Usporivači

Maturski rad Tema: Usporivači Usporivači 1 Maturski rad Tema: Usporivači Uvod Usporivač spada u grupu dopunskih kočnica, usporivača Razvoj motornih vozila u smislu poboljšanja ekonomičnosti kroz povećanje nosivosti,paralelno traži i zadovoljenje aktivne bezbijednosti u javnom saobraćaju ,što se u prvom redu manifestuje kroz kočioni sistem.Transportna motorna vozila većih masa,10 t i više imaju izražen problem vožnje na putevima promjenjive konfiguracije,s obzirom na duže vrijeme kočenja pri vožnji na nizbrdici.Sila kočenja upravo je proporcionalna masi vozila i profilu puta pri konstantnoj brzini vožnje na nizbrdici.Ako se ovom doda i procenat usporenja gdje na kočionim mehanizmima treba prihvatiti i dio kinetičke energije vozila,onda se ovi mehanizmi nalaye u vrlo odgovornoj funkciji gdje treba veliki dio potencijealne kinetičke energije pretvoriti u rad sila trenja,odnosno toplotu.Ovaj rad sila trenja proporcionalan je dužini kočionog puta,koji najčešće nije kratak.Na osnovu unaprijed rečenog može se konstatovati da se u određenim uslovima eksploatacije motornog vozila,trebaju intezivno koristiti kočnice na kojima se oslobađa velika količina toplote.Oslobođena količina toplote koja se treba prenijeti u atmosferu podiže temperaturno stanje kočionih elemenata.Na ovaj način dovodi se upitanje funkciionisanje kočionih mehanizama radne kočnice i poremećaj u aktivnoj bezbijednosti.Da se ne bi dolazilo u kritične situacije razrađeni su mehanizmi trajnih usporivača koji pouzdano održavaju vozilo u kvazi stacionarnom režimu,pri vožnji motornog vozila na nizbrdici.U tom smislu doneseni su zakonski propisi o obaveznoj ugradnji trajnih usporivača na autobuse mase preko 7 t i teretnim vozilima preko 10 t.Postoji veci broj vrsta usporivača a to su: 1. Leptir motorna kočnica 2. Motor‐kompresor 3. Elektromagnetski usporivač 4. Hidrodinamički usporivač 2 Maturski rad Tema: Usporivači  MOTORNI USPORIVAČ 1.1 Propisom koji reguliše dozvoljene dimenzije ukupne mase i opterećenja vozila predviđeno je da usporivač mora biti ugrađen na motornim vozilima mase preko 5t, koji su predviđena za vuču prikolice najveće dozvoljene mase preko 7t, odnosno poluprikolice sa sedlom, čija je najveća dozvoljena masa (umanjena za masu koja opterećuje sedlo) veća od 7t, i na motornim vozilima najveće dozvoljene mase preko 9t, i da istovremeno aktivira uređaj za dugotrajno usporavanje na priključnom vozilu.Da bi se vijek osnovnog ključnog uređaja produžio, usporavanje vozila se može realizovati pomoću motora ili motornog usporača. Postoje različite konstrukcije motornih usporivača, kako u pogledu njihovog aktiviranja tako u pogledu principa rada. Princip rada motornog usporivača na vozilu FAP prikazan na slici. Kada vozač izvrši pritisak na komandu, kako je to prikazano strelicom, klipnjača (2) pomjera se i izvrši pritisak na upusni ventil (1). Pomjeranjem ventila nadole oslobađa se otvor za vazduh iz rezervoara (8) pod pritiskom djeluje na klipove(4 i 5). Pomjeranjem klipa (4) prema pumpi visokog pritiska (6) prestaje ubrizgavanje goriva, a pomjeranjem klipa (5) prema kolektoru (7) dolazi do zatvaranja izduvnog kolektora leptirom (9), a time je onemogućen izlazak izduvnih gasova, čime se obezbjeđuje usporavanje vozila. Za vrijeme aktiviranja