Zadaci kočenja - WordPress.com...FTN Novi Sad Katedra za motore i vozila Teorija kretanja drumskih...
Transcript of Zadaci kočenja - WordPress.com...FTN Novi Sad Katedra za motore i vozila Teorija kretanja drumskih...
-
FTN Novi Sad
Katedra za motore i vozila
Teorija kretanja drumskih vozilaKočenje
Kočenje
Zadaci kočenja:
•
sprečavanje povećanja brzine (na uzdužnom nagibu -
nizbrdici)
⇒ od interesa za razmatranje toplotnog opterećenja kočnog sistema
•
smanjenje brzine vožnje (po potrebi do zaustavljanja)
⇒ od interesa za DINAMIKU VOZILA
•
držanje zaustavljenog vozila u mestu
⇒ statički problem
Parametre kočenja određuje regulativa:•
norme ECE13•
Pravilnik o podeli motornih i priključnih vozila i tehničkim uslovima za vozila u saobraćaju na putevima (čl. 25. –
39.)•
itd.
-
FTN Novi Sad
Katedra za motore i vozila
Teorija kretanja drumskih vozilaKočenje
Kočenje
•
Posmatra se dvoosovinsko vozilo čije su obe osovine kočene
•
Glavni deo kočnog efekta ostvaruje se frikcionim kočnicama
•
Pri kočenju otpori kretanja pomažu usporenje vozila
•
Isključivanje spojnice smanjuje uticaj obrtnih masa, pa se on
često ne uzima u obzir (δ≈1)
•
Pri intenzivnom kočenju uzima se FW
≈
0 (male brzine!)
-
FTN Novi Sad
Katedra za motore i vozila
Teorija kretanja drumskih vozilaKočenje
MK
FX
GT
rD
ω
e
RZRX
FK
– kočna sila na točku → fiktivna (računska!) veličina
KD
K FrM
≡ → definicija
PODSETNIK: KOČENI
TOČAK
PRI USTALJENOM KRETANJU (v=const)Slučaj: kočenje na nizbrdici radi održavanja brzine
Tangencijalna reakcija kočenog točka
TDD
KX Gr
erMR ⋅+=
RX
= FK
+ Ff
→
stvarna tangencijalna reakcija na kočenom točku
Tangencijalna reakcija kočenog točka jednaka je odnosu kočnog momenta i dinamičkog radijusa točka, uvećanom za vrednost otpora kotrljanja.
-
FTN Novi Sad
Katedra za motore i vozila
Teorija kretanja drumskih vozilaKočenje
Tangencijalna reakcija kočenog točka
MK
FX
GT
rD
ω
e
RZRX
KOČENI
TOČAK
PRI USPORENOM KRETANJU (a
-
FTN Novi Sad
Katedra za motore i vozila
Teorija kretanja drumskih vozilaKočenje
RXMAX
= ϕMAX
⋅GϕGϕ
-
vertikalno opterećenje kočene osovine
Kao i kod pogonskog točka često se koristi pojednostavljenje:
FKMAX
= ϕMAX
⋅Gϕ
Tangencijalna reakcija kočenog točka
MK
FX
GT
rD
ω
e
RZRX
MAKSIMALNE VREDNOSTI SILE KOČENJA
Iz uslova prijanjanja između pneumatika i podloge sledi:
Česta greška u literaturi:
FKMAX
= (ϕMAX
+ f)⋅Gϕ
-
FTN Novi Sad
Katedra za motore i vozila
Teorija kretanja drumskih vozilaKočenje
Bilans sila pri kočenju
αWfK FFFFagG
±++=⋅⋅δ
Zakon kretanja vozila pri kočenju može se napisati u obliku:
Uzimanje u obzir smanjenja stvarne sile kočenja zbog uticaja obrtnih masa
+ na uzbrdici
-
na nizbrdici
-
FTN Novi Sad
Katedra za motore i vozila
Teorija kretanja drumskih vozilaKočenje
Faze procesa kočenja
Prva faza –
zakašnjenje, obuhvata:
•
psihofizičku reakciju vozača
•
odziv kočnog sistema –
do trenutka početka porasta sile kočenja (poništavanje zazora, elastične deformacije elemenata, porast pritiska)
Trajanje prve faze: t1
= vreme zakašnjenja
Druga faza –
aktiviranje sistema (prelazni režim)
•
počinje porast pritiska, uspostavljanje reakcija veze na pojedinim elementima uključujući točak
Trajanje druge faze: t2
