Рис 2.1 Схема пневмопривода тормозов

МИНИСТЕРСВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО
ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН
Ташкентский Автомобильно-Дорожный Институт
На правах рукописи
УДК 629.114.3
Хасанов Шерзод Баходирович
«Обоснование параметров тормозной системы нового
автотракторного прицепа грузоподъемностью 6 тонн».
Специальность: 5А521101- «Автомобили»
Диссертация
на соискание академической степени магистра
Научный руководитель:
______________________
д.т.н., проф. Шермухамедов А.А.
«___» __________2011 г.
Ташкент - 2011
РАЗРЕШЕНИЕ
Тема
тормозной
магистерской
диссертации:
системы
нового
«Обоснование
параметров
автотракторного
прицепа
грузоподъемностью 6 тонн».
Я, Хасанов Шерзод Баходирович, разрешаю библиотеке Ташкентского
автомобильно-дорожного
института
(ТАДИ)
пользоваться
моей
магистерской диссертацией в установленном ректоратом ТАДИ порядке.
В случае если материал моей диссертации будут использоваться для
коммерческих целей или для получения прибыли необходимо получение
дополнительного
моего
соглашения
и
кафедры
«Технология
автомобилестроения». Для чего прошу поставить меня в известность по
адресу: Самаркандский области, Жамбайский района, пос. Караки.
Мой e-mail: Sherzod_1212@mail.ru
Тел.: +998935531986
Дата «03» июнь 2011 г.
Подпись автора _________
2
РЕФЕРАТ
Рукопись 83, 15 рисунков, 3 таблиц, 56 источников, приложений 1.
Объектом исследования
является
большегрузный
автотракторный
прицеп грузоподъемностью 6 тонн для работы с новыми отечественными
высокопроизводительными тракторами
Целью
работы
является
разработка
унифицированной
методики
статического и динамического расчета параметров тормозной системы
автотракторных прицепов.
Задачами исследования являются:
1. Обоснование схемы, выбор номинального рабочего давления в
приводе, выбор параметров элементов тормозного привода автотракторных
прицепов.
2. Разработка математической модели пневматического тормозного
привода автотракторных прицепов.
3.
Разработка
тормозной
системы
унифицированной
и
исследования
методики
расчета
динамических
параметров
характеристик
тормозного привода.
4. Экспериментальное исследование тормозного привода. Определение
экспериментальных зависимостей, входящих в расчетные уравнения.
5. Оценка достоверности предложенных методик путем сопоставления
результатов теоретических и экспериментальных исследований.
Научной новизной диссертационной работы являются:
-модернизированная
математическая
модель
пневматического
тормозного привода автотракторных прицепов;
-унифицированная методика расчета параметров тормозной системы и
процесса торможения автотракторных прицепов;
-методика расчета процесса торможения автотракторного поезда.
3
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение………………………………………………………………..
6
1.
Состояние вопроса и задачи исследования………………………..
11
1.1
Особенности современных требований к тормозным системам
11
автотракторных прицепов……………………………………………..
1.2
Обзор и анализ конструкций тормозного привода автотракторных
14
прицепов………………………………………………………………...
1.3
Анализ работ по динамическому расчету тормозного привода…….
18
1.4
Цели и задачи исследования…………………………………………..
23
2
Теоретическое
исследования
тормозного
привода 25
автотракторного прицепа…………………………………………....
2.1
Математическая модель исследуемого тормозного привода……….. 25
2.1.1 Математическое описание тормозного крана………………………..
26
2.1.2 Математическое описание движения воздуха в трубопроводе..........
27
2.1.3 Математическое
описание
ускорительного
клапана, 30
воздухораспределительного клапана и колесного тормозного
камеры…………………………………………………………………..
2.1.4 Начальные
и
граничные
условия
математической
модели 33
пневмопривода тормозов поезда……………………………………..
2.2
Методика динамического расчета пневматического тормозного 34
привода………………………………………………………………….
2.3
Анализ полученных результатов………………………………….......
38
2.4
Выводы по главе………………………………………………………..
46
4
3
Экспериментальные
исследования
тормозных
свойств 47
автотракторного прицепа....................................................................
3.1
Программа и методика экспериментальных исследований…………
47
3.2
Планирование опытов и обработка экспериментальных данных......
52
3.3
Анализ результатов исследований……………………………………. 55
3.4
Выводы по главе………………………………………………………..
57
Общие выводы и рекомендации……………………………………
57
Список использованной литературы………………………………
58
Приложение……………………………………………………………
64
5
Введение
Актуальность темы.
В своем выступлении на заседании Кабинета Министров, посвященном
итогам социально-экономического развития страны 29 января 2010 года
Президент Республики Узбекистан Ислам Каримов отметил: «В конкретных
условиях нашей страны и региона речь идет об опережающем развитии
современных отраслей и производств, таких, как газоперерабатывающая,
нефтехимическая,
химическая
промышленность,
энергетика,
автомобилестроение, электротехническая промышленность, фармацевтика,
машиностроение и,
конечно,
отрасль
современных
информационных
технологий и систем телекоммуникаций, переходе в ближайшей перспективе
на цифровое и широкоформатное телевидение…
Отличительная особенность нашей инвестиционной стратегии состоит в
том, что приоритет отдается инвестиционным проектам, направленным на
создание новых высокотехнологичных производств, оснащенных передовой
технологией и обеспечивающих глубокую переработку наших сырьевых
ресурсов, увеличение экспортного потенциала страны, создающих новые
рабочие места».[1]
Производительность труда при перевозке грузов напрямую зависит от
скорости перемещения перевозимого груза и его массы. Поэтому рост
производительности труда, который в конечном итоге даст экономию
горюче-смазочных материалов, трудозатрат и других расходных материалов,
находится в прямой зависимости от вышеуказанных показателей.
Ведущие мировые производители транспортных средств, в том числе
тракторов и прицепов, высокой конкурентоспособности выпускаемой
продукции достигают путем оперативного мониторинга конъюнктуры рынка
и чутким реагированием на любые запросы потребителя, высоким
техническим уровнем и дизайном изделий, соответствующим мировым
стандартам, а также обеспечением лучшего сервиса и мощной рекламной
6
поддержкой. Поэтому, анализ рынка Центрально-Азиатского региона
показал, что разработка ряда тракторов и прицепов различного класса и
грузоподъемности
позволит
отечественной
продукции
успешно
конкурировать с ведущими мировыми производителями тракторов и
прицепов.
Исследования направлены на решения задач указанных в Постановлении
Кабинета Министров Республики Узбекистан № 83 от 2 мая 2008 года «О
мерах по совершенствованию организационной структуры и оптимизации
деятельности ОАО «Ташкентский тракторный завод»». Пункт 2 данного
постановления гласит:
Определить основными задачами и направлениями дальнейшего
развития ОАО «ТТЗ»:
2.1.
Расширение
сферы
конструкторских
сельскохозяйственного машиностроения
компьютерных
технологий
работ
в
области
с применением современных
проектирования,
осуществление
инновационной деятельности;
2.2. Развитие производства конкурентоспособных 80-, 100- и 120сильных
колесных
модификаций
тракторов,
прицепов
сельскохозяйственных,
и
на
их
транспортных,
базе
различных
строительных
и
коммунальных машин, выпуск мини-техники для фермерских хозяйств и
расширение ассортимента потребительских товаров;
Работа выполняется в рамках проекта ГНТП № К15-037(2)
на тему
«Создание большегрузного автотракторного прицепа грузоподъемностью 6
тонн для работы с новыми отечественными высокопроизводительными
тракторами»,
поэтому
тема
магистерской
диссертационной
работы,
посвященной обоснованию параметров тормозной системы автотракторного
прицепа является актуальной.
7
При расчете тормозной системы будут использованы не только
современные
вычислительные
машины,
но
и
современные
методы
вычисления, что сокращает время проектирования прицепов и постановки
их на конвейер.
Объектом исследования является: большегрузный автотракторный
прицеп грузоподъемностью 6 тонн для работы с новыми отечественными
высокопроизводительными тракторами.
Поэтому целью настоящего исследования является: разработка
унифицированной
методики
статического
и
динамического
расчета
параметров тормозной системы автотракторных прицепов.
Для
достижения
поставленной
цели
необходимо
решить
следующие задачи:
1. Обоснование схемы, выбор номинального рабочего давления в
приводе, выбор параметров элементов тормозного привода автотракторных
прицепов.
2. Разработка математической модели пневматического тормозного
привода автотракторных прицепов.
3.
Разработка
тормозной
системы
унифицированной
и
исследования
методики
расчета
динамических
параметров
характеристик
тормозного привода.
4. Экспериментальное исследование тормозного привода. Определение
экспериментальных зависимостей, входящих в расчетные уравнения.
5. Оценка достоверности предложенных методик путем сопоставления
результатов теоретических и экспериментальных исследований.
Практическая ценность диссертационной работы:
Разработанная математическая модель тормозного привода и программа
для ее реализации на ЭВМ, позволят на этапе конструирования выбирать
рациональные параметры пневмоаппаратов и места их установки.
8
Научной новизной диссертационной работы является:
-модернизированная
математическая
модель
пневматического
тормозного привода автотракторных прицепов;
-унифицированная методика расчета параметров тормозной системы и
процесса торможения автотракторных прицепов;
Результаты исследования будут внедрены в СКБ «Трактор»
Теоретические методы в диссертационной работе:
-методы анализ и синтез: Этот метод будет приемлем при обзоре
литературы.
-способ формализации: Этот способ будет использован при составлении
программы численного расчета на ЭВМ, при этом фактические параметры
будет заменены формальными.
-гипотетический метод: Этот метод предполагает формулирование
гипотезы, составление расчетной схемы (модели) исследования; выбор
математического метода исследования модели и ее изучения; анализ
теоретических исследований и разработка теоретических положений.
-метод моделирования: Этот метод позволяет изучить процессы с
помощью
моделей.
Нами
будет
использована
математическое
моделирование.
* Экспериментальные методы в диссертационной работе:
-Нами будет использованы все этапы методологии эксперимента:
разработка плана программы; оценка измерений и проведение эксперимента;
обработка и анализ экспериментальных данных.
Внедрение и эффективность научного исследование:
Из числа основных видов эффективности научных исследований,
диссертационная работа относится к первому виду, т.е. экономическая
эффективность
–
повышение
производительности
труда
и
качества
9
продукции. Предварительный экономический эффект от внедрение может
составить 15 млн. сум.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, трех
глав, заключения и общих выводов, списка использованной литературы и
приложения. Общий объем работы ____страниц, включая 3 таблиц и 15
рисунков, список использованной литературы из 56 наименований и
Интернет - сайты.
10
ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.
1.1. Особенности современных требований к тормозным системам
автотракторных прицепов.
Использование автотракторных прицепов в сельскохозяйственном
производстве при переходе на рыночные отношения как никогда актуально.
В условиях ограниченности средств селяне стараются максимально
эффективно
использовать
возможности
транспортного
парка.
Автотракторные прицепы особенно широко применяют при перевозке
легковесных грузов хлопка-сырца, силоса, сенажа и т.п. Статистика
показывает, что доля затрат, связанных с транспортировкой грузов,
составляет 25-30 % от производства сельскохозяйственной продукции.
В Узбекистане хлопок-сырец перевозят с тремя и более прицепами.
Однако грузоподъемность и скорость движения таких поездов зачастую
ограничиваются неудовлетворительными тормозными свойствами.
Рост применения автотракторных прицепов требует расширения
мероприятий, направленных на повышение активной безопасности движения
во многом зависящей от быстродействия и синхронности работы тормозных
систем.
Тормозной
характеризуется
привод
автотракторных
длинными
управляющими
прицепов
-
хлопковозов
магистралями,
большим
количеством следящих аппаратов, тормозных камер и в связи с этим,
обеспечение быстродействия тормозов в заданных пределах для каждого
звена поезда задача довольно сложная.
В 1984-1986 г.г. в СКБ ТТЗ по рекомендациям ТАДИ была создана
новая двухпроводная быстродействующая тормозная система прицепов.
Опытные образцы автотракторных прицепов оборудованные такой системой
прошли заводские испытания, но, к сожалению, не пошли в производство. До
11
сих
пор
автотракторные
прицепы
–
хлопковозы
выпускаются
с
однопроводным тормозным приводом.
Прошло много лет со дня данной разработки. Сегодня с целью
повышения конкурентоспособности на мировом рынке
конструкция
тракторных прицепов требует модернизации. В частности, требуется
разработка новых быстродействующих систем управления, обеспечивающих
высокую эффективность и устойчивость автотракторных прицепов –
