Міністерство освіти і науки України
Національний університет “Львівська політехніка”
Інститут енергетики та систем керування
Кафедра електроприводу та автоматизації промислових установок
Звіт
про проходження переддипломної практики в НДЛ – 7 НУ “Львівська політехніка”
Зміст
Вступ ……………………………………………………………3
Системи автоматичного керування гальмами автомобіля…...4
Гальмівна система автомобіля…………………………………6
Гальмівні сили та блокування коліс в ГГС……………………9
Гальмівна система з автоматичним антиблокуванням коліс…11
Різновиди систем ABS…………………………………………..12
Висновок…………………………………………………………15
Список використаної літератури……………………………….16
Вступ
Під час проходження переддипломної практики я ознайомився з напрямком наукових досліджень НДЛ-7, основними розробками та випробовуваннями. Протягом відведеного мені часу на переддипломну практику я активно працював з літературними джерелами та ресурсами інтернету для виконання дипломного проекту. Я освоїв роботу та будову автомобільних систем ABS.
Зібрана мною інформація на дипломний проект дала мені змогу об’єктивніше оцінити роботу автомобільних систем ABS.
Переддипломна практика дозволила мені збільшити свої знання про автомобільні системи ABS, що позитивно відіб’ється в роботі над дипломним проектом.
Системи автоматичного керування гідравлічними гальмами автомобіля
За допомогою звичайної гальмівної системи автомобіля реалізувати рівномірне сповільнення швидкості обертання усіх чотирьох коліс одночасно практично не можливо. Навіть якщо припустити, що всі колісні циліндри передають гальмівним барабанам (або дискам) однакові гальмівні зусилля, то і в такому випадку зчеплення колісних шин з автомобільним шляхом не може бути однаковим. Так появилася ідея – зареєструвати нерівномірність обертання коліс і за отриманою інформацією автоматично відкоректувати гальмівні зусилля в кожному колісному гальмівному циліндрі. Таким способом можна вирівнювати швидкості обертання усіх чотирьох коліс та підвищити безпеку руху автомобіля при інтенсивному гальмуванні. На серійних легкових автомобілях автоматичне керування гідравлічними гальмами почали застосовувати в кінці 70 – х років, і першою була система антиблокування коліс (ABS).
Водіння автомобіля по мокрому або обледенілому асфальті часто приводить до аварій. Причиною цього є втрата керованості автомобілем через юз чи занос при гальмуванні або пробуксовування ведучих коліс при різкому натиску на педаль газу.
Впоратися з автомобілем який втратив керованість зуміє не кожен водій. Неприємна ситуація може трапитися і тоді, коли автомобіль потрапляє і глибокий сніг, пісок або у велике болото на шляху , – одне ведуче колесо обертається і все глибше закопується, а інше – не рухоме.
З метою запобігти таким випадкам на сучасних автомобілях встановлюються системи керування гальмами, які в нештатних ситуаціях адаптуються під умови руху і відпрацьовують свої функції автоматично. Таких систем є чотири: система антиблокування гальм (ABS)система блокування диференціала ведучого моста (EDS), система перерозподілу гальмівних зусиль між переднім та заднім мостами автомобіля (EBV) та система антипробуксовування ведучих коліс (ASR або DSA).
На рис. 1 показано як впливають перераховані системи автоматичного керування гальмами на стійкість та рівномірність руху автомобіля. Рисунок демонструє, що системи ABS та EBV забезпечують плавне гальмування без юзу та заносу, а системи EDS та ASR забезпечують стійкість руху автомобіля вперед при русі з місця та на початку розгону.
Гальмівна система автомобіля
Гальмівна система автомобіля (ГСА) – це пристрій, за допомогою якого водій може повністю зупинити автомобіль, що рухається, понизити швидкість його руху, або забезпечить блокування коліс при стоянці з метою утримати автомобіль від скатування з місця. ГСА (рис. 2) поділяють на дві частини: гальма з ручним приводом для стоянки та робочі гальма, що керуються зусиллям ноги водія.
