Разработка стенда для исследования характеристик регуляторов тормозных сил

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
 «Тольяттинский государственный университет»

Институт машиностроения
(наименование института полностью)
Кафедра 

«Проектирование и эксплуатация автомобилей»

(наименование кафедры)
23.05.01 «Наземные транспортно-технологические средства»
(код и наименование направления подготовки, специальности)
«Автомобили и тракторы»
(направленность (профиль)/специализация)

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

на тему «Разработка стенда для исследования характеристик регуляторов тормозных сил. Исследование характеристик регуляторов» 


Студент
Д.В. Постнов
(И.О. Фамилия)

(личная подпись)
Руководитель
Л.А. Черепанов
(И.О. Фамилия)

(личная подпись)
Консультанты

(И.О. Фамилия)

(личная подпись)


(И.О. Фамилия)

(личная подпись)


(И.О. Фамилия)

(личная подпись)


Допустить к защите

Заместитель ректора - директор института машиностроения
к.т.н., доцент А.В. Бобровский



(ученая степень, звание, И.О. Фамилия)

(личная подпись)
«

»


20

г.










Тольятти 2018
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Тольяттинский государственный университет»

Институт машиностроения
(наименование института полностью)
Кафедра 

«Проектирование и эксплуатация автомобилей»

          (наименование кафедры)

УТВЕРЖДАЮ
Заместитель ректора - директор института машиностроения


А.В. Бобровский
(подпись)

(И.О. Фамилия)
«
10
»

января
20
18
г.

ЗАДАНИЕ
на выполнение дипломного проекта
Студент Постнов Дмитрий Викторович
1.Тема Разработка стенда для исследования характеристик регуляторов тормозных сил. Исследование характеристик регуляторов.
2. Срок сдачи студентом законченной выпускной квалификационной работы 
« 01 » июня 2018 г.
3. Исходные данные к выпускной квалификационной работе: автомобиль ВАЗ 2106; масса снаряженного автомобиля G=1035; шины 175/70/R13; коэффициент сопротивления качению f0=0,012; коэффициент аэродинамического сопротивления Сх=0,4;коэффициент уклона i=0,26;Vmax=150 км/ч
4. Содержание выпускной квалификационной работы (перечень подлежащих разработке вопросов, разделов):
Аннотация
Содержание
Введение
1. Состояние вопроса
 Назначение агрегата или системы
 Требования, предъявляемые к конструкции агрегата или системы.
 Классификация конструкций агрегата или системы
 Обзор и тенденции развития конструкции агрегата или системы.
 Выбор и обоснование принятого    варианта    конструкции (предварительное).
2. Защита интеллектуальной собственности
	(предусмотрено/не предусмотрено)   Руководитель _______________________
3. Конструкторская часть
3.1. Тягово-динамический расчет автомобиля 
3.2. Выбор компоновочной схемы объекта.
3.3. Кинематические, динамические и др. расчеты.
3.4. Выбор деталей, подлежащих расчету, определение нагрузочных режимов.
3.5. Расчет деталей (на прочность, износостойкость, нагрев и т.п.) и выбор материалов деталей.
3.6. Разработка вспомогательных механизмов (для охлаждения, обогрева, смазки, защиты от загрязнений, сигнализации предельного значения параметра и т.д.).
4. Технологическая /Исследовательская часть
Исследование характеристик регуляторов давления 
5. Анализ экономической эффективности объекта
Расчет затрат на исследование характеристик регуляторов тормозных сил и эффективность внедрение в производство
6. Безопасность и экологичность объекта
Исследование вредных и опасных производственных факторов при эксплуатации стенда на исследовании тормозных регуляторов 
      Заключение
      Список использованных источников
      Приложения:	- Графики тягово-динамического расчета
      			- Спецификации
5. Ориентировочный перечень графического и иллюстративного материала (с точным указанием обязательных чертежей) – от 7 до 9 листов формата А1:
      Стенд. Общий вид. 3 лист ф. А1
		Графики тягово-динамического расчета	1 лист ф.А1
		Статика 1 лист формата  А1
		Уравнения и формулы 1 лист формата А1
Расчетные зависимости и эксперименты 1 лист ф. А1
Сравнения характеристик регуляторов в статике и динамике 1 лист ф. А1
		Показатели экономической эффективности объекта 1 лист ф. А1
6. Консультанты по разделам  
Анализ экономической эффективности объекта ____________/ В.Г. Капрова/
      Безопасность и экологичность объекта             ____________/ А.Н. Москалюк/
      Нормоконтроль					          ____________/ А.Г. Егоров/
7. Дата выдачи задания «10» января 2018  г.