хлопковозов при торможении, в соответствии с новыми международными
нормативами.
Специфика формирования автотракторных прицепов – хлопковозов
такова. При уборке урожая тракторные прицепы расставляют по одному по
всему полю и по мере наполнения их хлопком-сырцом, компонуется поезд. В
связи с этим необходимо создание такого тормозного привода для прицепов,
чтобы не зависимо от места установки прицепа в составе автотракторных
прицепов обеспечивалось требуемое быстродействие и синхронность работы
его тормозов. Тем самым обеспечивалось бы заданная эффективность и
устойчивость автотракторных прицепов при торможении.
Основными критериями оценки тормозных приводов автотракторных
прицепов являются быстродействие работы и синхронность действия
тормозов
тягача
и
прицепов.
Современный
тормозной
привод
автотракторных прицепов характеризуется наличием большого количества
тормозных аппаратов, камер, длинных магистралей управления, что
существенно затрудняет обеспечение высокого быстродействия работы
привода. Учитывая, что автотракторных прицепов на транспортных работах
развивают скорость более 30 км/час, тормозные системы их звеньев должны
отвечать таким же нормативным требованиям, как и автопоезда.
Так, действующий в настоящее время в некоторых странах СНГ ГОСТ
22895 –77 «Тормозные системы автотранспортных средств.
Технические
требования», ГОСТ Р 41.13-99 и ГОСТ Р 41.13-11-99 а также Правила №13
12
ЕЭК
ООН
«Единообразные
предписания,
касающиеся
утверждения
транспортных средств в отношении торможения» требуют наличия у всех
автотранспортных средств (АТС) рабочей, запасной и стояночной тормозных
систем, а у некоторых типов колесных транспортных средств ещё и
вспомогательной тормозной системы. Россия с 1998 г. полностью
присоединилось к Правилам ЕЭК ООН.
Нормативы по быстродействию тормозного привода АТС, приведенные
в Правилах №13 ЕЭК ООН [41], директиве ЕС 71/320 и действующим в
настоящее время в странах СНГ ГОСТ Р 41.13-99
[20], практически
одинаковы. Наиболее сложным требованием является условие достижения
10% минимального давления в соединительной головке прицепа за 0,2 с, а за
0,4 с достижения 75% уровня давления. В тормозном приводе прицепов
обеспечение
указанного норматива особо сложно для тормозных систем
многозвенных автотракторных прицепов, где в настоящий момент нет
требований синхронности торможения второго прицепа относительно
первого или тягача.
Как показывает опыт работы [30], важно в автотракторных прицепах
обеспечить синхронность работы привода тягача и прицепов на всем
диапазоне нарастания давления, что повысит устойчивость прицепов при
торможении на дорогах с любым коэффициентом сцепления колес с дорогой.
Требование по синхронности работы тормозных систем звеньев
прицепного поезда сформулированы к правилам № 13 ЕЭК ООН [46]. Здесь
четко установлены нормативные соотношения между относительным
замедлением тягача и прицепа (или полуприцепа) и давлением воздуха в
управляющей магистрали. Это служит критерием совместимости тягача и
прицепа или полуприцепа в составе автотракторного поезда.
13
1.2. Обзор и анализ конструкций тормозного привода
автотракторных прицепов.
Переход
в
мировом
автомобилестроении
на
двухпроводный
и
комбинированный привод тормозов значительно расширил возможности
исследователей
и
проектировщиков
конкурентоспособных
по
конструкций тормозных
созданию
современных
систем. Использование
двухпроводной системы значительно, в 1.4 … 1.8 раза, повышает
быстродействие привода [8, 13, 25, 26, 32,].
Ускорение
срабатывания
действия тормозов, несомненно, улучшило синхронность
их,
но
конкретных
данных
для
различного
состава
автотракторных поездов в литературе не обнаружено. Вопросы, связанные с
выявлением предельных возможностей в отношении быстродействия и
синхронности привода при соединении по двухпроводной схеме требуют
дополнительных исследований.
Обычно при разработке перспективного тормозного привода прицепов и
его анализе четко разделяют контур управления воздухораспределительным
клапаном (ВРК) и контур наполнения тормозных камер, а затем уже
выявляют узкое место в отношении быстродействия в этих цепях.
В
практике проектирования тормозных систем ускорение срабатывания обоих
контуров часто достигается одними и теми же путями.
Достаточно полная классификация способов и средств повышения
быстродействия пневматического тормозного привода представлена в работе
[30], которая усовершенствована в данной работе (рис. 1.2.1).
14
Способы повышения быстродействия пневматического тормозного
привода автоприцепов.
Рациональный выбор объема
ресиверов
Использование следящее
релейного управляющей
магистрали
Использование следящее
релейного управляющего
тормозного крана
Использование
ступенчатого
трубопровода
Рациональная компоновка
элементов привода
Улучшение динамических
характеристик тормозных
аппаратов
Повышение
ности УА
чувствитель-
Определение оптимальных
параметров УА
Модульные ЭПП
Комбинированные
ЭПП
Постоянно включенное
Использование многосекционных
управляющих и
многофункциональных распределительных аппаратов
Применение
электропневмат
ических
управляющих
устройств
Применение
ступенчатого
уровня давлений
в управляющей
магистрали.
Работающие только в
экстренном режиме
Подбор рациональных параметров и количества
трубопроводов и аппаратов
Использование
ускорительных
аппаратов
(УА)
Комбинированное
использование УА
Применение
корректиру
ющих
устройств
Ускорение наполнения
рабочих камер
Повышение
давления
привода
тормозов
Ускорение срабатывания
управляющей
магистрали
Выбор
рациональных
параметров
трубопроводов и
аппаратов
Подбор проходимости клаВыбор количества и места
Повышение
панов (в пневмоаппаратах)
установки УА
чувствительности
аппаратов
Рис 1.2.1
Классификация способов и средств повышения быстродействия пневматического тормозного привода. 15
1. Конструирование любого тормозного привода начинается с выбора
рациональных параметров трубопроводов, подбора по назначению и
проходимости аппаратов, их рационального количества и компоновки. Кроме
традиционных методов [9, 16, 21, 32]
характеристик привода,
улучшения динамических
здесь необходимо отметить и такие, как
использование ступенчатого трубопровода, разработанного на ПААЗе (А.С.
№ 379428), применение следяще – релейных тормозных кранов [36] в
отключение нерабочих участков управляющей
магистрали тормозного
привода (А.С. 791563).
2. Способ
повышения быстродействия за счет повышения давления
(1МПа) в приводе широко дискутировался [21, 33], но за счет
необходимости произвести значительные изменения в конструкциях систем
подготовки воздуха, исполнительных аппаратов и повышенной истощимости
не нашел пока своего применения. Заметим, что быстродействие здесь
достигается не за счет ускорения передачи пневмосигнала от управляющего
крана к исполнительным аппаратам [18].
Использование высокого давления позволяет значительно уменьшить
размеры тормозных камер и соответственно время их наполнения, что
способствует
в
целом
ускорению
работы
тормозного
привода
автотракторных поездов.
3. Перспективным направлением повышения быстродействия тормозных
приводов является использование в них корректирующих устройств (КУ) [8,
36]. ВРК Основанные на обратной связи c переходным процессом в
исполнительном аппарате, посредством дросселя они значительно повышают
быстродействие работы привода при двухпроводном приводе до 1,4 раза,
однопроводном - до 1,7 раза.
Параметр эффективной площади () дросселя, который определяет
момент включения усиления управляющего сигнала, зависит от диаметра и
длины управляющей магистрали, магистрали наполнения тормозных камер и
16
их объема. Все это создает определенные неудобства при проектировании,
теряется универсальность аппарата, в котором использован дроссель.
Утверждения о том, что КУ не требует значительных усложнений,
верны только для КУ в виде связей в ВРК, которые рекомендуется использовать в простейших приводах. Остальные требуют использования дополнительного аппарата и линий связи, а некоторые использования
электроклапанов.
4.
Прогрессивным
способом
улучшения
динамики
процесса
пневматических следящих приводов автотракторных поездов является
использование
ступенчатого
уровня
давления
в
управляющей
цепи
(А.С.№962062), которая достигается с помощью соотношений диаметров
поршней управляющего аппарата, а распределительного на прицепе. В этом
случае ВРК начнет срабатывать при значительно более низких давлениях,
чем серийные ВРК ПААЗ и «Вестингауз», и полностью срабатывает, не
достигая максимального давления в его верхней управляющей полости, за
счет чего резко повысится быстродействие всего тормозного привода. Такой
способ позволяет получить требуемое время срабатывания тормозов осей
автотракторных прицепов, без дополнительных ускорительных средств при
больших длинах соединительной магистрали, чем обычный двухпроводный
тормозной привод. Такая конструкция разработана и испытана в ТАДИ и на
ПААЗе, но она требует изменения конструкции упомянутых аппаратов.
5. Использование ускорительных аппаратов значительно повышает
быстродействие пневмоприводов.
Известны два способа ускорения срабатывания отдельных участков
тормозного привода с помощью ускорительных клапанов (УК). Первый, это
увеличение
скорости
опорожнения
управляющей
магистрали
в
однопроводном приводе [25, 26, 27, 29, 36] за счет выпуска воздуха в
атмосферу
не
только
через
кран
управления,
но
и
из
участков
соединительной магистрали посредством УК. С этой целью используется
соединительная
головка
с
УК
(ПААЗ)
[25],
клапан
быстрого
17
растормаживания фирмы «Вестингауз» и клапан по А.С.№ 735477. Второй,
это ускорение наполнения объема полости распределительных аппаратов,
тормозных камер или длинных трубопроводов [27, 34] за счет усиления
мощности потока воздуха от ресиверов с максимальным давлением,
находящихся на участке магистрали. Наиболее известным аппаратом для
этих целей является УК «Вестингауз».
Описанные
способы
с
успехом
применяются
в
современных
отечественных и зарубежных автотракторных поездах, обеспечивая высокое
быстродействие и надежность.
1.3. Анализ теоретических исследований динамики пневматического
тормозного привода.
Высокие требования в отношении быстродействия тормозных приводов
автотракторных
прицепов,
а
также
сложность,
многоконтурность
современных тормозных систем практически не позволяет без теории и
методов математического анализа найти наиболее рациональные параметры
аппаратов и системы тормозного привода.
До недавнего времени все работы по нахождению рациональных
параметров трубопроводов, различных дросселей, аппаратов, компоновки
тормозного привода требовали длительных, кропотливых и трудоемких
экспериментов.
Проектировщики
не
имели
достаточно
точного
математического аппарата для анализа этих систем.
Большой опыт в разработке методов расчета пневматических приводов
АТС накоплен в трудах: Е.В. Герц [19], Г.В. Крейнина, В.И. Погорелова,
Н.Ф. Метлюка [36, 37, 38], А.В. Богачевой [11], Н.В. Дмитриева [24], Н.Р.
Рашидова, Бартош П.Р. [8], Н.В. Богдан, [12],
В.В. Жесткова [27], В.А.
Топалиди и других.
Из комплекса вопросов, отображенных в представленных работах и ряда
других
работ,
в
области
пневмоавтоматики
наибольший
интерес
18
представляют исследования по обеспечению необходимого быстродействия,
синхронизации подачи сигналов управления в распределительные устройства
и работе исполнительных механизмов по заданному закону.
Указанный круг задач решается путем рассмотрения переходных
процессов во всех управляющих элементах и пневматических линиях связи.
В работах предложены достаточно точные выражения для определения
времени истечения и наполнения различных объемов. Они удобны в
практических расчетах несложных пневмосистем, т.к. предусматривают
наличие двух режимов течения газов: докритического при   0,5 и
надкритического при   0,5, где  - безразмерное давление, равное  = р1/р0,
р1- давление в полости за дросселем, р0- давление в резервуаре перед
дросселем, откуда вытекает воздух. Оценивая точность динамического
расчета пневмоцепей, авторы [57] отмечают, что она определяется не столько
видом используемой той или иной функции расхода, сколько точностью
определения коэффициента расхода.
При
выполнении
расчетов
многоконтурных
пневмосистем
использование двух функций приводит к значительному усложнению
математической модели привода. В работах [17, 18] приводятся практические
рекомендации по выбору диаметра трубопроводов, методика определения и
сложения
расходных
характеристик
последовательно
соединенных
элементов пневмоцепи.
Большим
вкладом
в
разработку
практических
методов
расчета
многоконтурных пневмогидравлических систем явились работы Белорусских
ученых Ю.В. Беленького, Н.Ф. Метлюка, В.П. Автушко, П.Р. Бартоша, Н.В.
Богдан и их учеников [1, 8, 10, 13, 35, 36, 37].
Ими разработаны методы расчета элементарного звена пневмоцепи
дроссель-емкость (ДЕ) - из которых состоит любой пневмоконтур с помощью
линеаризованных и гиперболических функций расхода. Это намного
упрощает математические модели сложных пневмосистем за счет того, что
переходной процесс каждого ДЕ звена описывается лишь одним уравнением.
19
Так линеаризованная газодинамическая функция расхода для наполнения
представляется уравнением
dm
H

