Удосконалення методу визначення реалізованого зчеплення шин здвоєних коліс транспортного засобу в режимі гальмування

Abstract

Дисертація присвячена удосконаленню методу визначення реалізованого зчеплення шин здвоєних коліс транспортного засобу в режимі гальмування, дослідженню впливу вагово-геометричних параметрів колісного транспортного засобу (КТЗ) на величину реалізованого зчеплення одинарних та здвоєних шин коліс транспортного засобу, експериментальним дослідженням ефективності гальмування КТЗ за рахунок тільки коліс одного його моста, розробці підходу до визначення уповільнення КТЗ через метод визначення реалізованого зчеплення шин здвоєних коліс. Актуальність дисертаційної роботи визначається необхідністю вирішення науково-практичного завдання з удосконалення методу визначення реалізованого зчеплення шин здвоєних коліс транспортного засобу в режимі гальмування, шляхом отримання нових взаємозв’язків між жорсткісними параметрами пневматичних шин коліс КТЗ та реалізованим зчепленням, що реалізується між шиною та поверхнею дорожнього покриття. В Україні, як і в більшості країн світу, всі КТЗ повинні відповідати вимогам міжнародного стандарту UN/ECE стосовно гальмування транспортних засобів категорій M2, M3, N2, N3 та O, тому удосконалення та розробка нових методів, які дозволять покращити ефективність дії гальмового керування автомобіля на стадії його проектування або експериментального доведення до серійного виробництва, є актуальним завданням. Відсутність ефективних методів оцінки ефективності гальмування КТЗ на стадії їх проектування змушує вітчизняні автомобільні заводи використовувати гальмові системи та компоненти закордонних виробників автомобільних компонентів та систем в конструкціях вітчизняних автомобілів, що призводить до погіршення конкурентоспроможності українських автомобілів на світовому ринку. На основі проведеного теоретичного та експериментального дослідження запропоновано новий підхід, який дозволяє удосконалити метод визначення реалізованого зчеплення шин здвоєних коліс транспортного засобу в режимі гальмування та удосконалити експлуатаційні показники транспортного засобу на стадії його проектування. Під час проведеного дослідження було теоретично доведено та експериментально підтверджено, що величина реалізованого зчеплення шин одинарних або здвоєних коліс транспортного засобу разом із координатами положення центру тяжіння транспортного засобу відносно його мостів, впливають на величину уповільненя КТЗ. Це дає підставу зробити висновок про те, що їх вплив необхідно враховувати не тільки під час проектування транспортного засобу, а й під час дослідження обставин виникнення дорожньо-транспортних подій за їх участю. На основі аналізу результатів теоретичного та експериментального дослідження для подальшого вдосконалення методу визначення реалізованого зчеплення шин здвоєних коліс транспортного засобу, запропоновано підхід з визначення реалізованого зчеплення через жорсткістні та деформаційні властивості пневматичних шин, який відрізняється від відомого тим, що базується на зміні крутильної жорсткості пневматичної шини та куті закручування шини, відносно поверхні дорожнього покриття. В роботі виконано математичний опис удосконаленого методу визначення реалізованого зчеплення, підхід з визначення крутильної жорсткості одинарних, здвоєних, строєних та більше шин коліс. Запропоновано підходи з визначення величини уповільнення колісних транспортних засобів, що мають більше двох вісей, та які враховують особливості впливу не тільки реалізованого зчеплення на величину уповільнення КТЗ, а й координат положення центру тяжіння останнього. Моделювання робочого процесу взаємодії шин автомобільних коліс КТЗ з поверхнею дорожнього покриття показало, що реалізоване зчеплення змінюється не пропорційно навантаженню здвоєних шин автомобільних коліс КТЗ. Слід також зазначити, що реалізоване зчеплення шин здвоєних та одинарних шин коліс транспортного засобу змінюється не більше ніж на 13% - 20% при однакових навантажувальних умовах на такі колеса. Порівняння результатів моделювання з експериментальними дослідженнями показує, що похибка розрахунків за методом, який було удосконалено, не перевищує 5%, що дозволяє використовувати його не тільки під час проектування колісних транспортних засобів, а також при встановленні обставин виникнення дорожньо-транспортних подій за участю транспортних засобів, які мають не тільки одинарне, а й подвійне ошинування коліс. Запропоновані математичні моделі дозволяють підвищити точність визначення уповільнення колісного транспортного засобу розрахунковим шляхом. Середня похибка розрахунків величини уповільнення КТЗ та величини реалізованого зчеплення шин одинарних та здвоєних коліс транспортного засобу не перевищує 5%, як для споряджених КТЗ, так і для їх завантаженого стану. Стендові та дорожні експериментальні дослідження ефективності гальмування колісного транспортного засобу при реалізації зчеплення шинами одинарних та здвоєних коліс показали, що значення реалізованого зчеплення шин з одинарним ошинуванням на 13 – 20% менші, аніж реалізовані зчеплення коліс зі здвоєними шинами в аналогічних умовах, при майже однаковому вертикальному навантаженні на вісі з одинарним та подвійним ошинуванням коліс КТЗ. Середнє значення коефіцієнта гальмування транспортного засобу, який може бути досягнутий за рахунок гальмування тільки однієї вісі такого КТЗ зменшується на 47% в порівнянні з двовісними транспортними засобами та на 13% в порівнянні з тривісними КТЗ, що не суперечить запропонованим теоретичним підходам викладеним в дисертаційному дослідженні. Наукова новизна отриманих результатів полягає у наступному: Вперше встановлено: – взаємозв’язок між ошинуванням коліс транспортних засобів та величиною зчеплення, що реалізується при взаємодії шин автомобільного колеса та поверхнею дорожнього покриття; Удосконалено: – метод визначення крутильної жорсткості пневматичних шин коліс транспортного засобу при не одинарній їх ошиновці, який відрізняється від відомих тим, що враховує особливості зміни деформації пневматичних шин коліс транспортного засобу відносно поверхні дорожнього покриття в наслідок зміни вертикального навантаження на автомобільному колесі та тиску в пневматичних шинах автомобільного колеса, а також несиметричність реалізації сили зчеплення між внутрішніми та зовнішніми шинами колеса, що має не одинарне ошинування; Набула подальшого розвитку: – концепція моделювання процесу гальмування колiсного транспортного засобу, яка вiдрiзняється вiд вiдомих тим, що враховує особливості впливу ошинування автомобільного колеса на реалізоване зчеплення, що виникає між шинами такого автомобільного колеса та поверхнею дорожнього покриття. Дисертаційна робота має практичне значення, оскільки отримані результати дозволяють на стадії проектування покращити його ефективність гальмування в різних умовах його експлуатації.