Методика и результаты экспериментального определения коэффициентов трения некоторых автомобильных тормозных колодок

Введение. Безопасность дорожного движения во многом определяется техническим состоянием транспортного средства, а особенно системы управления. К ним относится и тормозная система. Для повышения ее эффективности сейчас широко применяются различные вспомогательные электронные системы. Эти системы осуществляют управление автомобилем через колесные тормозные механизмы. Составляющим элементом колесного тормозного механизма фрикционного типа являются тормозные колодки. От их качества зависит эффективность работы тормозной системы автомобиля вне зависимости от наличия вспомогательных электронных систем. Применение тормозных колодок с большим разбросом значений коэффициентов трения может оказать существенное влияние на эффективность торможения.
Материалы и методы. Для проведения экспериментальных исследований была разработана методика их проведения и обработки экспериментальных данных, а также изготовлена лабораторная установка. В качестве приборной составляющей стенда для преобразования механических перемещений в электронный сигнал использовали аналого-цифровой преобразователь ArduinoUno R3.
Результаты. В соответствии с предложенной методикой были выполнены испытания четырех пар тормозных колодок. В результате обработки экспериментальных данных установлено, что разность значений коэффициентов трения тормозных колодок может вызвать различие в величине тормозных сил на колесах от 8 до 19%.
Обсуждение и заключение. Разность коэффициентов трения тормозных колодок оказывает существенное влияние на величину тормозных сил и устойчивость автомобиля при торможении. Одной из причин этого может являться низкое качество материала колодок или нарушение условий эксплуатации. Предложенная усовершенствованная методика определения коэффициентов трения скольжения позволяет получать более точные значения за счет применения аналого-цифрового преобразователя, уменьшая влияние точности измерительных инструментов и человеческого фактора на результат измерения.

1. Хольшев Н. В., Коновалов Д. Н., Лавренченко А. А. Уточненная методика расчета курсовых углов автомобиля в конце торможения // Интеллект. Инновации. Инвестиции. 2021. № 2. С. 86–95.

2. Балакина Е. В., Сергиенко И. В. Методика выбора размеров колёс на разных осях автомобиля с АБС по критерию улучшения траекторной устойчивости при торможении // Автомобильная промышленность. 2022. № 1. С. 12–15.

3. Литвинов А. С. Управляемость и устойчивость автомобиля: монография. М.: Машиностроение. 1971. 416 с.

4. Ревин А. А., Комаров Д. Ю. Неравномерность действия тормозных механизмов и ее влияние на рабочий процесс тормозной системы автомобиля с АБС // Автомобильная промышленность. 2009. № 12. С. 19–20.

5. Быков В. В. Экспериментальные исследования устойчивости автомобиля категории М1 при неравномерном действии тормозных сил // Вести автомобильно-дорожного института. 2019. № 4 (31). С. 11–20.

6. Подригало М. А., Холодов М. П. Влияние распределения тормозных сил между осями на устойчивость колесных машин при заносе // Ученые записки Крымского инженерно-педагогического университета. 2011. № 29. С. 11–17.

7. Подригало М. А. Волков В. Л., Доброгорский М. В. Оценка устойчивости автомобиля при опережающем блокировании задних колёс в процессе торможения // Автомобиле- и тракторостроение. Вестник НТУ «ХПИ». 2004. № 2. С. 101–109.

8. Подригало М. А., Карпенко В. А. Неравномерность вертикальных реакций на колёсах автомобиля и его устойчивость при торможении // Автомобильная промышленность. 2001. № 2. С. 19–21

9. Подригало М. А., Туренко А. И. Оценка устойчивости автомобиля при действии возмущений в процессе служебных торможений // Вестник ХНА-ДУ. 2015. № 69. С. 40–44.

10. Schick B., Bunz D. Fahrzeug-Gierstabilität beim Kurvenbremsen aus hohen Geschwindigkeiten // Automobiltechnische Zeitschrift. 2004. Vol. 106. Iss. 11. P. 988-994.

