АДАПТАЦІЯ АБС АВТОМОБІЛІВ, ЩО ЕКСПЛУАТУЮТЬСЯ В АГРАРНОМУ СЕКТОРІ

Краткое содержание

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертаційної роботи, сформульовано мету і завдання дослідження, викладені положення, що визначають наукову новизну та практичне значення роботи.

У першому розділі розглянуто стан питань, пов'язаних зі створенням та дослідженням антиблокувальних систем(АБС). Виконано порівняльний аналіз алгоритмів функціонування (законів керування) АБС.

Численні роботи, що наводять результати випробувань різноманітних АБС, відзначають позитивний вплив АБС на гальмівну динаміку. Проте, виникають деякі питання, пов’язані з підвищеними витратами стислого повітря у ПГП, законами керування, що використовуються в АБС, тобто характером процесу регулювання та ін., які необхідно вирішувати для підвищення стійкості та керованості автомобіля при гальмуванні з АБС.

Питанням створенню і дослідженню АБС присвячені праці Автушка В.П., Альокси М.М., Ахметшина А.M, Балакіна В.Д., Гецовича Є.М., Гредескула А.Б., Грішкевича А.І., Гуревича Л.В., Іларіонова В.А., Кишкевича П.Н., Косолапова Г.М.,  Ломаки С.І., Меламуда Р.А., Метлюка М.Ф., Морозова Б.І., Нефедьєва Я.М., Петрова В.О., Петрова М.О., Пчеліна І.К.,  Ревіна О.О., Северіна О.О., Фалькевича Б.С, Федосова О.С., Флерко І.М., Фрумкіна А.К, Ходирєва С.Я, Burkhardt M., Grabowski J., Hallett R.C., Ho T., Koester H., Leiber H., Mitschke M., Schlichenmaier А., Schmidt D., Schramm H., Wiegner P., Wolff H. та ін.

Посилено ведуться роботи по вдосконаленню  АБС такими всесвітньо відомими компаніями, як Bendix Commercial Vehicle Sys, Bosch, General Motors, Girling, Haldex, Knorr Bremse Systeme, Mullard, Wabco, FIAT, TOYOTA, NISSAN, HONDA та ін.

Дана робота виконана у розвиток робіт з удосконалення дуальних адаптивних систем керування гальмуванням.

Із урахуванням тенденцій розвитку та обсягу застосування в роботах Ахметшина А.M, Гецовича Є.М. Северіна О.О. Альокси М.М., Ломаки С.І. виділяються наступні алгоритми функціонування АБС: релейний циклічний, з керованою пульсацією,  багатофазний нециклічний алгоритм, лінійний безперервний (дуальний адаптивний). Не зважаючи на те, що лінійний безперервний відноситься до нерелейного способу, його відокремлено від основної групи, тому що він є одним з найперспективніших способів, який потребує додаткової уваги. 

У зв'язку з тим, що в процесі гальмування навантажувально-зчіпні умови можуть змінюватися, в одноциклових АБС зазвичай передбачають можливість повторення настроюваного циклу при істотній зміні навантажувально-зчіпних умов. Оскільки своєчасне виявлення необхідності перенастроювання можливо тільки за характером зміни кутового прискорення колеса, для формування сигналу на повторення настроюваного циклу в логічний пристрій вводять додаткові граничні елементи, що контролюють вихід величини цього параметра за межі припустимого діапазону.

Недостатня завадостійкість до зміни динамічного стану коліс автомобіля циклічних і одноциклових алгоритмів, виявлена у процесі досліджень, обумовила пошуки інших, більш завадостійких груп алгоритмів. До числа таких алгоритмів належить група багатофазних нециклічних.

У відповідності до принципу побудови багатофазних нециклічних алгоритмів для формування керуючих сигналів використовується не менш ніж два контрольованих параметри, один із яких диференційний, наприклад, кутове прискорення колеса, а інший - інтегральний, наприклад, кутова швидкість колеса або його відносне поздовжнє ковзання. Формування керуючих сигналів здійснюють шляхом паралельного порівняння обох параметрів з наперед заданими значеннями та подачі сигналів на відповідне перемикання фаз залежно від співвідношення величин параметрів та уставок.

Відповідно до цього алгоритму керування гальмуванням перемикання фаз регулювання виконується релейно, але суворе чергування фаз відсутнє. Передбачено фази швидкого підвищення та зниження тиску, фіксація його на постійному рівні та фази повільного підвищення та зниження тиску. Перемикання зі швидкого темпу зміни тиску на повільний відбувається поблизу оптимального динамічного стану колеса. Переривання фаз зміни тиску фазами відсічення відбувається тільки при повільній зміні тиску. Частота переривання й тривалість фази відсічення задані заздалегідь. Частота переривання вибирається у діапазоні 4...10 Гц, а співвідношення тривалості фази зміни тиску до тривалості фази відсічення — у діапазоні 0,5...1,5. Як контрольовані параметри використовуються кутове прискорення колеса  та його відносне поздовжнє ковзання S.