= vreme aktiviranja sistema
Treća faza –
puno usporenje, a = aP
(stacionarni režim)
•
sile kočenja dostigle maksimalnu vrednost ⇒ dostignuto maksimalno usporenje
Trajanje treće faze: t3
– vreme kočenja sa punim usporenjem
Napomena:
puno usporenje je vrednost koja odgovara datom pritisku u hidrauličkom sistemu (tj. pritisku na pedalu kočnice); ne podrazumeva se obavezno da je reč
o maksimalno mogućoj vrednosti sa stanovišta iskorišćenja prijanjanja
Proces kočenja se odvija po fazama:
-
FTN Novi Sad
Katedra za motore i vozila
Teorija kretanja drumskih vozilaKočenje
Ukupni pređeni put i potrebno vreme za zaustavljanje vozila:sZ
– put zaustavljanjatZ
– vreme zaustavljanjaPređeni put i vreme u fazi punog usporenja:sK
– put kočenjatK
– vreme kočenja
Faze procesa kočenja
Prva faza –
zakašnjenje i druga faza –
aktiviranje sistema
Zbog subjektivnog uticaja vozača i većeg broja parametara vozila koji se teško mogu uzeti u obzir, koriste se empirijski / statistički podaci.
Treća faza –
vreme punog usporenja (sK
,tK
), a = aPVrši se analitičko razmatranje prema zakonima mehanike i dinamike vozila.
SVE TRI FAZE
SAMO TREĆA FAZA
-
FTN Novi Sad
Katedra za motore i vozila
Teorija kretanja drumskih vozilaKočenje
a (m/s2)
v (m/s)
s (m)
s1
s2
s3
t (s)
t (s)
t (s)
t1
t2 t3
ti
aP
t1
–
vreme zakašnjenja
reakcija vozača ~0,6÷0,7 s
odziv sistema ~0,05 s
t2
–
vreme aktiviranja sistema
t0
~0,15 s
t3
–
vreme punog usporenja
ti
–
izgubljeno vreme (def.)
2ttt 21i +≡
sZ
aP
–
puno (maksimalno) usporenje
v0
– početna brzina
sZ
–
put zaustavljanja
tZ
= t1
+ t2
+ t3
–
vreme zaustavljanja
v0
Ubrzanje, brzina i put u toku vremena
Faze procesa kočenja
v1
=v0 v2
v3
=0
s3
=sK
, t3
=tK
-
FTN Novi Sad
Katedra za motore i vozila
Teorija kretanja drumskih vozilaKočenje
a (m/s2)
t (s)
t (s)
t1
ti
2ttt 21i +≡
Interpretacija pojma “izgubljeno vreme”: jednake površine dijagrama
Faze procesa kočenja
ti
-
FTN Novi Sad
Katedra za motore i vozila
Teorija kretanja drumskih vozilaKočenje
Izmerene krive usporenja –
stvarni izgled
Izvor: Uroš
Branković, MSc rad
Faze procesa kočenja
-
FTN Novi Sad
Katedra za motore i vozila
Teorija kretanja drumskih vozilaKočenje
Određivanje puta zaustavljanja
s (m)
s1
s2
s3
t (s)
sZ
101 tvs ⋅=
1. FAZA 1. FAZA ––
tt11
2. FAZA 2. FAZA ––
tt22
3. FAZA 3. FAZA ––
tt33
Pređeni put po fazama
22
P202 t6
atvs ⋅−⋅=
8ta
2tv
a2v
a2vs
22P20
P
20
P
22
3⋅
+⋅
−⋅
=⋅
=
tv(t)s 01 ⋅=
6t
tatv(t)s
3
2
P02 ⋅−⋅=
2tatv(t)s
2
P23 ⋅−⋅=
→ na kraju: t=t1
→ na kraju: t=t2
→ na kraju: t=t3
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛
⋅=⇒⋅=⋅⇒⋅==
p
22
3 a2vsdsadvv
dvds
dtdv
dtdsv
2tavv 2P02⋅
−=
a = aP
= const
-
FTN Novi Sad
Katedra za motore i vozila
Teorija kretanja drumskih vozilaKočenje
Određivanje puta zaustavljanja
PUT ZAUSTAVLJANJA: PUT ZAUSTAVLJANJA: sZ
= s1
+s2
+s3
≈024ta
a2v)
2t(tvs
22P
P
202
10Z⋅
−⋅
++⋅=
P
20
i0Z a2vtvs⋅
+⋅=
)2tt(t 21i +≡
Uticaj vozača i konstr. karakteristika
kočnog sistemaKočenje pri punom
usporenju aP
Dobijeno rešenje je ekvivalentno slučaju kada kočenje počinje tek nakon vremena ti (vozilo se za to vreme kreće nepromenljivom početnom brzinom v0
), a potom odmah započinje kočenje sa punim usporenjem aP
.
