Расчет рабочей тормозной системы автомобиля ВАЗ - 2107

dз - диаметр рабочих цилиндров тормозов задних колес, мм;

dг – диаметр главного тормозного цилиндра, мм;

уґп, уґґп, уґз, уґґз – перемещение поршней рабочих цилиндров, мм;

з0 – коэффициент, учитывающий объемное расширение привода;

Uпп – передаточное число педального привода;

у0 – холостой ход педали, мм.

Полный ход педали должен быть в пределах 150 мм. Запас хода должен составлять 30-40% от полного хода педали.

Определение усилия на педали.

 

Рис.7 Расчетная схема

l - база;

a,b - расстояние от центра масс до передней и задней осей;

h - высота центра масс;

Rz1, Rz2 - сумма нормальных реакций на передние и задние колеса;

Pт1, Pт2 - тормозные силы на передних  и задних осях;

mg - сила тяжести автомобиля;

Pи - сила инерции автомобиля.

 

Усилие на педали вычисляют из расчета максимального возможного по условиям сцепления колеса с дорогой тормозного момента на передних колесах при полностью загруженном автомобиле, для легкового автомобиля и на задних колесах для грузового автомобиля.

При торможении автомобиля происходит перераспределение нормальных реакций на передних и задних колесах за счет действия сил инерции.

Найдем расстояние от центра масс до передней и задней осей:

 

 

 

где G1, G2 – нагрузка на переднюю и заднюю ось, Н;

Ga – вес автомобиля, Н

При торможении автомобиля происходит перераспределение нормальных реакций на передних и задних колесах за счет действия сил инерции.

Сумма нормальных реакций на передних колёсах:

 

 

Сумма нормальных реакций на задних колёсах:

 

 

Максимально возможные по условиям сцепления тормозные силы:

на передней оси при загруженном автомобиле:

 

 

на задней оси при загруженном автомобиле:

 

 

Тормозной момент на передней и задней оси:

 

 

 

 

По принятому условию расчёт проводится для тормозных механизмов передних колес легкового автомобиля.

Величина тормозного момента на одном колесе передней оси по условию сцепления колеса с дорогой:

 

 

Величина приводных сил определяется исходя из типа тормозного механизма.

Дисковый тормозной механизм:

 

 

 

Где P – приводная сила;

м – коэффициент трения

rср – средний радиус трения

Усилие на педали:

 

 

где зп=0,93 - коэффициент полезного действия тормозного привода

Усилие на тормозной педали не удовлетворяет норме [Pпед] ≤ 500 Н. Поэтому необходим усилитель тормозов. На ВАЗ- 2107 применен вакуумный усилитель, использующий разрежение во впускном коллекторе двигателя.

Построить статическую характеристику тормозного гидропривода

Строим статическую характеристику гидропривода:

 

Рис. 8. Статическая характеристика тормозного гидропривода.

 

 

5. Регуляторы тормозных сил

 

Оптимальное распределение тормозных моментов Мт1 и Мт2 между передними и задними колесами, обеспечивающее минимальный тормозной путь, получается при максимально возможных по условиям сцепления тормозных моментах на колесах.

 

 

Приведенное соотношение зависит от коэффициента сцепления колес с дорогой от полезной нагрузки, т.к. при изменении нагрузки меняются положение центра масс и расстояния а и в.

Построение графика оптимального отношения давлений в приводе тормозных механизмов передней и задней оси.

В одних координатах построим два графика - для незагруженного и загруженного автомобиля.

Расстояния от центра масс до передней и задней осей при незагруженном автомобиле:

 

 

Где , - вес незагруженного автомобиля, приходящийся на заднюю и переднюю ось;

- вес незагруженного автомобиля.

 

Gан.з.= 1020 кг G1н.з= 550 кг G2н.з= 470 кг

 

 

Расстояния от центра масс до передней и задней осей при загруженном автомобиле подсчитаны выше.

Максимально возможные по условиям сцепления тормозные моменты на одном колесе передней оси:

 

 

Задаемся значениями ц=0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; и для каждого значения подсчитываем величину Мт1.

