Małgorzata Bielewicz

204829

Cz/TN 11¹⁵ - 13⁰⁰

^{Projekt nr 2}

^{Hamulec samochodowy}

^{dr inż. Janusz Rogula}

Wrocław 2014 r.

Dane	Obliczenia i szkice	Wyniki
G=30kN V=60$\frac{m}{s}$	Temat: Zaprojektować hamulec do samochodu o ciężarze G= 30kN poruszającego się z prędkością V = 60 $\frac{m}{s}$ Zakładam wymiary: rozstaw osi samochodu L = 2406mm odległość od środka ciężkości od kół przednich L1 = 1136mm wysokość położenia środka ciężkości h = 550mm średnica zewnętrzna kół Dk = 550mm

G=30kN V=60$\frac{m}{s}$ s = 30m	1. Wymagane opóźnienie samochodu przy założeniu, że podczas hamowania porusza się ruchem jednostajnie opóźnionym: założona droga hamowania s = 30m a=$\frac{v^{2}}{2s} = \frac{{16,67}^{2}}{2 \bullet 30} = 4,63\frac{m}{s^{2}}$	a = $4,63\frac{m}{s^{2}}$
a = $4,63\frac{m}{s^{2}}$ g = $9,81\frac{m}{s^{2}}$	2. Wymagany współczynnik tarcia opon o powierzchnię: μ =$\frac{a}{g} = \frac{4,63}{9,81} = 0,47$	μ =0, 47
G = 30kN L = 2406mm L1 = 1136mm h = 550mm Dk = 550mm	3. Wyznaczanie reakcji kół podczas hamowania: $$\sum_{}^{}\text{Fx} = - \ B + 2T_{1} + 2T_{2} = 0$$ $$\sum_{}^{}\text{Fy} = 2R_{1} + 2R_{2} - \ G = 0$$ $$\sum_{}^{}M = Bh + G\left( L - L_{1} \right) - 2R_{1}L = 0$$ $${gdzie:\ \ \ T}_{1} = \mu R_{1};\ \ \text{\ \ \ \ T}_{2} = \mu R_{2};\ \ \ \ B = \ \frac{G}{g}\text{a\ }$$ R1 = $\frac{G}{2L}(\frac{a}{g}h + L - L_{1}$) = $\frac{30 \bullet 10^{3}}{2 \bullet 2406}\left( \frac{4,63}{9,81} \bullet 550 + 2406 - 1136 \right) = 9536\ N$ R2 = $\frac{1}{2}\left( G - 2R_{1} \right) = \frac{1}{2}\left( 30\ 000 - 2 \bullet 9536 \right) = 5464\ $N	R1=9536 N R2=5464 N
R1=9536 N R2=5464 N	4. Obliczam wymagane momenty hamowania hamulców : dla kół przednich: Mh1 = $\frac{1}{2} \bullet R_{h1} \bullet \mu \bullet D_{k} = 0,5 \bullet 9536 \bullet 0,47 \bullet 0,55 = 1238\ N \bullet m$
	dla kół tylnych: Mh2 = $\frac{1}{2} \bullet R_{h2} \bullet \mu \bullet D_{k} = 0,5 \bullet 5464 \bullet 0,47 \bullet 0,55 = 709\ N \bullet m$	Mh1 = 1238 N•m Mh2 = 709 N•m
	5. Typowym rozwiązaniem dla małych samochodów są hamulce tarczowe z przodu i bębnowe z tyłu – tak też przyjmuję rozwiązanie. Przy projektowaniu hamulców tarczowych rzyjmuję: średni promień tarcia hamulca Rh1= 110mm. materiał okładziny ciernej wkładki hamulcowej JT6500 firmy MAKLAND, dla którego współczynnik tarcia ma µ=0,5 , przy nacisku powierzchniowym p =1,5 MPa materiał tarcz hamulcowych : żeliwo szare GJL-250 Uwzględniam, że w hamulcu są umieszczone symetrycznie dwie wkładki cierne z=2
Mh1 = 1238 N•m Rh1= 110mm µ=0,45 z=2	6. Obliczam siłę nacisku na wkładki: N1=$\frac{M_{h1}}{z \bullet \mu \bullet R_{h1}} = \frac{1238}{2\ \bullet \ 0,45\ \bullet \ 0,110}\ $= 11250 N	N1 = 11250 N
dt1 = 52mm	7. Ciśnienie płynu hamulcowego do uzyskania nacisku N1 : zakładam średnicę tłoczka dt1 = 52mm $$\mathbf{\text{\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ }}p = \frac{N_{1}}{\frac{\pi}{4} \bullet d_{t}^{2}} = \frac{11250}{\frac{\pi}{4} \bullet 52^{2}} = 5,29\ MPa$$	p = 5,29 MPa
pdop = 1,5 MPa	8. Z warunku na nacisk powierzchniowy obliczam pole powierzchni wkładki: F1$\ \geq \frac{N_{1}}{p_{\text{dop}}} = \frac{11250}{1,5}$ = 7500 mm^2	F1 = 7500 mm^2
Rh1= 110mm F1 = 8334 mm^2b= 52mm	9. Obliczam kąt α1 na którym oparty jest wycinek: zakładam szerokość wkładki b=dt1= 52mm oraz jej kształt w postaci wycinka pierścienia kołowego o szerokości b i średnim promieniu Rh1 $$\alpha_{1} = \frac{360 \bullet F_{1}}{2 \bullet \pi \bullet R_{h1} \bullet b} = \frac{360 \bullet 7500}{2 \bullet \pi \bullet 110 \bullet 52} = 75$$	α1 = 75