(p0  p1 )
dt
RT
p1н  p1  p0 ,
где H = fυкр- удельная проходимость дросселя, м3/с; f- площадь сечения
дросселя, м2; υкр- критическая скорость течения газа, м/с; - коэффициент
аппроксимации; R- газовая постоянная воздуха; Т- абсолютная температура
воздуха в емкости (Т=2930 К).
Гиперболическая газодинамическая функция расхода:
Hk © p‰ ›( p‰ ›  p‰ ћ›)
dm

dt
RT ( D  1)( Dp ‰ ›  p‰ ћ›)
k’= 0,15 ,
где D- постоянный коэффициент.
Допуская,
что
на
входе
давление
постоянно,
были
получены
определения для ДЕ - звена с постоянной и переменной ёмкостью.
Используя электрогидропневмоаналогию [56] был предложен метод
узловых давлений, где алгебраическая сумма газодинамических функций
всех элементов, подключенных к рассматриваемому узлу, равняется
газодинамической функции емкости этого узла,
выражающей изменение
состояния газа в емкости. Этот метод упрощает построение математической
модели многоконтурных приводов, где после выделения узловых объектов
можно приступать к её составлению.
Как было указано выше, точность расчета переходных процессов
пневмосистем во многом определяется точными значениями коэффициентов
расхода каждого пневмоэлемента. Последний как правило, определяется
опытным путем и зависит от коэффициента сопротивления и отношения
давлений на входе и выходе рассматриваемого пневмосопротивления.
В работе предлагаются графики, номограммы для определения
коэффициента расхода, но они не охватывают всех разновидностей
дросселей, используемых в тормозных приводах автопоездов. Удобным для
проектировщиков
представляется
способ
косвенного
определения
20
пропускной способности пневмосопротивления по следующим выражениям
[18]. При наполнении н определяется по формуле
’  3,49 10 3
V
ft’
,
при опорожнении
0  5,92 103
V
ft0
,
где tн и t0- соответственно время наполнения и опорожнения конкретного
объема, сек. Для определения tн и t0 конкретного объема через дроссель
требуется проведение экспериментов на не сложной установке [58, 59].
В книге [36] авторы приводят целый ряд практических рекомендаций,
номограмм и примеров по решению практических задач, связанных с
работой пневмогидравлических приводов автомобилей.
В работах [35, 36, 37] предложены и исследованы способы повышения
быстродействия тормозных систем АТС с помощью корректирующих
устройств.
В работе отмечается что в сложных пневмоприводах, с длинными и
разветвленными трубопроводами существенное влияние на динамику
оказывает время распределения волны давления по трубопроводам, а также
время протекания переходных процессов.
Общая тенденция в расчетах приводов состоит в усложнении
математических моделей приводов,
учете все большего числа факторов,
влияющих на точность и достоверность получаемых результатов. В статье
Попова Д.Н. указывается о необходимости дальнейшего совершенствования
теории и методов расчетов динамики гидравлических и пневматических
систем.
В общем случае математические модели системы могут быть
получены на основе уравнения Навье-Стокса, уравнения неразрывности
течения, уравнения состояния, уравнения теплового баланса, уравнения
устанавливающего зависимость вязкости рабочего тела от температуры и
21
давления. К этим уравнениям присоединяются начальные и граничные
условия.
В общем случае исследуемая система оказывается нелинейной
системой с распределенными по координатам параметрами. Исследования и
расчет таких динамических систем приводят к значительным трудностям
даже при использовании ЭВМ.
Поэтому при исследовании, учитывая специфические особенности и
назначения привода, вводятся различные допущения о свойствах рабочего
тела, о характере его течения и взаимодействия с твердыми телами.
В работе математические модели гидравлических (пневматических)
линий существенно упрощены путем усреднения по сечению потока рабочей
среды переменных величин давления,
скорости и температуры при
одновременной линеаризации уравнений, описывающих динамические
и
тепловые процессы.
В работе [25] предложена математическая модель для расчета
пневматического тормозного привода автоприцепов. Модель основывается
на представлении о распределенности ее параметров и включает: описание
нестационарного движения потока воздуха в магистрали неоднородного
сечения,
описание
упруго-подвижных
следящих
систем
командных
аппаратов, описание термодинамических процессов в емкостях. Для
описания одномерного движения воздуха в трубопроводе
используется
уравнение Навье-Стокса, в котором параметры потока (давление р, плотность
 и скорость υ) берутся осредненными по сечению. Силы вязкости
учитываются только на границе раздела потока и внутренней стенки
трубопровода (как потери напора вследствие трения), а также между
сечениями, перпендикулярными оси трубопровода х.
Уравнение потока в этом случае имеет вид
     2 

 
4  

 sign  
 2    p  

t
x
2d
x 
3 x 
22
где - коэффициент трения; d- диаметр трубопровода; t- текущее значение
  0 знак ()
  0 знак ()
времени; Sign ( )  
Уравнение энергии для индивидуального объема на основании закона
сохранения энергии и обобщенного закона Ньютона о связи между тензором
напряжений тензором скоростей деформации для вязкого газа получено в
виде
d np  
4
 V  d n 
 k  k  1
,
dt
3
p x  dt

где k- показатель адиабаты.
Недостатком предложенной модели является то, что она не учитывает
режим течения воздуха. Методика расчета математической модели очень
сложна и требует значительных затрат времени на составление и реализацию
программы расчета на ЭВМ.
Таким образом, анализ работ по динамическому расчету пневматических
приводов
тормозов
показал,
что
в
настоящее
время
наиболее
перспективными являются модели с распределенными параметрами. Однако
эти модели не учитывают режим течения потока воздуха.
1.4.
На
основании
Цели и задачи исследований.
вышеизложенного
анализа
методов
и
средств
обеспечения безопасности автотракторных прицепов при торможении была
сформулирована,
следующая
унифицированной
методики
цель
настоящей
статического
и
работы
–
разработка
динамического
расчета
параметров тормозной системы автотракторных прицепов. Для достижения
данной цели поставлены следующие задачи:
1. Обоснование схемы, выбор номинального рабочего давления в приводе,
выбор параметров элементов тормозного привода автотракторных прицепов.
23
2. Разработка математической модели и исследования динамических
характеристик тормозного привода.
3. Разработка методики расчета процесса торможения автотракторного
поезда.
4. Экспериментальное исследование тормозного привода. Определение
экспериментальных зависимостей, входящих в расчетные уравнения.
5. Оценка достоверности предложенных методик путем сопоставления
результатов теоретических и экспериментальных исследований.
24
ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТОРМОЗНОГО
ПРИВОДА АВТОТРАКТОРНОГО ПРИЦЕПА.
2.1. Математическая модель исследуемого тормозного привода.
При составлении математической модели пневмопривода применим
модульный
принцип
построения,
который
предполагает
составление
математических моделей для каждого элемента пневмопривода и дальнейшее
их соединение согласно принятой схеме с помощью граничных условий.
Этот принцип дает возможность значительно сократить время на составление
и реализацию программы расчета на ЭВМ.
Рассмотрим магистраль пневмопривода тормозов прицепа, который
состоит из последовательно включающихся самостоятельных участков вида:
тормозной кран - трубопровод 1 - ускорительный клапан (УК); УКтрубопровод
2
-
воздухораспределительный
клапан
(ВРК);
ВРК
-
трубопроводы 3, 4, 5, 6, 7, 8 - колесные тормозные камеры (КТК).
Структурная схема магистрали пневмопривода тормозов прицепа
представлена на рис.2.1.
25
Рис 2.1 Схема пневмопривода тормозов автотракторного прицепа.
1-тормозной кран;
2-ускорительный клапан; 3-воздухораспределительный
клапан; 4-колесные тормозные камеры; 5-трубопроводы.
2.1.1 Математическое описание тормозного крана.
Тормозной кран является следящим аппаратом и представляет собой
местное сопротивление.
Расход через такое местное сопротивление выражается зависимостью
[5]:
Qтк  тк f тк
2

p
вх
 pвых 
(2.1)
26
где Q mк - расход на выходе тормозного крана; mk- коэффициент расхода; fmkплощадь проходного сечения крана; pвх, рвых- давление на входе и выходе
тормозного крана.
Площадь проходного сечения крана определяется по формуле
f тк  d k hk
где dk- диаметр седла впускного клапана; hk- ход впускного клапана,
0 при 0  t   0

hk  h0 t /(in t max ) при  0  t   0  t max
h / i
 0 n при t  t 0  t max
h0- максимальное перемещение впускного клапана крана; in- передаточное
отношение механического привода крана; 0- время выбора зазоров в
механическом приводе; tmax- время перемещения педали тормоза.
2.1.2 Математическое описание движения воздуха в трубопроводе.
Динамические процессы в трубопроводах произвольной площадью
поперечного сечения можно описать одномерным уравнением Навье-Стокса,
в котором параметры потока (давление р, плотность  и скорость V) берутся
осредненными по сечению. При этом силы вязкости учитываются только на
границе раздела потока и внутренней стенки трубопровода (как потери
напора вследствие трения), а также между сечениями, перпендикулярными
оси трубопровода х. Поток воздуха в этом случае описывается системой
уравнений [6]:
  V 
  V

t
x
f
d  np
dt
2



2d
V 2 signV   
 
4
V 

p

x 
3
x 
p
p   V 
f
 fk
 kpV
 0
t
 x
x

 V  d  n 
4
 k   k  1
3
p x 
dt


(2.2)
(2.3)
(2.4)
27
При движении воздуха по трубопроводам тормозной системы МТП,
возможно возникновение крутых фронтовых волн. Это создает известные
трудности при расчете таких течений. В частности, при численном решении
может наблюдаться потеря аппроксимации параметров газа во фронте волны.
Причиной образования скачка параметров воздуха во фронте волны является
его малая вязкость. В связи с этим Нейман и Рихтмайер предложили
увеличивать динамический коэффициент вязкости во фронте волны,
искусственно полагая его равным
  0 
V
x
(2.5)
где 0- коэффициент, характеризующий величину «размазывания» фронта.
Это гипотеза, позволяющая обеспечить сквозной расчет крутых фронтов
волн, положена в основу метода расчета пневматических тормозных систем
МТП.
Введем обозначения k
p

 a 2 ; u  V , тогда систему уравнений (2.2)-
(2.4) с учетом (2.5) можно записать в виде
f
  p  w
u
  a 2 u 2  a 2 u 2 f
fa 2 u 2
 f
 f

signu  0 (2.6)

 
t
x
x  kp 
kp x
2dkp
f
p
u
f
 fa 2
 a 2u
0
t
x
x
(2.7)
   np
  n 
  n 
  np 
1
 V


