Determinarea momentelor de franare la punțile automobilului

Determinarea momentelor de franare la punțile automobilului

Una din masurile de siguranța activa o constituie dimensionarea corecta a dispozitivului de franare din punct de vedere al momentului de franare realizat de frana de serviciu.

Se pornește de la ipoteza ca roțile ambelor punți ajung la limita de aderența simultan, la o anumita valoare a coeficientului de aderența, cu toate ca in realitate trebuie sa se blocheze roțile punții fața ca mai apoi sa se blocheze cele ale punții spate.

Se vor neglija efectele aerodinamice, cuplurile de inerție ale roților și rezistența la rulare.

Coeficientul de aderența este influențat de mai mulți factori, nu trebuie sa fie confundat cu coeficentul de frecare, el fiind mai mic decat acesta.

Factori de influen a asupra coeficientului de aderența longitudinal:

Construcția pneului: materialul benzii de rulare, lațimea petei de contact (implicit a benzii de rulare);

presiunea aerului din pneu - exista o valoare optima la care este maxim. Pe drumuri deformabile, la reducerea presiunii se marește , pe drumuri cu suprafața tare și uscata, fenomenul este invers;

pe drumuri cu suprafața tare și uscata, marirea sarcinii pe roata (forța Fz) scade ;

rugozitatea caii: inalțimea optima a neregularitaților 4 . 5 mm;

forma, inalțimea și dispunerea neregularitaților;

gradul de uzare a suprafeței caii: poate reduce valoarea lui la jumatate;

viteza autovehiculului;

acoperirea suprafeței de rulare cu apa

Ținand cont de aceste lucruri și cu ajutorul tabelului 4.1 prezentat mai jos se va considera coeficientul de aderența , (pentru drum asfaltat nou in stare uscat).

Tabel Coeficienturl de aderența pentru pneu

Fig Elementele necesare calcului incarcarilor la punți.

In subcapitolul 2.5 au fost determinate elementele necesare calculului incarcarilor la punți:

a - distanța de la axa punții fața pana la centrul de greutate al automobilului incarcat;

b - distanța de la axa punții spate pana la centrul de greutate al automobilului incarcat;

L -reprezinta lungimea ampatamentului;

G_a - greutatea automobilului;

H_g - inalțimea centrului de greutate;

r_s -raza statica;

r_r - raza de rulare;

r₀ - raza libera.

Astfel se obțin expresiile reacțiilor normale la limita de aderența :

Fig 4.2. Reprezentarea incarcarilor punților.

(4.1)

(4.2)

In continuare se pot calcula valorile forțelor de franare:

(4.3)

(4.4)

(4.5)

(4.6)

1 Determinarea dreptelor de aderența

Valorile decelerației maxime limitate de aderența și timpului minim de franarea la limita de aderența se aplica atunci cand roțile autovehiculului ajung simultan la limita de aderența, deci cand reacțiunile tangențiale longitudinale la franare se distribuie proporțional cu incarcarile dinamice normale la roțile autovehiculului.

Pentru determinarea dreptelor de aderența se folosesc urmatoarele relații:

(4.7)

(4.8)

unde:

(4.9)

(4.10)

(4.11)

(4.12)

(4.13)

Pentru o anumita valoare a coeficientului de aderența 𝜑_x, cele doua drepte se intersecteaza intr-un punct care imparte planul diagramei in patru domenii: I, II, III și IV.

Astfel se definesc patru domenii determinate de cele doua drepte de aderența ale punții fața si punții spate.

Domeniul I:

forțele de franare de la ambele punți sunt sub limita de aderența, adica nu se blocheaza;

Domeniul II:

forțele de franare de la puntea spate depașesc limita de aderența și roțile acestei punți se blocheaza in timp ce roțile punții fața nu se blocheaza, aceasta fiind cea mai defavorabila situație;

Domeniul III:

aceasta situație este cea mai favorabila, roțile punții fața se blocheaza, iar cele ale punții spate nu se blocheaza. Deoarece roțile punții fața se blocheaza aceasta situație poate fi considerata defavorabila din cauza pierderii controlului direcției, dar datorita "Sistemului Anti-Blocare al Roților - ABS" cu care este dotat automobilul de proiecat aceasta situație defavorabila este evitata;

Domeniul IV:

forțele de franare de la ambele punți depașesc limita de aderența și toate roțile se blocheaza.

In punctul de intersecție al dreptelor este atinsa simultan limita de aderența la ambele punți, deci pentru acest regim de funcționare se obține cea mai mare forța totala de franare.

2 Determinarea dreptelor de repartiție

In cazul autoturismelor repartiția fortelor de franare se determina cu ajutorul raportului,

λ -coeficientul de repartiție (4.14)

acest raport reprezinta o distribuție foarte buna a forțelor de franare atat pentru drumurile alunecoase cat si pentru drumurile uscate.

In figura sunt reprezentate trei drepte de repartiție R, R' și R''.

Dreapta R intersecteaza dreptele de aderența exact in punctul de inersecție al acestora. Daca repartiția forțelor de franare are loc dupa dreapta R, limita de aderența este atinsa simultan la roțile ambelor punți, in punctul de intersecție al dreptelor de aderența, dupa care, daca forța la pedala continua sa creasca, are loc blocarea tuturor roților franate.

In cazul deplasari pe drumuri cu coeficient de aderența mai mic deca cel ales,, pentru o valoare a coeficientului de repartiție cuprins intre 0,5 și 1,2 , la franare se vor bloca mai intai roțile punții fața și apoi roțile punții spate, ceea ce determina o stabilitate mai buna a automobilelor pe drumurile alunecoase și o limita admisibila de franare fara pierderea stabilitații automobilului pe drumrile uscate.

3 Determinarea parabolei ideale de franare (PIF)

Punctul de intersectare a dreptelor de aderența reprezinta regimul in care franarea se realizeaza cu eficiența și stabilitate maxime deoarece in acest caz limita la aderența este atinsa simultan la toate roțile. Poziția acestui punct se modifica in planul diagramei in funcție de valoarea coeficientului de aderența care schimba unghiurile de inclinare a dreptelor de aderența.

Locul geometric al punctelor de intersecție a dreptelor de aderența va reprezenta curba ideala a franarii.

(4.15)

Se observa ca PIF are forma unei ecuații de gradul 2, pentru reprezentarea grafica ne vom folosi de acest lucru:

(4.16)

(4.17)

(4.18)

variația lui F_f1 odata cu ;

se folosesc doar valorile pozitive, adica x_PIF1;

x_PIF1