. у такого автомобиля тормозная система имеет конструктивные особенности схожие с конструктивными особенностями тормозных систем портальных автолесовозов, лесовозов на базе автомобилей МАЗ, КАМаз, КрАЗ. Объектом экспериментального исследования являются его тормозные механизмы задних ведущих колес, как наиболее теплонапряженные, поскольку 2/3 массы данного автомобиля приходятся на его заднюю ось. Предметом экспериментального исследования послужили такие характеристики барабанных тормозных механизмов как эффективность и стабильность их работы, которые оцениваются показателями - коэффициентом эффективности Ст и коэффициентом относительной чувствительности е.
Для создания экспериментальной установки требовалось определить, какие узлы и детали будут использоваться в ее реализации, как они будут размещены на автомобиле и приведены в действие. Также требовалось обеспечить одинаковые конструктивные параметры узлов и деталей тормозных механизмов задних ведущих колес.
В один из задних тормозных механизмов требуется подвести сжатый воздух и через систему воздуховодов и штуцеров подать его между тормозным барабаном и тормозной колодкой в процессе торможения. Принципиальная схема подвода сжатого воздуха к тормозному механизму показана на рис. 18. Рис.18. Принципиальная схема подвода сжатого воздуха к тормозному механизму: 1 -ресивер; 2 - редуктор; 3 - манометр; 4-электромагнитный клапан; 5 - тормозной кран управления автомобиля; 6 - штуцер; 7 - тройник; 8 - колодка; 9-тормозной барабан. Принципиальная схема работает следующим образом. Сжатый воздух из ресивера 1 автомобиля поступает в редуктор 2 (типа клапан 122 -16 УХЛ 4 ГОСТ 18468-79). В редуктор встроен манометр 3, при помощи которого контролируют давление подаваемого воздуха. Из редуктора воздух поступает в электромагнитный клапан 4, (клапан газа СПБ Пг-24 ПВ-16), и далее через систему тройников 7 и трубопроводов поступает к штуцерам 6 тормозных колодок (4 штуцера на одной колодке).
Электромагнитный клапан предназначен для того, чтобы подать воздух к тормозному механизму во время процесса торможения и прекратить его подачу после процесса торможения. Для этого электромагнитный клапан проводником соединен с конечным выключателем тормозного крана управления 5 автомобиля, который включает и задние стоп-сигналы. При нажатии на педаль тормоза сначала срабатывает конечный выключатель, который приведет в действие стоп-сигналы и электромагнитный клапан, последний начнет подавать сжатый воздух из редуктора к тормозным механизмам. Через некоторое время сжатый воздух поступит в пневматические камеры и в работу вступит разжимной кулак, приводящий тормозные колодки в движение. После прекращения воздействия водителем на педаль тормоза прекратится подача сжатого воздуха к тормозным камерам, а через некоторое время конечный выключатель отключит электромагнитный клапан и стоп-сигналы. Тем самым воздух некоторое время будет еще поступать в зону трения после процесса торможения, охлаждая фрикционные поверхности тормозного механизма и удаляя с них продукты износа.
В качестве оптимизационной задачи требуется варьировать давлением подаваемого воздуха Рв к тормозным механизмам и диаметрами подводящих отверстий в штуцерах колодки d0. Тем самым установим закономерность, при каком оптимальном сочетании этих конструктивных параметров будет создаваться воздушная подушка между тормозными колодками и тормозным барабаном, которая не будет снижать эффективность действия тормозных механизмов, будет наблюдаться качественное охлаждение фрикционных пар и высокие значения коэффициентов Ст и е.
Редуктор 2 предназначен для регулирования давления сжатого воздуха поступающего к тормозному механизму от 0..Д77 МПа. Максимальное значение давления сжатого воздуха Рвтах, МПа, выбрано потому, что компрессор автомобиля позволяет создать такое давление и в этом случае нет необходимости ставить дополнительный компрессор, что приведет к удорожанию экспериментальной установки, а в дальнейшем и конструкции автомобиля.
Установка редуктора типа клапан 122 -16 УХЛ 4 ГОСТ 18468-79 Электромагнитный клапан и редуктор были установлены в задней части автомобиля как можно ближе к левому экспериментальному тормозному механизму. Их установка и крепление показаны на рис. 19, 20 и 21.