motornig usporivača motor se pokreće preko transmisije i radi kao kompresor, što obezbjeđuje usporavanje vozila, a istovremeno i povoljnije hlađenje motora (nema sagorijevanja, ekspanzije). Pored motornih uspovivača postoje i drugi usporivači, kao što su:  hidrodinamički,  elektrodinamički  frikcioni Ovi usporači se međusobno bitno razlikuju u konstruktivnom obliku. Hidrodinamički usporivači mogu se koristiti kako na vučnim tako i na priključnim vozilima. Može se koristiti na vozilima kod kojh je mehanička ili hidromehanička transmisija. Elektrodinamički usporivači koriste se na vučnim i priključnim vozilima velike nosivosti. Kod ovih usporivača usporavanje se realizuje kočenjem zglobnih vratila. U zavisnosti od konstrukcije usporivača, komandovanje može biti prinudno (mehaničko) ili automatsko.Od zavisnosti od ukupne mase vozila i odgovarajuće ekonomičnosti razvio se veći broj konstruktivno različitih trajnih usporivača: ‐leptir motorna kočnica ‐motor‐kompresor trajni usporivač 3 Maturski rad Tema: Usporivači ‐elektromagnetski trajni usporivač ‐hidrodinamički trajni usporivač Gore navedeni osnovni tipovi trajnih usporivača imaju svoje specifičnosti u konstrukciji i kategoriji primjene. Slika 1.Motorni usporivač 1. Upusni ventil 2. Klipnjača 3. Opruga 4. Klip 1 5. Klip 2 6. Pumpa visokog pritiska 7. Kolektor 4 Maturski rad Tema: Usporivači 8. Rezervoar za vazduh 9. Leptir  DIJAGRAMI KOČENJA 1.2 Kao karakteristike kočenog vozila uzimaju se ostvareno usporenje i sila aktiviranja komandi kočnice u zavisnosti od vremena usporavanja. Registrovanje vijednosti usporenja a i sile aktiviranja komandi kočnice Fp registruju se i daju u dijagramu sila, vrijeme (slika).Na ordinati nanijete su vrijednosti sile na pedali papuče Fp – predstavljeno isprekidanom linijom i ostvareno usporenje a – predstavljeno punom linijom. Na apscisi nanosi se vrijeme za koje se registruje kočenje vozila. Na apscisi su nanijeti sledeći karakteristični trenuci i to:  1 – trenutak uočavanja opasnosti na putu,  2 – početak registrovanja sile na pedali komande kočnice,  3 – momenat početka registrovanja usporenja vozila,  4 – trenutak kada je sila na pedali komande kočnice dostigla zadovoljavajuću vrijednost (smatra se da je sila dostigla zadovoljavajuću vrijednost na komandi kada je Fp₌0.9 Fmax),  5 – trenutak dostizanja maksimalnog usporenja vozila,  6 – prestanak dejstva sile na komandu kočnice. Na dijagramu su naznačene vrijednosti dobijene snimanjem (regfistrovanjem) ostvarenih sila pritiskom na pedalu kočnice i ostvarenog usporenja. Ovo snimanje obavlja se na vozilu koje se ispituje i koje je za ovakvu priliku snabdeveno istrumentom koji registruje ove veličine.Karakteristična vremena koja su registrovana za vrijeme ispitivanja su sledeća:  t1 – vrijeme reagovanja vozača je vrijeme koje protekne os trenutka uočavanja opasnosti na putu (može biti i trenutak kada se da znak vozaču da koči) do momenta pojave sile na pedali komande kočnice. Ovo vrijeme reagovanja može se podijeliti na dva 5 Maturski rad Tema: Usporivači dijela, na dio vremena potrebnog da vozač shvati da mora da koči i dio vremena koje je potrebno vozaču da prebaci nogu na komandu kočnice;  t2 – vrijeme odziva kočnog sistema. Ovo je poterbno vrijeme da se u kočnom mehanizmu savladaju elastične deformacije u prenosnom mehanizmu kočnog sistema, kao i svi zazori u vezama;  t3 – vrijeme aktiviranja komandnog mehanizma. Ovo vrijeme zavisi od načina aktiviranja, koje može biti: ‐
