Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Трибоспектральная идентификация и прогнозирование критического состояния подсистемы «тормозной диск — колодка» автомобиля

Диссертация: Трибоспектральная идентификация и прогнозирование критического состояния подсистемы «тормозной диск — колодка» автомобиля
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Экспериментально установлено, что притормаживание и полная остановка тормозного диска сопровождаются резким увеличением амплитуды колебаний нормальной нагрузки на тормозную колодку. Наиболее информативными для осуществления мониторинга процессов, протекающих на фрикционном контакте тормозного механизма, являются частоты, лежащие в диапазонах О — 25 Гц и 75 — 100 Гц, соответствующие собственным… Читать ещё >

Трибоспектральная идентификация и прогнозирование критического состояния подсистемы «тормозной диск — колодка» автомобиля (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • 1. ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ И РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ТОРМОЗНЫХ СИСТЕМ
    • 1. 1. Анализ процесса блокирования одиночного колеса
    • 1. 2. Мощностной анализ блокирования колеса
    • 1. 3. Цель и постановка задачи исследования
  • 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ТРАНСПОРТНЫХ ФРИКЦИОННЫХ МЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
    • 2. 1. Составление динамической модели
      • 2. 1. 1. Динамическая модель автомобильного транспортного средства
    • 2. 2. Динамическое подобие механических систем
      • 2. 2. 1. Динамическое подобие автомобильного транспортного средства
      • 2. 2. 2. Динамическое подобие блокировки одиночного колеса автомобиля
    • 2. 3. Динамическое подобие подсистемы фрикционного контакта
    • 2. 4. Физическое подобие фрикционного контакта
      • 2. 4. 1. Физическое подобие фрикционных контактов «колесо -тормозные колодки и „колесо — дорожное покрытие“ автомобильного транспорта
    • 2. 5. Испытательные стенды для проведения модельных исследований фрикционного контакта
      • 2. 5. 1. Стенд для натурных испытаний с моделированием движения автомобиля по дороге
      • 2. 5. 2. Стенд для моделирования фрикционного контакта и его привода
  • 3. ТРИБОСПЕКТРАЛЬНАЯ ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ТРЕНИЯ И ИЗНАШИВАНИЯ
    • 3. 1. Решение нелинейных уравнений движения фрикционных систем с помощью нелинейных передаточных функций
    • 3. 2. Устойчивость нелинейных фрикционных систем на примере системы „колесо автомобиля — покрытие дороги“
      • 3. 2. 1. Точка равновесия в пространстве состояния как константа — движение в режиме одноточечного контакта
      • 3. 2. 2. Метод расширенных амплитудо-фазо-частотных характеристик устойчивости Найквиста
    • 3. 3. Методы оценки качества фрикционных систем
      • 3. 3. 1. Прямые показатели качества переходных процессов фрикционных систем
      • 3. 3. 2. Косвенные критерии качества: корневые оценки
      • 3. 3. 3. Косвенные критерии качества: интегральные оценки
      • 3. 3. 4. Косвенные критерии качества: частотные оценки
    • 3. 4. Методы линеаризации нелинейных уравнений движения фрикционных систем
      • 3. 4. 1. Метод статической линеаризации относительно заданной опорной граекторрга
      • 3. 4. 2. Метод динамической линеаризации
  • Ньютона — Канторовича
    • 3. 4. 3. Методы линеаризации автоспектральных частотных характеристик
    • 3. 4. 4. Метод линеаризации в форме передаточных функций
    • 3. 4. 5. Связь передаточной функции с пространством состояний фрикционной системы
    • 3. 5. Выводы
  • 4. ПОИСК ИНФОРМАЦИОННЫХ КАНАЛОВ СОСТОЯНИЯ ФМС „ТОРМОЗНОЙ ДИСК — ТОРМОЗНАЯ КОЛОДКА“ И ИХ
  • ОПТИМАЛЬНОГО ЧИСЛА МЕТОДОМ ТРИБОСПЕКТРАЛЬНОЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ
    • 4. 1. Трибоспектральная идентификация фрикционного контакта колесо автомобиля — дорожное покрытие»
    • 4. 2. Выводы
  • ВЫВОДЫ

Актуальность работы.