Определение оптимальных характеристик и параметров тормозной системы в экспериментальном исследовании
Анализируя полученные графики, можно сделать следующие выводы. 1. Экспериментальные значения коэффициента эффективности Су оказались ниже теоретических значений Су при коэффициенте трения / = 0,3, но выше теоретических значений Су при коэффициенте трения / = 0,2. Это дает право сделать следующие утверждения: а) поступающий сжатый воздух между тормозными колодками и тормозным барабаном снижает коэффициент трения, поэтому экспериментальные значения коэффициента эффективности Су оказались ниже теоретических значений Су при коэффициенте трения/= 0,3; б) тормозные механизмы при торможении нагреваются, и продукты износа не выносятся из зоны трения, поэтому экспериментальные значения коэффициента эффективности Ст оказались выше теоретических значений Ст при коэффициенте трения / = 0,2 (при этом тормозная сила Рт, Н, на экспериментальном колесе оказалась выше тормозной силы на не экспериментальном колесе, к фрикционным механизмам которого сжатый воздух не подводился). Поступающий сжатый воздух снижает температуру фрикционных пар тормозного механизма и выносит продукты износа из зоны трения. Торможение производиться «чистыми» фрикционными поверхностями тормозного механизма.
Изменение зазора Из между тормозными колодками и тормозным барабаном влияет не значительно.
Действующая сила противодавления QH, КН, уменьшает действие сил Р и Р", кН, приводящих колодки в движение. При этом уменьшается тормозной момент, создаваемый этими силами, а значит уменьшается и тормозной момент на колесе, т. е. с увеличением Рв и do увеличивается сила QH, и уменьшается тормозная сила на колесе. Однако, как показывают экспериментальные исследования, при определенных высоких значениях Рв и do тормозной момент на колесе не только не уменьшается, но и становится несколько выше тормозного момента, создаваемого при невысоких значениях Рв и do. Это значит, что сжатый воздух при таких значениях Рв и do равномерно распределяется по фрикционным поверхностям тормозного механизма, лучше их охлаждает, лучше происходит удаление продуктов износа из зоны трения, т. е. процесс торможения осуществляется при более благоприятных условиях, которые способствуют повышению коэффициента эффективности Ст 3. Также в ходе теоретического исследования установлено, что меньшие значения давления сжатого воздуха и меньшие значения диаметров подводящих отверстий приводят к увеличению коэффициента трения, а значит и к коэффициенту Ст- Однако, экспериментальные значения показывают обратную зависимость, т.е. с некоторым увеличением Рв и do коэффициенты трения и эффективности оказываются несколько выше, чем эти значения при Ре = о и do = 0. Это значит, что при определенном значении Рв и do, сжатый воздух демпфирует процесс торможения, делает его более мягким, а следовательно, более эффективным. Тормозные колодки плавнее прижимаются к тормозному барабану, уменьшается при этом вероятность их схватывания, а также уменьшается вероятность возникновения блокировки колес, которое ведет к отрицательным последствиям при управлении машины.
Экспериментальные значения коэффициента эффективности Ст отличаются от теоретических значений Ст (при Ъз = 0,05 мм и/= 0,3) на 10 %.
Полученные результаты экспериментальных и теоретических исследований показывают, что оптимальные характеристики и параметры тормозной системы получились при следующих значениях: Рв = 0,66 МПа и d0 — 7,1 мм. т.к. при таких значениях наблюдаются высокие значения коэффициента трения / и коэффициента эффективности Ст для рассматриваемого тормозного механизма. Это следует учитывать при конструировании системы подачи сжатого воздуха к фрикционным поверхностям тормозного механизма.
Применение результатов теоретического и экспериментального исследования при проектировании барабанно-колодочных тормозных механизмов лесотранспортных машин
В данном разделе требуется получить общую математическую зависимость для определения оптимальных параметров Ре и do в процессе проектирования, в зависимости от: размеров фрикционных накладок; создаваемого удельного давления на фрикционные накладки кн; количества отверстий, встраиваемых в тормозную колодку; действующей силы QH со стороны сжатого воздуха; действующих сил Р и Р", приводящих колодки в движение; установленной удельной тормозной силы на колесах ут; требуемых значений коэффициента трения между фрикционными поверхностями тормозного механизма /, коэффициента эффективности Ст и коэффициента относительной чувствительности е.
Также требуется рассмотреть конструктивные и компоновочные мероприятия, связанные с подачей сжатого воздуха к фрикционным поверхностям тормозного механизма, чтобы обеспечить оптимальные значения параметров и характеристик тормозной системы.
Составим систему линейных уравнений, в которых описывался бы отдельный процесс, влияющий на подачу сжатого воздуха между тормозными колодками и тормозным барабаном с учетом полученных результатов в ходе проведения теоретического и экспериментального исследования. После этого составим общее уравнение, в котором все параметры, влияющие на данный процесс, были бы связаны между собой.
