POLITECHNIKA ŚWIĘTOKRZYSKA KATEDRA POJAZDÓW SAMOCHODOWYCH I TRANSPORTU LABORATORIUM SAMOCHODÓW I CIĄGNIKÓW
SPRAWOZDANIE
LABORATORIUM
BEZPIECZEŃSTWA TRANSPORTU SAMOCHODOWEGO
Nr. ćwiczenia 3B
Data:
Data zaliczenia:
Lp.
1
2
3
4
5
6
7
8
9

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z metodami i możliwościami badania hamulców samochodowych na stanowisku SBUH (Stanowisko do Badania Układów Hamulcowych) a także przeprowadzenie serii prób, których efektem będzie wykreślenie (przy użyciu programu komputerowego „Analiza SBUH") przebiegów czasowych prędkości samochodu, momentu hamującego, siły nacisku na tłok pompy hamulcowej, ciśnienia w układzie hydraulicznym a także utworzenie pliku danych z serii pomiarowej, będącego zapisem z kolejnych pomiarów: siły nacisku na tłok pompy hamulcowej, prędkości początkowej samochodu, oraz obliczonych: opóźnienia i drogi hamowania.

1. Wstęp teoretyczny

Hamulec jest to urządzenie do hamowania ruchomych części mechanizmu, maszyny lub całego urządzenia; jego zasada działania jest oparta na zjawisku tarcia między dociskanymi elementami ruchomym i nieruchomym (hamulec cierny), oporu stawianego przez płyn poruszającemu się w nim ciału (np. hamulec aerodynamiczny), oddziaływania pól elektromagnet. (hamulec elektromagnetyczny) itp.; ze względu na rodzaj ruchu zespołu hamowanego rozróżnia się hamulce obrotowe (np. hamulce klockowe, bębnowe, tarczowe, szczękowe) i hamulce postępowe; do hamulców postępowych należą np. płozy hamulcowe (stalowe podkładki nakładane na szyny), hamulce torowe (hamulce wbudowane w tor, hamowanie następuje np. przez nacisk na boczne powierzchnie kół wagonów) oraz hamulce aerodynamiczne. Podczas hamowania energia kinet. hamowanych maszyn zamienia się na ciepło, co powoduje konieczność odprowadzania ciepła z urządzeń hamulcowych, zwł. tych urządzeń i pojazdów, w których częstość hamowania jest b. duża. Sterowanie (włącza nie i wyłączanie) hamulca odbywa się za pomocą urządzeń sterowniczych, tworzących wraz z nimi tzw. układy hamulcowe ; urządzenia te mogą mieć napęd mech. (rozpieracz hamulcowy uruchamiany za pośrednictwem cięgła), hydrauliczny (rozpieracz zastąpiony cylindrem z tłokiem poruszającym się stosownie do zmian ciśnienia płynu hamulcowego, np. silikonowego lub glikolowego) albo pneumatyczny. W 1833 G. Stephenson zastosował w parowozie hamulec cierny sterowany parą; 1867 G. Westinghouse wynalazł hamulec cierny sterowany sprężonym powietrzem, a 1872 hamulec cierny samoczynny sterowany sprężonym powietrzem, stosowany w kolejnictwie (działanie polega na samoczynnym zahamowaniu pojazdu w przypadku utraty szczelności przewodów hamulcowych, np. wskutek rozerwania składu pociągu. W 1879 I.G. Hardy wynalazł hamulec samoczynny próżniowy, a 1900 G. Knorr skonstruował hamulec szybkodziałający. Pierwsze samochody miały hamulce cierne sterowane mechanicznie.

Układ hamulcowy to wszystkie elementy i układy w pojeździe, których przeznaczeniem jest jego zatrzymanie. W samochodzie wyróżniamy dwa układy hamulcowe:

• podstawowy (roboczy) - aktywowany i obsługiwany prawą nogą, jest to zwykle układ hydrauliczny, jest to układ jednostabilny.

