Моделирование тормозной системы

Моделирование тормозной системы автомобиля

Кухтенко А.В., МГТУ им. Н.Э. Баумана

Содержание.

 

1.      Тормозные системы……………………………………………………………………...6

2.      Гидравлический тормозной при­вод…………………………………………………….8

3.      Пример конструкции гидравлической тормозной системы автомобиля ВАЗ 2108 (2109, 21099)……………………………………………………………………………...9

4.      Описание схем в Pradis ..……………………………………………………………….18

5.      Примеры работы схем…………………………………………………….……………35

6.      Заключение………………………………………………………………………….......39

7.      Список использованной литературы………………………………………………….40

 

1.  Тормозные системы.

   Тормозная система предназначена для снижения скорости движения автомобиля вплоть до полной остановки и обеспечения его неподвижности во время стоянки. Наличие надежных тормозов позволяет увеличить среднюю скорость движения, а, следовательно, эффективность при эксплуатации автомобиля.

Современные автомобили и авто­поезда должны иметь рабочую, запасную и стояночную тормозные системы. Грузовые автомобили и автопоезда полной массой свыше 12 т, а также автобусы — свыше 5 т, предназначен­ные для эксплуатации в горных рай­онах, должны иметь дополнительно вспомогательную тормозную систему.

Тормозные системы современных автомобилей должны обеспечивать: требуемую эффективность торможе­ния каждой из систем; сохранение устойчивости движения автомобиля при торможении; сохранение стабильных тормозных свойств; высокую эксплуатационную надежность; удобство и легкость управления, определяемые усилием, прикладываемым к педали и хо­дом педали или рычага. Максималь­ные значения для легковых автомобилей, соответственно 500Н и 150мм.

Тормозная система (рабочая, за­пасная и стояночная) состоит из од­ного или нескольких тормозных меха­низмов и тормозного привода.

В процессе торможения кинетиче­ская энергия движущегося автотранспортного средства преобразуется в теп­лоту, которая рассеивается в окружа­ющей среде.

Тормозные механизмы по форме вращающихся элементов делятся на барабанные и дисковые.

Совокупность устройств, предна­значенных для передачи энергии от источника к тормозным механизмам и управления ею в процессе торможения, называется тормозным приводом. На автомобилях и автопоездах при­меняются пневматические, гидравли­ческие и комбинированные тормозные приводы.

Привод рабочей тормозной систе­мы с целью повышения надежности действия должен иметь не менее двух независимых контуров. В случае повреждения одного из контуров второй контур обеспечивает торможение ав­томобиля. Наибольшее распростране­ние получили двухконтурные тормозные приводы, возможные принципи­альные схемы которых приведены на рис. 2.1. Для разделения контуров применяются двухсекционные органы управления (тормозной кран, главный цилиндр). Каждая секция такого органа обслуживает один контур тор­мозного привода.

   

                     а)                                         б)                                     в)

 

Рис. 2.1. Схемы двухконтурных тормозных приводов [6]

 

Наиболее часто используется прин­цип деления привода по осям автомо­биля (рис. 2.1, б). Такая схема явля­ется самой простой, но при этом зна­чительно снижается эффективность торможения при выходе из строя кон­тура передних тормозов. При диаго­нальной схеме (рис. 2.1, в) сохраняет­ся хорошая эффективность торможе­ния, но резко снижается устойчивость автомобиля при выходе из строя од­ного из контуров, особенно при тор­можении на повороте.

Отмеченные недостатки обеих схем устраняются полностью или частично в двухконтурных приводах с исполь­зованием принципа дублирования (рис. 2.1,а).

Пневматический привод широко применяется в тормозных системах грузовых автомобилей и автопоездов средней и большой грузоподъемности и автобусах.

Для грузовых автомобилей и ав­тобусов полной массой до 4 т, а так­же для легковых автомобилей применяют­ся гидравлические приводы, приводимые в действие водителем (привод прямого действия), а также используют гидравлические приводы с усилителями, которые облегчают управление тормозной системой. В за­висимости от типа источника энергии различают вакуумные, пневматиче­ские и гидравлические усилители.

В настоящее время на автомоби­лях-самосвалах особо большой грузоподъемности применяется насосно-аккумуляторный гидравлический тор­мозной привод. В этом случае тормозные механизмы приводятся в действие за счет использования энер­гии рабочей жидкости под давлением, создаваемым насосом. На автомобилях и автопоездах большой и особо большой грузоподъемности используются комбинирован­ные тормозные приводы (пневмогидравлические и электропневматиче­ские).

2.     Гидравлический тормозной при­вод

Тормозной гидропривод применяется на всех легковых автомобилях и на грузо­вых автомобилях полной массой до 7,5 т. В сочетании с пневмоприводом гидропри­вод применяется и на автомобилях боль­шой массы («Урал-4320»).