udarno pritiskanje komande kočnice, ‐
brzo pritiskanje komande kočnice, ‐
umjereno brzo pritiskanje komande kočnice  t4 ‐ vrijeme aktiviranja kočnice je vrijeme koje protekne od momenta registrovanja usporenja do trenutka kada usporenje dostigne maksimalnu vrijednost. I ovaj period vremena je moguće podijeliti na dva dijela, na dio vremena zakašnjenja pojave usporenja zbog elastičnih deformacija u prenosnom mehanizmu i elementima kočnice i dio vremena koji odgovara porastu usporenja kada raste sila na komandi kočnice;  t5 – vrijeme kočenja sa maksimalnim usporenjem, odnosno maksimalnom efikasnošću;  t6 – Vrijeme otkočivanja. U ovom periodu vremena nema sile na komandu kočnice, ali i dalje se pegistruje usporenje. Ukupno vrijeme kočenja biće: tu=t1+t2+t3+t4+t5. Na slici su nacrtane i sledeće vrijednosti ostvarenih usporenja, sa kojima se može računati put kočenja i ukupan zaustavni put vozila i to:Type equation here.  amax – maksimalno usporenje vozila u toku kočenja,  asrmax – ostvareno srednje maksimalno usporenje (od trenutka ostvarenja max usporenja do trenutka prestanka dejstva sile na pedalu kočnice),  asr – srednje usporenje u periodu kočenja,  asrn – srednje usporenje u periodu zaustavljanja. Ovako definisana srednja usporenja vezuju se za određene periode kočenja i na osnovu njih se mogu približno odrediti karakteristike kočenja, vrijeme i put kočenja. 6 Maturski rad Tema: Usporivači Dijagram 1.Dijagram sile na komandu kočnice i ostvarenog usporenja u zavisnosti od vremena kočenja  PUT I VRIJEME KOČENJA 1.3 Kako vozilo u procesu kočenja ostvaruje usporenje a koje je moguće i registrovati, to ako pretpostavimo da je ostvareno usporenje tokom kočenja konstantno, a na dijagramu kočenja (sl.) vidi se da od trenutka uočavanja opasnosti, tačka 1 na dijagramu, do pojave usporenja, tačka 3 na dijagramu protekne određeno vrijeme, moguće je podijeliti na dva dijela ukupan put koji vozilo prelazi u procesu kočenja: 7 Maturski rad Tema: Usporivači  S1 – put kada se vozilo kreće konstantnom brzinom, tzv. Dio puta dok vozač ne reaguje,  S2 – put kada se vozilo kreće maksimalnim usporenjem. Iz mehanike su poznati zakoni kretanja za slučaj ravnomjernog (ili jednolikog) kretanja, naime: S1=Vo*t1; Vo=const. U slučaju jednako usporenog kretanja, kada se vozilo kreće sa konstantnim usporenjem (a=const), tada važi: ; ili , gdje su:  V0 – brzina vozila u trenutku započinjanja kočenja (tzv. Početna brzina vozila),  t1 – vrijeme kretanja vozila konstantnom brzinom,  asr – ostvareno srednje usporenje vozila,  t2 – vrijeme kretanja vozila sa konstantnim srednjim usporenjem,  V – brzina koju vozilo dostiže poslije vremena t2. U slučaju da se vozilo koči do zaustavljanja, biće: , , tk – vrijeme kočenja do zaustavljanja vozila sa konstantnim usporenjem a.  