11. Pacejka H.B., Tyre and Vehicle Dynamics. Burlington: Butterworth-Heinemann. 2006. P. 657.

12. Andrew Day. Braking of Road Vehicles. Butterworth-Heinemann. 2014.P. 488. https://doi.org/10.1016/C2011-0-07386-6.

13. Ревин А. А. Теория эксплуатационных свойств автомобилей и автопоездов с АБС в режиме торможения: монография. Волгоград: ВолгГТУ, 2002. 372 с.

14. Балакина Е. В., Зотов Н. М., Федин А. П. Особенности компьютерного моделирования в реальном времени процесса торможения автомобильного колеса. Мехатроника, автоматизация, управление. 2015;16(3):174-182. https://doi.org/10.17587/mau.16.174–182.

15. Федотов А. И. Влияние работы ABS на тормозную эффективность и устойчивость автомобиля // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2013. № 8(79). С. 130–133.

16. Иванов А. М., Кристальный С. Р., Попов Н. В. Системы автоматического экстренного торможения: монография. М.: МАДИ, 2018. 180 с.

17. Реализация интеллектуальных функций в электронно-пневматическом тормозном управлении транспортных средств: монография / А. Н. Туренко, В. И. Клименко, В. А. Богомолов [и др.]. Харьков: ХНАДУ.2015. 450 с.

18. Khorasani-Zavareh D., Shoar S., Saadat S. Antilock braking system effectiveness in prevention of road traffic crashes in Iran// BMC public health. May 2013. Vol. 13(1).: 1-6.: htpps:// doi.org/ 10.1186/1471-2458-13-439

19. Soni A., Jitendra Dr. Anti-Lock Braking System// International Journal of Innovative Research in Engineering & Management. February 2022. Vol.9, Iss. 1: 248-252.: htpps:// doi.org/ 10.55524/ijirem.2022.9.1.48

20. Beles H., Rus A., Dragomir G., Mitran T., Trusca D., Tolea B. Researches Regarding the Continuous Improvement of the ABS (Anti-Lock Braking System) Operation for the Passenger Cars// 26th DAAAM International Symposium on Intelligent Manufacturing and Automation. January 2016.: 196-205.: htpps:// doi. org/ 10.2507/26th.daaam.proceedings.027

21. Жилейкин М. М., Чугунов Д. С. Алгоритм работы антиблокировочной системы для двухосных автомобилей с одной ведущей осью с адаптивным перераспределением тормозных усилий// Известия МГТУ «МАМИ». 2021. Том 15, № 2. С. 93 – 100.: https://doi.org/10.31992/2074-0530-2021-48-2-93-100.

22. Горшков Ю. Г., Калугин А. А., Старунова И. Н., Житейко И. С. Антиблокировочная тормозная система колесных машин с пневматическими тормозными устройствами // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2014. № 4 (114). С. 133–138.

23. Ashraf Sh., Sharkawy Abdel-Nasser, Moaaz Ah., Ghazaly N. A. Comparative Study of Different Control Methods for Anti-Lock Braking System (ABS)// SVU-International Journal of Engineering Sciences and Applications. June 2021. Vol.2 (1).: 27-34.: htpps:// doi.org/10.21608/svusrc.2021.65855.1007

24. Ревин А. А., Полуэктов М. В., Радченко М. Г. АБС и ресурс элементов тормозной системы // Автомобильная промышленность. 2009. № 10. С. 39–40.

25. Подригало М. А., Тарасов Ю. В. Методика рационального выбора фрикционных пар передних и задних тормозов автомобилей по температурным характеристикам // Автомобильный транспорт. 2004. № 15. С.13–17.

26. Ревин А. А., Комаров Д. Ю., Дедов С. С. Влияние на рабочий процесс тормозной системы легкового автомобиля с АБС явления снижения коэффициента трения пары «тормозная колодка – тормозной диск» // Автотранспортное предприятие. 2008. № 4. С. 49–51.

27. Определение коэффициента трения скольжения методом гармонических колебаний / Н. К. Корнеева, Л. Н. Пичугова, Е. В. Глушкова [и др.] // Энергетические установки и технологии. 2021. Т. 7, № 2. С. 124–129.

28. Хольшев Н. В., Коновалов Д. Н., Прохоров А. В., Минаев П. С. Лабораторный стенд для диагностирования шин автомобилей. Вестник СибАДИ. 2021;18(6):734-745. https://doi.org/10.26518/2071-7296-2021-18-6-734-745