Достоинства гидропривода:

·           малое вре­мя срабатывания;

·           равенство приводных сил на тормозных механизмах левых и правых колес;

·           удобство компоновки {в от­личие от механического привода гидроли­ния может быть проложена в любом, удобном для монтажа месте);

·           высокий КПД (до 0,95);

·           возможность распреде­ления приводных усилий между тормозны­ми механизмами передних и задних колес в результате применения рабочих цилинд­ров разного диаметра;

·           простота обслуживания;

 

К недостаткам тормозного гидропри­вода относят:

·         снижение КПД при низких температурах;

·         угроза разгерметизации и попадания воздуха, чего трудно избежать (например, при составлении автопоезда);

·       образование паровых пробок и «проваливание» педали с потерей эффективности торможения при закипании тормозной жидкости из-за нагрева тормозных механизмов при длительном торможении.

 

Гидравлические тор­мозные приводы по виду используемой энергии делятся на три типа:

1) гидравлические приводы пря­мого действия, когда тормозные меха­низмы приводятся в действие непос­редственно водителем;

2) гидравлические приводы непря­мого действия; где тормозные меха­низмы приводятся усилием на тормоз­ную педаль и параллельно включен­ным усилителем;

3) насосно-аккумуляторные приво­ды, в которых усилие на тормозные механизмы передается жидкостью, по­ступающей под давлением от насоса и гидроаккумуляторов.

Водитель с помощью дополнитель­ного привода прямого действия осу­ществляет управление следящим тор­мозным краном, который регулирует давление и расход жидкости, посту­пающей к тормозным механизмам.

3.  Пример конструкции гидравлической тормозной системы автомобиля ВАЗ 2108 (2109, 21099)

 

На автомобиле ВАЗ 2108 (2109/21099) применена рабочая тормозная система с диагональным разделением контуров (рис. 2.1, в), что значительно повышает безопасность вождения автомобиля. Один контур гидропривода тормозов обеспечивает работу правого переднего и левого заднего тормозных механизмов, другой тормозной контур - левого переднего и правого заднего. При отказе одного из контуров рабочей тормозной системы используется второй контур, обеспечивающий остановку автомобиля с достаточной эффективностью.

В гидравлический привод тормозов включены вакуумный усилитель 6 и двухконтурный регулятор давления задних тормозов 9 (рис. 5.1).

 

Рис 5.1. Схема тормозной системы автомобиля ВАЗ 2108 (2109/21099) [5]

1 - тормозной механизм переднего колеса; 2 - трубопровод контура левый передний-правый задний тормоз; 3 - главный тормозной цилиндр; 4 - трубопровод контура правый передний-левый задний тормоз; 5 - бачок главного тормозного цилиндра; 6 - вакуумный усилитель тормозов; 7 - тормозной механизм заднего колеса; 8 - упругий рычаг привода регулятора давления тормозов; 9 - регулятор давления тормозов; 10 - рычаг привода регулятора давления тормозов; 11 - педаль тормоза; А - гибкий шланг переднего тормоза; В - гибкий шланг заднего тормоза.

 

Вакуумный усилитель тормозов.

Резиновая диафрагма 10 (рис. 5.2) вместе с корпусом 21 клапана, делят полость вакуумного усилителя на две камеры: вакуумную камеру А и атмосферную камеру В. Камера А соединяется с впускной трубой двигателя. Корпус 21 клапана пластмассовый. На выходе из крышки он уплотняется гофрированным защитным чехлом 13. В корпусе клапана размещен шток 1 привода главного цилиндра тормозов с опорной втулкой, буфер 20 штока, поршень 12 корпуса клапана, клапан 18 в сборе, возвратные пружины 16 и 17 толкателя и клапана, воздушный фильтр 14, толкатель 15. При нажатии на педаль тормоза перемещаются толкатель 15, поршень 12, а вслед за ними и клапан 18 до упора в седло корпуса клапана. При этом камеры А и В разобщаются. При дальнейшем перемещении поршня его седло отходит от клапана и через образовавшийся зазор камера В соединяется с атмосферой. Воздух, поступивший через фильтр 14 в зазор между поршнем и клапаном и канал D, создает давление на диафрагму 10. За счет разности давления в камерах А и В корпус клапана перемещается вместе со штоком 1, который действует на поршень главного тормозного цилиндра. При отпущенной педали тормоза клапан отходит от своего корпуса, и через образовавшийся зазор и канал С камеры А и В сообщаются между собой.

 

 

Рис. 5.2. Вакуумный усилитель тормозов автомобиля ВАЗ 2108 (2109/21099) [5]
1 - шток; 2 - уплотнительное кольцо фланца главного цилиндра; 3 - чашка корпуса усилителя; 4 - регулировочный болт; 5 - уплотнитель штока; 6 - возвратная пружина диафрагмы; 7 - шпилька усилителя; 8 - уплотнительный чехол; 9 - корпус вакуумного усилителя; 10 - диафрагма; 11 - крышка корпуса вакуумного усилителя; 12 - поршень; 13 - защитный чехол корпуса клапана; 14 - воздушный фильтр; 15 - толкатель; 16 - возвратная пружина толкателя; 17 - пружина клапана; 18 - клапан; 19 - втулка корпуса клапана; 20 - буфер штока; 21 - корпус клапана; А - вакуумная камера; В - атмосферная камера; С, D – каналы.

 

Регулятор давления тормозов.