LEPTIR MOTORNA KOČNICA TRAJNI USPORIVAČ 1.4 8 Maturski rad Tema: Usporivači Leptir motorna kočnica kao trajni usporivač motornog vozila pri vožnji na nizbrdici ima relativno jednostavnu konstrukciju i ograničenu eksploatacionu upotrebu.Upotrebljava se kod motornih vozila manjih ukupnih masa.Preko upusno ispusnog ventila razvodi se komprimirani zrak na pneumatske cilindre.Pneumatski cilindar preko polužnog mehanizma i leptira zatvara izduvni kolektor motora.Na ovaj način djelimično se rad motora pretvara u rad radne mašine kompresora. Slika 2. Dispozociono rjesenje leptir motorne kočnice Da bi motor mogao raditi kao kompresor neophodno je oduzeti gorivo motoru što je ostvareno preko pneumatskog cilindra i prenosi poluga do pumpe visokog pritiska.Na ovaj način dizel motor se pretvara u rad kompresora koji dobija pogon od potencijalne i kinetičke energije motornog vozila koja se kreće na nizbrdici određenom brzinom.Slabosti koje se pokazuju kod mehanizma leptir motorne kočnice,izražene su kroz efikasnosti kočenja i promjene tehničkog stanja motora.Ispitivanje kočione efikasnosti,upućuju na kraće vremenske intervale upotrebe.Najveći efekti usporenja ostvaruju se u prvim momentima uključivanja kočnice sa trendom motornog slabljenja.Na naprijed navedenu konstataciju upućuju rezultati 9 Maturski rad Tema: Usporivači eksploatacionih ispitivanja leptir motorne kočnice.Nedostaci unaprijed date konstrukcije upućuju na nova efikasnija rješenja. Slika 3. Indikatorski dijagram motora kod upotrebe leptir motorne kočnice 10 Maturski rad Tema: Usporivači  Motor kompresor‐trajni usporivač 1.5 Na osnovu naprijed rečenog,razrađena je nova konstrukcija motorne kočnice.Ova konstrukcija bazira na principupretvaranja motora kao energetske mašine u kompresor kao radnu mašinu,sa izvjesnim modifikacijama.Da bi se spriječilo međusobno poništavanje taktova kompresije i ekspanzije rekonstruisano je bregasto vratilo motora tako da se mogu odvijati dva različita procesa.Prvi proces,normalnog rada motora kao energetske mašine i drugi proces u kome se preko pneumatskog cilindra i polužnog mehanizma vrši,uzdužno pomjeranje bregastog vratila i pravi poremećaj u procesu izduvavanja,prevodeći ga uslovno rečeno u kompresor.U ovom položaju motorne kočnice kao trajnog usporivača brijeg bregastog vratila ima sledeću funkciju.Za vrijeme usisavanja izduvni ventil je normalno potpuno zatvoren.Za vrijeme kompresije izduvni ventil je najvećim dijelom zatvoren,da bi se pri kraju kompresije otvorio za minimalnu vrijednost (2 mm) i ostaje otvoren do kraja ekspanzije,a onda nastavlja normalan rad otvaranja kao kod motora.Na ovaj način je iskorišten dovedeni rad motora od potencijalne energije vozila i dijela njegove kinetičke energije.Rad kočenja može se sraćunati preko srednjeg efektivnog pritiska indiciranog motora ili snimanjem,putem ispitivanja.Na ovaj način dobije se indiktatorski dijagram čiji je karakter promjene prikazan na dijagramu slike. Negativan rad je rad kočenja motorom,uključujući i mehaničke gubitke u motoru i transmisiji.Na ovaj način a na osnovu provedenih labaratorijskih i eksploatacionih ispitivanja,postignute su promjene u aktivnoj bezbijednosti,ekonomičnosti u potrošnji goriva i održavanja kočionih instalacija.Očekuju s i ostale manje važne prednosti,koje trebaju biti potvrđene kroz statističke pokazatelje dugotrajnih eksploatacionih praćenja. Slika 4. karakter promjene indikatorskog dijagrama kod moto‐retardera 11 Maturski rad Tema: Usporivači  ELEKTROMAGNETNA KOČNICA –TRAJNI USPORIVAČ 1.6 Elektromagnetne kočnice(jedan