Оцінка ресурсу фрикційних поверхонь гальмівних дискових механізмів за показниками відносного зношення для легкових автомобілів

Abstract

Сучасний розвиток конструкцій автомобілів потребує значної уваги до гальмівних властивостей, які будуть залежати від конструктивних особливостей гальмівних механізмів. У статті розглянута схема, коли на передніх колесах встановлюються дискові гальма, а на задніх встановлені барабанні гальма. Із схеми розподілу сил, що діють на автомобіль під час гальмування, визначені максимальні навантаження і сили тертя для передніх та задніх осей. Отримано загальну формулу гальмівного шляху автомобіля, під час якого відбувається знос гальмівних механізмі. Були застосовані результати відомої теорії тертя і зношування І. В. Крагельського та побудована математична модель зносу для кожної пари тертя. Модель зношування враховує конструктивні параметри автомобіля, коефіцієнт зносостійкості матеріалів, початкову швидкість гальмування автомобіля, величину пробігу та гальмівного шляху. Основними конструктивними параметрами гальмівної системи є радіус тертя, кінематичний радіус кочення колеса, величина приводного тиску. Для оцінки ресурсу гальмівного механізму запропоновано використовувати такий показник, як відносний знос спряжених деталей. Отримано зміну цього показника від геометричних параметрів і режимів роботи гальмівного механізму в умовах експлуатації. Надано прогнозну оцінку ресурсу гальмівних механізмів передньої та задньої осей легкових автомобілів, яку пропонується проводити за показником відносного зносу поверхонь тертя. Побудовані графічні залежності розподілу відносного зносу фрикційних поверхонь гальмівних механізмів для автомобілів Chevrolet Aveo та Forza. Показано на прикладі легкових автомобілів Chevrolet Aveo, що відносний знос гальм передньої осі є максимальним та змінюється в межах від 22,5 до 26,1 %; для задньої осі цій показник становить від 21,0 до 22,5 %. Ресурс гальмівного диску більший за ресурс фрикційної накладки у 4,44 раза для Chevrolet Aveo, водночас для автомобіля Forza цей показник становить 4,76. Результати роботи можуть бути використані для оцінки остаточного ресурсу гальмівних механізмів з урахуванням умов експлуатації.

Modern development of vehicle designs requires paying great attention to braking properties, which will depend on the design parameters of the brake mechanisms. The article discusses a scheme where a disc brake is installed on the front wheels, and drum brakes are installed on the rear wheels. From the diagram of the distribution of forces that act on the vehicle during braking, the maximum friction forces for the front and rear axles were determined. A general formula was obtained for the braking distance of a vehicle, during which wear of the brake mechanism occurs. We used the results of the well-known theory of friction and wear by I.V. Kragelsky. The mathematical wear model was built for each friction pair. The wear model takes into account the design parameters of the vehicle, the wear resistance coefficient of materials, the initial braking speed of the vehicle, the mileage and braking distance. The main design parameters of the brake system are the friction radius, the kinematic rolling radius of the wheel, and the amount of drive pressure. To assess the service life of the brake mechanism, it was proposed to use such an indicator as the relative wear of associated parts. A formula has been obtained for calculating this indicator based on changes in geometric parameters and operating modes of the brake mechanism under operating conditions. A forecast was made of the service life of the brake mechanisms of the front and rear axles of passenger cars, which is proposed to be carried out according to the indicator of relative wear of friction surfaces. Graphic dependences of the distribution of relative wear of the friction surfaces of brake mechanisms for Chevrolet Aveo and Forza cars were constructed. It was shown using the example of Chevrolet Aveo passenger cars that the relative wear of the front axle brakes is maximum and it varies from 22.5 to 26.1%, and for the rear axle this figure varies from 21.0 to 22.5%. The service life of the brake disc is 4.44 times greater than the service life of the friction lining for the Chevrolet Aveo. For the Forza car this figure is 4.76. The results of the work can be used to estimate the residual life of brake mechanisms, taking into account operating conditions.