О влиянии кривизны дороги в горизонтальной плоскости на рабочие процессы абс

Тип работы:
Реферат
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

О ВЛИЯНИИ КРИВИЗНЫ ДОРОГИ В ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ПЛОСКОСТИ НА РАБОЧИЕ ПРОЦЕССЫ АБС
Е. М. Гецович, профессор, д. т. н., НТУ «ХПИ», В. В. Шелудченко, ст. преподаватель, СНАУ, С. Г. Селевич, аспирант, НТУ «ХПИ»
Аннотация. Рассмотрено влияние перераспределения нагрузочно-сцепных условий по колесам автомобиля при торможении в повороте на рабочие процессы антибло-кировочных систем (АБС). Выявлено отрицательное влияние этого перераспределения на эффективность торможения и устойчивость автомобиля и определены направления корректировки алгоритмов функционирования АБС.
Ключевые слова: перераспределение, нагрузочно-сцепные условия, антиблокировоч-ные системы, регулирование.
Введение
При движении автомобиля по криволинейной траектории возникают боковые силы инерции, которые обуславливают перераспределение вертикальных нагрузок по бортам автомобиля. Это перераспределение изменяет нагрузочно-сцепные условия в контакте колес с дорогой и, как следствие, может повлиять на организацию процессов регулирования динамического состояния колес автоматической антиблокировочной системой (АБС). Сведения об исследованиях этого влияния при различных алгоритмах функционирования АБС в литературе отсутствуют.
медления и относительного продольного скольжения соответственно- К — управляющий сигнал от контроллера к исполнительному устройству АБС (модулятору давления) — К 1 — быстрое повышение давления- К 2 — медленное повышение давления- К 3 — медленное снижение давления- К4 -быстрое снижение давления.
Ко второй группе относятся линейные непрерывные, построенные на принципе дуальных адаптивных законов управления [2].
Примером алгоритма этой группы может быть алгоритм, описываемый системой условий:
Анализ публикаций
Сорок пять лет опыта исследований, разработки и эксплуатации АБС показали, что только две группы алгоритмов их функционирования обеспечивают достаточную устойчивость процесса и, следовательно, приемлемое качество регулирования динамического состояния колеса [1]. Первая группа — это многофазные нециклические алгоритмы [2]. В качестве примера такого алгоритма может быть рассмотрен алгоритм, описываемый системой условий
К =
К1 при со & gt-Ус и? & lt-У8-
К2 при со & lt- Уй и? & lt-У?-
К3 при со & lt-У&- и ?& gt-У?-
К4 при со & gt- Уй и? & gt-У?,
(1)
где со — угловое ускорение колеса-? — относительное продольное скольжение колеса- У& amp- и У? — пороговые значения (уставки) углового за-
ёР_
& amp-
Кч (- КПр • л) —
0 при со & gt- 0-
-С при со = 0 и }х ^ 0-
(2)
где Р — давление в исполнительном аппарате тормозного привода- ]х — продольное замедление центра колеса (автомобиля) — Кч — размерный коэффициент чувствительности- Кпр — размерный коэффициент пробных воздействий- С — постоянная величина.
Обе группы алгоритмов синтезированы (а их параметры оптимизированы) для прямолинейного движения колеса при торможении [3], а затем выполнялась сравнительная оценка влияния алгоритма на устойчивость и управляемость автомобиля [4]. При этом изменение положения максимума зависимости коэффициента сцепления колеса с дорогой в продольном направлении Фх (?) при изменении нагрузочно-сцепных условий в контакте колес с дорогой при криволинейном движении не учитывалось.
Цель и постановка задачи
бортами автомобиля под действием боковой силы инерции
Цель данного исследования заключается в выявлении влияния изменения нагрузочно-сцепных условий на процессы автоматического регулирования динамического состояния тормозящего колеса и определении целесообразности и направлений корректировки каких-либо параметров алгоритмов функционирования АБС при торможении на повороте. Для этого необходимо оценить изменение зависимости фх (?) и смещение точки фх = фхтах этой зависимости при перераспределении нагрузочно-сцепных условий по бортам автомобиля и определить направления корректировки параметров алгоритмов для предотвращения смещения фазовой кривой процесса регулирования от точки фх = фхтах.
Влияние изменения нагрузочно-сцепных условий на процессы регулирования
Для решения поставленных задач обратимся к схеме торможения автомобиля на повороте (рис. 1).
Рис. 1. Схема торможения автомобиля на повороте: ЦМ — центр масс автомобиля- МЦП -мгновенный центр поворота автомобиля
п тУ ¦
п =-=т • ]у=
(4)
где V — скорость движения автомобиля- Я — радиус кривизны траектории движения автомобиля- ]у — центростремительное ускорение центра масс автомобиля.
При этом очевидно, что максимальная вертикальная нагрузка будет на переднем наружном колесе (индекс 1л на рис. 1), минимальная на заднем внутреннем, а на заднем наружном и переднем внутреннем величины вертикальных нагрузок будут находиться между 22″ и 21л. Следовательно, при равных сцепных условиях на всех колесах нагрузочно-сцепные условия будут различны.
Динамическое состояние колеса как объекта автоматического регулирования описывается уравнением кинетостатики в относительном движении вида
I • со = -Мт + 2 •ф^
(5)
где I — приведенный к колесу момент инерции связанных с колесом вращающихся масс- со -угловое ускорение колеса- Мт — тормозной момент, приложенный к колесу со стороны тормозного механизма- 2 — вертикальная нагрузка на колесо- фх — текущее значение коэффициента сцепления- гд — динамический радиус колеса.