Руководитель выпускной квалификационной работы


         Л.А.Черепанов
	
(подпись)

(И.О. Фамилия)




Задание принял к исполнению


         Д.В. Постнов

(подпись)

(И.О. Фамилия)





МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Тольяттинский государственный университет»

Институт машиностроения
(наименование института полностью)
Кафедра 

«Проектирование и эксплуатация автомобилей»

(наименование кафедры)

УТВЕРЖДАЮ
Заместитель ректора - директор института машиностроения


А.В. Бобровский
(подпись)

(И.О. Фамилия)
«
10
»

января
20
18
г.

КАЛЕНДАРНЫЙ ПЛАН
выполнения дипломного проекта
Студента
Постнов Дмитрий Викторович
по теме
Разработка стенда для исследования характеристик  регуляторов 
тормозных сил. Исследование характеристик регуляторов.

Наименование раздела работы
Плановый срок выполнения раздела
Фактический срок выполнения раздела
Отметка о выполнении
Подпись руководителя
 Состояние вопроса
13.04.2018



 Тяговый расчет
13.04.2018



 Защита интеллектуальной собственности
20.04.2018



 Расчет проектируемого механизма
27.04.2018



 Технологическая /Исследовательская часть
27.04.2018



 Анализ экономической эффективности объекта
28.04.2018



 Безопасность и экологичность объекта 
28.04.2018



 Предварительная защита
29.05.2018



 Сдача готовых ВКР на предварительную проверку в системе «Антиплагиат»
01.06.2018




Руководитель выпускной квалификационной работы


        Л.А. Черепанов
	
(подпись)

(И.О. Фамилия)
Задание принял к исполнению


        Д.В. Постнов

(подпись)

(И.О. Фамилия)

АННОТАЦИЯ

     Целью дипломного проекта проведение стендовых испытаний регулятора давления в гидроприводе задних тормозов автомобиля. Разработана программа исследований для выполнения лабораторных работ студентами, обучающихся по специальности «Автомобили и тракторы». Исследована взаимосвязь регулируемого давления с показателями интенсивности торможения и кинематическими характеристиками задней подвески колес. Регуляторы давления устанавливаются, как правило, в приводе к задним тормозным механизмам с целью повышения устойчивости движения заторможенного автомобиля за счет исключения опережающего блокирования  задних колес и снижения вероятности их блокирования. Одновременно улучшается использование сцепной массы, а, следовательно, повышение эффективности его торможения. В гидравлическом  приводе тормозов легковых автомобилей широкое применение получили редукторы давления с кусочно-линейной характеристикой, срабатывающие в зависимости от изменения нагрузки на задние колеса. Общим конструктивным признаком редукторов давления является дифференциальный поршень, на который действует меньшее плечо упруго – передаточного элемента связи регулятора с подвеской.
     В экономической части выполнен расчет затрат на выполнение НИиОКР и доказано целесообразность проекта.  
      
      
      
      
      
      
      
      
      
      












                                                     