-
IZGUBLJENO VREME
-
FTN Novi Sad
Katedra za motore i vozila
Teorija kretanja drumskih vozilaKočenje
Put zaustavljanja i put kočenjaPUT ZAUSTAVLJANJA:
P
20
i0Z a2vtvs⋅
+⋅=
PUT KOČENJA:P
20
K a2vs⋅
=
aP
–
PUNO USPORENJE
–
u opštem slučaju: bilo koje usporenje za datu silu aktiviranja komande;u graničnom slučaju: najveće usporenje koje se može postići za vozilo sa datim parametrima kočnog sistema i karakteristikama prijanjanja → ovaj slučaj dalje razmatramoaMAX
–
MAKSIMALNO USPORENJE
– najveće moguće usporenje koje se može postići za date karakteristike prijanjanja
U praksi je često: aP
< aMAX
→ ZAŠTO?
→ PRIJANJANJE U OPŠTEM SLUČAJU NIJE U POTPUNOSTI ISKORIŠĆENO!
-
FTN Novi Sad
Katedra za motore i vozila
Teorija kretanja drumskih vozilaKočenje
Određivanje maksimalnog usporenja
αWfK FFFFagG
±++=⋅⋅δBilans sila pri kočenju:
•
Posmatraćemo kretanje na horizontalnoj podlozi (Fα
= 0);
•
Uticaj FW
i δ
se može zanemariti (FW ≈
0, δ ≈1);
•
Uzimajući u obzir da obe osovine koče tj. FK
= FKP
+ FKZ
, Ff
= FfP
+ FfZ
, takođe RXP,Z
= FKP,Z
+ FfP,Z
dobija se:
XZXPfZKZfPKP RR)F(F)F(FagG
+=+++=⋅
ZZPP GGagG
⋅ϕ+⋅ϕ=⋅
Pošto je RXP,Z
= ϕP,Z
⋅GP,Z
, gornja relacija se može napisati u sledećoj formi:
-
FTN Novi Sad
Katedra za motore i vozila
Teorija kretanja drumskih vozilaKočenje
Određivanje maksimalnog usporenjaMaksimalna vrednost tangencijalne reakcije pri kočenju po osovini:
Kada je ϕ=ϕMAX
⇒ RXMAX
= ϕMAX
⋅Gϕ
GGGRRagG
MAXZMAXPMAXMAXXZ,MAXXP,MAX ⋅ϕ=⋅ϕ+⋅ϕ=+=⋅
ga MAXMAX ⋅ϕ= →
Maksimalno usporenje koje omogućava raspoloživo prijanjanje
Da bi raspoloživo prijanjanje bilo u potpunosti iskorišćeno mora biti:
ϕP
=ϕZ
=ϕMAX
→ USLOV DOSTIZANJA MAKSIMALNOG USPORENJA aMAX
Tada se na osnovu ZZPP GGagG
⋅ϕ+⋅ϕ=⋅ dobija:
-
FTN Novi Sad
Katedra za motore i vozila
Teorija kretanja drumskih vozilaKočenje
Zbog čega prijanjanje nije iskorišćeno u potpunosti???