V

t
x
k   k  1 w   t
x 
2

 V  V
 0,
 ,
  0  

x
 x 
w 
0, V  0,

x

(2.8)
(2.9)
где w- искусственная вязкость [6]; а- скорость звука.
Анализ работы пневмопривода тормозов МТП показал, что диаметры
его
трубопроводов
в
течении
переходного
процесса
изменяются
незначительно и их можно считать постоянными, т.е f=const. В этом случае
28
четвертый член уравнения (2.6) и
третий член уравнения (2.7) будут
равными нулю. Кроме того, как было отмечено в разделе (1.1) очень важно
при использовании уравнения (2.6) учесть режим течения воздуха. Режим
течения воздуха определяется коэффициентом гидравлического трения,
который может зависеть от двух
безразмерных параметров: числа
Рейнольдса Rе = Vd/ и относительной шероховатости  = k/d, где k коэффициент шероховатости, следовательно  = f(Rе, k/d).
Как показали исследования, проведенные Метлюком Н.Ф. и Автушко
В.П.
[5] комплексное влияние числа Рейнольдса
Rе
и
относительной
шероховатости  магистрали на коэффициент  сопротивления трения с
достаточной для практических расчетов точностью можно учесть, если
аппроксимировать зависимость
 = f(Rе, k/d) гиперболической функцией
вида

70
Rе
где k
 k 
70
Vd
 k
- коэффициент аппроксимации, значение которого
относительной
шероховатости

гидравлических
( 2.15)
зависит
от
магистралей,
- кинематическая вязкость газа.
Ниже приведены значения k:

0,0001 0,001 0,002 0,005 0,010
k 0,0186 0,022 0,026 0,031 0,038
Выражение (2.15) дает возможность автоматически учитывать влияние
режима течения жидкости на коэффициент гидравлического сопротивления.
Разделив уравнения (2.6 … 2.8) на f и подставляя выражения (2.15) для
определения коэффициента гидравлического трения в уравнение (2.6)
получим следующую систему уравнений:
u   p  w   a 2u 2  35u
k a 2u 2



signu   
signu   0
t
x
x  kp  d 2
2dkp
(2.16)
29
p
t
 n 
t
 V
a
 n 
x

2 u
0
x
(2.17)
 np 
  np 

V
k  k  1 w   t
x 
1
(2.18)
Известно, что магистраль трубопровода имеет различные местные
сопротивления (изгибы, повороты, участки расширения или сужения), где
имеет место потери давления. Потери давления в местных сопротивлениях
определяется выражением [7].
p
м


V
2
(2.19)
2
где - коэффициент местных сопротивлений, который определяется опытным
путем. В литературах по машиностроительной гидравлике (пневматике)
существуют таблицы значений местных сопротивлений для различных
участков трубопроводов и агрегатов.
Часто местные сопротивления заменяются дополнительной длиной
магистрали lэ, эквивалентной потерям давления и определяемой по
выражению [7]:
l э  dT / 
(2.20)
2.1.3 Математическое описание ускорительного клапана,
воздухораспределительного клапана и колесного тормозного камеры.
В общем случае динамика УК, ВРК и КТК описывается одинаковыми
уравнениями.
Рассмотрим
динамические
характеристики
емкости
с
переменными (КТК) и постоянными (УК, ВРК) границами.
Тракторные
пневмоприводы
являются,
как
правило,
быстродействующими, поэтому теплообмен между воздухом в приводе и
окружающей средой в переходном процессе можно пренебречь. В таком
случае уравнение состояния воздуха в емкости можно представить в виде [8]:
30
kRTdm  kpe dVe  Ve dpe
(2.21)
где R- газовая постоянная для воздуха, R=287,14 м2/(c2K); Т- абсолютная
температура воздуха в емкости, (Т=2930К); m- масса воздуха в емкости, кг;
Ve- объем воздуха в емкости, м3; ре- давление в емкости, Н/м2.
После преобразования уравнение (2.21) приобретает вид
dpe
kRT dm kpe dVe


dt
Ve dt
Ve dt
Если учесть, что
dm
dt
(2.22)
 Qe  , то уравнение (2.22) записывается в виде
dpe
k RT
k pe dVe

Qe 
dt
Ve
Ve
dt
(2.23)
где Qe - расход воздуха в емкости, м3/с.
Изменение плотности в емкости запишем в виде
d e
1 dm

dt

Ve dt
m dVe
2 dt
Ve
(2.24)
или
d e
dt

1
Ve
Qe 
 dVe
Ve
dt
(2.25)
где e- плотность воздуха в емкости, кг/м3.
Для УК и ВРК емкость можно рассматривать как постоянным, т.е.
Ve=V0=const. Тогда уравнении (2.23) и (2.25) примут следующий вид
dpe
kRT

Qe
dt
Ve
d e
dt

1
Ve
Qe
(2.26)
(2.27)
Для КТК емкость рассматривается как переменная, т.е.
31
Ve  V0  Fy
(2.28)
где F- площадь диафрагмы КТК, у- перемещение диафрагмы КТК.
С учетом (2.28) уравнения (2.23) и (2.25) примут вид
dpe
k
dy 


 RTQe  pe F

dt
V0  Fy 
dt 
(2.29)
d e

dy 


 Qe  F

dt
V0  Fy 
dt 
(2.30)
Уравнение движения диафрагмы с учетом сил внешней нагрузки Р(у) и
сопротивления пружины Рпр можно представить в виде
d2y
 dy 
mр
 p e F  Pр sign
  P y 
 dt 
dt 2
(2.31)
где mпр- приведенная масса перемещающихся деталей.
Силу сопротивления пружины Рпр запишем в виде
Pр  b
dy
 dy 
sign

dt
 dt 
(2.32)
где b- жесткость пружины.
Сила внешней нагрузки Р(у) определяется силовой характеристикой
колесного тормозного механизма и представляет собой нелинейную
зависимость развиваемого усилия от перемещения штока тормозной камеры.
Как показали исследования [5] характеристика Р(у)
достаточно точно
описывается в фазе торможения полиномом второй степени, а в фазе
оттормаживания - полиномом третьей степени с соответствующими
коэффициентами aTi и aOTi
2

aT 1  aT 2 y  aT 3 y
P y   
2
3

aOT 1  aOT 2 y  aOT 3 y  aOT 4 y
(2.33)
Таким образом, динамика УК и ВРК описывается уравнениями (2.26) и
(2.27), динамика КТК уравнениями (2.29) ... (2.33). Далее вместо индекса е
будем использовать в зависимости от элемента индексы УК, ВРК и КТК.
32
2.1.4. Начальные и граничные условия математической модели
пневмопривода тормозов прицепа.
Начальные условия:
Q TK  0, p ук  p врк  p кmк  p  p аmм ,
2
ρук  ρврк  ρкmц  ρ kp аmм a ,
Q ук  Q врк  Q
кmк
 0, y  0, dy dt  0, u  V  0 при t  0
Граничные условия:
Участок 1
рвх1 = ррессивер1, рвых1 = рвх.тр1, вх1 = рессивер1, вых1 = вх.тр1;
Кран:
Трубопровод 1: Vвх.тр2 = Qтк/fтр1, рвых1 = рук, вх тр1 = вых1, вых.тр1 = ук;
Емкость УК:
Qук = Vвых.тр1 fтр1
Участок 2
УК:
при рук >0,15 мПа рвх2 = ррессивер2, рвых2 = рвх.тр2, вх2 = рессивер2, вых2 =
вх.тр2;
Трубопровод 2: Vвх.тр2 = Qук/fтр2, рвых.тр2 = рврк, вх тр2 = вых2, вых.тр 2= врк;
Емкость ВРК:
Qврк = Vвых.тр2 fтр2.
Участок 3
ВРК: при рврк >0,25 МПа рвх3 = ррессивер3, рвых3 = рвх.тр3, вх3 = рессивер3, вых3 =
вх.тр3;
Трубопровод 3: Vвх.тр3 = Qврк/(2fтр3), рвых.тр3 = ртр4, вх тр3 = вых3, вых.тр 3= тр4;
Трубопровод 6: Vвх.тр6 = Qврк/(2fтр6), рвых.тр6 = ртр7, вх тр6 = вых3, вых.тр 6= тр7;
Трубопровод 4: Vвх.тр4 = Vвых.тр3/2, рвых.тр4 = рктк1, вх тр4 = вых.тр3, вых.тр 4= ктк1;
Трубопровод 5: Vвх.тр5 = Vвых.тр3/2, рвых.тр5 = рктк2, вх тр5 = вых.тр3, вых.тр 5= ктк2;
Трубопровод 7: Vвх.тр7 = Vвых.тр6/2, рвых.тр7 = рктк3, вх тр7 = вых.тр6, вых.тр 7= ктк3;
Трубопровод 8: Vвх.тр8 = Vвых.тр6/2, рвых.тр8 = рктк4, вх тр8 = вых.тр6, вых.тр 8= ктк4;
33
КТК1 и КТК2: Qктк= Vвых.тр4,5 fтр4,5
КТК3 и КТК4: Qктк= Vвых.тр7,8 fтр7,8
Таким образом, система уравнений (2.1), (2.16)-(2.18), (2.26), (2.27),
(2.29) - (2.33) совместно с начальными и граничными условиями
представляет
собой
математическую
модель
рассматриваемого
пневматического тормозного привода МТП.
2.2. Методика динамического расчета пневматического тормозного
привода.
Разработанная математическая модель включает в себя алгебраические,
обыкновенные
дифференциальные уравнения и уравнения в частных
производных. Для решения обыкновенных дифференциальных уравнений
была использован метод Рунге-Кутта
первого порядка точности (метод
Эйлера). Для решения уравнений в частных производных была применена
модифицированная двухслойная схема Лакса-Вендроффа [9]. Согласно этой
схеме вводится расчет на полушагах по пространству x/2 и по времени t/2.
Формула для первого полушага имеет вид
n
n
1 n
t Pi 1  Pi
n

