slajdovi - kocenje
TRANSCRIPT
FTN Novi Sad
Katedra za motore i vozila
Teorija kretanja drumskih vozilaKočenje
Kočenje
Zadaci kočenja:
• sprečavanje povećanja brzine (na uzdužnom nagibu)
• smanjenje brzine vožnje (po potrebi do zaustavljanja)
• držanje zaustavljenog vozila u mestu
Glavni deo kočnog efekta ostvaruje se frikcionim kočnicama
Pri kočenju otpori kretanja pomažu usporenje vozila
Koriste se kočne osobine motora pomognute gubicima u transmisiji
Uticaj obrtnih masa: postoji ukoliko točkovi nisu blokirani, smanjuje se isključivanjem spojnice (samo točkovi!), u praksi se često usvaja δ≈1
Pri intenzivnom kočenju uzima se FW ≈ 0 (male brzine!)
Povećanje energetske efikasnosti: sistemi za rekuperativno kočenje
FTN Novi Sad
Katedra za motore i vozila
Teorija kretanja drumskih vozilaKočenje
Uticaj obrtnih masa pri kočenju
KRUTI TOČAK NA NEDEFORMABILNOJ PODLOZI
JEDNAČINE R.K.K.T.
⇓
MK
ω
v
JC, m, R
XK KC
K M)Rm
J(RX =⋅
+⋅
XK – tangencijalna reakcija na točku pri kočenju
JC ⇒ XK
⇒
Analiza uticaja obrtnih masa → samo kada je predmet razmatranja MK
Kada se polazi od XK → uticaj obrtnih masa je već obuhvaćen!
Analogija sa ubrzanjem: deo kočnog momenta se “troši” na usporavanje obrtnih masa, ostatak je na raspolaganju za translatorno usporenje – XK
FTN Novi Sad
Katedra za motore i vozila
Teorija kretanja drumskih vozilaKočenje
Snaga i rad kočenja
a m⋅a
FKP + FfP
FKZ + FfZ
FW
αWfK FFFFagG
−++=⋅⋅δ
Usvaja se:
δ = 1; FW = 0
RAD SILE KOČENJA: A = ∫P⋅dt = ∫FK⋅v⋅dt
1. α = 7% (tg α = 0,07 ⇒ α ≈ 4°); m = 16 t; f = 0,007; v = 30 km/h = const;dužina puta L = 6 km (⇒ trajanje 12 minuta, H = 420 m)SNAGA KOSNAGA KOČČENJA: P = 84 kW; RAD KOENJA: P = 84 kW; RAD KOČČENJA: A = 60500 kJENJA: A = 60500 kJ
2. α = 0; m = 16 t; f = 0,007; v0 = 60 km/h; a = 5 m/s2 (⇒ trajanje 3,3 s)SREDNJA SNAGA KOSREDNJA SNAGA KOČČENJA: PENJA: PSRSR = 657 kW;= 657 kW;RAD KORAD KOČČENJA: A = 2189 kJENJA: A = 2189 kJ
D
KK r
MF = FFKK ≠≠ XXKK !!
FTN Novi Sad
Katedra za motore i vozila
Teorija kretanja drumskih vozilaKočenje
Snaga i rad kočenja
1.1. SNAGA KOSNAGA KOČČENJA: P = 84 kW; trajanje 12 min;ENJA: P = 84 kW; trajanje 12 min;RAD KORAD KOČČENJA: A = 60500 kJENJA: A = 60500 kJHIPOTETIČKI PORAST TEMPERATURE KOČNIH DISKOVA / DOBOŠA: ∼400°C ⇒ NEOPHODNA UPOTREBA RETARDERA!
