JÍZDNÍ ÚSTROJÍ. transformace (změna) rotačního pohybu kola na posuvný pohyb vozidla

JÍZDNÍ ÚSTROJÍ Přenáší všechny síly mezi vozidlem a vozovkou prostřednictvím kol. Funkce kola: přenos svislých (vertikálních) sil od tíhy vozidla přenos vodorovných (horizontálních) hnacích, brzdících a bočních sil transformace (změna) rotačního pohybu kola na posuvný pohyb vozidla

.

Části kola hlava (střed uložení kola), disk (plný, paprskový), ráfek pneumatika. Přímý styk vozidla s vozovkou zabezpečuje pneumatika, která je nasazená na ráfek. Díky pneumatice je kolo dále důležitým prvkem odpružení vozidla (pružnost v radiálním směru) a prvkem řízení (tuhost v bočním směru). 2008/2009

Dopravní a manipulační technika

1

PNEUMATIKA 1888 Dunlop – patent na pneumatiku

2008/2009


2

PNEUMATIKA Běhoun – styková plocha opatřená vzorkem mezi pneu a vozovkou, 1,6 mm

2008/2009


3

PNEUMATIKA Kostra – z kordových vložek (tvořené vlákny z bavlny, nylonu, oceli, Al) určuje nosnost a druh: Diagonální – vlákna orientována diagonálně (křížem) k rovině procházející osou kola Radiální ‐ vlákna orientována radiálně v rovině procházející osou kola (od roku 1948), Výhody:‐ nižší odpor valení (f), větší tuhost (δ), 2x větší km výkon Nevýhody: ‐ nižší útlum vibrací, citlivost na změnu huštění.

Osa kola

2008/2009


4

PNEUMATIKA Nízkoprofilové ψ 0,6 až 0,3 Výhody: ‐vyšší km výkon, vyšší tuhost, přenos hnací a brzdící síly Nevýhody: ‐snížení podílu pérování, aquaplaning

Značení OA: 165/70 R13 82 Q 195/65 R14 89 H

šířka B (mm)

série ψ .100

index nosností: 82 = 475 kg dovolená nosnost 89 = 580 kg 50 = 190 kg 200 = 14 000 kg

2008/2009

ψ = 0,8 - série 80 0,7 OA, NA 0,6 0,5 sportovní automobily 0,4 0,3 závodní automobily

konstrukce kostry (radiální)

jmenovitý index nosností průměr ráfku (‘)

kategorie rychlosti

kategorie rychlosti: G =90 km/h Q =160 km/h R = 170 km/h S = 180 km/h T = 190 km/h U = 200 km/h H = 210 km/h V = 240 km/h Y = 300 km/h ZR = nad 300 km/h


D r = + B ⋅ψ 2

5

PNEUMATIKA 11 R 22,5

NA:

šířka B (‘)

nebo

295 / 80 R22,5 šířka B (mm)

OA, NA: TUBELESS ‐ označení bezdušového pláště TUBE TYPE ‐ plášť s duší M+S POLAR ‐ označení pro zimní provoz (bláto a sníh) STEEL ‐ nárazník z ocel. kordu ALL STEEL ‐ nárazník i kostra z ocel. kordu Další nápisy dle EHK v souvislosti s požadavky DOT (vývoz do USA): DOT (Department of Transportation) ‐ ministerstvo dopravy UTQG (Uniform Tire Quality Grading) ‐ jednotné označení jakosti •označení relativní odolnosti běhounu proti opotřebení v % TREAWEAR 100 •označení velikosti součinitele adheze neboli hodnocení brzdné schopnosti (na mokrém asfaltu a mokrém betonu) TRACTION A(max.ϕ), B, C •hodnocení tepelné odolnosti TEMPERATURE (A, B, C) •indikátor opotřebení TWI (Tread Wear Indicator) - výstupek na dně dezénových drážek = 1,6 mm 2008/2009


6

PRŮMĚRY KOLA: rn ro rs rd -

jmenovitý volný statický dynamický

rk -

valení

r-

výpočtový

- teoretický poloměr nezatíženého kola (tabulky) - skutečný poloměr nezatíženého kola (tabulky) - při statickém zatížení (ω=0) - vzdálenost od osy kola k vozovce, po které se valí při zatížení (geometrický parametr - význam při vyšetřování sil. poměrů) poloměr fiktivního kola (kinematický parametr), které se ideálně odvaluje a má stejnou posuvnou rychlost jako skutečné kolo - definice r = rko valivý poloměr vlečeného (hnaného) kola Mk=0; rko udáván v katalozích pneu jako účinný obvod 2 ⋅ π ⋅ rko

rk =

v

ωk

,

s = 2 ⋅ π ⋅ rk ⋅ n k

=>

rk =

s 2 ⋅π ⋅ n k

r = 1,02 rd ‐diag. r = (1,05 ‐1,08)rd ‐radial.