α1 = 83	10. Długość wkładki ciernej mierzona po łuku średniego promienia Rh1: l1 =$\ 2\pi R_{h1}\frac{\alpha_{1}}{360} = 2 \bullet \pi \bullet 110 \bullet \frac{83}{360} = 144\ $mm	l1 = 144 mm
Rh1= 110mm	11. Zewnętrzna średnica tarczy hamulcowej: Dh1 = 2Rh1+b+15mm= 2•110 + 52 + 15 = 287mm	Dh1=287mm
V = 16,67 m/s Dk = 0,55 m	12. Obliczenie prędkości kątowej i prędkości liniowej tarczy hamulcowej: $$\omega = \frac{v}{{0,5D}_{k}} = \frac{16,67}{0,5 \bullet 0,55\ } = 60,6\frac{1}{s}$$ Wyznaczam prędkość liniową tarczy: $$v_{h} = \omega \bullet 0,5D_{h} = 60,6 \bullet 0,5 \bullet 0,287 = 8,7\frac{m}{s}$$	$$\omega = 60,6\frac{1}{s}$$ $$v_{h} = 8,7\frac{m}{s}$$
$${(\text{pμv})}_{\text{dop}} = 0,9MPa\ \frac{m}{s}$$	13. Wyznaczenie wytrzymałości cieplnej: Obliczamy z warunku równowagi cieplnej pμv ≤ (pμv)dop $$\text{pμv} = p\mu v_{h} = 0,30 \bullet 0,31 \bullet 8,7 = 0,80\ \text{MPa}\frac{m}{s}$$ $$0,9\text{MPa}\frac{m}{s} \geq 0,8\ \text{MPa}\frac{m}{s}$$ Zależność jest spełniona.	$$\text{pμv} = 0,80\ \text{MPa}\frac{m}{s}$$
Mh1 = 1238 N•m Rh1= 110mm F1 = 8334 mm^2	14. Naprężenia ścinające między okładziną a blachą zabezpieczającą: Okładzinę cierną hamulca przyklejamy do blachy separcującej klejem MEGA 77. Wytrzymałość kleju na ścinanie kt = 15MPa Mh1 = Fh1 • Rh1 $$F_{h1}\frac{M_{h1}}{R_{h1}} = \frac{1238}{0,110} = 11250\ N$$ $$\tau = \ \frac{F_{h1}}{F_{1}} = \ \frac{11250}{7500} = 1,5\ MPa < k_{t}$$	τ = 1, 5 MPa
	15. W celu zaprojektowania hamulca szczkękowego na tylnych kołach przyjmuję: wewnętrzną średnicę bębna hamulcowego: Dh2=240 mm spiek na okładzinę cierną szczęk, dla którego współczynnik tarcia µ=0,45 , przy nacisku powierzchniowym p =1,5 MPa kąty opasania dla okładziny ciernej α1=20 i α2=160 Stosuję symetryczny układ szczęk i przyjmuję: e1=210mm, e2=105mm , e3=$\frac{D_{h1}}{2} = 120mm$
µ=0,45 Mh2 = 709 N•m Dh2=240 mm e1=210mm e2=105mm e3=120mm	16. Wymagany docisk szczęki do bębna hamulcowego: $$N_{t1} = \frac{2M_{h2}}{\mu D_{h2}(1 + \frac{e_{2} + \mu e_{3}}{e_{2} - \mu e_{3}})} = \frac{2 \bullet 709}{0,45 \bullet 240(1 + \frac{105 + 0,45 \bullet 210}{105 - 0,45 \bullet 120})} = 2674\ N$$	Nt1 = 2674 N
Nt1 = 2674 N	17. Siła z jaką szczęki muszą być rozwierane przez siłownik: Wt1 =$\text{\ N}_{t1}\frac{e_{2} + \text{μe}_{3}}{e_{1}} = 2674\ \bullet \frac{105 + 0,45 \bullet 120}{210} = 2024N$	Wt1 = 2024N
Wt1 = 2024N	18. Wymagane ciśnienie płynu hamulcowego: zakładam średnicę tłoczka siłownika dt2=1’’=25,4mm $p = \frac{W_{t1}}{\frac{\pi}{4} \bullet d_{t2}^{2}}$=$\frac{2024}{\frac{\pi}{4} \bullet {25,4}^{2}} = 3,99\ MPa$ Wymagane ciśnienie płynu hamulcowego jest mniejsze niż dla kół przednich. W takim przypadku należy zastosować do hamulców kół tylnych regulatory ograniczające ciśnienie płynu hamulcowego.	p = 3, 99 MPa
Nt1 = 2674 N	19. Siła docisku drugiej szczęki: Nt2 = Nt1$\frac{e_{2} + \mu e_{3}}{e_{2} - \mu e_{3}} = 2674\frac{105 + 0,45 \bullet 120}{105 - 0,45 \bullet 120} = 8335\ N$	Nt2 = 8335 N
Dh2=240 mm Nt2 = 8335 N	20. Nacisk jednostkowy: przyjmuję szerokość okładziny ciernej b=36 mm p = $\frac{N_{t2}}{D_{h2} \bullet \sin\left( \frac{\alpha_{2} - \alpha_{1}}{2} \right)b} = \frac{8335}{240 \bullet \sin(\frac{160 - 20}{2}) \bullet 36} = 1,08$ nacisk jednostkowy < nacisk dopuszczalny pdop