Экспериментальное определение динамических характеристик пневматического тормозного привода

Введение (постановка задачи и актуальность). Одним из важнейших эксплуатационных свойств, влияющих на безопасность движения транспортных средств, является тормозная эффективность, к показателям которой относят максимальное установившееся замедление и тормозной путь, а для пневматического тормозного привода нормируют также время быстродействия. В условиях цифровой трансформации автомобильной промышленности одной из актуальных задач является создание цифровых двойников для различных процессов в системе водитель – автомобиль – дорога – среда. Однако обобщённая модель для расчёта времени срабатывания пневматической тормозной системы с учётом биомеханики водителя, а также характеристик тормозного крана и тормозной камеры, в открытых источниках отсутствует.

Цель исследования – экспериментальное подтверждение методики расчёта времени срабатывания пневматического привода, известной из пневмоавтоматики и адаптированной применительно к тормозной системе грузового автотранспорта, в том числе автопоездов специального назначения.

Методология и методы. В ходе исследования использованы следующие методы: эмпирический, стендовых испытаний, итерационного прогнозирования, а также проанализированы результаты опыта.

Результаты и научная новизна. Получены опытные данные, которые позволят уточнить представление о биомеханике ноги водителя на педали тормоза, характеристики тормозного крана и тормозных камер, а также значения на диаграмме функций давления.

Практическая значимость. Результаты проведённых исследований могут применяться при проектировочных расчётах тормозной системы, а также для оценки тормозной эффективности автотранспортных средств, находящихся в эксплуатации, без использования дорогостоящих компьютерных программ. Разработанная методика адаптирована для различных типоразмеров тормозных механизмов.

1. Белоусов Б.Н. Парадигма современного автомобилестроения // Автомобильная промышленность. – 2019. – № 1. – С. 8–10. EDN: YUDBZZ.

2. Малиновский М.П. Парадигмы управления автотранспортным средством с высоким уровнем автоматизации // Труды НАМИ. – 2018. – № 1 (272). – С. 51–60. EDN: XMHHMT.

3. Dygalo V., Keller A., Shcherbin A.Principles of application of virtual and physical simulation technology in production of digital twin of active vehicle safety systems // Transportation Research Procedia. – 2020. – V. 14. – P. 121–129. DOI: 10.1016/j.trpro.2020.10.015. EDN: ZOPJNA.

4. Дыгало В.Г., Жуков И.С. Способ контроля теплонагруженности тормозных механизмов при влиянии нагрузочных режимов автоматизированной тормозной системы // Труды НАМИ. – 2024. – № 1 (296). – С. 76–82. DOI: 10.51187/0135-3152-2024-1-76-82. EDN: BGFSLC.

5. Иванов В.И., Дроздова О.И. Кинематика педалей и биомеханика водителя автомобиля // Грузовик. – 2016. – № 12. – С. 11–14. EDN: XIPFUN.

6. Катаев Н.Н., Курочкин С.В., Нуждин Р.В. Моделирование работы тормозного крана в пневматическом приводе тормозных систем // Автотранспортное предприятие. – 2011. – № 10. – С. 46–47. EDN: OEYXFJ.

7. Курочкин С.В. Новый подход к диагностированию пневматического привода тормозных систем // Автотранспортное предприятие. – 2013. – № 12. – С. 29–32. EDN: ROMJJN.

8. Natarajan S.V., Subramanian S.C., Darbha S., Rajagopal K.R. A model of the relay valve used in an air brake system // Nonlinear Analysis: Hybrid Systems. – 2007. – No. 1 (3). – P. 430–442. DOI: 10.1016/j.nahs.2006.11.003.

9. Федотов А.И. Моделирование динамических процессов функционирования двухсекционного тормозного крана автомобиля с целью его диагностирования // Журнал автомобильных инженеров. – 2014. – № 2 (85). – С. 11–15. EDN: SNGMCD.