2008/2009


7

KINEMATICKÉ POMĚRY PŘI VALENÍ KOLA

A) IDEÁLNÍ ODVALOVÁNÍ (BEZ PROKLUZU A SMYKU)

v = vo = rk ⋅ ωk = r ⋅ ωk

Mk = 0 (vlečené kolo)

Mk > 0 (hnané kolo) r > rk rychlost vozidla

B) ODVALOVÁNÍ S PROKLUZEM

v = vo - vp = r ⋅ωk - vp = rk ⋅ωk

=>

vp = ωk ⋅ (r - rk )

měrný prokluz (skluz)

vp

r - rk r = 1 − k ; δ h = 1 => rk = 0, δ h = 0 => rk = r v r r r skluzová účinnost ηδh = 1 - δ h = k

δh =

=

r

skluzová účinnost Vp 2008/2009

δh=

vp r - rk rk = = 1− ; v r r


δ h = 1 => rk = 0, δ h = 0 => rk = r ηδ h = 1- δ h =

rk r

8

C) ODVALOVÁNÍ SE SMYKEM

Mk < 0 (brzděné kolo) r < rk

v = v o + v s = r ⋅ ω k + v s = rk ⋅ ω k

rychlost vozidla

měrný smyk

smyková účinnost

2008/2009

δb = -

=>

v s = ω k ⋅ (rk - r )

vs r -r r = − k = - 1; δ b = -1 => rk = ∞, δ b = 0 => rk = r v rk rk

ηδb = 1 + δ b =

r rk Dopravní a manipulační technika

9

SILOVÉ POMĚRY NA KOLE Os, Ov ‐ odpor setrvačnosti a odpor vzduchu ≈ 0 Ms, Mv - momenty setrvačnosti a odporu vzduchu

Ms = Jk ⋅

d ωk dv , Fs = m ⋅ dt dt

a ‐ rameno odporu valení

G k = Zk Fξ = X k - O s - O v M k = Zk ⋅ a + X k ⋅ r + M s + M v definice součinitele valení a zavedení fiktivní hnací síly

f=

a r Fk =

získáme náhradní schéma:

Mk r

a Mk = Zk ⋅ + X k = Zk ⋅ f + X k = Of + X k r r a M f = Zk ⋅ a = Zk ⋅ ⋅ r = Zk ⋅ f ⋅ r r M k = M f + X k ⋅ r = Z k ⋅ f ⋅ r + (Fk - O f ) ⋅ r Fk =

2008/2009


10

POHYBOVÉ STAVY KOLA. 1) hnací kolo 2) hnané kolo 3) brzdící kolo 4) volné kolo

Mk > 0; Mk > Zk . a = Mf => souč. adheze ϕ . Zk ≥ Xk > 0 Mk = 0; Xk = Zk . f = Of Mk <0 Mk = Zk . a = Mf => Fk = Of

součinitel adheze součinitel valení součinitel obvodové síly

součinitel hnací síly

valivá účinnost

účinnost skluzová

celková účinnost

η = f

ϕ =

Xk Zk

f=

Of Zk

ηX =

Xk Zk

γF =

Fk Zk

Xk η X = Fk γ F

ηδh = 1 - δ h =

η = ηδh ⋅η f c

Při valení absolutně nepružného kola a=0, f=0 => volné ≡ hnané, neutrální kolo v tomto případě neexistuje. 2008/2009


rk r

11

SOUČINITEL ODPORU VALENÍ závisí na: O f= f Zk

a)konstrukčních faktorech pneumatiky b)provozních faktorech pneumatiky

a) konstrukční

2008/2009


12

SOUČINITEL ODPORU VALENÍ b) provozní

OA radiální 0,012-0,017 diagonální 0,015-0,02

Asfalt Beton Dlažba Polní cesta Tráva Písek Sníh Bahno Náledí

2008/2009

NA radiální 0,005-0,01 diagonální 0,008-0,015

0,01-0,02 0,015-0,025 0,02-0,03 0,04-0,15 0,08-0,15 0,15-0,30 0,20-0,30 0,20-0,40 0,01-0,025


13

SOUČINITEL ADHEZE

ϕ=

Xk Zk

2008/2009

soudržnost pneu s tuhou podložkou závisí na: •vlastní pneu (dezén, vzorek, materiál běhounu, teplotě, tlaku huštění) •podložce (materiál, vlhkost, teplota, mikronerovnosti, nečistoty) •rychlosti jízdy