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ	5
1.СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА	6
1.1 Назначение томозной системы	6
1.2 Требования предъявляемые к тормозной системе	8
1.3 Классификация регуляторов тормозных сил	10
1.4 Обзор и тенденции развития стендов	15
1.5 Выбор и обоснование принятого варианта конструкции стенда	17
2. ЗАЩИТА ИНТЕЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ	18
3. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ	19
   3.1 Тягово-динамический расчет автомобиля…………………………….
   3.1.1 Исходные данные	19
   3.1.2 Подготовка исходных данных для тягового расчета……………………..
   3.1.3 Определение передаточного числа главной передачи………………
   3.1.4 Расчет внешней скоростной характеристики……………………………
   3.1.5 Определение передаточных чисел коробки передач …………………..
   3.1.6 Тяговый баланс автомобиля…………………………………………..
   3.1.7 Динамическая характеристика автомобиля………………………………
   3.1.8 Разгон автомобиля…………………………………………………….
   3.1.9 Время и путь разгона автомобиля………………………………………..
4.1 Тарировка нагрузочного устройства	20
4.2 Проведение испытаний	23
5  Эффективность проекта	29
Введение	29
5.1 Определение суммарной деятельности НИР	31
5.2 Расчет сметы затрат на НИР	34
5.3 Расчет амортизационных отчислений.	35
5.4 Экономическая эффективность  НИОКР	37
5.5 Анализ индексов экономической эффективности НИОКР	38
6 Безопасность и экологичность объекта	39
6.1 Конструктивно-технологическая характеристика стенда.	39
6.2 Идентификация профессиональных рисков	41
6.3 Методы и средства снижения профессиональных рисков.	42
6.4 Обеспечение пожарной безопасности технического объекта.	44
6.5 Обеспечение экологической безопасности технического объекта.	45
ЗАКЛЮЧЕНИЕ	47
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ	48
ПРИЛОЖЕНИЕ А	50
ПРИЛОЖЕНИЕ Б	58

                                                                              












































ВВЕДЕНИЕ
     Применение регуляторов тормозных сил исключает опережающие блокирование задних колес и повышает устойчивость движения заторможенного автомобиля, а также улучшает эффективность торможения за счет более рационального использования сцепной массы автомобиля при всех его нагрузочных состояниях.
     Регуляторы давления устанавливаются в приводе тормозов задних колес и снимают вероятность их блокирования на сухом асфальте, что обеспечивает высокую устойчивость движения на дорогах с усовершенствованным покрытием. Корректируя соотношения давлений в приводе передних и задних тормозов, регуляторы тормозных сил полностью не исключают возможности блокирования колес в отличие от противоблокировочных устройств. Однако достаточно высокая эффективность при простоте конструкции и малой стоимости определила весьма широкое их распространение, особенно на легковых автомобилях.
     При проектировании или модернизации тормозной системы с регулятором давления выбираются тип регулятора и его характеристика, определяются конструктивные параметры, которые согласуются с параметрами тормозных сил механизмов и подвески задних колес. Кроме общепринятых требований простоты конструкции, малых металлоемкости и трудозатрат на обслуживание, учитываются тенденции применения диагональной или дублированной схем разделения тормозного привода, «противоклевковых» подвесок, разнотипных тормозных механизмов на передних и задних колесах автомобиля. 
     









1.СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА.
1.1. Назначение тормозной системы
     Тормозная система предназначена для снижения скорости автомобиля вплоть до полной остановки и обеспечения его неподвижности во время стоянки. В процессе торможения кинетическая энергия автомобиля переходит в работу трения между фрикционными накладками и тормозным барабаном, или диском, а также между шинами и дорогой, что приводит к снижению скорости движения.







































     1.2 Требования предъявляемые к тормозной системы.
       К тормозной системе предъявляют следующие требования:
     • обеспечение эффективного торможения;
     • сохранение устойчивости автомобиля при торможении;
     • стабильные тормозные свойства;
     • высокая эксплуатационная надежность;
     • удобство и легкость управления;
     • определяемые усилия прикладываемым к педали или рычагу стояночного тормоза.
     Тормозная система состоит из тормозных механизмов и тормозного привода. Тормозные механизмы обеспечивают создание тормозного момента необходимого для замедления и полной остановки автомобиля. Тормозной привод обеспечивает управление тормозными механизмами.
     Тормозные системы делятся по типам приводов – механический, гидравлический, электрический, пневматический и комбинированный. На легковых автомобилях в основном используются гидравлический привод, на грузовых пневматический и комбинированный. Для уменьшения прикладываемого усилия на педаль тормоза в приводе обычно устанавливается вакуумный или пневматический усилитель тормозов.
     По форме вращающихся фрикционных элементов различают следующие виды тормозных систем:
     • барабанные 
     • дисковые 
     На отечественных автомобилях тормозные механизмы задних колес – барабанные, а передних – дисковые. Иностранные автопроизводители в основном отдают предпочтение дисковым тормозам.
     