• dodatkowy (awaryjny; potocznie: ręczny) - aktywowany ręcznie lub lewą nogą, jest to zwykle układ cięgien i dźwigni, jest to układ wielostabilny.

Układ hamulcowy jest najważniejszym układem bez którego niemożliwe by było użytkowanie samochodów. Jak sama nazwa wskazuje służy do hamowania pojazdu. We współczesnych autach stosuje się wyłącznie hamulce uruchamiane hydraulicznie. Głównymi częściami układu hamulcowego są: pedał hamulca, pompa hamulcowa, przewody doprowadzające płyn hamulcowy do zacisku oraz elementy hamujące. Wśród tych ostatnich można wyróżnić tarcze hamulcowe (stosuje się je przeważnie na osi przedniej pojazdu) lub hamulce bębnowe które hamują oś tylną.

Hamulec służy do zmniejszania prędkości pojazdu samochodowego lub do utrzymywania go w bezruchu . Prawidłowość i skuteczność działania hamulców decydują o sprawności oraz bezpieczeństwie ruchu drogowego. Prawie we wszystkich krajach znalazło to odzwierciedlenie w przepisach drogowych ,określających wymagania co do własności i skuteczności działania hamulców .

Ujmując ogólnie , zadaniem hamulców jest zmniejszenie prędkości jazdy aż do jej całkowitego wytracenia wówczas , gdy kierowca uzna za stosowne zatrzymać samochód .

Zależnie od sposobu pracy rozróżnia się następujące mechanizmy hamulcowe:

* chwilowego działania - przystosowany do działania przez krótki czas

z dużą skutecznością i powodujący gwałtowne opóźnienie ruchu pojazdu , np. w niebezpiecznej sytuacji ,

* ciągłego działania - ( tzw. zwalniacz ) - przystosowany do pracy przez dowolnie długi czas i powodujące umiarkowane opóźnienie ruchu pojazdu , np. podczas zjeżdżania po pochyłości,

* postojowy - przystosowany do utrzymania w bezruchu pojazdu na postoju przez nieograniczony czas , nawet na drodze o dużym pochyleniu .

Eksploatacja układu hamulcowego

Obsługa całego układu hamulcowego polega na okresowym sprawdzaniu czy nie występują wycieki płynu hamulcowego oraz stanu połączeń przewodów hamulcowych, osadzenia zbiorniczka płynu hamulcowego oraz zużycia eksploatacyjnego klocków, tarcz, szczęk i bębnów hamulcowych. Fabryka zalecała wymianę co 5 lat (lub 100 000 km) elastycznych przewodów hamulcowych oraz wszystkich elementów gumowych znajdujących się w układzie hamulcowym a co dwa lata elementów gumowych pompy hamulcowej). Wycieki płynu hamulcowego jak i zwiększający się skok pedału hamulca świadczą o konieczności wymiany, lub naprawy pompy (o ile wadliwe działanie nie wynika z innych przyczyn). Naprawa pompy sprowadza się do wymiany elementów gumowych i sprawdzeniu wewnętrzne powierzchni cylindra pompy; jeśli powierzchnia ta jest zadowalająca wymianie podlegają wszystkie elementy gumowe. Wżery i zarysowania kwalifikują do wymiany całą pompę. Należy pamiętać, aby wszystkie czynności związane z naprawą układu hamulcowego wykonywać niezwykle starannie W przypadku wymiany pompy hamulcowej należy pamiętać, że pompa montowana do kwietnia 1992 roku o średnicy wewnętrznej 22 mm może współpracować z podciśnieniowym urządzeniem wspomagającym produkowanym do tych pomp. To samo dotyczy pompy o średnicy 22,2 mm, która była montowana do kwietnia 1992 roku. Pompy te oraz serwa nie są wzajemnie wymienne. W przypadku stwierdzenia wadliwego działania korektora hamulcowego należy próbować naprawić (poprzez wymianę elementów gumowych), lub wymienić korektor na nowy. Z eksploatacji wynika, że uszkodzenia korektora hamowania występują bardzo rzadko, jednak nie można ich wykluczyć.

