Instytut Pojazdów

Laboratorium Pojazdów

Ćwiczenie 3

Stanowiskowe badanie mechanizmów hamulcowych

Data wykonania ćwiczenia: 18.10.2013

Zespół wykonujący ćwiczenie:

Nazwisko i imię

1.Brzeziński Maciej

2.Gronek Grzegorz

3.Kociszewski Tadeusz

4.Krajewski Mateusz

5.Chmielewski Mateusz

6.Chomicz Bartosz

Wydział SiMR PW

Rok ak. 2013/2014

Semestr 5

Grupa 3.1

Warszawa 2013r.

1.Cel ćwiczenia

Wyznaczenie parametrów charakteryzujących pracę mechanizmu hamulcowego. Wyznaczenie zależności Momentu hamowania, drogi hamowania, opóźnienia hamowania oraz współczynnika tarcia pary ciernej w zależności od zmian ciśnienia w układzie hydraulicznym uruchamiającym hamulce, prędkości początkowej pojazdu, temperatury pracy pary ciernej.

2.Stanowisko do badań

Stanowisko składa się z :

• Silnika elektrycznego na którego wale zamocowano masę. Energia kinetyczna danej masy odpowiada energii odbieranej przy hamowaniu przez jeden hamulec.

• Mechanizmu uruchamiającego hamulec: siłownika pneumatyczny naciskający na pedał hamulca oraz układy hydraulicznego wyposażonego w zespół pompy hamulcowej.

• Hamulca tarczowego osadzonego na wale połączonym z silnikiem za pomocą sprzęgła jednotarczowego.

• Układu pomiarowego.

3.Pomiary oraz obliczenia

Zmierzone zostały:

• Moment średni hamowania (M_śr)

• Czas hamowania (t_h)

• Ciśnienie w siłowniku pneumatycznym (p_s)

• Prędkość obrotowa (n)

• Średnia temperatura w której pracuje para cierna (temp)

Obliczone zostały:

• Ciśnienie w układzie hydraulicznym uruchamiającym hamulec:

$p = p_{s} \bullet {(\frac{d_{s}}{d_{p}})}^{2}$ [Pa]

Średnica tłoka w siłowniku pneumatycznym d_s=0,1[m]

Średnica tłoczka w pompie hamulcowej d_p=0,0237[m]

• Prędkość początkowa hamującego pojazdu

$v_{0} = \frac{\pi \bullet n}{30} \bullet r_{d}$ [m/s]

$v_{0} = 3,6\frac{\pi \bullet n}{30} \bullet r_{d}$ [km/h]

Promień dynamiczny koła r_d=0,268[m]

• Droga hamowania

$s_{h} = \frac{v_{0} \bullet t_{h}}{2}$ [m]

• Opóźnienie hamowania

$a_{h} = \frac{v_{0}}{t_{h}}$ [m/s^2]

• Współczynnik tarcia pary ciernej

$$\mu = \frac{{2 \bullet M}_{sr}}{\pi \bullet r_{sr} \bullet d^{2} \bullet p \bullet \eta}$$

Średni promień tarcia $r_{sr} = \frac{2}{3} \bullet \frac{{r_{z}}^{3} - {r_{w}}^{3}}{{r_{z}}^{2} - {r_{w}}^{2}}$ [m]

Zewnętrzny promień powierzchni tarcia r_z=0,1275[m]

Wewnętrzny promień powierzchni tarcia r_w=0,0775[m]

Średnica tłoczka zacisku hamulca tarczowego d=0,054[m]

Sprawność części mechanicznej hamulca η=0,98

4.Wyniki

lp.	Mśr [kNm]	th [s]	ps [MPa]	p [MPa]	n [obr/min]	v0 [m/s]	v0 [km/h]	Sh [m]	ah [m/s^2]	temp [st C]	mi
395	0,28	3,9	0,2	3,56	282	7,91	28,48	15,3	2,05	75	0,165
396	0,39	2,8	0,25	4,45	276	7,74	27,87	10,8	2,76	80	0,187
397	0,52	2,2	0,3	5,34	276	7,74	27,87	8,36	3,58	86	0,206
398	0,64	1,7	0,35	6,23	269	7,55	27,16	6,56	4,34	86	0,22
399	0,78	1,5	0,4	7,12	276	7,74	27,87	5,65	5,3	87	0,233
400	0,87	1,3	0,45	8,01	269	7,55	27,16	4,83	5,9	92	0,233
401	0,99	1,1	0,5	8,9	269	7,55	27,16	4,3	6,62	90	0,238

Tabela1. Wyniki pomiarów i obliczeń dla zmiennego ciśnienia p

Rys. 1 Wykres Mhśr, Sh, oraz ah w funkcji ciśnienia.