Для загруженного автомобиля:

Мт1(0,1)=1420*9,81*0,1*0,2876*(1,101+0,1*0,68)/(2*2,424)=96,6 Н*м

Мт1(0,2)=1420*9,81*0,2*0,2876*(1,101+0,2*0,68)/(2*2,424)=204,45 Н*м

Мт1(0,3)=1420*9,81*0,3*0,2876*(1,101+0,3*0,68)/(2*2,424)=323,53 Н*м

Мт1(0,4)=1420*9,81*0,4*0,2876*(1,101+0,4*0,68)/(2*2,424)=453,85 Н*м

Мт1(0,5)=1420*9,81*0,5*0,2876*(1,101+0,5*0,68)/(2*2,424)=595,41 Н*м

Мт1(0,6)=1420*9,81*0,6*0,2876*(1,101+0,6*0,68)/(2*2,424)=748,21 Н*м

Мт1(0,7)=1420*9,81*0,7*0,2876*(1,101+0,7*0,68)/(2*2,424)=912,25 Н*м

Мт1(0,8)=1420*9,81*0,8*0,2876*(1,101+0,8*0,68)/(2*2,424)=1087,53 Н*м

Для незагруженного автомобиля:

Мт1(0,1)=1020*9,81*0,1*0,2876*(1,307+0,1*0,5)/2*2,424=81,55 Н*м

Мт1(0,2)=1020*9,81*0,2*0,2876*(1,307+0,2*0,5)/2*2,424=167,04 Н*м

Мт1(0,3)=1020*9,81*0,3*0,2876*(1,307+0,3*0,5)/2*2,424=259,46 Н*м

Мт1(0,4)=1020*9,81*0,4*0,2876*(1,307+0,4*0,5)/2*2,424=357,82 Н*м

Мт1(0,5)=1020*9,81*0,5*0,2876*(1,307+0,5*0,5)/2*2,424=462,12 Н*м

Мт1(0,6)=1020*9,81*0,6*0,2876*(1,307+0,6*0,5)/2*2,424=572,35 Н*м

Мт1(0,7)=1020*9,81*0,7*0,2876*(1,307+0,7*0,5)/2*2,424=688,52 Н*м

Мт1(0,8)=1020*9,81*0,8 *0,2876*(1,307+0,8*0,5)/2*2,424=810,62 Н*м

 

 

Тормозные моменты на одном колесе задней оси:

 

 

Для загруженного автомобиля:

Мт2(0,1)=96,6*(1,323-0,1*0,68)/(1,101+0,1*0,68)=103,71 Н*м

Мт2(0,2)=204,45*(1,323-0,2*0,68)/(1,101+0,2*0,68)=196,18 Н*м

Мт2(0,3)=323,53*(1,323-0,3*0,68)/(1,101+0,3*0,68)=277,42 Н*м

Мт2(0,4)=453,85*(1,323-0,4*0,68)/(1,101+0,4*0,68)=347,41 Н*м

Мт2(0,5)=595,41*(1,323-0,5*0,68)/(1,101+0,5*0,68)=406,17 Н*м

Мт2(0,6)=748,21*(1,323-0,6*0,68)/(1,101+0,6*0,68)=453,69 Н*м

Мт2(0,7)=912,25*(1,323-0,7*0,68)/(1,101+0,7*0,68)=489,97 Н*м

Мт2(0,8)=1087,53*(1,323-0,8*0,68)/(1,101+0,8*0,68)=515 Н*м

Для незагруженного автомобиля:

Мт2(0,1)=80,55*(1,117-0,1*0,5)/(1,307+0,1*0,5)=63,34 Н*м

Мт2(0,2)=167,04*(1,117-0,2*0,5)/(1,307+0,2*0,5)=120,74 Н*м

Мт2(0,3)=259,46*(1,117-0,3*0,5)/(1,307+0,3*0,5)=172,2 Н*м

Мт2(0,4)=357,82*(1,117-0,4*0,5)/(1,307+0,4*0,5)=217,73 Н*м

Мт2(0,5)=462,12*(1,117-0,5*0,5)/(1,307+0,5*0,5)=257,33 Н*м

Мт2(0,6)=572,35*(1,117-0,6*0,5)/(1,307+0,6*0,5)=290,98 Н*м

Мт2(0,7)=688,52*(1,117-0,7*0,5)/(1,307+0,7*0,5)=318,7 Н*м

Мт2(0,8)=810,62*(1,117-0,8*0,5)/(1,307+0,8*0,5)=340,49 Н*м

Далее для всех значений Мт1,2 ц =0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; определяем величины приводных сил Pдля переднего и заднего колеса с учетом типа механизма.