14

AQUAPLANING

2008/2009

Klouzání pneumatiky na vodě (podélný i boční směr) – pneumatika valící se velkou rychlostí ve vrstvě vody vytváří v přední části vodní hlín, který se může zvětšit tak, že dojde k oddělení celé plochy dotyku pneumatiky od vozovky. Voda stlačená v přední části dotyku pneu s vozovkou je odváděna podélnými drážkami do zadní časti a odtud ven. Kromě toho je voda odváděna i příčnými drážkami. Při vzniku vodního hlínu již odvod vody není dostatečný. Vznik aquaplaningu závisí: •rychlosti •tloušťce vodní vrstvy •hloubce drážky dezénu a jejich orientaci


15

STABILITA JÍZDY VOZIDLA Základní podmínkou stability je dostatečná adheze mezi kolem a vozovkou. Dynamické vlastnosti vozidla jsou limitovány adhezními podmínkami. Obecně platí, že přivedená hnací síla Fk je omezena silou adhezní Fad a její případný přebytek se projeví prokluzem kol.

Fk ≤ Fad ≈ ϕ ⋅ Z Zvláštním případem je ztráta styku kola

ϕ……součinitel adheze Z… radiální reakce na kolech hnací nápravy nebo náprav

Z ≤0 Při jízdě vozidla jsou pro stabilitu rozhodující vedle adheze i síly mezi koly a vozovkou. Základní síly jsou:

Hnací síla (1)

Brzdící síla (2)

Boční síla (3)

Tíha (4)

2008/2009


16

STABILITA JÍZDY VOZIDLA

Kammova adhezní kružnice ohraničuje oblast stability jednotlivého kola vozidla od sil v podélném (brzdící nebo hnací) Fx a bočním směru (setrvačná v zatáčce, od bočního větru nebo od příčného sklonu) Fy Jedná se o síly mezi kolem a vozovkou ve vodorovné rovině, které se při současném působení skládají.

Fadh ≥ Fc = F + F 2 x

Fy

2 y

Pro danou výslednici Fc a adhezní sílu Fadh je stabilní zelené pole

y

Fc

Fx

Fadh = ϕ ⋅ Z k = ϕ x2 + ϕ y2 ⋅ Z k

x 2008/2009


17

STABILITA JÍZDY VOZIDLA

Příklady mezí stability

Fadh Fy

Fc

y

y

Fx x

Fadh = Fc = Fx2 + Fy2 Brždění v zatáčce

2008/2009

Fy

y

Fc

Fadh

Fadh

Fx x

Fadh = Fc = Fy Jízda v zatáčce bez brždění


x

Fadh = Fc = Fx Jízda v přímém směru s bržděním

18

ŘÍDÍCÍ ÚSTROJÍ Slouží k udržování nebo ke změně směru jízdy automobilu v závislosti na přání řidiče. Řízení u automobilů je realizováno natáčením předních kol kolem rejdových čepů. Natáčení vnitřního a vnějšího kola musí splňovat geometrické podmínky (Ackermannovy) pro bezkluzové odvalování po křivkách se společným středem. Teoretický poloměr zatáčení l l – rozvor náprav Rt = ψ ‐ úhel zatáčení automobilu tg

ψ

Vzdálenost mezi otočnými čepy b – rozchod kol j ‐ poloměr rejdu

Úhly natočení kol: ψ´vnitřní ψ´´vnější

b′ = b − 2 ⋅ j ctg ψ ′ =

Rt −

b′ 2

l b′ Rt + 2 ctgψ ′′ = l

Ackermanova podmínka Schéma zatáčejícího vozidla

2008/2009


ctgψ ′ − ctgψ ′′ = −

b′ l 19

ŘÍDÍCÍ ÚSTROJÍ

y ϕ

Ackermanova podmínka je konstrukčně realizována kloubovým lichoběžníkem řízení.

lichoběžník řízení

mechanizmus řízení převodovka řízení sloupek a hřídel řízení volant

Velikost úhlu ϕ je možné pro zadané (předpokládá svislé rejdové čepy)

2008/2009

y a R graficky určit tzv. Causantovou konstrukcí


20

GEOMETRICKÉ ODCHYKLY V SYSTÉMU ŘÍZENÍ od ideálních svislých rovin ÚČEL 9 Vymezení vůlí (vibrace) 9 Stabilizace pohybu vozidla 9 Snadná ovladatelnost Zk .sin ε ‐ vymezuje vůli v uložení kola j – menší poloměr rejdu snižuje ovládací sílu u pozitivního odklonu (negativní u neřízených kol zadní nápravy)

DRUHY ODCHYLEK

9 Odklon kola

A‐B

9 Sbíhavost kol

Vymezení vůlí v lichoběžníku řízení – zabránění rozkmitání kol 2008/2009


21

GEOMETRICKÉ ODCHYKLY V SYSTÉMU ŘÍZENÍ od ideálních svislých rovin

M stab = Z k ⋅ j ⋅ sin β ⋅ sin ψ 9 Příklon otočného čepu

j

Mstab vrací kola do přímého směru při průjezdu zatáčkou γ

Záklon vrací kola do přímého směru 9 Positivní – náhon zadních kol 9 Negativní – náhon předních kol