od najpoznatnijih proizvođača je firma TELMA)mogu se koristiti kao trajni usporivači teretnih motornih vozila srednje klase.Ovi agregati se ugradjuju na prenosna vratila između mjenjača i pogonskih mostova.Na ovaj način nesmetano prenose obrtni moment u jednom i drugom pravcu,a po potrebi kočenja prilikom uključivanja,djeluju kao trajni usporivači.Potencijalnu i kinetičku energiju motornog vozila pretvara u toplotnu kada se odvodi u okolinu kako je to prikazano na strukturnoj šemi.Elektromagnetna kočnica djeluje na principu Fukovih struja,pa u tom smislu treba provesti i električnu instalaciju,uključujući i mehanizam potenciometar za uključivanje kočnice i izbora stepena inteziteta kočenja.Ovaj mehanizam je prikazan na strukturnoj šemi. Slika 5.Mehanizam elektromagnetne kočnice 1. PA‐pogonski agregat sa mjenjačem 2. EMK‐elektromagnetna kočnica 3. PM‐pogonski most 4. P‐potenciometar 12 Maturski rad Tema: Usporivači  HIDRODINAMIČKA KOČNICA‐TRAJNI USPORIVAČ 1.7 Teška motorna vozila specijalne namjene kao:kiperi,damperi,skreperi i druga vozila visoke nosivosti i prohodnosti imaju za ugradnjom trajnih usporivača većih snaga.U tom kontekstu potreba razvijene su hidrodinamičke kočnice kao trajni usporivači.Ovi agregati razvijeni su kao posebni mehanizmi koji se mogu ugraditi u transmisije vozila kao što su poznata rješenja firme ,,ATE’’ i ,,VOITH’’ i drugih ili su ukomponovani u hidrodinamičke mjenjače sa hidrodinamičkim transformatorima obrtnog momneta,kao što je slučaj kod mjenjača ,,ALLISON CLBT” ugrađeni u damperima ,,KOCKUM” ili ,,VOITH DIWA”‐mjenjači serije D.Princip rada I izvodjenja hidrodinamičkih usporivača prikazan je šemacki.Šema odgovara usporivaču da sva pumpa I dva turbinska kola vezana za noseću strukturu.U tako formiran radni prostor dovodi se,u slućaju potrebe usporavanja vozila,odgovarajuće ulje odnosno radni fluid. Slika 6.Hidrodinamički usporivač sa dva kola 1. Pumpno kolo 2. Vratilo 3. Turbinsko kolo 13 Maturski rad Tema: Usporivači 4. Noseća struktura 5. Radni fluid Zahvaljujući obliku i radnim uglovima lopatica u oba radna kola (pumpi i turbini) javljaju se odgovarajući kočioni momenti,koji se preko nepokretnog turbinskog kola prenosi na noseću strukturu vozila.Kada prestane potreba za usporavanjem radni fluid se ispušta iz radnog prostora.Rad ovog prenosnika na potpunom klizanju očigledno je opet skovčan na generisanjem velikih količina toplote ,pa i sa zagrijavanjem radnog fluida.Da bi ovakav usporivač mogao da radi u dužim periodima,neophodno je da se ova količina toplote odvede.tj.da se obezbijedi sistem hlađenja.Ugradnja hidrodinamičke kočnice‐trajnog usporivača praćena je sa ugradnjom pomoćnih agregata za njeno aktiviranje i održavanje normalnog termičkog i mehaničkog režima rada.Mehanički rad doveden na kočnicu inverzno preko transmisije,treba pretvoriti potencijalnu i dio kinetičke energije motornog vozila u toplotu radnog fluida i odvesti je u okolinu.Hidrodinamička kočnica se uključuje prema potrebi trajnog usporavanja motornog vozila,preko ručnog komandnog ventila i pneumatske instalacije.Na ovaj način preko servo mehanizma vrši se punjenje radnog prostora hidrodinamičke kočnice sa radnim fluidom,uljem pod pritiskom. Slika 7. Sistem ugradnje hidrodinamičke kočnice 14

Download Report