2.2. SREDNJA SNAGA KOSREDNJA SNAGA KOČČENJA: PENJA: PSRSR = 657 kW; trajanje 3,3s; = 657 kW; trajanje 3,3s; RAD KORAD KOČČENJA: A = 2189 KjENJA: A = 2189 KjPORAST TEMPERATURE: ∼20÷25°C
VAŽEĆI EVROPSKI I DOMAĆI PROPISI ZA RETARDER:
α = 7%; m = 16 t; f = 0,007; v = 30 km/h = const na deonici puta dužina puta dužine L = 6 km
FTN Novi Sad
Katedra za motore i vozila
Teorija kretanja drumskih vozilaKočenje
Određivanje puta zaustavljanjaa (m/s2)
v (m/s)
s (m)
s1
s2
s3
t (s)
t (s)
t (s)
tM
t0 tK
ti
aP
tM – vreme zakašnjenja
reakcija vozača ~0,6÷0,7 s
odziv sistema ~0,05 s
t0 – vreme aktiviranja sistema
t0 ~0,15 s
tK – vreme punog usporenja
ti – izgubljeno vreme
2ttt 0
Mi +≡
sZ
aP – puno (maksimalno) usporenje
v0 – početna brzina
sZ – put zaustavljanja
v0
Proces kočenja
FTN Novi Sad
Katedra za motore i vozila
Teorija kretanja drumskih vozilaKočenje
Određivanje puta zaustavljanjaa (m/s2)
v (m/s)
s (m)
s1
s2
s3
t (s)
t (s)
t (s)
tM
t0 tK
ti
aP
sZ
ttaa
0
P ⋅=
2t
tavv
2
0
P0 ⋅−=
tavv P2 ⋅−=v1 = v0
v2
tvs 0 ⋅=
6t
tatvs
3
0
P1 ⋅−⋅=
2tatvs
2
P2 ⋅−⋅=
v0
Kinematički parametri
FTN Novi Sad
Katedra za motore i vozila
Teorija kretanja drumskih vozilaKočenje
Određivanje puta zaustavljanjaa (m/s2)
v (m/s)
s (m)
s1
s2
s3
t (s)
t (s)
t (s)
tM
t0 tK
ti
aP
sZ
v1 = v0
v2
M01 tvs ⋅=
20
P002 t
6atvs ⋅−⋅=
)tva4
ta(va21
a2vs 00P
20
2P2
0PP
22
3 ⋅⋅−⋅
+⋅⋅
=⋅
=
1. FAZA 1. FAZA -- ttMM
2. FAZA 2. FAZA –– tt00
3. FAZA 3. FAZA –– ttKK
)2t
av(t 0
P
0K −=
v0
FTN Novi Sad
Katedra za motore i vozila
Teorija kretanja drumskih vozilaKočenje
Određivanje puta zaustavljanjaa (m/s2)
v (m/s)
s (m)
s1
s2
s3
t (s)
t (s)
t (s)
tM
t0 tK
ti
aP
sZ
v1 = v0
v2
PUT ZAUSTAVLJANJAPUT ZAUSTAVLJANJA
24ta
a2v)
2t(tvs
20P
P
200
M0Z⋅
−⋅
++⋅=
sZ = s1+s2+s3
≈0
P
200
M0Z a2v)
2t(tvs
⋅++⋅=
v0
FTN Novi Sad
Katedra za motore i vozila
Teorija kretanja drumskih vozilaKočenje
zga≡ - relativno usporenje pri kočenju (međunarodna definicija prema ECE)
Usporenje pri kočenju - uticaj na put zaustavljanja
αWfK FFFFagG
−++=⋅⋅δ KZKP XXagG
+=⋅
G⋅z = ϕP⋅GP + ϕZ⋅GZ
Sila kočenja za osovinu:
XK = ϕ⋅Gϕ
Gϕ - ADHEZIONA TEŽINA(osovinska reakcija)
Maksimalna vrednost:
ϕMAX ⇒ XKMAX,ϕ = ϕMAX⋅Gϕ
ϕ = ϕ(s)
Bilans sila pri kočenju:
X – tangencijalna rezultanta
Obuhvaćen uticaj f i JT
FTN Novi Sad
Katedra za motore i vozila
Teorija kretanja drumskih vozilaKočenje
Usporenje pri kočenju - uticaj na put zaustavljanja
U idealnom sluU idealnom sluččaju je:aju je: ϕP = ϕZ = ϕMAX ⇒ z = zMAX = ϕMAX
U opU opšštem slutem sluččaju je:aju je: min(ϕP, ϕZ) < ϕMAX ⇒ z < zMAX
G⋅z = ϕP⋅GP + ϕZ⋅GZ