9 Záklon otočného čepu

x 2008/2009

X ‐ závlek


22

SMĚROVÁ STABILITA Schopnost vozidla dodržovat řidičem stanovený směr jízdy při působení boční síly

δ 1 = ξ1 ⋅ Y1

V ZATÁČCE l

δ2

Vliv polohy těžiště a pružnosti pneu

N

δ1

T

Y1

Y2

Neutrální:

Rs

Nedotáčivé: Rt

Přetáčivé: ψ

O

2008/2009

ψ

Rs =

δ 2 = ξ 2 ⋅ Y2 l

tg (ψ − δ 1 ) + tgδ 2

δ 1 = δ 2 → Rs ≈ Rt δ 1 > δ 2 → Rs > Rt δ 1 < δ 2 → Rs < Rt

Automobil je konstruován tak, aby se při rovnoměrné jízdě a s předepsaným zatížením se choval stabilně tj. neutrálně až mírně nedotáčivě. Nestabilní (přetáčivé) směrové chování automobilu můžeme nechtěně dosáhnout těmito zásahy: 9 posunutím těžiště do zadní části automobilu nesprávným rozložením nákladu, O´ 9 podhuštěním pneumatik na zadní nápravě, 9 montáží pneumatik menší boční tuhosti (např. diagonálních) na zadní nápravu. 9 zvýšením hnací síly v zatáčce se snižuje boční tuhost pneu a roste směr. odch. u hnací ZN přetáčivost, u hnací PN nedotáčivost Dopravní a manipulační technika

23

SMĚROVÁ STABILITA Porovnání směrových odchylek kol přední a zadní nápravy určuje směrové chování vozidla v zatáčce: Neutrální: vozidlo zatáčí tak jak je řízeno, v případě shodných pneumatik ξ1=ξ2 je těžiště vozidla uprostřed rozvoru. Nedotáčivé: vozidlo zatáčí méně než je řízeno (řidič koriguje natáčením volantu ve směru zatáčení), chování je stabilní neboť větší poloměr zatáčení snižuje velikost odstředivé síly a následně reakce a směrové odchylky. Při shodných pneumatikách je poloha těžiště v přední části vozidla. Přetáčivé: vozidlo zatáčí více než je řízeno (řidič koriguje natáčením volantu proti směru zatáčení), chování je nestabilní neboť menší poloměr zatáčení zvětšuje velikost odstředivé síly a následně i reakce a směrové odchylky. Překročí-li reakce adhezní síly může dojít k bočnímu smyku. Při shodných pneumatikách je poloha těžiště v zadní části vozidla.

2008/2009


24

SMĚROVÁ STABILITA Schopnost vozidla dodržovat řidičem stanovený směr jízdy při působení boční síly

l

V PŘÍMÉM SMĚRU : boční vítr Ov

δ2 Ov

příčný svah G.sinβ

δ1

T Neutrální:

Y2

Y1 Nedotáčivé:

δ 1 = δ 2 → Rs = ∞

δ1 > δ 2

Vozidlo zatáčí ve směru působení síly. Chování je stabilní, neboť při zatáčení vzniká odstředivá síla zmenšující prvotní boční sílu

Rs

Přetáčivé:

δ1 < δ 2

Vozidlo zatáčí proti směru působení síly. Chování je nestabilní, neboť při zatáčení vzniká odstředivá síla zvětšující prvotní boční sílu. O´ 2008/2009


25

SMĚROVÁ STABILITA

Elektronický systém zajišťující stabilitu řízení směru vozidla

2008/2009

(Elektronic Stability Programm) zajišťuje v kritických přechodových stavech stabilitu směru vozidla. Systém zasahuje do brzdícího systému ABS a do hnacího systému ASR. V zatáčce, nebo při bočním větru, event. příčném sklonu vozovky se vozidlo chová neutrálně, udržuje směr daný řidičem. Mechanizmus samočinné stabilizace nastává přibržděním určitého kola v případě průjezdu vozidla zatáčkou. Vzniklý moment vůči těžišti vrátí vozidlo do žádaného směru.


26

SMĚROVÁ STABILITA

Stabilizace jízdy vozidla v zatáčce při přetáčivosti (řidič nebrzdí). ESP Rozpozná přetáčivost a začínající smyk a vyrovnává ho. El. jednotka sleduje požadavky řidiče na změnu směru a porovnává je se skutečností. Vyhodnocenou situaci koriguje cíleným přibrzděním kola, tím vyvolá moment, který působí proti nežádoucímu pohybu a zamezí smyku.

2008/2009


27

JÍZDNÍ ÚSTROJÍ. transformace (změna) rotačního pohybu kola na posuvný pohyb vozidla

Recommend Documents