Современное развитие автомобилестроения сопровождается непрерывным увеличением скоростей движения и грузоподъемностей автотранспортных средств (АТС), что приводит к установке разнообразных систем для управления транспортным средством в различных режимах движения. В частности, для уменьшения тормозного пути автомобиля необходимо обеспечить замедление колеса с оптимальным проскальзыванием, что позволяет сохранить устойчивость и управляемость автомобиля.

Наиболее распространенным решением данного вопроса является оснащение автотранспортного средства антиблокировочной системой (АБС), которая непрерывно сравнивает соответствие средней угловой скорости вращения колес и частоты вращения привода отдельного колеса. При блокировании тормозного диска (барабана) гидроагрегат АБС снижает давление в магистрали, понижая вероятность юза колеса.

Основными недостатками системы АБС являются: недостаточно высокая оперативность реагирования, обусловленная отсутствием надежных и простых средств определения скорости автомобиля, не связанных с изменением частоты вращения колес, и отсутствие учета процессов, протекающих на фрикционном контакте тормозного механизма.

Решению второй проблемы посвящена данная работа. Учитывая, что согласно статистическим данным около 12% дорожно-транспортных происшествий происходят по причинам, связанным с тормозными системами (отказ тормозной системы, потеря устойчивости или управляемости автомобиля вследствие блокирования колес и т. д.), вопрос разработки способа мониторинга процессов, протекающих на фрикционном контакте тормозного механизма, является актуальным.

Цель работы.

Целью работы является повышение уровня активной безопасности автомобиля за счет снижения величины тормозного пути АТС путем разработки способа мониторинга процессов, протекающих на фрикционном контакте тормозного механизма.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Разработать метод идентификации процессов трения для прогнозирования критического состояния фрикционного контакта «тормозной диск — тормозная колодка».

2. Установить информационные каналы и идентификационные параметры состояния фрикционного контакта, позволяющие осуществлять мониторинг процессов трения, протекающих на контакте «тормозной диск — тормозная колодка».

3. Установить критерии идентичности процессов трения, протекающих в системе «тормозной диск — тормозная колодка» в натурных и модельных условиях.

4. Сформировать базу трибоспектральных параметров, характеризующих критическое состояние фрикционного контакта «тормозной диск — тормозная колодка» в различных условиях для составления интегральной характеристики срабатывания АБС.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Предложены критерии, позволяющие обеспечить идентичность протекания трибологических процессов в натурном и модельном фрикционных контактах тормозного механизма.

2. Установлены информационные каналы, позволяющие с высокой степенью вероятности прогнозировать процессы, протекающие на фрикционном контакте тормозного механизма.

3. Разработана методика использования амплитудо-фазо-частотных характеристик в качестве идентификационных параметров для определения критического состояния фрикционного контакта тормозного механизма при блокировании колеса, учитывающая влияние диссипативных связей.

4. На базе методов физико-математического моделирования и трибо спектральной идентификации разработана методика определения устойчивости системы «тормозной диск — тормозная колодка».

Практическая ценность.

Разработан способ динамического мониторинга состояния фрикционного контакта тормозного механизма, позволяющий существенно улучшить точность срабатывания антиблокировочной системы автомобиля, что обеспечит снижение величины тормозного пути АТС и тепловой напряженности деталей тормозного механизма.

Результаты работы внедрены в учебный процесс РГУПС для студентов по специальности 19.06.01 — «Автомобили и автомобильное хозяйство» и ЮРГУЭС: 19.06.01 — «Автомобили и автомобильное хозяйство», 19.06.03 -«Сервис транспортных технологических машин и оборудования (Автомобильный транспорт)», 19.07.02 — «Организация безопасности движения».

Результаты диссертационной работы внедрены в виде методических рекомендаций по исследованию трибологических процессов, протекающих на фрикционном контакте диско-колодочного тормоза, на малом предприятии ООО «Таурус» г. Шахты Ростовской обл., ведущем научные исследования и разработки в области повышения активной безопасности автотранспортных средств.