Ручне гальмо (при стоянці) (рис. 2 а) – це механічний пристрій, за допомогою якого водій блокує задні колеса на час стоянки автомобіля. Складається із: ручка важеля 1, трос 2 ручного гальма, колісна гальмівна колодка 3, гальмівний барабан заднього колеса 4, поворотна пружина 5, шарнір гальмівної колодки 6 та защіпка 7 важеля 1.
Робоче гальмо – це та частина гальмівної системи, яка працює на підгальмовування або на повну зупинку автомобіля під час його руху.
Сучасні робочі гальма легкового автомобіля – це достатньо складний механіко-гідравлічний пристрій, основною функцією якого є передача зусилля від гальмівної педалі водія до колісних гальмівних колодок. Участь у гальмуванні беруть усі колеса автомобіля.
На рис. 2 б показана блок-схема гідравлічної гальмівної системи (ГГС) автомобіля. 1 – гальмівна педаль водія в салоні; 2 – головний гальмівний циліндр (ГГЦ); 3 – бачок для гальмівної рідини; 4 – гальмівні трубки; 5 – колісні гальмівні циліндри; 6 – колісні гальмівні колодки; 7 – колісні гальмівні барабани; 8 – поворотні пружини гальмівних колодок; 9 – трійники для гальмівних трубок; 10 – гальмівна рідина.
Всі канали та пристрої гальмівної системи заповнені гальмівною рідиною.
Дана ГГС являється двоконтурною, оскільки канали для гальмівної рідини передніх та задніх гідравлічних гальм розділені конструкцією головного гальмівного циліндра. Це дозволяє підвищити надійність ГГС – при відмові одного з каналів для гальмівної рідини інший продовжує працювати. Існують також 3-х та 4-х контурні ГГС (рис. 3).
За конструкцією гідравлічні гальма поділяють на барабанні та дискові.
Дискові гальма відрізняються від барабанних тим, що площею взаємодії з гальмівними колодками є не внутрішня поверхня гальмівних барабанів, а зовнішня поверхня гальмівних дисків.
Дискові гальма є ефективнішими за барабанні, менше бояться бруду та вологи, а також дешевші в обслуговуванні та ремонті. В даний час на легкові автомобілі встановлюються дискові гальма як на передні, так і на задні колеса.
Гальмівні сили та блокування коліс в ГГС
В будь-якій гальмівній системі ефект робочого гальмування досягається за рахунок використання двох видів гальмівних сил. Ними являються: Rт – гальмівний опір тертю, що виникає між гальмівними колодками та гальмівною поверхнею колісних гальмівних дисків; Rд – дорожній опір тертю, що виникає між шинами коліс автомобіля та поверхнею дороги.
Якщо Rт є меншим за Rд, то процес гальмування проходить стійко до повної зупинки автомобіля. При цьому рух автомобіля в режимі інтенсивного сповільнення проходить плавно, без юзу, без заносу, без блокування коліс.
При різкому натисненні водієм на гальмівну педаль співвідношення опорів тертю може помінятися на зворотнє, тобто якщо Rт стане більшим за Rд, то відбудеться блокування коліс. Блокування колеса автомобіля під час гальмування – це явище повної зупинки колеса, що оберталося при подальшому русі кузова автомобіля. Очевидно, що блокування приводить до юзу колеса, тобто до його руху по дорозі не обертаючись.
Юз будь-якого колеса автомобіля, будь-якої пари коліс або усіх коліс приводить до втрати стійкості руху автомобіля по автодорозі:
якщо заблоковані передні колеса, то буде не можливим керування автомобілем за допомогою керма, через те що кермо під час блокування передніх коліс не працює;
якщо заблоковані задні колеса, то через різницю величин опорів тертю Rдп правого та Rдл лівого колеса стане можливим випадок заносу задньої частини автомобіля. При чому, якщо Rдп – Rдл > 0, то занос буде вправо;якщо ж Rдп – Rдл < 0 – занос вліво;
при повному блокуванні усіх чотирьох коліс рух автомобіля по автодорозі буде некерованим та зовсім непередбачуваним, що неодмінно зумовить аварійну ситуацію. Особливо небезпечним є блокування коліс при русі автомобіля на великій швидкості та при поворотах.