Виконаний аналіз робіт зі створення та удосконалення алгоритмів функціонування та конструкцій АБС дозволяє зробити наступні висновки:

-         з точки зору завадостійкості процесу автоматичного регулювання гальмування коліс автомобіля прийнятні показники можуть забезпечити тільки багатофазні нециклічні та лінійні безперервні алгоритми функціонування АБС;

-         з точки зору якості регулювання більш перспективними уявляються алгоритми лінійного безперервного керування (дуальні адаптивні), оскільки в їх основу закладено принцип «пошуку» заздалегідь невідомого максимуму зчіпних можливостей колеса;

-         усі роботи щодо синтезу дуальних адаптивних (як і будь-яких інших) алгоритмів функціонування АБС виконані на підставі аналізу процесів гальмування автомобіля при прямолінійному русі, після чого виконана оцінка впливу АБС на керованість та стійкість руху при гальмуванні з одночасним маневруванням. Тобто питання раціонального перерозподілу зчіпних можливостей коліс у поздовжньому та боковому напрямках при гальмуванні не розглядалось;

-         неврахування можливої потреби у перерозподілі зчіпних можливостей при гальмуванні на дорогах із суттєвою кривизною може призвести до недостатньої керованості та курсової стійкості руху автомобіля.

З урахуванням проведеного порівняльного аналізу алгоритмів функціонування (законів керування) АБС, сформульована мета і завдання дослідження.

            Другий розділ присвячений вияву можливого впливу особливостей маршрутів перевезень та геометричних характеристик доріг на гальмівну ефективність, керованість та курсову стійкість руху автомобілів з АБС при гальмуванні.

Вид перевезень визначає відстань та географію перевезень, які, у свою чергу, обумовлюють вибір маршруту. Автором проаналізовані маршрути перевезень, виконаних у 26 агрогосподарствах Сумської області протягом 2008-2009 р.р.

Відомо, що суттєво впливати на показники керованості та стійкості автомобілів при гальмуванні можуть наступні геометричні параметри доріг:

–       радіуси кривизни у горизонтальній площині;

–       радіуси кривизни у вертикальній площині;

–       поздовжні похили.

Порівняльний аналіз доріг, виконаний саме за цими параметрами, показує, що більше половини поворотів (54%) доріг місцевого значення мають радіус кривизни до 50 м, а майже всі (90%) – до 100 м. У той же час на дорогах регіонального значення більше половини (52%) поворотів мають радіус кривизни більше, ніж 150 м.

У вертикальній площині радіуси кривизни доріг місцевого значення знаходяться у діапазоні до 2 км, а доріг регіонального значення майже всі (86%) – більше 2 км. Поздовжні нахили доріг місцевого значення змінюються у діапазоні до 10%, а доріг регіонального значення – до 7%. При цьому максимум розподілу значень нахилів для доріг місцевого значення знаходиться в інтервалі 6-7%, а для доріг регіонального значення – в інтервалі 2-4%.

Крім наведених значень геометричних параметрів доріг слід враховувати ще й щільність розташування поворотів та нахилів на дорогах.

Таким чином, дороги місцевого значення відрізняються від доріг регіонального значення суттєво меншими радіусами поворотів, більшими значеннями нахилів та більш високою (~ у 3 рази) щільністю розташування поворотів та нахилів. Ці особливості обумовлені тим, що будівництво доріг місцевого значення з метою зменшення його собівартості виконується з мінімумом витратних земельних робіт, тобто ці дороги прокладаються практично по реально існуючому рельєфу місцевості.

З урахуванням того, що середня протяжність криволінійних ділянок складає 80-150 м, а протяжність нахилів – 300-500 м, можна зробити висновок про те, що автомобіль на дорозі місцевого значення майже постійно рухається по непрямих або негоризонтальних ділянках. Це обумовлює дуже високу ймовірність гальмування саме на таких ділянках. Цей висновок обгрунтовує актуальність вирішення задачі оцінки адаптивних властивостей АБС при гальмуванні на непрямих або негоризонтальних ділянках дороги та визначення заходів підвищення цих властивостей.

Поздовжні нахили доріг впливають на перерозподіл навантаження на колеса автомобіля та визначають співвідношення гальмівних сил на колесах. Крім того в якості чутливого елемента датчика поздовжнього прискорення в АБС використовують датчики інерційного типу, показання яких залежать від наявності та величини нахилу. Це може вплинути на робочі процеси АБС, тому ступінь впливу показань датчиків потребує окремого дослідження.