1- cierne materiały hamulcowe

2- hydraulika hamulcowa

2.1- płyn hamulcowy

3- węże hamulcowe i zabezpieczenia

3.2- zabezpieczenie węży

3.3- nietypowe węże hamulcowe

4- przewody hamulcowe

4.1- przewody dwupłaszczowe

4.2- przewody asortyment według katalogu

4.3- przewody miedziane dla weteranów

4.4- produkcja przewodów na zamówienie

5- linki hamulcowe

5.1- linki hamulcowe

5.2- produkcja według wzoru

6- uszczelki hamulcowe

6.1- zestawy remontowe uszczelek

6.2- uszczelki pojedynczo

7- zestawy akcesoriów układu hamulcowego

8- przewody paliwowe

8.1- węże paliwowe

8.2- przewody paliwowe

10- części akcesoriów układu hamulcowego

10.1- gwintowane i nakręcane złączki

10.2- sprzęgła przewodu hamulcowego

10.3- redukcja połączenia gwintowego

10.4- elementy rozdzielajÄ…ce przewodu hamulcowego

10.5- śruby odpowietrzające

10.6- uchwyt przewodów

10.7- sprężyny zabezpieczające

10.8- kołki zabezpieczające

10.9- miski kołków

10.10- trzpień zacisków hamulcowych

10.11- rowki do zabezpieczenia okładziny hamulcowej

10.12- bezpiecznik dźwigni

10.13- sprężyny samoregulacji

10.14- zabezpieczenie zacisków hamulcowych

1. Przebieg ćwiczenia oraz opis i zasada działania stanowiska bezwładnościowego

Podczas wykonywania ćwiczenia należy zwrócić szczególną uwagę na przepisy BHP obowiązujące w czasie pracy na stanowisku badawczym. Stanowisko SBUH z uwagi na wirującą ze znaczną prędkością masę należy do najniebezpieczniejszych urządzeń znajdujących się na wyposażeniu laboratorium. Zabrania się przebywania w płaszczyźnie obwodowej tarcz wirujących oraz w bliskiej odległości od nich podczas pracy stanowiska! (bezpieczną obsługę stanowiska umożliwiają urządzenia sterowania i kontroli zgrupowane w pulpicie sterowniczym umieszczonym w pewnej odległości od stanowiska). Zabrania się samowolnego uruchamiania stanowiska oraz użytkowania go bez osłon mas wirujących! Zabrania się dotykania urządzeń elektrycznych z uwagi na groźbę porażenia prądem z trójfazowej instalacji elektrycznej! Wszelkie uwagi w kwestii bezpieczeństwa i prawidłowości pracy urządzeń stanowiska należy niezwłocznie zwracać prowadzącemu ćwiczenie. Ze względu na dużą bezwładność układu oraz liczbę wykonywanych prób sprzęgło odłączające silnik od układu powinno pracować płynnie (istnieje niebezpieczeństwo przepalenia tarczy sprzęgła ).

Na rysunku poniżej znajduje się schemat konstrukcyjny stanowiska bezwładnościowego uwzględniający jego modernizację (zamianę czujników analogowych i mechanicznych na czujniki tensometryczne i termoemisyjne oraz włączenie ich w system komputerowej rejestracji i analizy danych).

System komputerowej rejestracji i analizy danych pozwala usprawnić sposób gromadzenia i obróbki parametrów pracy stanowiska, oraz umożliwia wychwycić subtelności niezauważalne przy użyciu czujników mechanicznych (z uwagi na dużą inercję). Tak np. możliwe do zaobserwowania jest bicie bębna hamulcowego, nieszczelność siłownika pneumatycznego uruchamiającego pedał hamulca, pulsacje w przewodach hydraulicznych.

Główna masa wirująca stanowiska została dobrana w ten sposób aby odwzorować siłę bezwładności samochodu znajdującego się w ruchu opóźnionym, przypadającą na jedno koło Warianty instalacji tarcz powodują, iż można uzyskać cztery różne wartości momentów bezwładności.