Регулятор давления тормозов регулирует на давление в гидравлическом приводе тормозных механизмов задних колес в зависимости от нагрузки на заднюю ось автомобиля. Регулятор давления тормозов включен в оба контура тормозной системы, и через регулятор давления тормозов тормозная жидкость поступает к обоим задним тормозным механизмам.

Регулятор давления тормозов 1 (рис. 5.3) прикреплен к кронштейну 9 двумя болтами 2 и 16. При этом передний болт 2 одновременно крепит вильчатый кронштейн 3 рычага 5 привода регулятора давления тормозов. На пальце этого кронштейна шарнирно штифтом 4 закреплен двуплечий рычаг 5. Его верхнее плечо связано с упругим рычагом 10, другой конец которого через серьгу 11 шарнирно соединен с кронштейном рычага задней подвески.

Кронштейн 3 вместе с рычагом 5 за счет овальных отверстий под болт крепления можно перемещать относительно регулятора давления. Таким образом, регулируется усилие, с которым рычаг 5 действует на поршень регулятора давления тормозов.
В регуляторе давления тормозов четыре камеры: А и D (рис. 5.4) соединяются с главным тормозным цилиндром, В - с правым колесным цилиндром задних тормозов, С - с левым колесным цилиндром задних тормозов.

В исходном положении педали тормоза поршень 2 поджат рычагом 5 (см. рис. 5.3) через пластинчатую пружину 7 к толкателю 20 (см. рис. 5.4), который под этим усилием поджимается к седлу 14 клапана 18. При этом клапан 18 отжимается от седла, в результате чего образуется зазор Н, а также зазор К между головкой поршня и уплотнителем 21. Через эти зазоры камеры регулятора давления тормозов А и D сообщаются с камерами В и С.

При нажатии на педаль тормоза жидкость через зазоры К и Н и камеры В и С поступает в колесные цилиндры тормозных механизмов. При увеличении давления жидкости возрастает усилие на поршне, стремящееся выдвинуть поршень из корпуса. Когда усилие давления жидкости превысит усилие упругого рычага, поршень начинает выдвигаться из корпуса, а вслед за ним перемещается под действием пружин 12 и 17 толкатель 20 вместе с втулкой 19 и кольцами 10. При этом зазор М увеличивается, а зазоры Н и К уменьшаются. Когда зазор Н выберется полностью и клапан 18 изолирует камеру D от камеры С, толкатель 20 вместе с расположенными на нем деталями перестает перемещаться вслед за поршнем. Теперь давление в камере С будет изменяться в зависимости от давления в камере В. При дальнейшем увеличении усилия на педали тормоза давление в камерах регулятора давления тормозов D, В и А возрастает, поршень 2 продолжает выдвигаться из корпуса, а втулка 19 вместе с уплотнительными кольцами 10 и тарелкой 11 под усиливающимся давлением в камере В сдвигается в сторону пробки 16. При этом зазор М начинает уменьшаться. За счет уменьшения объема камеры С давление в ней, а значит и в приводе тормоза, нарастает и практически будет равно давлению в камере В. Когда зазор К станет равен нулю, давление в камере В, а значит и в камере С, будет расти в меньшей степени, чем давление в камере А за счет дросселирования жидкости между головкой поршня и уплотнителем 21.

Зависимость между значениями давления в камерах В и А определяется отношением разности площадей головки и штока поршня к площади головки.
При увеличении нагрузки автомобиля упругий рычаг 10 (см. рис. 5.3) нагружается больше и усилие от рычага 5 на поршень увеличивается, т.е. момент касания головки поршня и уплотнителя 21 (см. рис. 5.4) достигается при большем давлении в главном тормозном цилиндре. Таким образом, эффективность задних тормозов с увеличением нагрузки увеличивается.

При отказе контура тормозов правый передний-левый задний тормоз уплотнительные кольца 10 и втулка 19 под давлением жидкости в камере В сместятся в сторону пробки 16 до упора тарелки 11 в седло 14. Давление в заднем тормозе будет регулироваться частью регулятора, которая включает в себя поршень 2 с уплотнителем 21 и втулкой 7. Работа этой части регулятора при отказе названного контура аналогична работе при исправной тормозной системе. Характер изменения давления на выходе регулятора давления тормозов такой же, как и при исправной тормозной системе.
При отказе контура тормозов левый передний-правый задний тормоз давлением тормозной жидкости толкатель 20 с втулкой 19, уплотнительными кольцами 10 смещается в сторону поршня, выдвигая его из корпуса. Зазор М увеличивается, а зазор Н уменьшается. Когда клапан 18 коснется седла 14, рост давления в камере С прекращается, т.е. регулятор давления тормозов в этом случае работает как ограничитель давления. Однако достигнутого значения давления достаточно для надежной работы заднего тормоза.

В корпусе 1 выполнено отверстие, закрытое заглушкой 24. Течь жидкости из-под заглушки при ее выдавливании свидетельствует о негерметичности колец 10.