10. Катаев Н.Н. Теоретические основы определения параметров торможения // Автотранспортное предприятие. – 2012. – № 6. – С. 51–53. EDN: OYOXHR.

11. Коровашкин М.П. Повышение эффективности торможения автопоезда МАЗ // Вестник Донбасской национальной академии строительства и архитектуры. – 2015. – № 3 (113). – С. 87–90. EDN: YLUFNW.

12. Васильев В.И., Шарыпов А.В., Войтеховская Е.А., Ситников И.О. Диагностирование тормозной системы автомобиля по параметрам растормаживания // Вестник МАНЭБ. – 2009. – Т. 14. – № 2. – С. 23–25. EDN: YRJVSP.

13. Попов А.И., Курипка А.В. Влияние использования различных функций потерь в тормозном приводе при имитационном моделировании процесса торможения автомобиля // Автомобиль. Дорога. Инфраструктура. – 2022. – № 2 (32). EDN: AFXLKI.

14. Курочкин С.В. Геометрия соединительных трубопроводов и динамические характеристики пневмопривода // Автомобильная промышленность. – 2022. – № 6. – С. 22–24. EDN: PSZLCP.

15. Дыгало В.Г., Котов В.В., Ревин А.А. Оценка адекватности при моделировании тормозной динамики автомобиля с пневматической АБС // Известия Волгоградского государственного технического университета. Серия: Наземные транспортные системы. – 2013. – Т. 6. – № 10 (113). – С. 13–16. EDN: QIKCML.

16. Дыгало В.Г., Котов В.В., Дыгало Л.В., Ревин А.А. Верификация результатов моделирования тормозной динамики автомобиля с пневматической АБС // Известия Волгоградского государственного технического университета. Серия: Наземные транспортные системы. – 2014. – Т. 9. – № 19 (146). – С. 16–20. EDN: TBCVGZ.

17. Ломака С.И., Рыжих Л.А., Красюк А.Н. Математическая модель контура электронно-пневматического тормозного привода с пропорциональным модулятором // Автомобильный транспорт (Харьков). – 2009. – № 24. – С. 10–14. EDN: NBMEKT.

18. Ле В.Н. Управление пневматическим модулятором АБС при трогании грузового автомобиля с места на подъёме без отката в автоматическом режиме работы силового агрегата // Механика машин, механизмов и материалов. – 2018. – № 2 (43). – С. 31–38. EDN: XQCTIT.

19. Miller J.I., Cebon D.A high performance pneumatic braking system for heavy vehicles // Vehicle System Dynamics. – 2010. – V. 48. – No. suppl. 1. – P. 373–392. DOI: 10.1080/00423111003774472. EDN: OEGKEV.

20. Devika Kb., Sridhar N., Patil H., Subramanian Sh.C. Delay compensated pneumatic brake controller for heavy road vehicle active safety systems // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science. – 2021. – V. 235. – No. 13. – P. 2333–2346. DOI: 10.1177/0954406220952822. EDN: MMNRLH.

21. Рубанов П.С., Гончаров Р.Б., Скотников Г.И. Определение энергоэффективных режимов работы пневмосистемы сочленённого электробуса путём математического моделирования // Вестник Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана. Серия Машиностроение. – 2024. – № 4 (151). – С. 112–128. EDN: YSPGLG.

22. Евтюков С.А., Щербакова О.В. Разработка методики решения задач предупреждения причин складывания седельного автопоезда и обоснования допустимого по БДД технического состояния по факторам для пневмопривода каждого колеса седельного автопоезда // Вестник гражданских инженеров. – 2018. – № 6 (71). – С. 185–192. DOI: 10.23968/1999-5571-2018-15-6-185-192. EDN: YVELLF.

23. Голубев Ю.А. Математическая модель кулачкового разжимного устройства барабанного тормозного механизма // Трение и износ. – 2009. – Т. 30. – № 2. – С. 140–145. EDN: KYUPZP.