Апробация работы. Основные результаты работы представлены и одобрены на научно-практических конференциях: «Транспорт-2007», Ростовна-Дону, 2007 г.- «Транспорт-2008», Ростов-на-Дону, 2008 г.- «Транспорт-2009», Ростов-на-Дону, 2009 г.- «Проблемы и перспективы развития транспортного комплекса: образование, наука, производство», Ростов-на-Дону, 2009 г. В полном объеме материалы работы были представлены на научно-методическом семинаре им. М. Д. Кислика кафедры «Транспортные машины и триботехника» (РГУПС 2008 и 2009 гг.), а также на научных семинарах кафедры «Техническая эксплуатация автомобилей» (ЮРГУЭС 2008 и 2009 гг.).

Автор выражает благодарность научному руководителю, а также к.т.н., доц. А. Л. Озябкину и д.т.н., проф. И. В. Волкову за оказанную помощь при работе над диссертацией.

выводы.

1. Разработана физико-математическая модель подсистемы фрикционного контакта «тормозной диск — колодка» позволяющая определить диапазоны частот для организации мониторинга критического состояния натурного фрикционного контакта «тормозной диск — колодка».

2. Использование метода трибоспектральной идентификации фрикционных систем позволяет определить процессы, протекающие на фрикционном контакте и прогнозировать критическое состояние фрикционного контакта «тормозной диск — колодка», что может обеспечивать предотвращение блокирования колеса, следовательно сокращение тормозного пути.

3. Экспериментально установлено, что притормаживание и полная остановка тормозного диска сопровождаются резким увеличением амплитуды колебаний нормальной нагрузки на тормозную колодку. Наиболее информативными для осуществления мониторинга процессов, протекающих на фрикционном контакте тормозного механизма, являются частоты, лежащие в диапазонах О — 25 Гц и 75 — 100 Гц, соответствующие собственным частотам ФС «тормозной диск — колодка» автомобиля ГАЭ-322 132.

4. Установлены критерии, обеспечивающие идентичность протекания триболо-гических процессов в натурном и модельном фрикционных контактах диско-колодочнош тормозного механизма.

5. По итогам теоретических и лабораторных исследований рассматриваемой модели трибосистемы определены динамические характеристики в виде АФЧХ системы.

6. В результате лабораторных исследований рассматриваемой модели была сформирована база трибоспектральных параметров, характеризующих состояние системы.

7. Результаты диссертационной работы внедрены:

— в качестве методических рекомендаций по исследованию трибологиче-ских процессов, протекающих на фрикционном контакте диско-колодочного тормоза, на малом предприятии ООО «Таурус» г. Шахты Ростовской обл., ведущем научные исследования и разработки в области повышения активной безопасности автотранспортных средствв учебный процесс при подготовке специалистов специальности.

19.06.01 — «Автомобили и автомобильное хозяйство» РГУПС- 19.06.01 — «Автомобили и автомобильное хозяйство», 19.06.03 — «Сервис транспортных технологических машин и оборудования (Автомобильный транспорт)»,.

19.07.02 — «Организация безопасности движения» ЮРГУЭС.