Iskorišćenje prijanjanja pri kočenju
UTICAJ KONSTRUKCIJE KOČNOG SISTEMASvojstvo hidrauličkog kočnog sistema:Bez dodatne regulacije, momenti kočenja prednje i zadnje osovine su linearno proporcionalni pritisku u instalaciji, tj. između sila kočenja na prednjoj i zadnjoj osovini postoji određena približno linearna zavisnost:
Odnosno:Ukoliko je sila kočenja na prednjoj osovini takva da omogućava potpuno iskorišćenje prijanjanja (ϕP
= ϕMAX
), silu kočenja na zadnjoj osovini diktira data raspodela kočnih sila po osovinama, odnosno u opštem slučaju uslov ϕZ
= ϕMAX
ne može u isto vreme biti ispunjen (odnosno biće ϕZ
< ϕMAX
⇒
dakle aP
< aMAX
).
-
FTN Novi Sad
Katedra za motore i vozila
Teorija kretanja drumskih vozilaKočenje
Prednja osovina koči sa
ϕMAX
, zadnja sa ϕ
< ϕMAX
ϕ1 ϕ2
s2s1
aP
< aMAX
Uticaj kočnog sistema na iskorišćenje prijanjanja
-
FTN Novi Sad
Katedra za motore i vozila
Teorija kretanja drumskih vozilaKočenje
ϕ1 ϕ2
s2s1
aP
< aMAX
Uticaj kočnog sistema na iskorišćenje prijanjanja
Prednja osovina koči sa
ϕMAX
, zadnja sa ϕ
= ϕS
< ϕMAX
(blokirani točkovi!)
-
FTN Novi Sad
Katedra za motore i vozila
Teorija kretanja drumskih vozilaKočenje
Idealni slučaj: obe osovine koče sa ϕMAX
, a = aMAX(slučaj dejstva ABS sistema ili idealne okolnosti)
ϕ1 ϕ2
s2s1
aP
= aMAX
Uticaj kočnog sistema na iskorišćenje prijanjanja
-
FTN Novi Sad
Katedra za motore i vozila
Teorija kretanja drumskih vozilaKočenje
Uticaj kočnog sistema na usporenjePonovo polazimo od pojednostavljenog bilansa sila pri kočenju:
ZZPPXZXPfZKZfPKPfK GGRR)F(F)F(FFFagG
⋅ϕ+⋅ϕ=+=+++=+=⋅
Uvodi se oznaka:
zga≡ -
kočni koeficijent
(oznaka korišćena u EU i ECE regulativi)
Sledi:
G⋅z = ϕP
⋅GP
+ ϕZ
⋅GZ GGGz ZZPP ⋅ϕ+⋅ϕ=
[aMAX
= ϕMAX
⋅g ⇒ zMAX
= ϕMAX
]
-
FTN Novi Sad
Katedra za motore i vozila
Teorija kretanja drumskih vozilaKočenje
Osovinske reakcije pri kočenju
GP
lZl
hT
GZlP
G
FIN
= G⋅z
XP XZ
z)l
hll(GG TZP ⋅+⋅=
z)l
hll(GG TPZ ⋅−⋅=
RXP,MAX
= ϕMAX
⋅GP
RXZ,MAX
= ϕMAX
⋅GZ
-
FTN Novi Sad
Katedra za motore i vozila
Teorija kretanja drumskih vozilaKočenje
Idealna raspodela kočnih sila
z)l
hll(GG TZP ⋅+⋅=
z)l
hll(GG TPZ ⋅−⋅=
RXP,MAX
= ϕMAX
⋅GP
RXZ,MAX
= ϕMAX
⋅GZ
Uslov: ϕP
= ϕZ
= ϕMAX
Idealna raspodela kočnih sila –
kočne sile moraju biti proporcionalne osovinskim opterećenjima!
Idealna raspodela kočnih sila se menja sa promenom položaja težišta, usporenja (tj. koef. z), kao i ugla nagiba podloge!
U opštem slučaju zahteva podebnu regulaciju.
Slide Number 1Slide Number 2Slide Number 3Slide Number 4Slide Number 5Slide Number 6Slide Number 7Slide Number 8Slide Number 9Slide Number 10Slide Number 11Slide Number 12Slide Number 13Slide Number 14Slide Number 15Slide Number 16Slide Number 17Slide Number 18Slide Number 19Slide Number 20Slide Number 21Slide Number 22Slide Number 23