1
2
n
U
 U i 1  U i 
i 1 2
2
2
x


n
n
1 n
t Pi  Pi 1
n

1
2
n
U
 U i  U i 1 
i 1 2
2
2
x


На втором полушаге расчет проводится по формуле
P n1 2  Pin1 2
i 1 2
n

1
n
Ui
 U i  t
x
Условие устойчивости для данной схемы t/x2  0,5.
Для решения предложенной математической модели была разработана
программа численного расчета на алгоритмическом языке ПАСКАЛЬ.
34
Блок схема программы, состоящей из основной программы и
подпрограмм, представлена на рис 2.2 и 2.3.
Рассмотрим список программных единиц и основные их назначение.
1. Privod - основная программа осуществляет:
 описание типа используемых констант, переменных и массивов;
 ввод исходных данных;
 вывод исходных данных;
 задания начальных данных;
 последовательный вызов подпрограмм, согласно принятой схемой;
 вывод результатов расчета.
2. Подпрограмма КТК осуществляет решение системы дифференциальных
уравнений (2.29) - (2.31) для определения характеристик колесной тормозной
камеры.
35
Рис 2.2
3. Подпрограмма
Блок схема основной программы.
TRUB
осуществляет
решение
системы
дифференциальных уравнений (2.16) - (2.18) для определения характеристик
трубопровода.
4. Подпрограммы AssignGraph, RewGraph, MasGraph, WriteConst, WriteFil
и CloseGraph осуществляют вывод результатов расчета графически.
5. Подпрограммы Vterm и TermRez осуществляют вывод результатов на
экран (дисплей ) ЭВМ.
36
TRUB
RAPS
EM
Рис 2.3 Блок схема подпрограмм
37
2.3. Анализ динамического расчета контуров пневмопривода тормозов
автотракторного прицепа.
Очень
важно
при
исследовании
двухконтурного
пневмопривода
определить рациональное место установки УК. Для этого рассматривается
привод ограниченный двумя участками схемы рис.2.1.
Рациональное место УК, при котором время срабатывания управляющей
магистрали min, определяется расчетом изменения давления в ВРК, при
изменении длин участков l1, l2
с шагом 0,1 м с учетом l1 + l2 =const .
Характеристики ВРК и УК — фирмы WАВСО Fаhrzeugbremsen.
водимые значения:
dтр1=0,01 м,
l1=0,1 до 23,9 м
dтр2=0,01 м,
l2=23,9 до 0,1 м
Pук=0,2.106 Па,
Vук=0,125.10-3 м3
PВРК=0,45.106 ПА,
VВРК=0,26.10-3 м3
Исходное давление в системе 0,1.106 Па=0,1 МПа. Входное давление в
тормозном кране 0,8.106 Па;
В таблице 2.1. представлены результаты расчетов быстродействия
тормозного привода ВРК прицепа через УК, где общая длина управляющей
магистрали l=l1+l2=22м. Время срабатывания управляющей магистрали – τср
определялась с момента нажатия на педаль тормоза, с темпом не более 0,2 с
до достижения Рврк=0,45 МПа.
Таблица 2.1.
22м
l
l1
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
l2
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
τср
0,45
0,42
0,39
0,38
0,37
0,36
0,345
0,34
0,36
0,38
На рис. 2.4, 2.5, 2.6, 2.7 представлены
некоторые
теоретические
результаты изменения давления в ВРК, расхода воздуха и скорости его
38
Рис 2.4 Изменение давления, расхода и плотности в ВРК и УК (l1 =2; l2 =20)
39
Рис 2.5 Изменение давления, расхода и плотности в ВРК и УК (l1 =8; l2 =14)
40
Рис 2.6 Изменение давления, расхода и плотности в ВРК и УК (l1 =14; l2 =8)
41
Рис 2.7 Изменение давления, расхода и плотности в УК (участок 1) и ВРК
(участок 2) (l1 =20; l2 =2)
42
истечения в рассматриваемом
тормозном приводе при установки УК в
различных точках управляющей магистрали.
На рис. 2.8 показан характер изменения времени срабатывания
управляющей магистрали тормозного привода ВРК в зависимости от места
расположения УК.
Аналогично были проведены расчеты для определения рационального
места установки УК в управляющих магистралях различной длины.
См. рис. 2.9.
Результаты теоретических исследований определения рационального
места установки УК в пневмомагистрали тормозного привода автопоезда, в
данном случае с одним прицепом, показали хорошую сходимость с
экспериментальными исследованиями, в пределах 8 %.
Нами
рассмотрены
вопросы определения
времени срабатывания
пневмопривода тормозов, состоящего из всех участков схемы рис.2.1.
При расчете были приняты следующие значения параметров:
dтр1= dтр2= 0,012 м;
dтр3,6= dтр4,5= dтр7,8=0,013 м;
lтр1=2...23,6 м; lтр2= 23,6...2 м; lтр3=3 м;
lтр4,5=0.6 м; lтр6=4 м; lтр4,5=0.6 м;
pук=0,15 МПа; pВРК=0,2 МПа; pКТК=0,525 МПа;
Vук=0,125 10-3 м3; VВРК=0,26 10-3 м3; VКТК1,2=0,4 10-3 м3; VКТК3,4=0,8 10-3 м3.
Входное давление в тормозном кране 0,7 МПа.
На рис.2.3 в качестве примера приведены характеристики изменения
давления, плотности, расхода и перемещения диафрагмы в емкостях УК
(участок 1), ВРК (участок 2) и КТК (участок 3) в третьем прицепе ТП.
Расчетное время срабатывания составило 0,47 с, что хорошо согласуется с
экспериментальным значением 0,46 с. В приведены значения времени
срабатывания привода для различных прицепов поезда.
43
места установки УК в управляющей магистрали пневмопривода
теоретические характеристики привода
экспериментальные характеристики привода
Рис 2.8 Определение рационального места установки ускорительных
клапанов в управляющей магистрали пневмопривода тормоза прицепа
теоретические характеристики привода
экспериментальные характеристики привода
Рис 2.9 Определение места установки УК в управляющей магистрали ВРК
прицепа при 2-х проводном тормозном приводе
44
Рис2.10. Изменение основных параметров в УК (участок 1), ВРК (участок 2)
и КТК (участок 3)
45
2.4. Выводы.
Таким образом, на основе провденных исследований можно сделать
следующие выводы:
1. разработана
математическая
модель
пневматического
привода
тормозов автотракторных поездов. Базовым уравнением модели
описывающее динамические процессы в трубопроводах явилось
известное уравнение Новье – Стокса, где были изменены зависимости
описывающие коэффициент вязкости во фронте волны воздуха,
коэффициенты учитывающий режим течения воздуха и местных
сопротивлений;
2. разработанная математическая модель включает в себя алгебраические
обыкновенные дифференциальные уравнения, а также уравнения в
частных производных. Для решения обыкновенных дифференциальных
уравнений был использован метод Рунге – Кутта первого порядка
точности (метод Эйлера). Для решения уравнений в частных
производных применена модифицированная двухслойная схема ЛаксаВендроффа;
3. теоретические
тормозов
исследования
тракторного
теоретических
динамики
прицепа
характеристик
контуров
показали
типовой
пневмопривода
высокую
сходимость
управляющей
магистрали
привода с ускорительным клапаном с экспериментальными данными.
Погрешность не более 6-8%.
46
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
ТОРМОЗНЫХ СВОЙСТВ АВТОТРАКТОРНОГО ПРИЦЕПОВ.
Проведенные во второй главе теоретические исследования требовали
проверки с помощью экспериментальных исследований. В рамках ГНТП
К15-037(2) на основе предложенных параметров разработан прицеп
грузоподъемностью 6 тонн. В связи с организационными вопросами
эксперименты на прицепе будут проведены осенью 2011 года. Поэтому нами
разработана программа и методика экспериментальных исследований для
этих экспериментов.
Для апробации методики расчета нами использованы исследования
проведенные группой ученых ТАДИ под руководством доцента Топалиди
В.А. [41].
3.1. Программа и методика экспериментальных исследований.
Программой экспериментальных исследований тормозного привода
автотракторных прицепов предусматривались:
1. Изучение синхронности работы тормозного привода осей 2 х-осного
типового прицепа работающих от одного ВРК.
2. Исследование
быстродействия
предлагаемых
конструкций
тормозного привода.
Исследования проводились только для экстренного режима торможения
автотракторных прицепов с помощью описанного в 3.2. имитатора тягача.
Наличие ускорительного клапана на первом прицепе практически не
нарушает следящего свойства тормозного привода прицепов. Это наглядно
показано в работе [45]. В связи с этим испытаний на служебных режимах
торможения прицепов не проводилось.
47
Количество записей процессов для каждой точки замера повторялись
согласно расчетам по методике планирования экспериментов раздел 3.2. Для
запланированных исследований запись повторялась не менее 3 раза для
каждого опыта.
Экспериментальные
работы
по
исследованию
пневматических
тормозных приводов МТП были проведены доц. Топалиди В.А. на
специальном стенде кафедры «Техническая эксплуатация автомобилей»
ТАДИ.
На
стенде
предусмотрена
возможность
полного
имитирования
комбинированного многоконтурного пневматического привода тормозов
автотракторных поездов.
Стенд
состоит
из
пространственной
металлической
фермы,
выполненной в два яруса, на которой расположены 6 укороченных осей
типового прицепа 2ПТС-4-793, унифицированных с осями хлопковозов,
причем два из них имеют возможность перемещаться по лонжеронам (см.
рис. 3.1). Это позволяет изменять базу исследуемых прицепов. Для удобства
монтажа и демонтажа тормозных аппаратов предусмотрены передвижные и
переносные специальные кронштейны, а для установки датчиков давления, в
интересующих точках исследуемого привода, специальные штуцера.
Подготовка
воздуха
осуществлялась
с
помощью
передвижной
компрессорной установки СО-7. Управление тормозными приводами
прицепов осуществлялось с помощью имитатора тормозов тягача (см. рис
3.2), выполненного согласно Правилам №13 ЕЭК ООН [41].
С этой целью использовался тормозной кран автомобиля фирмы
ВАБКО, который автоматически управлялся с помощью пневмоцилиндра
(используется
в
подъеме
заднего
борта
автомобиля
МАЗ)
и
электропневмоклапана 777-1. За краном устанавливается дроссельное
48
Рис 3.1 Общий вид стенда для исследований тормозных приводов
автотракторных прицепов.
Рис 3.2 Имитатор тормозов тягача (трактора).
устройство типа П-ПК 16/10 и патрубок длиной 2,5 м внутренним диаметром
13 мм. Перед испытаниями имитатор тягача был отрегулирован так, чтобы
обеспечивалось наполнение калиброванного резервуара объемом 385 см3 за
0,2 сек при увеличении давления 0,06 МПа до 0,49 МПа. Достигалось это
регулировкой дроссельного отверстия.
Для исследований и замера переходного процесса в тормозном приводе
прицепов использовались датчики АТ-10, имеющие точность <1 %.
Одновременно использовалось до 4 датчиков. Начало торможения
фиксировал контактный датчик при давлении 0,6 МПа в соединительной
головке управляющей магистрали имитатора тягача.
На
рис.
3.3
регистрирующей
и
3.4
представлены
аппаратуры,
комплекс
используемые
измерительной
при
и
исследованиях
пневмопривода прицепов. Для тарировки датчиков давления использовалось
49
несложное устройство с ресивером объемом 1л и образцовым манометром
класса точности - ∆ 0,6. Тарировка проводилась до, и после проведения
определенного цикла испытаний. Обычно в течение дня. Запись процесса
велась на осциллографе Н-115.
Рис 3.3 комплекс регистрирующей аппаратуры.
50
Тензодатчики давления АТМ-10
Контактный датчик (отмеччик)
Рис 3.4 Комплекс измерительной аппаратуры для исследования переходных процессов в пневмоприводах тормозов
тракторных прицепов.
51
3.2. Планирование опытов и обработка экспериментальных данных.
При помощи планирования эксперимента можно достичь необходимой
доверительной точности результатов используя минимальное количество
опытов. Вопросам планирования опытов, подготовки и проведению
эксперимента посвящен ряд работ.
Критерием достоверности данных, полученных из эксперимента
является,
суммарная
погрешность,
составляющие
которых
должны
учитываться при каждом наблюдении и на всех стадиях измерений.
Суммарная погрешность состоит из погрешностей обмера осциллограмм и
погрешности записи, которые зависят от метрологических характеристик
измерительно-регистрирующей аппаратуры.
При обмере осциллограмм имеются следующие погрешности:
- неточности измерения длины отрезков при обмере;
- смещения нулевой линии;
- влияния толщины и наклона линий;
- суммарная влияния наклона линии запаси и наклона ординаты.
Суммарная ошибка определяется по формуле.
 0   у   ау   t 
201  5y 
100
50t