Показать весь текст

Список литературы

  1. , A.C. Управляемость и устойчивость автомобиля / A.C. Литвинов. — М.: Машиностроение, 1971. — 416 с.
  2. , В.Г. Активная безопасность автомобиля. Основы теории / В. Г. Бутылин, М. С. Высоцкий, В. Г. Иванов, И. И. Лепешко- под общ. ред. В. Г. Иванова. — Минск: НИРУП «Белавтотракторостроение», 2002. 184 с. — ISBN 985−6637−05−8.
  3. , В.З. Безопасность автотранспортных средств в эксплуатации: автореф. дис. д.т.н. / В. З. Русаков. — М., 2005. — 36 с.
  4. , A.A. Автомобильные автоматизированные тормозные системы: Техническое решение, теория, свойства / A.A. Ревин. — Волгоград: Изд-во Инта качеств, 1995. — 157 с.
  5. , Дж. Теория наземных транспортных средств / Дж. Вонг. — М.: Машиностроение, 1982. — 282 с.
  6. , В.Г. О потенциальных силах в контакте колеса с дорогой / В. Г. Иванов, В. Г. Бутылин // Автомобильная промышленность. — 2000. — № 11. С. 12—15.
  7. , П.В. Об обеспечении активной безопасности при торможении автомобиля // Бытовая техника, технология и техническое оборудование предприятий сервиса и машиностроения: юбилейный международный сб. науч. трудов.- Шахты: ЮРГУЭС, 2007. С. 90−91.
  8. , М. В. Влияние рабочего процесса АБС на ресурс элементов тормозной системы автомобиля: автореф. дис. к.т.н. / М. В. Полуэктов. — ВолгГТУ, 2004.
  9. Ю.Гуревич, JI.B. Современные методы дорожных испытаний автомобильных антиблокировочных систем / Л. В. Гуревич. — М.: НИИНавтопром, 1978. — 98 с.
  10. , В.В. Комплексное моделирование динамически нагруженных узлов трения машин / В. В. Шаповалов // Трение и износ. — 1985. — № 3. С. 451−457.
  11. , В.В. Взаимосвязь процессов трения и динамических характеристик механических систем: автореф. дис.. д.т.н. / В. В. Шаповалов. М.: ВНИИЖТ, 1988.14.3аковоротный, В. Л. Нелинейная трибомеханика / В. Л. Заковоротный.
  12. Ростов н/Д: ДГТУ, 2000. 293 с. 15.3аковоротный, В. Л. Динамика трибосистем. Самоорганизация, эволюция /
  13. В.Л. Заковоротный. Ростов н/Д: ДГТУ, 2003. — 501 с. 16.3аковоротный, В. Л. Введение в динамику трибосистем / В. Л. Заковоротный, В. П. Блохин, М. И. Алексейчик. — Ростов н/Д: ИнфоСервис, 2004. — 680 с.
  14. B.Л. Заковоротный, В. В. Шаповалов // Трение и износ. Ростов н/Д, 1987.1. C. 22−24.
  15. , И.В. Основы расчета на трение и износ / И. В. Крагельский, М. Н. Добыгин, B.C. Комбалов. М.: Машиностроение, 1977. — 526 с.
  16. , В.А. Экспериментальное исследование динамических характеристик процесса сухого трения / В. А. Кудинов, Л. И. Белова // Исследования металлорежущих станков. — М.: Машиностроение, 1968. — Вып. 6.-С. 125−130.
  17. Вибрации в технике / Под ред. В. В. Болотина. М.: Машиностроение, 1978. -Т 1.-С. 116−134.
  18. , Ф.Р. Динамика машин, работающих без смазочных материалов в узлах трения / Ф. Р. Геккер. — М.: Машиностроение, 1983. 280 с.
  19. , В.И. Предварительное смещение и жесткость металлического контакта / В. И. Максак. — М.: Наука, 1975. 59 с.
  20. , Г. С. Колебания механических систем с учетом несовершенной упругости материала / Г. С. Писаренко. Киев: Наукова думка, 1967. — 359 с.
  21. , Д. И. Физико-химические процессы при трении / Д. И. Любимов, В. А. Рыжиков. Новочеркасск: ЮРГГУ-НПИ, 2003. — 142 с.
  22. , В.А. Модельное представление единичной микронеровности / В. А. Кохановский, Ю.В. Сидельник-Рубанова // Вестник ДГТУ. Ростов н/Д, 2003. — Т. 3.- № 3(17). — С. 263−269.
  23. , И.В. Фрикционное взаимодействие твердых тел / И. В. Крагельский // Трение и износ. 1980. — Т. 1. — № 1. — С. 12−29.
  24. , В.Н. Процессы в зоне фрикционного контакта металлов / В. Н. Кащеев. М.: Машиностроение, 1978. — 213 с.
  25. , А.П. Об условиях возникновения релаксационных колебаний при внешнем трении / А. Г1. Амосов. М.: Машиностроение. 1975. — № 5. — С. 8289.
  26. , С.А. Фрикционные колебания / С. А. Брокли, Р. Камерон // Проблемы трения и смазки. 1967. — Т. 89. — № 2. — С. 101−108.
  27. , С.А. Квазигармонические колебания, вызванные силами трения / С. А. Брокли, Р. Камерон // Проблемы трения и смазки. 1970. — Т. 92. — № 4. -С. 15−21.
  28. , Ю.И. Релаксационные колебания в упругих системах трения / Ю. И. Костерин, И. В. Крагельский // Трение и износ в машинах. М.: 1958. -№ 11.-С. 119−143.
  29. Jle, Суань Ань. Автоколебания при трении / Суань Ань Ле // Машиноведение. 1973. — № 2. — С. 20−25.
  30. , А.Л., Физико-математическое моделирование фрикционного контакта диско-колодочного тормозного механизма автомобиля // «Вестник РГУПС» / А. Л. Озябкин, П. В. Харламов, А.П. Павлов/ г. Ростов-на-Дону, 2009 г. № 1, с. 15−22.
  31. , Б.В. Взаимосвязь трения и колебаний / Б. В. Буданов, В. А. Кудинов, Д. М. Толстой // Трение и износ. 1980. — Т. 1. — С. 79−89.
  32. , П.Н. Оптимизация фрикционных механических систем на базе модельного эксперимента: автореф. дис. д.т.н. / П. Н. Щербак. Ростов н/Д, 2002.
  33. Заявка 22 825 Российская Федерация, МКП G 01 N 3/56. Способ испытаний узлов трения. № 2 006 121 024/28- заявл. 24.04.2008. -Положительное решение.
  34. , В.И. Работа автомобильной шины / В. И. Кнороз, Е. В. Кленников, И. П. Петров, A.C. Шелухин, Ю. М. Юрьев. -М.: Транспорт, 1976. — 238 с.
  35. , Э.Д. Моделирование трения и изнашивания в машинах / Э. Д. Браун, Ю. А. Евдокимов, A.B. Чичинадзе. -М.: Машиностроение, 1982.
  36. , Э.Д. Расчет масштабного фактора при оценке трения и изнашивания / Э. Д. Браун.// Износостойкость. М.: Наука, 1975. — 170 с.
  37. , Ю.А. Планирование и анализ экспериментов при решении задач трения и износа / Ю. А. Евдокимов, В. И. Колесников, А. И. Тетерин. — М.: Наука, 1980.-228 с.
  38. , М.И. Теоретическая механика в примерах и задачах / М. И. Бать и др. -Т. 2.-М.: Наука, 1991
  39. Вибрации в технике: справочник. В 6-ти томах / Под. ред. Ф. М. Якментберга, К. С. Колесникова. — Т. 3: Колебания машин, конструкций и их элементов. — М.: Машиностроение, 1970. 544 с.
  40. , Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий / Ю. П. Адлер, Е. В. Маркова, Ю. В. Грановский. М.: Наука, 1976. — 276 с.
  41. , И.В. Трение и износ / И. В. Крагельский. 2-е изд. — М.: Машиностроение, 1968. -479 с.
  42. , Д.Н. Триботехника / Д. Н. Гаркунов. М.: Машиностроение, 1985. — 424 с.
  43. , A.B. Основы трибологии (трение, износ, смазка) / A.B. Чичинадзе, Э. Д. Браун, H.A. Буше и др. М.: Машиностроение, 2001.-668 с.
  44. , Н.В. Теория систем автоматического регулирования и управления: учебно-методический комплекс / Н. В. Клиначев. Челябинск, 2003. — Off-line версия 2.66.- 28 ф.: ил.
  45. , С.К. Математические основы теории автоматического управления / С. К. Лебедев. Иваново: Ивановский ГЭУ, 2006.
  46. , А.Г. Технологическое обеспечение параметров состояния поверхностного слоя деталей / А. Г. Суслов. М.: Машиностроение, 1987. — 208 с.
  47. , А.Б. Цифровая обработка сигналов / А. Б. Сергиенко. СПб.: Питер, 2003. — 604 с.
  48. , Р. Матричный анализ / Р. Хорн, Ч. Джонсон. М.: Мир, 1989.
  49. Thomson, W. Treatise on Natural Philosophy / W. Thomson and P. Tait. Part I. — Cambridge University Press, 1879.
  50. , Г. Спектральный анализ и его приложения / Г. Дженкинс, Д. Ватте- пер. с англ. В. Ф. Писаренко. Вып. 1. — М.: Мир, 1971.
  51. Марпл-мл., C.JI. Цифровой спектральный анализ и его приложения / C.JI. Марпл-мл.- пер. с ант. М.: Мир, 1990. — 584 е.: ил.
  52. , В.А. Статическое моделирование процессов фрикционно-контактного взаимодействия при внешнем трении / В. А. Берлинских, В. В. Запорожец // Надежность и долговечность машин и сооружений. 1984. — № 5.-С. 80−84.
  53. , А.Н. Системы дифференциальных уравнений с малым параметром при высших производных / А. Н. Тихонов // Математический сборник. — М.: 1952.-Т. 31.-№ 3.
  54. Walker, Н. Helical Gears. The Engineer / H. Walker. vol. 12. — 1946. — 172p.
  55. , А. А. Курс теории колебаний / А. А. Яблонский, С. С. Норейко. — М.: Высшая школа, 1975.
  56. , Н.Б. Физические основы трения и износа машин: учебное пособие / Н. Б. Демкин. Калинин, 1981.-116 с.
  57. , И.А. Физические основы применения ультразвуковых волн Рэлея и Лэмба в технике / И. А. Викторов. М.: Наука, 1965. — 168 с.
  58. , Н.Б. Контактирование шероховатых поверхностей / Н. Б. Демкин. -М.: Наука, 1970.-266 с.
  59. , B.C. Сопоставление результатов изнашивания деталей в лабораторных и производственных условиях / B.C. Попов, Н. Н. Бриков, В. А. Гук и др. // Вестник машиностроения. 1974. — № 4. — С. 46—48.
  60. Ясь, Д. С. Испытания на трение и износ / Д. С. Ясь, В. Б. Подмоков, Н. С. Дяденко. Киев: Техника, 1971. — 138 с.
  61. , В.И. Теплофизические процессы в металлополимерных трибосистемах / В. И. Колесников. М.: Наука, 2003. — 279 с.
  62. , Ю.А. Тепловая задача металлополимерных трибосопряжений / Ю. А. Евдокимов, В. И. Колесников, С. А. Подрезов. — Ростов н/Д: Изд-во РГУ, 1987.-168 с.
  63. , В.Г. Тепловые расчеты при проектировании и эксплуатации тормозов / В. Г. Иноземцев. М.: Изд-во «Транспорт», 1966. — 38 с.
  64. , A.C. Молекулярные механизмы самоорганизации при трении. Ч. IV: Автоколебания при трении в средах с гигантскими кластерами меди / A.C. Кужаров, С. Б. Булгаревич, A.A. Кужаров и др. // Трение и износ. 2001.- Т. 22. № 4. — С. 650−658.
  65. , A.B. Расчет и исследование внешнего трения при торможении / A.B. Чичинадзе. М.: Наука. 1967. — 231 с.
  66. , А.Ю. Механика. Идеи, задачи. Приложения / А. Ю. Ишлинский. М.: Наука, 1985. — 624 с.
  67. , В.А. Динамика станков / В. А. Кудинов. М.: Машиностроение, 1967.- 359 с.
  68. , И.И. Акустическая динамика машин и конструкций / И. И. Артоболевский, М. О. Генкин, В. И. Сергеев. М.: Наука, 1973. — 360 с.
  69. , В.И. Теплофизические процессы в металлополимерных трибосистемах / В. И. Колесников. М.: Наука, 2003. — 279 с.
  70. , В.И. Теплофизические процессы в металлополимерных трибосистемах и повышение их фрикционных характеристик: автореф. дис. д.т.н. / В. И. Колесников. -М.: МИНГ, 1987.
  71. , В.И. Радиокомпоненты на поверхности акустических волн / В. И. Речицкий. М.: Радио и связь, 1984. — 113 с.
  72. , В.И. Акустическая диагностика трибосопряжений / В. И. Колесников, Я. Е. Мельцер, А. Н. Тарасов // Эксплуатация и ремонт строительных, путевых и подъемно-транспортных машин: тр. межвуз. конф.- Ростов н/Д: РИИЖД, 1985. Вып. 181. — С. 75−77.
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!