24. Третьяк Д.В., Иванов В.Г. Исследование гистерезиса дискового тормозного механизма для большегрузных транспортных средств // Трение и износ. – 2007. – Т. 28. – № 3. – С. 261–268. EDN: KYYOED.

25. Дыгало В.Г., Котов В.В., Дыгало Л.В., Ревин А.А. Применение виртуально-физической технологии моделирования при исследовании влияния на рабочий процесс неисправностей пневматической тормозной системы с АБС // Известия Волгоградского государственного технического университета. Серия: Наземные транспортные системы. – 2014. – Т. 9. – № 19 (146). – С. 20–24. EDN: TBCVHJ.

26. Wang Z., Zhou X., Yang C., Chen Z., Wu X. An experimental study on hysteresis characteristics of a pneumatic braking system for a multi-axle heavy vehicle in emergency braking situations // Applied Sciences. – 2017. – No. 7 (8). – P. 799. DOI: 10.3390/app7080799.

27. Леонтьев Д.Н. Моделирование переходных процессов в пневматическом тормозном приводе автомобиля, который оборудован системой автоматического регулирования тормозного усилия // Вiсник СевНТУ. – 2013. – № 142. – С. 88–91. EDN: TWRXVR.

28. Грошев А.М., Тумасов А.В., Палкович Л. Применение электронных систем курсовой устойчивости на коммерческом транспорте российского производства // Журнал автомобильных инженеров. – 2010. – № 1 (60). – С. 34–37. EDN: RVWSKV.

29. Федотов А.И., Портнягин Е.М. Экспериментальное исследование динамических характеристик первого и второго контуров пневматического тормозного привода автомобиля // Вестник Иркутского государственного технического университета. – 2013. – № 11 (82). – С. 223–230. EDN: RPBKMJ.

30. Колтович И.А. Совершенствование средств измерений и методов, используемых при испытаниях тормозных систем тракторов «Беларус» // Агропанорама. – 2015. – № 1 (107). – С. 6–11. EDN: AZDXPL.

31. Малиновский М.П., Смолко Е.С., Болтовский М.А., Дорохов С.Б. Стендовые исследования статических характеристик пневматического тормозного привода // Энерго- и ресурсосбережение: промышленность и транспорт. – 2026. – № 1 (54). – С. 61–74. DOI: 10.35211/2500-0586-2026-1-54-61-74. EDN: GATWNY.

32. Малиновский М.П., Смолко Е.С. Интегральный тормозной кран как средство уменьшения остановочного пути при отказе рабочих контуров // Энерго- и ресурсосбережение: промышленность и транспорт. – 2025. – № 4 (53). – С. 54–67. DOI: 10.35211/2500-0586-2025-4-53-54-67. EDN: OONZZE.

33. Шаша И.К., Конциялов О.В., Шаша Л.И. Выработка требований к эксплуатационной безопасности транспортных машин при проведении государственного технического осмотра // Автомобильный транспорт (Харьков). – 2008. – № 22. – С. 131–136. EDN: NBMEIB.

34. Анисимов А.В., Галимов А.А., Григорьев М.В., Лапенков Р.А., Щербин А.М. Опыт разработки электромеханического привода для тормозного механизма электромобилей // Труды НАМИ. – 2025. – № 4 (303). – С. 86–95. EDN: JZLNKK.

35. Туренко А.Н., Клименко В.И., Рыжих Л.А., Крамской А.В., Чебан А.А. Расчёт питающей части пневматического тормозного привода автотранспортного средства с антиблокировочной системой // Вестник Харьковского национального автомобильно-дорожного университета. – 2008. – № 41. – С. 51–54. EDN: NVURRV.

36. Малиновский М.П., Смолко Е.С. Применение итерационного метода при расчёте тормозных свойств седельного автопоезда с учётом перераспределения вертикальных реакций // Труды НАМИ. – 2020. – № 1 (280). – С. 36–47. DOI: 10.51187/0135-3152-2020-1-36-47. EDN: CDJRIM.