y
1 / tg  
y
(3.2.1)
где  у - относительная погрешность измерения, представленная как
сумма относительных погрешностей отсчета длины отрезков и смещения
нулевой линии относительно оси абсцисс;  t - относительная погрешность
измерения ординаты, вызванная толщиной линии записи;  ау - относительная
погрешность измерения угла наклона ординаты; t – толщина линии записи
процесса на осциллограмме;  и  - углы наклона соответственно линии
записи и ординаты.
Максимальная погрешность обмера осциллограмм, подсчитанная по
формуле (3.2.1) равна 2,8….3,2 %;
52
К погрешности записи относятся;
- погрешность регистрации в статическом режиме, составляющая
обычно 1….1,5%;
- погрешность на верхнем пределе регистрируемых частот, которая не
превышает 3%;
- предельную скорость записи в м/с;
- толщину линии записи в м.
Предельная ошибка записи с учетом частоты регистрируемых процессов
(до 30 Гц) и максимальной собственной частоты гальванометров (380 Гц)
составляет 1,5%.
Различают погрешности тарировки, включающие погрешности датчиков
и гальванометров, а также погрешности, вызванные нестабильностью
напряжения в блоках питания. Ошибка вызванная погрешностью тарировки
находится в пределах 1,1….1,5%. Погрешность, вызванная нестабильностью
напряжения не превышает 0,1%.
Следовательно,
предельная
ошибка
записи
Δ 3,
зависящей
от
погрешностей измерения и обмера, в соответствии с первым правилом
рекомендующим брать наибольшую ошибку, равна 3,2%.
В работе количество повторных опытов ставится в зависимость от
стандарта измерений и заданной надежности результата.
Стандарт или среднее квадратичное отклонение является мерой
точности среднего арифметического значения неоднократно измеренной
неизменной величины, он определяется по формуле