 

 

Для переднего дискового тормозного механизма:

 

 

Где P – приводная сила;

м – коэффициент трения

rср – средний радиус трения

Для загруженного автомобиля: Для незагруженного автомобиля:

Р1=96,6/(2*0,35*0,104)=1326,99 Н

Р1=80,55/(2*0,35*0,104)=1106,48 Н

Р1=204,45/(2*0,35*0,104)=2808,35 Н

Р1=167,04/(2*0,35*0,104)=2294,49 Н

Р1=323,53/(2*0,35*0,104)=4444,1 Н Р1=259,46/(2*0,35*0,104)=3564,05 Н

Р1=453,85/(2*0,35*0,104)=347,41 Н Р1=357,82/(2*0,35*0,104)=4915,14 Н

Р1=595,41/(2*0,35*0,104)=8178,74 Н

Р1=462,12/(2*0,35*0,104)=6347,77 Н

Р1=748,21/(2*0,35*0,104)=10277,62Н

Р1=572,35/(2*0,35*0,104)=7861,94 Н

Р1=912,25/(2*0,35*0,104)=12530,89 Н

Р1=688,52/(2*0,35*0,104)=9457,65 Н

Р1=1087,53/(2*0,35*0,104)=14938,54 Н

Р1=810,62/(2*0,35*0,104)=11134,89 Н

Для заднего барабанного механизма с равными приводными силами и односторонним расположением опор:

 

 

 

где к0-коэффициент угла обхвата накладки; а - расстояние от опоры колодки до равнодействующей нормальных сил; h-расстояние от опоры колодки до точки приложения приводной силы. Для ВАЗ - 2107 а=89мм; h=178мм; rб=0,125 м; µ=0.35; K0=0,86;

Для загруженного автомобиля:

 

 

Для незагруженного автомобиля:

 

Необходимые величины давлений в приводах передних и задних тормозных механизмов

Определим по формулам:

 

 

где P1, P2 - приводные силы на переднем и заднем колесе, Н

F1, F2 – площади рабочих тормозных цилиндров передних и задних колес, мм2

Площади рабочих тормозных цилиндров передних и задних колес:

 

;

 

F1=3,14*482/4=1808,64 мм2;

F2=3,14*212/4=346,185 мм2

Для загруженного автомобиля:

р1=1326,99/1808,64=0,73 МПа

р1=8178,74/1808,64=4,52 МПа

р1=2808,35/1808,64=1,55 МПа

р1=10277,62/1808,64=5,68 МПа

р1=4444,1/1808,64=2,46 МПа

р1=12530,89/1808,64=6,93 МПа

р1=6234,23/1808,64=3,45 МПа

р1=14938,54/1808,64=8,26 МПа

р2=343,14/346,185=0,99 МПа

р2=1343,86/346,185=3,88 МПа

р2=649,1/346,185=1,88 МПа

р2=1501,08/346,185=4,34 МПа

р2=917,87/346,185=2,65 МПа

р2=1621,11/346,185=4,68 МПа

р2=1149,46/346,185=3,32 МПа

р2=1703,96/346,185=4,92М

Для незагруженного автомобиля:

р1=1106,48/1808,64=0,61 МПа

р2=209,56/346,185=0,61МПа

р1=2294,49/1808,64=1,27 МПа

р2=399,48/346,185=1,15 МПа

р1=3564,05/1808,64=1,97 МПа

р2=569,76/346,185=1,65 МПа

р1=4915,14/1808,64=2,72 МПа

р2=720,4/346,185=2,08 МПа

р1=6347,77/1808,64=3,51 МПа

р2=851,39/346,185=2,46 МПа

р1=7861,94/1808,64=4,35 МПа

р2=962,75/346,185=2,78 МПа

р1=9457,65/1808,64=5,23 МПа

р2=1054,47/346,185=3,05 МПа

р1=11134,89/1808,64=6,16 МПа

р2=1126,55/346,185=3,25 МПа

 

 

Результаты расчетов оформим в виде таблицы:

ц	Автомобиль с грузом						Автомобиль без груза
	Мт1загр	Мт2загр	Р1	Р2	р1	р2	Мт1нез	Мт2нез	Р1	Р2	р1	р2
0,1	96,60	103,71	1326,99	343,14	0,73	0,99	80,55	63,34	1106,48	209,56	0,61	0,61
0,2	204,45	196,18	2808,35	649,10	1,55	1,88	167,04	120,74	2294,49	399,48	1,27	1,15
0,3	323,53	277,42	4444,10	917,87	2,46	2,65	259,46	172,20	3564,05	569,76	1,97	1,65
0,4	453,85	347,41	6234,23	1149,46	3,45	3,32	357,82	217,73	4915,14	720,40	2,72	2,08
0,5	595,41	406,17	8178,74	1343,86	4,52	3,88	462,12	257,33	6347,77	851,39	3,51	2,46
0,6	748,21	453,69	10277,62	1501,08	5,68	4,34	572,35	290,98	7861,94	962,75	4,35	2,78
0,7	912,25	489,97	12530,89	1621,11	6,93	4,68	688,52	318,70	9457,65	1054,47	5,23	3,05
0,8	1087,53	515,00	14938,54	1703,96	8,26	4,92	810,62	340,49	11134,89	1126,55	6,16	3,25