Водій зі звичайними навиками водіння в подібній ситуації, як правило, зразу старається поставити руль в сторону вирівнювання руху, а це приводить до повної втрати контролю над рухом.
Рух автомобіля юзом найчастіше виникає на слизьких дорогах взимку, а також влітку під час та після дощу.
Із сказаного стає зрозуміло, що блокування коліс при гальмуванні є основним та небезпечним недоліком класичної гальмівної системи автомобіля. Щоб уникнути цього недоліку застосовують систему з автоматичним антиблокуванням коліс.
Гальмівна система автомобіля з автоматичним антиблокуванням коліс
Гідравлічна гальмівна система (рис. 3) може бути реалізована таким чином, що кожне колесо буде мати свій, окремий від усіх інших коліс, гідравлічний контур автоматичного керування. В цьому випадку потік гальмівної рідини від головного гальмівного циліндра (ГГЦ) потрібно поділити на чотири потоки та забезпечити гальмування кожного колеса окремо.
Для реалізації 4-х контурної ГГС з автоматичним керуванням в кожному каналі встановлюють гідравлічний клапан, що керується електрично та забезпечує регулювання тиску гальмівної рідини в колісному гальмівному циліндрі (КГЦ). Електрично керовані гідро клапани конструктивно поєднують в центральний виконавчий механізм (ЦВМ), який керується електричними сигналами від електронного блоку керування (ЕБК) ABS. Алгоритм автоматичного керування електричним клапанам задається шляхом порівняння швидкості обертання коліс з приведеною швидкістю руху кузова автомобіля, що реалізується в цифровому електричному блоці керування, який отримує сигнали про швидкість обертання коліс від колісних здавачів (КД) у вигляді числа електричних імпульсів, що припадають на один оберт колеса. Швидкості обертання всіх чотирьох коліс порівнюються в ЕБК, де виробляються електричні сигнали розугодження, які подаються на керовані гідроклапани, розташовані ЦВМ. Таким чином забезпечується автоматична корекція ефективності гальмування кожного колеса окремо. Таке керування гідравлічними гальмами не допускає блокування коліс в будь-яких режимах руху автомобіля.
Дана гальмівна система з автоматичним блокуванням коліс носить назву антиблокувальної системи гальм (ABS).
Різновиди систем ABS
В даний час на легкових автомобілях застосовують досить велику кількість різноманітних варіантів систем антиблокування гальм (ABS). Загальним для всіх ABS є те, що вони доповнюють робочі функції гідравлічної гальмівної системи (ГГС) автомобіля принципово новою якістю – здатністю інтенсивного гальмування без блокування коліс. Для досягнення цієї цілі будь-яка система ABS крім основних компонентів ГГС включає до свого складу здавачі (КД) частоти обертання коліс, електронний блок керування гідрогальмами (ЕБК-Г) автомобіля та центральний виконавчий механізм (ЦВМ), який роздільно керує колісними гальмівними циліндрами (КГЦ), а сам керується електричними сигналами ЕБК-Г.
Різновиди систем ABS можна класифікувати на чотири типи по чотирьох різних ознаках, які відрізняють їх одну від одної: а – конструктивні особливості системи; б – функціональні можливості системи; в – компонентний склад; г – експлуатаційні якості (переваги та недоліки).
Якщо система ABS виконана із застосуванням шарикових клапанів (ШК), які керуються поршневими штовхачами, а останні в свою чергу приводяться в дію червячними передачами (ШЧМ) від електродвигуна ЕД, то така система працює без гідронасоса з використанням тиску від головного гальмівного циліндра (ГГЦ) і класифікується як вентильна ABS (ABS-V) або як ABS першого типу (ABS-T1) (рис. 4).