 

Рис. 5.3. Привод регулятора давления тормозов автомобиля ВАЗ 2108 (2109/21099) [5]

1 - регулятор давления тормозов; 2,16 - болты крепления регулятора давления тормозов; 3 - кронштейн рычага привода регулятора давления; 4 - штифт; 5 - рычаг привода регулятора давления тормозов; 6 - ось рычага привода регулятора давления тормозов; 7 - пружина рычага; 8 - кронштейн кузова; 9 - кронштейн крепления регулятора давления тормозов; 10 - упругий рычаг привода регулятора давления; 11 - серьга; 12 - скоба серьги; 13 - шайба; 14 - стопорное кольцо; 15 - палец кронштейна; А, В, С – отверстия.

 

 

Рис. 5.4. Регулятор давления тормозов автомобиля ВАЗ 2108 (2109/21099) [5]

1 - корпус регулятора давления тормозов; 2 - поршень; 3 - защитный колпачок; 4, 8 - стопорные кольца; 5 - втулка поршня; 6 - пружина поршня; 7 - втулка корпуса; 9, 22 - опорные шайбы; 10 - уплотнительные кольца толкателя; 11 - опорная тарелка; 12 - пружина втулки толкателя; 13 - кольцо уплотнительное седла клапана; 14 - седло клапана; 15 - уплотнительная прокладка; 16 - пробка; 17 - пружина клапана; 18 - клапан; 19 - втулка толкателя; 20 - толкатель; 21 - уплотнитель головки поршня; 23 - уплотнитель штока поршня; 24 - заглушка; A, D - камеры, соединенные с главным цилиндром; В, С - камеры, соединенные с колесными цилиндрами задних тормозов; К, М, Н - зазоры; Е - дренажное отверстие.

 

Главный тормозной цилиндр

Главный тормозной цилиндр (рис. 5.5 - 5.5.a) с последовательным расположением поршней. На корпусе главного тормозного цилиндра крепится тормозной бачок 13, в наливной горловине которого установлен датчик 14 аварийного уровня тормозной жидкости. Уплотнительные кольца 5 высокого давления и кольца заднего колесного цилиндра взаимозаменяемы.

При перемещении поршня 2 распорная кольцо 4 отходит от стопорного винта 10 и уплотнительное кольцо 5 прижимается пружиной к торцу канавки поршня. Таким образом, компенсационный зазор перекрывается и происходит разобщение полостей цилиндра и бачка. Поэтому при дальнейшем перемещении поршня 2 в рабочей полости левый передний - правый задний тормоз создается давление жидкости, которое через трубопроводы и шланги передается к колесным цилиндрам тормозов. Оно же воздействует и на плавающий поршень, который, перемещаясь, создает давление в полости правый передний - левый задний тормоз.

 

Рис. 5.5. Главный тормозной цилиндр с тормозным бачком автомобиля ВАЗ 2108 (2109/21099) [5]

1 - корпус главного тормозного цилиндра; 2 - уплотнительное кольцо низкого давления; 3 - поршень привода контура левый передний-правый задний тормоз; 4 - распорное кольцо; 5 - уплотнительное кольцо высокого давления; 6 - прижимная пружина уплотнительного кольца; 7 - тарелка пружины; 8 - возвратная пружина поршня; 9 - шайба; 10 - стопорный винт; 11 - поршень привода контура правый передний-левый задний тормоз; 12 - соединительная втулка; 13 - тормозной бачок: 14 - датчик аварийного уровня тормозной жидкости; А – зазор.

 

Рис. 5.5.a. Главный тормозной цилиндр автомобиля ВАЗ 2108 (2109/21099) [5]

3 - поршень привода контура левый передний - правый задний тормоз; 4 - распорное кольцо; 5 - уплотнительное кольцо высокого давления; 6 - прижимная пружина уплотнительного кольца; 7 - тарелка пружины; 8 - возвратная пружина поршня; А – зазор.

 

 

 

 

Тормозной механизм переднего колеса

Тормозной механизм переднего колеса на автомобиле ВАЗ 2108 (2109/21099) дисковый, с автоматической регулировкой зазора между тормозными колодками и тормозным диском, с плавающей скобой.

Скоба образуется передним тормозным суппортом 3 (рис. 5.6) и колесным цилиндром 5, которые стянуты болтами. Подвижная скоба крепится болтами к пальцам 9, которые установлены в отверстиях направляющей тормозных колодок. В эти отверстия закладывается смазка, между пальцами и управляющей тормозных колодок установлены резиновые чехлы 8. К пазам направляющей поджаты пружинами тормозные колодки 4.
В полости тормозного цилиндра 5 установлен поршень 6 с уплотнительной манжетой 7. За счет упругости манжеты поддерживается оптимальный зазор между тормозными колодками и тормозным диском. В вариантном исполнении на автомобили ваз 2108, ваз 2109, ваз 21099 устанавливаются тормозные колодки с сигнализатором износа тормозных колодок.

 

                     

Рис. 5.6. Тормозной механизм переднего колеса автомобиля ВАЗ 2108 (2109/21099) [5]

1 - тормозной диск; 2 - направляющая тормозных колодок; 3 - тормозной суппорт; 4 - тормозные колодки; 5 - цилиндр; 6 - поршень; 7 - уплотнительная манжета; 8 - защитный чехол направляющего пальца; 9 - направляющий палец; 10 - защитный кожух.