 а
1
 а*

n 1
где а1 – результат любого измерения; а* - средняя арифметическая
измерений; n – количество измерений.
Под надежностью подразумевается вероятность получения тех же
результатов при новых измерениях той же величины или вероятность тех же
53
результатов при повторении опыта в аналогичных условиях. Чем больше
относительные колебания результатов и чем большую надежность опыта
желательно
получить,
тем больше должно
быть повторности.
Эта
зависимость приведена таблицы 3.2.1.
Для того, чтобы по данной таблице подоврать минимальное количество
опытов, необходимо задается надежностью Н и ошибкой Δ взятой в долях
стандарта σ [50].
Необходимое количество опытов (измерения)
Таблица 3.2.1.
Ошибка, Δ
Надежность опыта, Н
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
0,95
0,99
0,999
3,0
1
1
1
1
2
3
4
5
2,0
1
1
1
2
3
4
5
7
1,0
2
2
3
4
5
7
11
17
0,5
3
4
6
9
13
18
31
50
0,4
4
6
8
12
19
27
46
74
0,3
6
9
13
20
32
46
78
127
0,2
13
19
29
43
70
99
171
277
0,1
47
72
169
266
273
387
668
1089
0,05
183
285
431
659
1084
1540
2659
43387
0,01
4543
7090
10732 16436 27171 38416 66358 108307
В случае отсутствия данных, по которым можно было бы установить
значение стандарта, принимается, что предельная ошибка приближенно
равно наибольшей возможной статистической и тогда.
 n  3  
Надежность Н для измерений, связанных с конструкцией машин (19)
рекомендует брать равной 0,9, а при измерении величин, являющихся
54
основой дальнейших расчетов – 0,99. на основании полученных данных по
таблице 3.2.1 определяем количество повторных опытов:
- при определении характеристик тормозного механизма Н=0,99; n=4;
- при сравнении экспериментальных исследований динамики тормозного
гидропривода с теоретическими Н=0,95; n=3;
3.3. Анализ результатов экспериментальных исследований.
Определение рационального места установки УК в управляющих
магистралях 2-х проводного тормозного привода тракторных поездов.
Результаты данных экспериментов представлены на рис. 2.8. и 2.9. Для
исследований были, приняты типовые длины управляющих магистралей
прицепов начиная, с магистрали длиной 10 м и кончая длиной 24 м, с шагом
изменения длины магистрали – 1 м. Датчик давления устанавливался на
тройнике трубопровода при входе в ВРК. Время срабатывания управляющей
магистрали замерялось до достижения давления в ВРК прицепа до 0,45 МПа.
(т.е. тогда когда ВРК полностью срабатывает).
Как видно из графика рис.2.8 сходимость результатов теоретических
исследований с экспериментальными данными в целом довольно высокая от
6 до 8 %. При определении рационального места установки УК в
управляющей магистрали (см. рис. 2.9) сходимость теоретических и
экспериментальных результатов по минимуму времени срабатывания
составляет не более 6 %, т.е.
Это доказывает правильность выбора математической модели типового
участка пневмомагистрали тормозов и проведенных в ней преобразований и
уточнений.
Результаты экспериментальных исследований пневмопривода тормозов
показывают (табл. 3.3.2) высокое быстродействие работы пневмопривода
прицепа.
55
Таблица 3.3.2
№
Тип пневмопривода
Время срабатывания тормозного
тормозов тракторного поезда
привода прицепа, сек
1.
Однопроводный (без УК)
0.5 (1.23)
2.
2-х проводный (без УК)
0.42 (0.62)
Тормозной привод позволяет при формировании автотракторных
поездов автоматически обеспечивать в случае экстренных торможений
усилия растяжения в сцепных устройствах прицепов и соответственно
безопасность торможения.
Предлагаемое
отличается
выше
простотой
конструкция
и
тормозного
надежностью,
привода
обеспечивает
прицепов
безопасность
торможения прицепов, не зависимо от места нахождения прицепов в составе
поезда.
56
Заключение:
1. Обоснованы схема, выбор номинального рабочего давления в
приводе, выбор параметров элементов тормозного привода автотракторных
прицепов
2. Разработана математическая модель пневматического привода
тормозов
автотракторного
прицепа.
Базовым
уравнением
модели
описывающее динамические процессы в трубопроводах явилось известное
уравнение Новье – Стокса, где были изменены зависимости описывающие
коэффициент
вязкости
во
фронте
волны
воздуха,
коэффициенты
учитывающий режим течения воздуха и местных сопротивлений.
3. Разработана методика численного расчета процесса торможения
автотракторного прицепа, используя метод Рунге – Кутта первого порядка
точности (метод Эйлера) для решения обыкновенных дифференциальных
уравнений и модифицированная двухслойная схема Лакса-Вендроффа для
решения уравнений в частных производных.
4. Теоретические исследования динамики контуров пневмопривода
тормозов тракторного прицепа показали высокую сходимость теоретических
характеристик типовой управляющей магистрали привода с ускорительным
клапаном с экспериментальными данными. Погрешность не более 6-8%.
57
Список литературы:
1.
Наша главная задача – дальнейшее развитие страны и повышение
благосостояния народа. Доклад Президента Республики Узбекистан
Ислама Каримова на заседании Кабинета Министров, посвященном
итогам социально-экономического развития страны. 29.01.2010.
www.prezident.uz
2.
Каримов И.А. «Узбекистан на пороге 21-века». Ташкент:
Узбекистон, 1997 г. www.prezident.uz
3.
Антонов
Д.А.
Расчет
устойчивости
движения
многоосных
автомобилей. – М.: Машиностроение, 1984. – 240 с.
4.
А.С. 1088973 СССР, МКИ3
В 60 Т 17/22. Способ определения
устойчивости автопоезда при торможении / Н.Р. Рашидов, В.А.
Топалиди, А.Ю. Мартышин, А.А. Костянов, С.А. Белан и А.М.
Подусов; Среднеазиатский научно- исследовательский институт
механизации и электрификации сельского хозяйства. - № 3237350/27
– 11; Заяв. 11.01.82; Опубл. 30.04.84. – 3 с.
5.
А.С. 844420 СССР, МКИ3 В 60 Т 8/00 Тормозная система
двухзвенного транспортного средства. /В.П. Бойков, А.И. Скуртул,
С.И. Сизова и А.И. Метлюк; Белорусский политехнический
институт. - № 27881561/27-11; Заявл. 11.12.79.// Открытия.
Изобретения. – 1981. – 25. – с. 104.
6.
А.С. 880828 СССР МКИ3
В 60 Т 13/24. Тормозная система
автопоезда / С.М. Н.В. Богдан; М.П. Ивандиков, А.М. Расолько и
Ю.М. Жуковский. Белорусский политехнический институт. -
№
2874379/27-11; Заявл. 28.01.80; Опубл. 15.11.81 – 3 с.
7.
Бартош П.Р. Исследование динамики и повышении быстродействия
пневматического тормозного привода большегрузных прицепов:
дис.канд. техн. наук. – Минск, 1977. – 244 с.
58
8.
Беленкий Ю.Б., Дронин М.И., Метлюк Н.Ф. Новое в расчете и конструкции тормозов автомобилей. - М.: Машиностроение, 1965. –
120 с.
9.
Беленький Ю.Б. Расчет колодочных тормозных механизмов и их при
вода. - Минск: МВ ССО БССР, 1963. – 62 с.
10. Бендас И.М. Исследование динамики торможения прицепного
автомобильного поезда. Автореф. дис. … кан. техн. наук. Харьков,
1971. – 24 с.
11. Богдан
Н.В.
Модульный
электропневматического
принцип
тормозного
построения
привода
следящего
многозвенного
тракторного поезда // 6-я конференция по гидравлике и пневматике:
Тез. докл., Магдебург, 1988 г. – Магдебург, 1988. – Ч.З. – с. 20.
12. Богдан Н.В. Разработка теоретических основ и создание систем
регулирования тормозных сил на осях тракторного поезда. Автореф.
дисс. … док. техн. наук. – Минск, 1986. – 40 с.
13. Богдан
Н.В.,
Сидоренко
В.Ю.
и
др.
Перспективные
электропневматические приводы в автотракторостроении. – Минск,
1990 – 54 с.
14. Богдан
Н.В.,
направления
Саркисян
развития
Э.В.,
Гуськов
тормозных
В.В.
приводов
Перспективные
с
электронным
управлением // Конференция по тормозам – 88: Сб. – Лодзь, 1988.
15. Бухарин Н.А. Тормозные системы автомобилей. – М. –Л.: Машгиз,
1950. – 291 с.
16. Веденянин Г.В. Общая методика экспериментального исследования
и обработки опытных данных. – М.: Колос, 1973. – 135 с.
17. Габитов Н.Ш. Устройство для встроенного диагностирования
тормозов автомобилей. // Техническая эксплуатация автомобилей.
Труды МАДИ, 1980. - с. 67-68.
18. Герц Е.В. Пневматические приводы. Теория и расчет. - М.:
Машиностроение, 1969. – 359 с.
59
19. Герц
Е.В.,
Крейнин
Г.В.
Расчет
пневмоприводов.
–
М.:
Машиностроение, 1975.- 272 с.
20. ГОСТ
22895-77.
Автотранспортные
средства.
Требования
безопасности к техническому состоянию по условиям безопасности
движения. Методы проверки. – Взамен ГОСТ 25478 – 82, Введ.
01.07.93. – М: Изд-во. стандартов, 1992. – 47 с. – Гр. Д. 08.
21. Закин
Я.Х.
Поперечная
устойчивость
движения
прицепов
Автомобильная промышленность, № 2, 1960, с. 22.
22. Диагностика тормозных сил. Ю. Растегаев. // Авторевю. – 2001. №1. – с. 20 – 23.
23. Дмитриев Н.В., Градецкий В.Г. Основы пневмоавтоматика. М. –
Машиностроение, 1973. – 360 с.
24. Дронин М.И. Совершенствование пневматического тормозного
привода прицепов. – Автомобильный транспорт. – 1974. - №4. – с.
38 – 40.
25. Жестков
В.В.
быстродействующего
Обоснование
выбора
пневматического
параметров
тормозного
привода
автопоездов-тяжеловозов. Дис.канд. техн. наук. – Челябинск, 1982. –
164 с.
26. Жестков В.В., Литке П.Е., Жестков В.А. Экспериментальные
исследования тормозных приводов прицепов-тяжеловозов. – ЭИ:
конструкция автомобилей. –М.: НИИН автопром. – 1979. - №1–с.
9–22.
27. Закин Я.Х., Рашидов Н.Р.
Основы научного исследования. –
Ташкент, Укитувчи, 1981. – 208 с.
28. Исмоилов А.И. Исследование и обоснование основных параметров
тормозной
системы
многозвенных
тракторных
поездов
для
бестарной перевозки хлопка. Автореф. дис. … канд. техн. наук. –
Ташкент, 1975. – 27 с.
60
29. Исследование
эффективности
и
устойчивости
торможения
многоосных автомобилей и автопоездов. Г.М. Косолапов, Е.Н.
Сидоров и др. В кн. Динамика колесных и гусеничных машин. ВПИ.
Волгоград, 1979, 3 – 13 с.
30. Кадиршаев
Т.К.
Пути
повышения
эффективности
процесса
торможения многоприцепного автопоезда в условиях эксплуатации.
Дисс. … канд. техн. наук. - Ташкент, 1984. – 162 с.
31. Литвинов А.С. Управляемость и устойчивость автомобиля. М.:
Машиностроение, 1971. – 416 с.
32. Литке
П.Б.,
Жестков
В.А.
Экспериментальное исследование
динамики тормозного привода прицепов - тяжеловозов. – ЭИ:
Конструкции автомобилей. – М.: НИИН автопром. – 1975. - №9. – с.
14-27.
33. Лурье М.Е., Буксин Е. Возможности и пределы повышения
грузоподъемности
автомобильных
поездов.
Автомобильный
транспорт. – 1974. - №II. – 39 – 41 с.
34. Мащенко А.Ф., Розанов Б.Г. Тормозные системы автотранспортных
средств.- М.: Транспорт, 1972. – 144 с.
35. Метлюк
Н.Ф. Динамика и методы улучшения переходных
характеристик тормозных систем автомобилей и
автопоездов. –
Дис. … докт. техн. наук. - Минск, БПИ, 1973. – 207 с.
36. Метлюк Н.Ф., Автушко В.П. Динамика пневмогидравлических
систем управления автомобиля. – Минск.: БПИ, 1967. – 66 с.
37. Метлюк
Н.Ф.,
Автушко
В.П.
Динамика
пневматических
и
гидравлических приводов автомобилей. – М.: Машиностроение,
1980. – 231 с.
38. Мирошников Л.В. и др. Диагностирование технического состояния
автомобилей на автотранспортных предприятиях. – М.: Транспорт,
1977. – 263 с.
61
39. Подольский Н.И. Исследовании процесса торможении прицепного
автопоезда. Дис. канд. техн. наук. – Москва, 1979. – 156 с.
40. Попов Д.Н. Динамика гидро и пневмоприводов с распределенными
по
пространственным
координатам
параметрами. – В сб.
Пневматика и гидравлика. Приводы и системы управления, 1979,
вып.6. – с. 145 – 153.
41. Правила №13 ЕЭК ООН «Единообразные предписания, касающиеся
официального утверждения транспортных средств категорий М, N,
O в отношении торможения».