Rys.2 Wykres współczynnika tarcia µ w funkcji ciśnienia.

lp.	Mśr [kNm]	th [s]	ps [MPa]	p [MPa]	n [obr/min]	v0 [m/s]	v0 [km/h]	Sh [m]	ah [m/s^2]	temp [st C]	mi
402	0,55	1	0,3	5,34	128	3,59	12,93	1,8	13,19	64	0,219
403	0,54	1,4	0,3	5,34	179	5,02	18,08	3,4	13,29	67	0,217
404	0,55	1,7	0,3	5,34	231	6,48	23,33	5,6	13,56	72	0,219
405	0,57	2	0,3	5,34	276	7,74	27,87	7,7	14,08	78	0,227
406	0,57	2,3	0,3	5,34	327	9,17	33,02	11	14,11	87	0,228
407	0,57	2,7	0,3	5,34	378	10,6	38,17	14	14,14	95	0,228
408	0,57	3,1	0,3	5,34	429	12	43,32	18	14,16	100	0,227
409	0,57	3,4	0,3	5,34	481	13,5	48,57	23	14,2	105	0,228
410	0,57	3,8	0,3	5,34	532	14,9	53,72	28	14,21	116	0,226

Tabela2. Wyniki pomiarów i obliczeń dla zmiennej prędkości początkowej v0.

Rys. 3 Wykres Mhśr, Sh, oraz ah w funkcji prędkości początkowej

Rys.4 Wykres współczynnika tarcia µ w funkcji prędkości początkowej.

lp.	Mśr [Nm]	th [s]	ps [Pa]	p [Pa]	n [obr/min]	v0 [m/s]	v0 [km/h]	Sh [m]	ah [m/s^2]	temp [st C]	mi
411	0,98	2	0,5	8,9	481	13,49	48,57	13,8	6,61	146	0,234
412	1	2	0,5	8,9	474	13,3	47,87	13,3	6,65	168	0,24
413	1,04	1,9	0,5	8,9	474	13,3	47,87	12,8	6,93	186	0,248
414	1,07	1,9	0,5	8,9	468	13,13	47,26	12,2	7,06	201	0,256
415	1,11	1,8	0,5	8,9	474	13,3	47,87	12	7,39	216	0,266
416	1,14	1,7	0,5	8,9	468	13,13	47,26	11,4	7,54	225	0,273
417	1,17	1,7	0,5	8,9	474	13,3	47,87	11,4	7,73	235	0,279
418	1,17	1,7	0,5	8,9	474	13,3	47,87	11,4	7,73	242	0,28
419	1,16	1,7	0,5	8,9	474	13,3	47,87	11,4	7,73	251	0,278
420	1,17	1,7	0,5	8,9	474	13,3	47,87	11,3	7,82	260	0,281
421	1,16	1,7	0,5	8,9	474	13,3	47,87	11,4	7,73	268	0,278
422	1,15	1,7	0,5	8,9	474	13,3	47,87	11,6	7,64	279	0,275
423	1,15	1,7	0,5	8,9	474	13,3	47,87	11,6	7,64	286	0,275
424	1,14	1,8	0,5	8,9	474	13,3	47,87	11,7	7,55	294	0,272
425	1,14	1,8	0,5	8,9	474	13,3	47,87	11,7	7,55	305	0,272
426	1,13	1,8	0,5	8,9	474	13,3	47,87	11,8	7,47	313	0,269
427	1,11	1,8	0,5	8,9	474	13,3	47,87	12	7,39	326	0,267
428	1,1	1,8	0,5	8,9	474	13,3	47,87	12,1	7,31	335	0,263

Tabela3. Wyniki pomiarów i obliczeń dla zmiennej temperatury.

Rys. 5 Wykres Mhśr, Sh, oraz ah w funkcji temperatury.

Rys.6 Wykres współczynnika tarcia µ w funkcji temperatury.

Rys.7 Przykładowy przebieg czasowy parametrów: p, n, temp, Mh2 (Moment hamujący).

5.Wnioski

Biorąc pod uwagę wyniki pomiarów oraz uzyskane charakterystyki jesteśmy w stanie powiedzieć, że:

Ze wzrostem ciśnienia w układzie hydraulicznym mechanizmu hamulcowego rośnie moment hamowania oraz opóźnienie hamowania, maleje droga hamowania.

Od prędkości początkowej nie zależy moment hamowania oraz opóźnienie hamowania, ze wzrostem prędkości początkowej rośnie droga hamowania.

Ze wzrostem temperatury rośnie moment hamowania oraz opóźnienie hamowania aż do osiągnięcia wartości maksymalnej, w naszym wypadku jest to ok. 270 stopni Celsjusza, droga hamowania natomiast maleje i osiąga dla tej wartości temperatury minimum. Po przekroczeniu 270 st. Celsjusza moment hamowania oraz opóźnienie maleje, droga hamowania wydłuża się.

Wyraźne zmiany współczynnika tarcia możemy zaobserwować przy zmianach temperatury oraz ciśnienia w układzie hydraulicznym.