 

Тормозной механизм заднего колеса

Тормозной механизм заднего колеса на автомобилях ваз 2108, ваз 2109, ваз 21099 (рис. 5.7) барабанный, с автоматической регулировкой зазора между тормозными колодками и тормозным барабаном. Устройство автоматической регулировки зазора расположено в колесном тормозном цилиндре.

Основным элементом тормозного цилиндра заднего колеса является разрезная упорная манжета 9 (рис. 5.8), установленная на поршне 4 между буртиком упорного винта 10 и двумя сухарями 8 с зазором 1,25—1,65 мм.
Упорные манжеты 9 вставлены в тормозной цилиндр с натягом, обеспечивающим усилие сдвига манжеты по зеркалу цилиндра не менее 343 Н (35 кгс), что превышает усилие на поршне от стяжных пружин 3 и 7 (см. рис. 5.7) тормозных колодок.
Когда из-за износа тормозных накладок зазор 1,25-1,65 мм полностью выбирается, буртик на упорном винте 10 (см. рис. 5.8) прижимается к буртику манжеты 9, вследствие чего упорная манжета сдвигается вслед за поршнем на величину износа тормозных накладок. С прекращением торможения поршни усилием стяжных пружин сдвигаются до упора сухарей в буртик упорной манжеты. Таким образом, автоматически поддерживается оптимальный зазор между тормозными колодками и тормозным барабаном.

 

                        

Рис. 5.7. Тормозной механизм заднего колеса автомобиля ВАЗ 2108 (2109/21099) [5]

1 - гайка крепления ступицы; 2 - ступица заднего колеса; 3 - нижняя стяжная пружина тормозных колодок; 4 - тормозная колодка; 5 - направляющая пружина; 6 - колесный тормозной цилиндр; 7 - верхняя стяжная пружина; 8 - разжимная планка; 9 - палец рычага привода стояночного тормоза; 10 - рычаг привода стояночного тормоза; 11 - щит тормозного механизма.

4.  Описание схем в Pradis

 

Схема педального узла

Схема педального узла выглядит следующим образом – рис. 6.1.

 

Рис. 6.1. Схема педального узла.

 

  Эта схема реализована виде подсхемы. Для этого вставлены два вывода: Iinput и Output. Подробное описание элементов схемы в табл. 6.1.

 

Номер элемента по порядку	Название элемента в схеме	Назначение элемента
1	Input	Узел педали, к которому прикладывается усилие от ноги водителя
2	Pedal_mass	Масса педали
3	Elastic_loop1	Связь осуществляющая переход в схеме от одномерного воздействия на педаль в пространственное движение педали
4	Elastic_loop2	Связь осуществляющая переход в схеме от пространственного поступательного движения от педали в одномерное перемещение штока цилиндра
5	Beam1	Балка
6	Beam2	Балка
7	Beam3	Балка. Все эти балки моделируют педаль
8	Point2XYZs1	Дает возможность выделять из координат элемента необходимую составляющую, например перемещение по Х
9	Spring_of_pedal	3D модель пружины
10	Rotary_joint1	Моделирует поворотное соединение педали относительно корпуса автомобиля
11	Rotary_joint2	Моделирует поворотное соединение педали относительно поступательного движения штока
12	Inertial_element1	Необходим для связи между собой элементов Rotary_joint1 и Cylindrical_joint1
13	Inertial_element2	Необходим для связи между собой элементов Cylindrical_joint1 и Cylindrical_joint2
14	Inertial_element3	Необходим для связи между собой элементов Rotary_joint2 и Elastic_loop2
15	Cylindrical_joint1	Моделирует цилиндрическое соединение
16	Cylindrical_joint2	Моделирует цилиндрическое соединение
17	Clutch	Возвратная пружина
18	Output	узел педали, который соединяется со штоком главного тормозного цилиндра

 

Табл. 6.1. Таблица элементов схемы

 

Описание индикаторов описано в табл. 6.2.

Номер индикатора по порядку	Название индикатора	Назначение индикатора
1	Pedal_displacement	Измеряет перемещение педали
2	Rod_displacement	Измеряет перемещение штока тормозного цилиндра

Табл. 6.2. Таблица индикаторов.

Внешние переменные подсхемы педального узла (Brake_pedal) представлены в табл.6.3.

 

Имя	Значение по умолчанию	Описание
Area_beam	1e6	площадь поперечного сечения балки педали, м**2
Spring_length	0.05	длина пружины в недеформированном состоянии, м
Mass	0.001	масса педали, кг

 

Табл. 6.3. Внешние переменные педального узла

 

Так выглядит изображение подсхемы педального узла в основной схеме рис.6.2

 

Рис.6.2. Изображение подсхемы педального узла

 

 

Схема главного тормозного однопоршневого цилиндра

Схема главного тормозного цилиндра выглядит следующим образом – рис. 6.3.

 

Рис. 6.3. Схема главного тормозного цилиндра

Эта схема реализована в виде подсхемы. Для этого вставлены три вывода: Rod, Case и Output. Подробное описание элементов схемы в табл. 6.4.

 

Номер элемента по порядку	Название элемента в схеме	Назначение элемента
1	Rod	Шток гидроцилиндра, на который передаются усилие от нажатия на педаль
2	Cylinder	Сам главный тормозной цилиндр
3	Return_spring	Моделирует возвратную пружину
4	Reservoir	Моделирует расширительный бачок с тормозной жидкостью
5	Case	Корпус
6	Output	Узел моделирующий воздействие тормозной жидкости избыточного давления на цилиндры тормозов

 

Табл. 6.4. Таблица элементов схемы

 

Описание индикаторов описано в табл. 6.5.

 

Номер индикатора по порядку	Название индикатора	Назначение индикатора
1	Pedal_displacement	Измеряет перемещение педали
2	Rod_displacement	Измеряет перемещение штока тормозного цилиндра

 

Табл. 6.5. Таблица индикаторов

 

Внешние переменные подсхемы главного тормозного цилиндра (Brake_master_cylinder) представлены в табл. 6.6.

 

 

 

 

Имя	Значение по умолчанию	Описание
Piston_diameter	0.022	Диаметр поршня, м
Rod_diameter	0.01	Диаметр штока, м
FT0	10	Сила трения в уплотнениях при отсутствии давления, Н
KF	0.004	Коэффициент пропорциональности силы трения от давления
GUT	8e-4	Коэффициент утечек через уплотнения поршня, л/(МПА*мин)
VMS1	1e-15	Мертвый объем 1 полости, м**3
VMS2	1e-15	Мертвый объем 2 полости, м**3
Piston_mass	0.1	Масса поршня, кг
Case_mass	1	Масса  корпуса, кг
XS10	0.04	Начальное расстояние от поршня до крышки 1 полости, м
XS20	0.01	Начальное расстояние от поршня до крышки 2 полости, м
VG	0.000027	Объем бачка, м**3
K_spring	100	Жесткость возвратной пружины, Н/м
Fluid	[32,875,1.8e3,  0.03, 12, 0.002, 1.4,   0.03, 7e-4, 50]	Свойства жидкости
P0	294	Начальное давление в системе, Па

 

Табл. 6.6. Внешние переменные главного тормозного цилиндра

 

 

Рис. 6.4. Отображение подсхемы главного тормозного цилиндра

Схема дискового тормоза

Схема дискового тормоза узла выглядит следующим образом – рис. 6.5.

 

Рис. 6.5. Схема дискового тормоза

 

Эта схема реализована в виде подсхемы. Для этого вставлены три вывода: Iinput, Shoe и Case. Подробное описание элементов схемы в табл. 6.7.

 

Номер элемента по порядку	Название элемента в схеме	Назначение элемента
1	Input	Узел схемы, моделирующий воздействие тормозной жидкости избыточного давления на цилиндры тормозов
2	Tube	Моделирует объем тормозной жидкости разжимного цилиндра дискового тормоза
3	Cylinder1	Моделирует разжимной цилиндр 1 дискового тормоза
4	Cylinder2	Моделирует разжимной цилиндр 2 дискового тормоза
5	Return_spring1	Возвратная пружина цилиндра 1
6	Return_spring2	Возвратная пружина цилиндра 2
7	Case	Корпус
8	Shoe	Выход на тормозные колодки

 

Табл. 6.7. Таблица элементов схемы

 

Описание индикаторов описано в табл. 6.8.

 

Номер индикатора по порядку	Название индикатора	Назначение индикатора
1	Pedal_displacement	Измеряет перемещение педали
2	Rod_displacement	Измеряет перемещение штока тормозного цилиндра

 

Табл. 6.8. Таблица индикаторов

 

Внешние переменные подсхемы дискового тормоза (Brake_pedal) представлены в табл. 6.9.

 

Имя	Значение по умолчанию	Описание
Piston_diameter	0.022	Диаметр поршня, м
Rod_diameter	0.01	Диаметр штока, м
FT0	10	Сила трения в уплотнениях при отсутствии давления, Н
KF	0.004	Коэффициент пропорциональности силы трения от давления
GUT	8e-4	Коэффициент утечек через уплотнения поршня, л/(МПА*мин)
VMS1	1e-15	Мертвый объем 1 полости, м**3
VMS2	1e-15	Мертвый объем 2 полости, м**3
Piston_mass	0.1	Масса поршня, кг
Case_mass	1	Масса  корпуса, кг
XS10	0.04	Начальное расстояние от поршня до крышки 1 полости, м
XS20	0.01	Начальное расстояние от поршня до крышки 2 полости, м
VG	0.000027	Объем бачка, м**3
K_spring	100	Жесткость возвратной пружины, Н/м
Fluid	[32,875,1.8e3,  0.03, 12, 0.002, 1.4,   0.03, 7e-4, 50]	Свойства жидкости
P0	0	Начальное давление в системе, Па
Gap	0.0014	Зазор между колодками и диском, м
K	1e5	Контактная жесткость между колодками и диском, Н/м
Tube_length	0.05	Длина тормозной трубки сообщающей цилиндры 1 и 2, м
Tube_diameter	0.005	Диаметр трубки, м

 

Табл. 6.9. Внешние переменные дискового тормоза

 

Визуальное отображение подсхемы дискового тормоза (Disc_brake) представлен на рис. 6.6.

 

 

Рис. 6.6. Изображение подсхемы дискового тормоза

 

 

 

 

 

 

 

Схема тормозного привода

 

Схема тормозного привода  выглядит следующим образом – рис. 6.7. Здесь использованы подсхемы Brake_pedal, Brake_master_cylinder и Disc_brake.

 

Рис. 6.7. Схема тормозного привода

 

Описание и назначение элементов и подсхем представлено в табл. 6.10.

 

Номер элемента (подсхемы) по порядку	Название элемента (подсхемы)	Назначение элемента (подсхемы)
1	Force_pressing	Источник силы воздействующей на педаль. Моделирует нажатие педали ногой
2	Pedal	Подсхема. Модель педального узла
3	BMC (Brake_master_cylinder)	Подсхема. Модель главного тормозного цилиндра
4	Tube1	Моделирует трубопровод от главного цилиндра до дискового тормоза1 переднего колеса
5	Tube2	Моделирует трубопровод от главного цилиндра до дискового тормоза2 переднего колеса
6	Tube3	Моделирует трубопровод от главного цилиндра до дискового тормоза3 заднего колеса
7	Tube4	Моделирует трубопровод от главного цилиндра до дискового тормоза4 заднего колеса
8	DiskBrake1	Подсхема. Модель педального дискового тормоза1 переднего колеса
8	DiskBrake2	Подсхема. Модель педального дискового тормоза2 переднего колеса
8	DiskBrake3	Подсхема. Модель педального дискового тормоза3 заднего колеса
8	DiskBrake4	Подсхема. Модель педального дискового тормоза4 заднего колеса

 

Табл. 6.10. Таблица элементов и подсхем схемы тормозного привода

 

Описание индикаторов описано в табл. 6.11.

 

Номер индикатора по порядку	Название индикатора	Назначение индикатора
1	Force_input	Сила действующая на педаль тормоза
2	MasterCylinder_pressure	Давление на выходе главного тормозного цилиндра

 

Табл. 6.11. Таблица индикаторов

 

Теперь для демонстрации покажем, ту же схему (рис. 6.8) без выделения подсхем.

 

 

 

Рис. 6.8. Схема тормозного привода без выделения в подсхемы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Схема контура с параллельным подключением два передних колеса + два задних колеса

Схема этого контура  выглядит следующим образом – рис. 6.9. Здесь использованы подсхемы Brake_pedal, Brake_master_cylinder2 и Disc_brake.

 

 

Рис. 6.9. Схема контура с параллельным подключением два передних колеса + два задних колеса

 

 

Номер элемента (подсхемы) по порядку	Название элемента (подсхемы)	Назначение элемента (подсхемы)
1	Force_pressing	Источник силы воздействующей на педаль. Моделирует нажатие педали ногой
2	Pedal	Подсхема. Модель педального узла
3	BMC (Brake_master_cylinder)	Подсхема. Модель главного тормозного цилиндра
4	Tube1	Моделирует трубопровод от главного цилиндра до дискового тормоза1 переднего колеса контура 1
5	Tube2	Моделирует трубопровод от главного цилиндра до дискового тормоза2 переднего колеса контура 1
6	Tube3	Моделирует трубопровод от главного цилиндра до дискового тормоза3 заднего колеса контура 2
7	Tube4	Моделирует трубопровод от главного цилиндра до дискового тормоза4 заднего колеса контура 2
8	DiskBrake1	Подсхема. Модель педального дискового тормоза1 переднего колеса
9	DiskBrake2	Подсхема. Модель педального дискового тормоза2 переднего колеса
10	DiskBrake3	Подсхема. Модель педального дискового тормоза3 заднего колеса
11	DiskBrake4	Подсхема. Модель педального дискового тормоза4 заднего колеса

 

Табл. 6.12. Таблица элементов и подсхем схемы контура

 

Описание индикаторов описано в табл. 6.13.

 

Номер индикатора по порядку	Название индикатора	Назначение индикатора
1	Force_input	Сила действующая на педаль тормоза
2	MasterCylinder1_pressure	Давление на выходе главного тормозного цилиндра первого контура
3	MasterCylinder2_pressure	Давление на выходе главного тормозного цилиндра второго контура

 

Табл. 6.13. Таблица индикаторов

 

 

 

Схема контура с параллельным подключением два передних колеса + четыре колеса

Схема этого контура  выглядит следующим образом – рис. 6.10. Здесь использованы подсхемы Brake_pedal, Brake_master_cylinder2 и Disc_brake.

 

Рис. 6.10. Схема контура с параллельным подключением два передних колеса + четыре колеса

 

Номер элемента (подсхемы) по порядку	Название элемента (подсхемы)	Назначение элемента (подсхемы)
1	Force_pressing	Источник силы воздействующей на педаль. Моделирует нажатие педали ногой
2	Pedal	Подсхема. Модель педального узла
3	BMC (Brake_master_cylinder)	Подсхема. Модель главного тормозного цилиндра
4	Tube1	Моделирует трубопровод от главного цилиндра до дискового тормоза1 переднего колеса контура 1
5	Tube2	Моделирует трубопровод от главного цилиндра до дискового тормоза2 переднего колеса контура 1
6	Tube3	Моделирует трубопровод от главного цилиндра до дискового тормоза3 переднего колеса контура 2
7	Tube4	Моделирует трубопровод от главного цилиндра до дискового тормоза4 переднего колеса контура 2
8	Tube5	Моделирует трубопровод от главного цилиндра до дискового тормоза3 переднего колеса контура 2
9	Tube6	Моделирует трубопровод от главного цилиндра до дискового тормоза4 заднего колеса контура 2
10	DiskBrake1	Подсхема. Модель педального дискового тормоза1 переднего колеса
11	DiskBrake2	Подсхема. Модель педального дискового тормоза2 переднего колеса
12	DiskBrake3	Подсхема. Модель педального дискового тормоза3 заднего колеса
13	DiskBrake4	Подсхема. Модель педального дискового тормоза4 заднего колеса

 

Табл. 6.14. Таблица элементов и подсхем схемы контура

 

Описание индикаторов описано в табл. 6.15.

 

Номер индикатора по порядку	Название индикатора	Назначение индикатора
1	Force_input	Сила действующая на педаль тормоза
2	MasterCylinder1_pressure	Давление на выходе главного тормозного цилиндра первого контура
3	MasterCylinder2_pressure	Давление на выходе главного тормозного цилиндра второго контура

Табл. 6.15. Таблица индикаторов

Схема контура с диагональным подключением

Схема этого контура  выглядит следующим образом – рис. 6.11. Здесь использованы подсхемы Brake_pedal, Brake_master_cylinder2 и Disc_brake.

 

Рис. 6.11. Схема контура с параллельным подключением два передних колеса + четыре колеса

 

Номер элемента (подсхемы) по порядку	Название элемента (подсхемы)	Назначение элемента (подсхемы)
1	Force_pressing	Источник силы воздействующей на педаль. Моделирует нажатие педали ногой
2	Pedal	Подсхема. Модель педального узла
3	BMC (Brake_master_cylinder)	Подсхема. Модель главного тормозного цилиндра
4	Tube1	Моделирует трубопровод от главного цилиндра до дискового тормоза1 переднего колеса контура 1
5	Tube2	Моделирует трубопровод от главного цилиндра до дискового тормоза2 переднего колеса контура 1
6	Tube3	Моделирует трубопровод от главного цилиндра до дискового тормоза3 заднего колеса контура 2
7	Tube4	Моделирует трубопровод от главного цилиндра до дискового тормоза4 заднего колеса контура 2
8	DiskBrake1	Подсхема. Модель педального дискового тормоза1 переднего колеса
9	DiskBrake2	Подсхема. Модель педального дискового тормоза2 переднего колеса
10	DiskBrake3	Подсхема. Модель педального дискового тормоза3 заднего колеса
11	DiskBrake4	Подсхема. Модель педального дискового тормоза4 заднего колеса

 

Табл. 6.16. Таблица элементов и подсхем схемы тормозного привода

 

Описание индикаторов описано в табл. 6.17.

 

Номер индикатора по порядку	Название индикатора	Назначение индикатора
1	Force_input	Сила действующая на педаль тормоза
2	MasterCylinder1_pressure	Давление на выходе главного тормозного цилиндра первого контура
3	MasterCylinder2_pressure	Давление на выходе главного тормозного цилиндра второго контура

 

Табл. 6.17. Таблица индикаторов

 

 

 

 

 

 

 

5.  Примеры работы схем:

 

Ниже представлены некоторые из графиков полученных в ходе расчетов для схемы представленной на рис. 7.1.

 

 

Рис.7.1. График силы нажатия на педаль водителем

 

Рис. 7.2. График перемещения штока главного цилиндра (BMC1.Displacement_rod)

 

Рис. 7.3. График давления создаваемого в трубопроводе главным тормозным цилиндром

 

 

 

 

Рис. 7.4. График перемещения колодки дискового тормоза переднего правого колеса

 

 

Рис. 7.5. График перемещения колодки дискового тормоза переднего левого колеса

 

 

Рис. 7.6. График перемещения колодки дискового тормоза заднего правого колеса

 

 

Рис. 7.7. График перемещения колодки дискового тормоза заднего левого колеса

Заключение

Были смоделированы различные схемы тормозных систем, элементы тормозных систем.

Была выполнена параметризация схемы, что позволило сделать схему универсальной.

Список использованной литературы

 1.  «Автомобили. Конструкция, конструирование и расчет. Системы управления и ходовая                          часть». Под редакцией д-ра техн. наук проф. А.И.Гришкевича. Минск, Высшая школа, 1987.

2.  Осепчугов В. В., Фрумкин А. К. «Автомобиль: Анализ конструкций, элементы расчета: Учеб­ник для студентов вузов по специальности «Автомобили и автомобильное хозяйство»». М.: Машиностроение, 1989.

3.  http://ru.wikipedia.org/wiki/

4.  http://www.laduga.ru/pradis/pradis.shtml

5.  http://car-exotic.com/vaz-cars/

6.  http://avtonov.svoi.info/brake.htm

7.  http://www.vaz-autos.ru