Uticaj konstrukcije i stanja kočnog sistema na put kočenja→ raspodela kočnih sila po osovinama
GGGz ZZPP ⋅+⋅
=ϕϕ
ϕP ϕZ
ssPREDNJA OSOVINA ZADNJA OSOVINA
1
23
Slučaj 1: optimalna raspodela kočnih sila, FFKK = F= FKMAXKMAX = = ϕϕMAXMAX⋅⋅GGSlučaj 2: zadnji točkovi blokirali, ϕZ = ϕS < ϕMAX, FK < FKMAX
Slučaj 3: nedovoljno iskorišćena adheziona težina, ϕZ < ϕMAX, FK < FKMAX
OPTIMALNA RASPODELA NIJE KONSTANTNA VELIČINA →ZAVISI OD USLOVA (OPTEREĆENJE, USPORENJE, UGAO NAGIBA)
FK = XP + XZ
FTN Novi Sad
Katedra za motore i vozila
Teorija kretanja drumskih vozilaKočenje
Usporenje pri kočenju - uticaj na put zaustavljanja
Idealan slučaj: raspodela sila kočenja po osovinama proporcionalna vertikalnim osovinskim opterećenjima – XKP,Z-MAX = ϕMAX⋅GP,Z
⇒ potpuno iskorišćenje adhezione težine pri kočenju, maksimalna moguća sila kočenja ⇒ najkraći mogući put kočenja, GRANIČNO USPORENJE
G⋅zMAX = ϕMAX⋅(GP + GZ) ⇒ zMAX = ϕMAX
Stepen dobrote usporenja: 1z
zMAX
≤
FTN Novi Sad
Katedra za motore i vozila
Teorija kretanja drumskih vozilaKočenje
Put zaustavljanja
Za z = zMAX = ϕMAX:MAX
200
M0Z 2v)
2t(tvs
ϕ⋅++⋅= )
2tt(t 0
Mi +≡
Za v u (km/h):MAX
20i0
Z 254,3v
3,6tvs
ϕ⋅+
⋅=
MAXMAX
20i0
Z
zz254,3
v3,6
tvsϕ⋅⋅
+⋅
=Za z < zMAX:
Put kočenja
MAXMAX
20
K
zz254,3
vsϕ⋅⋅
=
FTN Novi Sad
Katedra za motore i vozila
Teorija kretanja drumskih vozilaKočenje
Vertikalne reakcije pri kočenju
GP(K)
lZl
hT
GZ(K)
lP
G
FIN = G⋅z
XP XZ
z)l
hll(GG TZ(K)
P ⋅+⋅=
z)l
hll(GG TP(K)
Z ⋅−⋅=
XPMAX = ϕMAX⋅GP
XZMAX = ϕMAX⋅GZ
FTN Novi Sad
Katedra za motore i vozila
Teorija kretanja drumskih vozilaKočenje
Idealna raspodela sila kočenjaDa bi bio ispunjen uslov: ϕP = ϕZ = ϕMAX ⇒ z = zMAX = ϕMAX
Osovinske reakcije i optimalne sile kočenja
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2
z = a/g
F (N
)
XPMAX
XZMAX
GP(K)
GZ(K)
FTN Novi Sad
Katedra za motore i vozila
Teorija kretanja drumskih vozilaKočenje
Optimalne i stvarne sile kočenja
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2
z = a/g
F (N
)Idealna i stvarna raspodela sila kočenja
XPid
XZid
OPTIMALNA RASPODELA NIJE KONSTANTNA VELIČINA → ZAVISI OD USLOVA (OPTEREĆENJE, USPORENJE, UGAO NAGIBA)
BEZ REGULACIJE
SAMO SA ELEKTRONSKOM REGULACIJOM
XP
Xz
FTN Novi Sad
Katedra za motore i vozila
Teorija kretanja drumskih vozilaKočenje
Uticaj blokiranja točkova na upravljivost Vođenje vozila po zadatoj putanji → BOČNA REAKCIJA NA TOČKUBlokiranje točka ⇒ NEMOGUĆNOST REALIZACIJE BOČNE SILE
K
2
Rvm⋅
Blokiranje prednjih točkova ⇒ GUBITAK UPRAVLJIVOSTI
Blokiranje zadnjih točkova ⇒ GUBITAK STABILNOSTI
Povoljnija situacija za netreniranog vozača!
SPREG
Bez blokiranja točkova ⇒UPRAVLJIVO VOZILO