42. Прицеп автотракторный двухосный самосвальный 2ПАТС-5-793Е.
Техническое описание, инструкция по эксплуатации и техническому
обслуживанию (793Е-0000010 ТО). Ташкент, СКБ «Трактор». 71 с.
43. Прицеп тракторный самосвальный для перевозки хлопка-сырца
2ПТС-4-793А. Техническое описание и инструкция по эксплуатации
(793АТ-0000000 ТО). Москва, в/о «Трактороэкспорт». 61 с.
44. Прицеп тракторный самосвальный 2ПТС-4-793. Руководство по
уходу и эксплуатации. Москва, в/о «Трактороэкспорт». 40 с.
45. Прицеп
тракторный
самосвальный
2-ПТС-6
модели
8526.
Техническое описание и инструкция по эксплуатации 8526-000001010 ТО. Петропавловск, Республика Казахстан. 69 с.
46. Прицеп автомобильный ГКБ-8328 и ГКБ-8328-01. Руководство по
эксплуатации 8328-0000010 РЭ. Челябинск, 1989 г. 59 с.
47. Шермухамедов А.А. Обоснование параметров гидравлического
тормозного привода мобильных машин большой грузоподъемности
эксплуатируемых в условиях низких температура. Дисс. канд. тех.
наук. Минск 1991 г.
48. Расолько А.М. Исследование и улучшение рабочих процессов
пневматической системы колесного трактора класса 14-20 кН.
Автореф. дис. … канд. техн. наук. – Минск, 1977. – 20 с.
62
49. Рашидов Н.Р. Тракторные многозвенные поезда. – Т.: «Узбекистон»,
1981. – 368 с.
50. Разработка
способ
и
средст
повышения
тормозных
свойст
тракторных поездов. дис. канд. техн. наук. Топалиди В.А., Ходжаев
К.К. Ташкент, ТАДИ-158 с.
51. www.agromashina.com.
52. www.wabco-auto.com
53. www.knor-bremse.com
54. www.wabco-auto.com
55. www.knor-bremse.com
56. http://www.uzavtosanoat.uz
63
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
ПРОГРАММА РАСЧЕТА ПНЕВМОПРИВОДА
64
Program Privod;
Uses Crt,Printer;
Label 1,2;
{ ПРОГРАММА РАСЧЕТА ПНЕВМОПРИВОДА }
Type
OutFile=File of Real;
Var
U,P,RO,U1,P1,RO1,U2,P2,RO2:array[1..100] of Real;
V,V1,V2:array[1..100] of Real;
DTR,LX,PZ1,VZO:array[1..5] of Real;
ROZ,VTRZ,DZ,TRZ,PRM,LMAX,ZMAX,PTMAX:Real;
EAO,AA,QN,QZ,PZ,XZ,VZ,PB,ZNR:Real;
H,PWYK,QTK,MJ,H0,TAU,TK:Real;
K,EPSK,ETR,A,A1,A21,A2,A3,A4,ATB,U22,U23,ROB:Real;
U11,U12,U13,U21,V21,V11,W1,R11,R12,R21,W2,ZNQ:Real;
T,T1,T2,TH,TS,TMAX,HI,DT:Real;
MY0,FTB,DELT,FTR,EA,DX,FZ,PSZ:Real;
FT,FP1,FP2,FV1,FV2,FR1,FR2,FXZ,FQZ,FPZ,FRZ:OutFile;
I,J,M,I2,I3,N,NQ,PR,XTerm: Byte;
NU:Integer;
FW,FD:Text;
K1,K2: Char;
{..................................................................}
Procedure RASP(Var H,PWYK,QTK:Real);
{ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДА В ТОРМОЗНОМ КРАНЕ}
Var FTK,ZNR:Real;
Const
PWK=0.7E+6; MJ=0.5; DS=0.02; DELX=0;
Begin
FTK:=3.14*DS*(H-DELX);
ZNR:=1;
If PWYK>PWK then ZNR:=-1;
QTK:=MJ*FTK*SQRT(2.0*ABS(PWK-PWYK))*ZNR;
{IF QTK>0.23E-3 then QTK:=0.23E-3;}
End;
{..................................................................}
Procedure EM(Var QZ,PZ,ROZ,VZO:Real);
{ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ, СКОРОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ В
ЕМКОСТИ}
Var EA,DPZ,DROZ:Real;
Begin
If PZ<0 then PZ:=0;
EA:=K*PZ;
DPZ:=EA*(QZ-VZ*FZ)/VZO;
DROZ:=ROZ*(QZ-VZ*FZ)/VZO;
PZ:=PZ+DPZ*HI;
ROZ:=ROZ+DROZ*HI;
End;
{..................................................................}
Procedure KTK(Var QZ,PZ,ROZ,XZ,VZ,VZO:Real);
{ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ, СКОРОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ,
65
ПЕРЕМЕЩЕНИЯ, СКОРОСТИ И УСКОРЕНИЯ ШТОКА КОЛЕСНОЙ КАМЕРЫ}
Var VKZ,ZNV,EA,DPZ,DROZ,PTM,PAS,PSS,DVZ:Real;
Const FZ=0.016; CPR=0.1; ZMAX=0.015; prm1=1;
Begin
VKZ:=VZO+XZ*FZ;
ZNV:=1;
If VZ<0 then ZNV:=-1;
If PZ<0 then PZ:=0;
EA:=K*PZ;
DPZ:=EA*(QZ-VZ*FZ)/VKZ;
DROZ:=ROZ*(QZ-VZ*FZ)/VKZ;
PZ:=PZ+DPZ*HI;
ROZ:=ROZ+DROZ*HI;
PTM:=746666.7*XZ;
PAS:=PZ*FZ;
PSS:=CPR*VZ*ZNV+PTM;
DVZ:=(PAS-PSS)/PRM1;
VZ:=VZ+DVZ*HI;
XZ:=XZ+VZ*HI;
If XZ>ZMAX then XZ:=ZMAX;
End;
{..................................................................}
Procedure TRUB;
Begin
FOR I:=1 to NU-1 do
Begin
I2:=I+1;
U11:=U[I2]+U[I];
U12:=V[I2]*U[I2]-V[I]*U[I];
U13:=U[I2]-U[I];
{ R11:=Ln(RO[I2])+Ln(RO[I]);
R12:=Ln(RO[I2])-Ln(RO[I]);}
V11:=V[I2]-V[I];
If V11<0 then W1:=-MY0*RO[I]*V11*V11/4.0 else W1:=0;
U1[I]:=A1/2.0*(P[I2]-P[I])+(0.5-A3/4.0*U11/RO[I]*ZNQ)*U11+
A1/4*U12;
P1[I]:=A2/2.0*U13+0.5*(P[I2]+P[I]);
RO1[I]:=K/(A*A)*P1[I];
{ RO1[I]:=EXP(R11/2+A1*V[I]/2*R12+1/(K+(K-1)*W1/P[I])*
((Ln(P1[I])-Ln(P[I]))-A1/2*V[I]*(Ln(P[I2])-Ln(P[I]))));}
V1[I]:=U1[I]/RO1[I];
End;
FOR I:=2 to NU-1 do
Begin
I3:=I-1;
U21:=U1[I]+U1[I3];
U22:=V1[I]*U1[I]-V1[I3]*U1[I3];
U23:=U1[I]-U1[I3];
{ R21:=Ln(RO[I])-Ln(RO[I3]);}
V21:=V1[I]-V[I3];
If V21<0 then W2:=-MY0*RO1[I]*V21*V21/4.0 else W2:=0;
U2[I]:=A1*(P1[I]-P1[I3])-A3/2*U21*ZNQ*U21/RO1[I]+
66
A1/2*U22+U[I];
P2[I]:=A2*U23+P[I];
RO2[I]:=K/(A*A)*P2[I];
{ RO2[I]:=EXP(Ln(RO[I]+A1*V1[I]*R21+1/(K+(K-1)*W2/P1[I])*
((Ln(P2[I])-Ln(P[I]))-A1*V1[I]*(Ln(P[I])-Ln(P[I3])))));}
V2[I]:=U2[I]/RO2[I];
If V2[I]>A then V2[I]:=A;
End;
End;
{..................................................................}
Procedure TermRez;
Begin
Gotoxy(3,9);
Writeln(T:6:3,' ',U[1]:5:2,' ',U[NU-1]:5:2,' ',
P[1]/1E06:6:2,' ',P[NU-1]/1E06:5:2,'
');
Gotoxy(3,10);
Writeln('
',
'
',QZ*6E04:8:3,' ',PZ/1E06:5:2);
End;
{..................................................................}
Procedure WriteConst( var F:OutFile; V:real);
Begin
Write(F,V)
End;
{..................................................................}
Procedure AssignGraph;
Begin
Assign(FT,'T.tim');
Assign(FP1,'P1.pbs');
Assign(FP2,'P2.pbs');
Assign(FV1,'V1.pbs');
Assign(FV2,'V2.pbs');
Assign(FR1,'R1.pbs');
Assign(FR2,'R2.pbs');
Assign(FQZ,'QZ.pbs');
Assign(FXZ,'XZ.pbs');
Assign(FPZ,'PZ.pbs');
Assign(FRZ,'RZ.pbs');
End;
{..................................................................}
Procedure RewGraph;
Begin
Rewrite(FT);
Rewrite(FP1);
Rewrite(FP2);
Rewrite(FV1);
Rewrite(FV2);
Rewrite(FR1);
Rewrite(FR2);
Rewrite(FQZ);
Rewrite(FXZ);
Rewrite(FPZ);
67
Rewrite(FRZ);
End;
{..................................................................}
Procedure ClosGraph;
Begin
Close(FT);
Close(FP1);
Close(FP2);
Close(FV1);
Close(FV2);
Close(FR1);
Close(FR2);
Close(FQZ);
Close(FXZ);
Close(FPZ);
Close(FRZ);
End;
{..................................................................}
Procedure MasGraph;
Begin
WriteConst(FT,0);
WriteConst(FT,0);
WriteConst(FP1,0);
WriteConst(FP1,1E6);
WriteConst(FP2,0);
WriteConst(FP2,1E6);
WriteConst(FV1,-100);
WriteConst(FV1,500);
WriteConst(FV2,-100);
WriteConst(FV2,500);
WriteConst(FR1,0);
WriteConst(FR1,12);
WriteConst(FR2,0);
WriteConst(FR2,12);
WriteConst(FQZ,-0.02);
WriteConst(FQZ,0.02);
WriteConst(FXZ,0);
WriteConst(FXZ,0.04);
WriteConst(FPZ,0);
WriteConst(FPZ,1E+6);
WriteConst(FRZ,0);
WriteConst(FRZ,10);
End;
{..................................................................}
Procedure WriteFil;
Begin
Write(FT,T);
Write(FP1,P[1]);
Write(FP2,P[NU-1]);
Write(FV1,V[1]);
Write(FV2,V[NU-1]);
Write(FR1,RO[1]);
68
Write(FR2,RO[NU-1]);
Write(FQZ,QZ);
Write(FXZ,XZ);
Write(FPZ,PZ);
Write(FRZ,ROZ);
End;
{..................................................................}
Begin
AssignGraph;
Assign(FD,'d:\sher\tadi\topalidi\kodir1.Dat');
Assign(FW,'d:\sher\tadi\topalidi\kodir.Rez');
Rewrite(FW);
RewGraph;
MasGraph;
{Writeln('Vvedite diametr truboprovoda 1-go uchastka D1=');
Read(DTR[1]);
Writeln('Vvedite diametr truboprovoda 2-go uchastka D2=');
Read(DTR[2]);
Writeln('Vvedite diametr truboprovoda 3-go uchastka D3=');
Read(DTR[3]);
Writeln('Vvedite dlinu truboprovoda 1-go uchastka L1=');
Read(LX[1]);
Writeln('Vvedite dlinu truboprovoda 2-go uchastka L2=');
Read(LX[2]);
Writeln('Vvedite dlinu truboprovoda 3-go uchastka L3=');
Read(LX[3]);
Writeln('Vvedite maksimalnuy dlinu truboprovoda Lmax=');
Read(Lmax);
Writeln('Vvedite davlenie v zilindre 1-go uchastka Pz1=');
Read(PZ1[1]);
Writeln('Vvedite davlenie v zilindre 2-go uchastka Pz2=');
Read(PZ1[2]);
Writeln('Vvedite davlenie v zilindre 3-go uchastka Pz3=');
Read(PZ1[3]);
Writeln('Vvedite nach. obem v zilindre 1-go uchastka V1=');
Read(VZO[1]);
Writeln('Vvedite nach. obem v zilindre 2-go uchastka V2=');
Read(VZO[2]);
Writeln('Vvedite nach. obem v zilindre 3-go uchastka V3=');
Read(VZO[3]);}
Reset(FD);
Read(FD,DTR[1],DTR[2],DTR[3]);
Read(FD,LX[1],LX[2],LX[3],LMAX);
Read(FD,PZ1[1],PZ1[2],PZ1[3]);
Read(FD,VZO[1],VZO[2],VZO[3]);
Read(FD,EPSK,DELT,ETR);
Read(FD,HI,DX,DT,TMAX);
Gotoxy(2,1);
Write('Выводить файл *.REZ на терминал (Y/N)?');
K1:=ReadKey;
Writeln(UpCase(K1));
69
If UpCase(K1)='Y' then XTerm:=1
else XTerm:=0;
Writeln(FW,'
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ');
Writeln(FW,'
ПАРАМЕТРЫ КОЛЕСНОГО ТОРМОЗНОГО ЦИЛИНДРА ');
Writeln(FW,' V1=',VZO[1]:10,' m3',' V2=',VZO[2]:10,' m3',
' V3=',VZO[3]:10,' m3');
Writeln(FW,'
ПАРАМЕТРЫ ТРУБОПРОВОДА 1');
Writeln(FW,' D1=',DTR[1]:5:3,' m',' L1=',LX[1]:5:2,' m',
' DELT=',DELT:6:4,' ETR=',ETR:10,' па');
Writeln(FW,'
ПАРАМЕТРЫ ТРУБОПРОВОДА 2');
Writeln(FW,' D2=',DTR[2]:5:3,' m',' L2=',LX[2]:5:2,' m',
' DELT=',DELT:6:4,' ETR=',ETR:10,' па');
Writeln(FW,'
ПАРАМЕТРЫ ТРУБОПРОВОДА 3');
Writeln(FW,' D3=',DTR[3]:5:3,' m',' L3=',LX[3]:5:2,' m',
' DELT=',DELT:6:4,' ETR=',ETR:10,' Gа');
Writeln(FW,'
ПАРАМЕТРЫ ИНТЕГРИРОВАНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ
ПЕЧАТЬЮ');
Writeln(FW,' HI=',HI:7:5,' DX=',DX:5:2,' DT=',DT:7:5);
Writeln(FW,'
РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА ');
{..................................................................}
T:=0; J:=1; TH:=0; NQ:=1; T1:=0;
2: PZ:=0.1E5; H:=0; QTK:=0;
TAU:=0.02; H0:=0.0012; TK:=0.2; QZ:=0;
XZ:=0; VZ:=0; MY0:=1; K:=1.4; A:=350.0; PB:=0.1E5;
ROB:=K/(A*A)*PB; ROZ:=K/(A*A)*PZ;
FTB:=DTR[J]-2.0*DELT; FTR:=0.785*FTB*FTB; NU:=Round(LX[J]/DX);
A1:=-HI/DX; A2:=A1*A*A; A3:=HI*EPSK/(2*DTR[J]);
I:=1;
REPEAT
U[I]:=0;
U1[I]:=0;
U2[I]:=0;
V[I]:=0;
V1[I]:=0;
V2[I]:=0;
P[I]:=PB; P1[I]:=PB; P2[I]:=PB;
RO[I]:=ROB; RO1[I]:=ROB; RO2[I]:=ROB;
I:=I+1;
Until I>NU;
1: V[1]:=QTK/FTR;V1[1]:=V[1]; V2[1]:=V[1];
U[1]:=RO[1]*V[1];
If U[1]>A then U[1]:=A;
U1[1]:=U[1]; U2[1]:=U[1];
If QTK>0 then
Begin
P[1]:=P2[2]; P1[1]:=P[1];
RO[1]:=RO2[2];RO1[1]:=RO[2];
PB:=P[1];
ROB:=RO[1];
End
else Begin
P[1]:=PB;
RO[1]:=ROB;
end;
T2:=T-T1;
If (T2>TAU) and (T2<=TK) then H:=H0*(T2-TAU)/(TK-TAU)
70
else Begin
If (T2<=TAU) then H:=0
else H:=H0
End;
If P[1]<0 then P[1]:=0;
RASP(H,P[1],QTK);
For I:=2 to NU-1 do
Begin
U[I]:=U2[I];
P[I]:=P2[I];
RO[I]:=RO2[I];
V[I]:=U[I]/RO[I];
End;
U[NU]:=U[NU-1];
V[NU]:=V[NU-1];
P[NU]:=PZ;
RO[NU]:=K/(A*A)*P[NU];
ZNQ:=1;
IF U[NU]<0 then ZNQ:=-1;
TRUB;
QZ:=V2[NU-1]*FTR;
If (J=3) then KTK(QZ,PZ,ROZ,XZ,VZ,VZO[J]) else
EM(QZ,PZ,ROZ,VZO[J]);
If (ABS(T-TH)-0.1E-3)<=0 then
Begin
WriteFil;
If XTerm=1 then TermRez;
Writeln(FW,' T=',T:6:4,' UW=',U[1]:10,' UWY=',
U[NU-1]:10,' PW=',P[1]:10,' PWY=',P[NU-1]:10);
Writeln(FW,'
ROW=',RO[1]:10,' ROWY=',RO[NU-1]:10);
Writeln(FW,'
UW1=',U1[1]:10,' UWY1=',
U1[NU-1]:10,' PW1=',P1[1]:10,' PWY1=',P1[NU-1]:10);
Writeln(FW,'
ROW1=',RO1[1]:10,' ROWY1=',RO1[NU-1]:10);
Writeln(FW,'
UW2=',U2[1]:10,' UWY2=',
U2[NU-1]:10,' PW2=',P2[2]:10,' PWY2=',P2[NU-1]:10);
Writeln(FW,'
ROW2=',RO2[1]:10,' ROWY2=',RO2[NU-1]:10);
Writeln(FW,'
H=',H:10,' QTK=',QTK:10);
TH:=TH+DT;
End;
IF PZ<=PZ1[J] then Begin
T:=T+HI;
Goto 1;
End;
J:=J+1;
T1:=T;
If J<=3 then Goto 2;
Writeln(FW,'
КОНЕЦ РАСЧЕТА ');
Gotoxy(15,22);
Writeln(' *** Конец расчета *** Нажмите любую клавишу ***');
Repeat Until Keypressed;
ClosGraph;
Close(FD);
Close(FW);
End.
71