Для анализа процессов регулирования уравнение (5) приводят к безразмерному виду путем почленного деления на 2-г л, а затем на зависимость
фх (?) накладывают график Мт = / (Б), полу-
2 • гд
чая так называемую фазовую диаграмму процесса регулирования. Этот метод удобен и нагляден для одиночного колеса при допущении 2=сош1, а в рассматриваемом случае он не позволяет оценить влияние изменения 2 на процесс регулирования. В данном случае удобнее преобразовать уравнение (5) в уравнение вида:
В отличие от торможения на прямолинейном участке дороги, при котором под действием силы инерции
I со гд
Мт
— + 2 ф х
(6)
Р = т • ]
] х
(3)
где т — масса автомобиля- ]х — продольное замедление автомобиля, происходит перераспределение вертикальных нагрузок между осями, торможение на повороте сопровождается еще и перераспределением вертикальных нагрузок между
имеющего размерность сил и следующий физический смысл слагаемых:
I со
— - приведенная к пятну контакта колеса с до-
Гд
рогой равнодействующая сил инерции вращаю-Мт
щихся масс----------приведенная к пятну контакта
г
д
тормозная сила, действующая на колесо со стороны тормозного механизма- 2фх — продольная реакция в пятне контакта, возникающая вследствие реализации нагрузочно-сцепных условий, а фазовые диаграммы строить наложением на гра-Мт
фик 2 фх (?) графика -- = / (?). Примерные
гд
фазовые диаграммы, получаемые таким образом, показаны на рис. 2, из которого видно, что (2фх)тах с ростом 2 смещается вверх и вправо. Смещение точки (2 фх) тах вверх непосредственно
обусловлено увеличением 2 и очевидно, а смещение вправо неочевидно и требует пояснения.
Рис. 2. Фазовые диаграммы в размерных координатах: ?к — значение ?, которое соответствует 2фхтах — I, II, III, IV — графики изменения
параметра Мт/гд на переднем левом, переднем правом и заднем левом, заднем правом колесах соответственно
Для пояснения этого обратимся к схеме распределения удельных давлений и зон скольжения в пятнах контакта колеса с дорогой (рис. 3). С увеличением 2 возрастают удельные давления в пятнах контакта, поскольку должно выполняться условие
2 = Цч (х, у) йхйу.
0 0
(7)
Положение? к зависит от критического значения соотношения площадей
ск
рп
(8)
где рск — площадь зон относительного скольжения- рп — площадь зоны относительного покоя.
При приближении е р к е р кр нарушается линейность зависимости ф х = ф х (?) (участок 0 & lt-? & lt- ?к) и колесо переходит в неустойчивую зону (?к & lt-? & lt-1).
Рис. 3. Схема распределения давления и зон скольжения в пятне контакта
Граница зон относительного покоя и относительного скольжения определяется значением дтт, которое на единице площади пятна контакта создает удельную касательную реакцию
X,
= 9тт -ф х -1,
(9)
достаточную для упругой деформации единичного элемента шины в окружном направлении без его проскальзывания относительно дороги. Поскольку величина необходимой упругой деформации пропорциональна 2, то очевидно, что с ростом 2 должно увеличиваться значение? к.
Рассмотренное смещение? к вследствие динамического перераспределения сцепного веса по осям и бортам автомобиля приводит к тому, что при настройке многофазных нециклических АБС на ^? ~?& amp-р, а дуальных адаптивных АБС — на }х=}х ср на переднем наружном колесе наблюдается недоиспользование нагрузочно-сцепных условий
(среднее значение Мт / гд находится левее? к), а на заднем внутреннем — перетормаживание колеса (среднее значение Мт / гд находится правее
?к). Это приводит к снижению эффективности торможения и запаса устойчивости автомобиля.
Выводы
Для устранения этих отрицательных явлений петлю фазовой кривой Мт / гд = /(?) следует смещать при изменении нагрузочно-сцепных условий вслед за смещением? к. В многофазных нециклических АБС это может быть обеспечено увеличением У? в условиях (1) — (4) для колес передней оси и снижением У? для колес задней оси пропорционально величине ]х и аналогичным увеличением У? для колес наружного борта и снижением Г? для внутреннего борта пропорционально уу. В дуальных адаптивных системах в условии (5) несоответствие }х=}х ср нагрузочно-сцепным условиям на данном колесе может быть скорректировано изменением коэффициента пробных воздействий А& quot-пр: увеличением для колес
передней оси и снижением для колес задней оси пропорционально ]х и увеличением для колес наружного борта и снижением для колес внутреннего борта пропорционально уу.
Количественные соотношения для корректировки У? и Кпр могут быть получены путем математического моделирования процессов торможения автомобиля.
Литература
1. Гецович Е. М., Ходырев С. Я., Фаворов Н. Ю. Сравнительная оценка некоторых алгоритмов противоблокировочных систем по качеству регулирования процесса торможения. Деп. в НИИНавтопром. — М. — 1982. — № 720 ап Д82. БУ «Депонированные рукописи». -М. :ВНИИТИ. — 1982. — № 8. — Реф. 130.
2. Гецович Е. М. Классификация алгоритмов
функционирования АБС // Автомобильная промышленность. — М. — 1987. — № 11.
3. Гецович Е. М. Фаворов Н.Ю. Оптимизация па-
раметров алгоритма противоблокировочной системы // Автомобильный транспорт. — К.: Техшка. — 1984. — Вып. 21. — С. 97−100.
4. Ревин А. А. Тормозные свойства автомобилей с
антиблокировочной системой при движении на повороте // Автомобильная промышленность. — 1983. — № 1. — С. 13−15.
Рецензент: М. А. Подригало, профессор, д.т.н., ХНАДУ.
Статья поступила в редакцию 18 января 2007 г.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой