научная статья по теме ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-РАСЧЕТНАЯ МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ СЦЕПНЫХ СВОЙСТВ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ ШИН В ЭКСПЛУАТАЦИИ Общие и комплексные проблемы естественных и точных наук

Текст научной статьи на тему «ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-РАСЧЕТНАЯ МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ СЦЕПНЫХ СВОЙСТВ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ ШИН В ЭКСПЛУАТАЦИИ»

Шадрин С.С., кандидат технических наук, доцент Алексеев В.А.

Иванов А.М., доктор технических наук, профессор

Солнцев А.Н., кандидат технических наук, профессор

(Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет)

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-РАСЧЕТНАЯ МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ СЦЕПНЫХ СВОЙСТВ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ ШИН В ЭКСПЛУАТАЦИИ

В статье рассмотрена возможность получения в реальном времени зависимости коэффициента сцепления от коэффициента относительного проскальзывания в продольном направлении для идентификации типа дорожного покрытия, приводятся результаты экспериментальных исследований.

Ключевые слова: автомобиль, пневматическая шина, коэффициент сцепления, идентификация дорожного покрытия.

CALCULATION-EXPERIMENTAL METHOD OF DETERMINING GRIP PROPERTIES PNEUMATIC TYRES IN OPERATION

The article describes the possibility of real-time adhesion co-efficient versus longitudinal slip estimation in the case of road surface type identifying, the experimental results are presented.

Keywords: vehicle, tire, adhesion co-efficient, road surface type identification.

Введение

Важнейшей характеристикой колеса, на основе которой строится алгоритм работы системы активной безопасности, является зависимость коэффициента сцепления (окружной силы) в тангенциальном направлении от коэффициента относительного проскальзывания s, или так называемая ^-s-кривая.

Определение сцепных характеристик

В качестве расчетной схемы была использована «велосипедная» схема, в которой скорости переднего и заднего колес равнялись среднему арифметическому скоростей передних и задних колес соответственно:

V, + VL г\ + Va

Vf = 1 * ъу = д * * ГА

По формуле коэффициента относительного проскальзывания в продольном направлении с учетом только прямолинейного движения и тягового режима, получаем:

А Un Г а IV

Уравнение движения автомобиля по прямолинейной траектории в тяговом режиме, без учета уклона дорожного полотна, выглядит следующим образом:

maax=FT-FK-FnW.

где: — масса автомобиля; — линейное ускорение автомобиля в продольном на-

F F F

правлении; т — тяговая сила; к — сила сопротивления качению; я — сила аэродинамического сопротивления.

Тяговая сила, в свою очередь, рассчитывается по формуле:

где: — сцепная масса автомобиля; 9 — ускорение свободного падения.

В случае прямолинейного движения в тяговом режиме и небольшими скоростями можно ввести следующие допущения: сцепная масса переднеприводного/заднеприводного автомобиля постоянна в процессе движения и равна массе, приходящейся на ведущую ось; сила аэродинамического сопротивления незначительна и ей можно принебречь; сила сопротивления качению может быть заменена приведенной силой сопротивления движению с соответствующим коэффициентом Гприв = 0,04 [1].

Таким образом, формула (4) примет следующий вид:

Отсюда выводим формулу для расчета коэффициента сцепления в продольном направлении в настоящий момент времени:

Определять ускорение автомобиля в продольном направлении будем методом численного дифференцирования показаний линейной скорости автомобиля.

Для проверки справедливости изложенных положений был спланирован, подготовлен и проведен натурный эксперимент с использованием следующего объекта испытаний - транспортного средства категории М1 - Chevrolet Orlando 1.8 LTZ AT, оснащенного системой сбора и записи данных с бортовой высокоскоростной шины передачи данных CAN [2, 3]. В расчетах сцепная масса автомобиля условно была приравнена к половине всей массы автомобиля (шсц=0,5ша).

Поскольку расчеты проводились только для прямолинейного движения, были введены следующие условия выполнения расчетов: минимальная скорость движения автомобиля - 10 км/ч; углы поворота рулевого колеса - в пределах ±5 градусов [4]. Еще одним условием для расчетов являлся тяговый режим, поэтому расчеты не проводились при нажатии на педаль тормоза и при отсутствии факта нажатия на педаль газа.

Для дальнейшего анализа была проведена аппроксимация экспериментальной цх-Бхкривой линейной зависимостью и выполнено сопоставление с теоретическими цх-Бххарактеристиками для определения, по углу наклона линейной зоны, типа дорожного покрытия, находящегося в настоящее время под колесам автомобиля. Результаты представлены на рис.1.

Выводы

Таким образом, результаты эксперимента подтвердили справедливость разработанной методики, позволив идентифицировать линейную зону фактической цх-Бххарактеристики, по углу наклона которой становится возможным определить тип дорожного покрытия, находящегося в данный момент под колесами автомобиля. Методика может быть усовершенствована за счет оценки рассматриваемой характеристики и для процесса торможения.

сухой ас фаты мокрый асфальт сухой бетон сухой гравий мокрый гравий снег лед

эксперимент

О 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

Коэффициент относительного проскальзывания в продольном направлении. я* Рис. 1. Расчетная /^кривая, совмещенная с теоретическими /^^характеристиками.

ЛИТЕРАТУРА

1. Шадрин С. С. Идентификация параметров сопротивления движению колесных транспортных средств в эксплуатации / С.С. Шадрин // Известия МГТУ «МАМИ». - 2013. -№2(16), т.1. - С. 248-251.

2. Иванов А.М. Разработка системы межобъектного взаимодействия интеллектуальных транспортных средств / А.М. Иванов, С.С. Шадрин // Известия ВолгГТУ. Серия «Наземные транспортные системы». Вып. 7 : межвуз. сб. науч. ст. / ВолгГТУ. - Волгоград, 2013. - № 21 (124). - C. 74-77.

3. Шадрин С.С. Возможности использования бортовых сетей передачи данных автотранспортных средств в задачах интеллектуальных транспортных систем / С.С. Шадрин, А.М. Иванов // Автотранспортное предприятие. - 2014. - № 5. - C. 43-46.

4. Шадрин С.С. Расчетно-экспериментальный метод определения углов поворота управляемых колес транспортного средства при проведении полигонных испытаний / С. С. Шадрин // Вестник МАДИ. - 2013. - Вып. 4(35). - С. 13-17.

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Общие и комплексные проблемы естественных и точных наук»