Якщо система ABS реалізована із застосуванням шарикових клапанів, які керуються від гідропідсилювача керма (ГПК) з допомогою поршневих штовхачів, а перемикання режимів гальмування – за допомогою двопозиційного електрогідроклапана (ДЕГК), то система може відноситися в окремий (другий) тип (ABS-T2). До складу ЦВМ такої системи додатково входять три гідравлічних клапани:запобіжний (ЗК), перепускний (ППК), перемикаючий (ПМК).
Якщо в системі ABS тиск в колісних гальмівних циліндрах керується за допомогою дво- або трипозиційними гідроклапанами (ТПЕК), які в свою чергу керуються електричними сигналами від ЕБК-Т, і в системі є електрогідронасос низького тиску (ГННТ), то така система називається електроклапанною (ABS-K) та відноситься до третього типу (ABS-T3). Система доповнюється регулятором-розподілювачем тиску (РРТ) та редукційним клапаном (РК).
Якщо система ABS містить у своєму складі гідроакумулятор високого тиску – ГАВТ (120…180 бар) з герметичним пневморесівером – ПРВД (азот, гелій), то ця система містить гідронасос високого тиску (ГНВТ) з автоматичним гідровимикачем насоса (ГВН) і класифікується як ABS з гідроакумулятором (ABS-Г), або як ABS четвертого типу (ABS-T4). Тиск у КГЦ регулюється чотирма клапанно-поршневими регуляторами (КПР), які в свою чергу керуються трипозиційними електрогідроклапанами, кожен з яких утворений з двох двопозиційних клапанів. Системи ABS-T4 більше ефективні в роботі, мають велику швидкодію і можуть застосовуватися разом з електронними системами EDS, EBV,ASR.
Система називається триканальною, якщо за допомогою ABS регулюються два передні колеса, а два задніх по одному спільному гідроканалу регулювання.
Якщо регулюванню піддаються тільки два задні колеса, але по одному спільному гідро каналу, то система називається одноканальною. Така система виконує функцію регулятора гальм заднього моста і встановлювалася на японському автомобілі “TOYOTA” ще в 1971р. Це перше застосування системи ABS на серійному автомобілі.
Якщо за допомогою ABS регулюються кожне із чотирьох коліс окремо, то система називається чотириканальною. Застосовується і в більшості сучасних автомобілях високого класу.
Якщо ABS використовується на повноприводному автомобілі, то в системі встановлюється спеціальний інерційний давач, а система називається ABS з давачем (ДС) сповільнення (може бути одно-, дво-, три- або чотириканальний).
Якщо тиск в керованому з допомогою ABS колісному циліндрі може утримуватися для трьох випадків гальмування (гальмування з підвищеним тиском, гальмування зі сталим тиском, гальмування з пониженим тиском), то система ABS є трипозиційною. Специфічний компонент трипозиційної ABS – трипозиційний гідроклапан з електромагнітним керуванням від ЕБК-Т.
Якщо тиск в колісному циліндрі може утримуватися лише для двох випадків гальмування (з підвищеним та пониженим тиском), то система – двопозиційна. Реалізується така система із застосуванням двопозиційних гідроклапанів.
Висновок
Перебуваючи на переддипломній практиці в НДЛ-7, першим моїм завданням було зібрати загальні відомості про НДЛ-7, а саме яким видом діяльності займається. Також на переддипломній практиці я проаналізував і опрацював дане мені завдання: загальні відомості про НДЛ-7; зміст набутого практичного досвіду; нормативно-методчні матеріали за темою роботи.
Згодом провів аналіз зібраного матеріалу по темі дипломного проекту.
Під час практики я моделював різні схеми в пакеті MATLAB, і за допомогою отриманих характеристик дав оцінку тим чи іншим схемам. За отриманими характеристиками можна зробити висновки щодо доцільності використання того чи іншого системи.
Переддипломна практика дозволила мені збільшити свої знання про автомобільні системи ABS, що позитивно відіб’ється в роботі над дипломним проектом.
Використана література
1. Соснин Д.А., Автотроника. Электрооборудование и системы бортовой автоматики современных автомобилей: Учеб. пособие. – М.: Солон- P 2001.