      





1.3 Классификация регуляторов тормозных сил.
     В приводе тормозов легковых автомобилей нашли применение регуляторы давления с кусочно – линейной характеристикой регулирования тормозных сил (табл.1.1). Ограничивая давление в приводе тормозов задних колес снижая темп его роста по сравнению с давлением в приводе тормозов передних колес, такие регуляторы корректируют соотношение осевых тормозных сил. Ограничение давления или снижение темпа его роста происходит как при неизменных параметрах срабатывания регулятора, так и при изменяющихся в зависимости от нагрузки на задние колеса автомобиля. Значительно реже в практике автомобилестроения применяются усилители давления в приводе передних тормозов и тормозной педали.
     
         
     
        Несмотря на многочисленность конструктивных решений таких устройств, общность функциональных признаков позволяет систематизировать их в небольшое количество групп (рис.1.1).
     

     Ограничитель, настроенные на постоянное давление срабатывания, в качестве управляющего сигнала имеют приводное давление (рис.1.2) или замедление торможения (рис.1.3). Ограничители, настроенные на постоянное давление срабатывания, представляют собой клапан 1, опирающийся на пружину 2, предварительное сжатие которое определяет момент включения. При открытом клапане давление на входе регулятора ?1 равно давлению на выходе ?2. При достижении давления срабатывания сила, действующая на клапан 1, преодолевает силу упругости пружины 2, в результате чего клапан закрывается. Дальнейшее увеличение давления ?1 происходит при постоянном значении давления ?2.
     В клапане – ограничителе инерционного типа ( рис.1.3) срабатывание настроено на определенное замедление (3-4 м/с2) соответствующим выбором массы шара 1 и угла наклона цилиндрической расточки в корпусе 2. До установленной величины замедления клапан 3 такого регулятора открыт, и обеспечивается равенство ?1=?2. При достижении заданного значения замедления торможения в результате смещения инерционной массы 1 клапан 3закрывается пружиной 4, после чего рост давления в магистрали задних  тормозов прекращается.
     
     
     

     Ограничители давления с фиксированной точкой срабатывания обеспечивают характеристику вида, показанного на (рис.1.5а), заметно отличающуюся от оптимальной (табл.1.1), особенно при полной загрузке автомобиля. Недоиспользование сцепных возможностей задних колес приводит к снижению показателей эффективности торможения, но устойчивость движения заторможенного автомобиля повышается.
     Для улучшения приспосабливаемости ограничителей давления (рис.1.4) к изменению полной массы автомобиля или нагрузки на колеса заднего моста их соединяют упругим элементом с подвеской задних колес. Упругий элемент через толкатель 2 воздействует на клапан 3, перемещающийся внутри корпуса 4. Давление срабатывания такого регулятора определяется величиной деформации упругого элемента связи 1, а следовательно, изменением нагрузки на колеса. Регулятор такого типа по лицензии фирмы Вендикс длительное время устанавливается на моделях фирмы Рено и зарекомендовал себя положительно. Такие регулирующие устройства реализуют характеристику, состоящую из семейства горизонтальных прямых (рис.1.5б).
     Лучшее приближение к кривым идеального распределения тормозных сил достигается за счет установки редукторов давления, уменьшающих темп роста давления на выходе (?2) по отношению к изменению давления на входе (?1).
     
     

     Редукторы давления с фиксированной точкой срабатывания (рис.1.7а), обеспечивающие характеристику типа 2 (рис.1.6), содержат в конструкции дифференциальный (ступенчатый) поршень 2, поджатый пружиной 1 и соприкасающийся с корпусом 4 поверхностью ступени меньшего диаметра. В исходном положении клапан 3 открыт и магистрали задних и передних тормозов сообщаются между собой; в этом случае ?1=?2. При достижении давления включения, определяемого силой предварительного сжатия пружины 1, поршень 2 смещается вниз и клапан 3 закрывается. Дальнейший рост давления на входе вызывает обратное смещение поршня и открытие клапана 3, в результате чего дополнительный объем жидкости поступает в магистраль задних тормозов. При непрерывном изменении ?1 устанавливается динамическое равновесие поршня 2 с определенным открытием клапана, обеспечивающим редуцированием жидкости, при котором ?2