Rys. I. Schemat konstrukcyjny stanowiska bezwładnościowego do badania układu hamulcowego.

Elementy stanowiska SBUH :

1. Silnik elektryczny SZUe78b o mocy 17lkW i obrotach nominalnych 720obr/min ().

2. Główna masa wirująca.

3. Sprzęgło jednotarczowe służące do odłączania silnika

4. Sprzęgło wielotarczowe.

5. Badany hamulec przedniego koła.

6. RamiÄ™ reakcyjne.

7. Czujnik tensometryczny do pomiaru siły na ramieniu reakcyjnym (do momentu hamowania)

8. Hamulce do pomiaru statycznego.

9. Pompa hamulcowa.

10. Czujnik tensometryczny mierżący siłę nacisku na tłok pompy hamulcowej.

11. Układ hydrauliczny przewodów hamulcowych.

12. Czujnik tensometryczny ciśnienia w układzie hydraulicznym.

13. Czujnik prędkości obrotowej bębna.

14. Kanały do pomiarów temperatury (2 szt.).

15. Wzmacniacz impulsów OST-6k.

16. Komputer przenośny klasy PC z kartą analogowo-cyfrową DAQCard-700.

1. Obliczenia

Lp.	Prędkość [km/h]	Prędkość obrotowa [obr/min]	Ciśnienie [at]
1	30	227	2
2	50	380	2
3	80	606	2

• czÄ™stotliwość próbkowania 100Hz (1 sekunda 100 wartoÅ›ci)

• czas trwania jednej próby pomiarowej – 20 sekund (2000 próbek)

Badanie zostało przeprowadzone dla prędkości 30km/h, 50km/h i 80km/h, które odpowiadają następującym prędkościom obrotowym 227 obr/min, 380obr/min i 606 obr/min. W symulacji ruchu pojazdu działaliśmy ciśnieniem 2,3 i 4 atmosfer.

$$a = \frac{Vp - Vk}{t}$$

Pierwszy pomiar:

30 km/h = 8,3 m/s

$$a = \frac{8,3}{19.04} = 0.44\ m/s$$

Drugi pomiar:

50 km/h = 13,9 m/s

$$a = \frac{13,9}{19.04} = 0.73\ m/s$$

Trzeci pomiar:

80km/h = 22,2m/s

$$a = \frac{22,2}{19.04} = 1,17\ m/s$$

$$t = \frac{\text{Vo}}{a}$$

V_o= a*t

s= v_o*t-$\frac{a*t}{2}$

1. Wykresy

1. Zależność między opóźnieniem hamowania a, a prędkościa początkową wobec różnych wartości ciśnienia

1. Zależność między drogą hamowania s, a prędkością początkową wobec różnych wartości ciśnienia hydraulicznego w układzie

1. Zależność między opóźnieniem hamowania a, a siłą nacisku na tłok pompy F

1. Zależność między drogą hamowania s, a siłą nacisku na tłok pompy F

1. Wnioski

Po przeprowadzonym ćwiczeniu polegającym na badaniu hamulców na stanowisku rolkowym można stwierdzić, że:

- podczas zależności między opóźnieniem hamowania a, a prędkością początkową wobec różnych wartości ciśnienia im większe ciśnienie w tłoku pompy hamulcowej tym większe opóźnienie dla tej samej prędkości oraz, że przy tym samym ciśnieniu im większa prędkość początkowa tym większe opóźnienie,

- podczas zależności między drogą hamowania s, a prędkością początkową wobec różnych wartości ciśnienia hydraulicznego w układzie wraz ze wzrostem ciśnienia w tłoku zmniejsza się droga hamowania oraz im większa prędkość początkową tym droga hamowania również jest większa,

- podczas zależności między drogą hamowania s, a siłą nacisku na tłok pompy F wraz ze wzrostem ciśnienia rośnie siła nacisku lecz maleje droga hamowania.

W trakcie wykonywania ćwiczenia mogło dojść do błędów pomiarowych spowodowanych niedokładnością przyrządów pomiarowych