VISOKA ŠKOLA ZA PRIMJENJENE I PRAVNE NAUKE

„PROMETEJ“

- seminarski rad -TRANSPORTNA SREDSTVA I UREDJAJI

Tema: KOČNI SISTEMI NA VOZILIMA

Mentor: Student:Mr Bojan Marić Dragan Babić, Ti-124/13

Banja Luka, Maj 2015.

SADRŽAJUVOD.........................................................................................................................................31. SISTEM ZA KOČENJE VOZILA...................................................................................42. STRUKTURA KOČNIH SISTEMA................................................................................63. KOČIONI MEHANIZAM (KOČNICA).........................................................................8

3.1 Frikcioni kočioni mehanizam u točku....................................................94. SISTEM ZA ONEMOGUĆAVANJE BLOKIRANJA TOČKOVA . (ABS – Anti-lock Braking System).................................................................................12

ZAKLJUČAKLITERATURA

UVOD

Sa aspekta bezbednosti saobracaja, uređaj za zaustavljanje je jedan od najvažnih uređaja na motornom vozilu.

Zadatak uređaja za zaustavljanje je veoma kompleksan, a da se takvi zahtevi ispune, na vozlio se ugrađuju kočioni sistemi:

radna kočnica, pomocna kočnica, parkirna kočnica.

Vozač, rukom ili nogom deluje na komandu i na taj način se realuzuje kočenje. Aktiviranjem sistema za kočenje nastaje trenje između pokretnih i nepokretnih elemenata kočnice. Kinetička energija vozila se pretvara u toplotnu energiju, koja se oslobađa zbog radne sile trenja nepokretnih i pokretnih elementa izvrsnog mehanizma kočnice. Ostvareni moment kočenja zavisi od angažovanog momenta sile prijanjanja između pneumatika i podloge. Angažovana vrednost sile prijanjanja zavisi od stanja pneumatika, karakteristike podloge, vlažnosti podloge, brzine kretanja i drugo.

3

1. SISTEM ZA KOČENJE VOZILA

Osnovni uslov koji, u odnosu na bezbednost saobracaja, treba da ispuni svaki kočioni sistem jeste da uz maksimalnu mogucu efikasnost ne ugrozi stabilnost kretanja i upravljivost vozila pri kočenju. Ovo ce biti ostvareno samo u slučaju kada se pri kočenju ne ugrozi osnovna funkcija točka - njegovo kotrljanje po podlozi.

Ako se koči točak koji se krece po podlozi, tada se između točka i podloge pojavljuje kočiona sila čiji je pravac suprotan pravcu kretanja točka. Kočiona sila FK, sila otpora vazduha i otpora kotrljanja (kretanje po ravnom putu) omogucavaju zaustavljanje vozila pri kočenju. Ako je FK = 0 zaustavljanje vozila se dešava pod dejstvom sila otpora vazduha i otpora kotrljanja čiji je efekat neznatan (slika 1 - kriva 1). [4]

Slika 1 – Zavisnost puta kočenja od načina kočenja

Prilikom kočenja bez isključivanja transmisije otpor obrtanja točkova se povecava na račun momenta otpora motora i povecanih otpora u transmisiji . Pri kočenju motorom znatno se skracuje put vozila do potpunog zaustavljanja (slika 1 - kriva 2) . Efekat kočenja još više raste ako se poveca moment otpora na vratilu motora. Ovaj efekat se postiže ako se isključi rad motora i tada motor radi kao kompresor (slika 1 - kriva 3). Nabolji efekat kočenja se dobije korišcenjem posebnog sistema za kočenje vozila koji dejstvuje neposredno na točkove ili na jedno od vratila transmisije, koji ostvaruje znatnu kočionu silu FK ( slika 1 - kriva 4). Ako se razmotri proces kočenja, koji se ostvaruje sistemom za kočenje, na osnovu dijagrama kočenja (slika 2) koji prestavlja zavisnost sile kočenja FK od vremena , tj FK = FK(t) ili jK = jK(t) gde je jK – usporenje, moguce je proces kočenja analizirati po fazama. Kao početak posmatranja uzece se tačka 0 kada je vozač primio signal “kočiti”. [3]

Za vreme t1 dolazi do izvršavanja primljenog spoljnog signala , tj do pokretanja noge ka pedali i savladavanje zazora u kočionom sistemu. Vreme t1 = 0,2-1,5s, i naziva se "vreme reakcije vozača" i zavisi od individualnih osobina i kvalifikacije .

4

Slika 2 – Dijagram kočenja vozila [3]

Vreme t2 u toku koga dolazi do pojave kočione sile u maksimalnom iznosu može se posmatrati kao zbir vremena t2', koje odgovara odzivu kočionog sistema (od početka radnog hoda pedale kočnice do pojave kočione sile na točkovima) i vremena t2", koje definiše porast kočione sile do njene granične vrednosti. U zavisnosti od sistema za aktiviranje kočionog mehanizma t2'= 0,02-0,05s (kod hidrauličnog sistema i t2' = 0,2-0,5s i više (kod pneumatskog sistema) i t2"= 0,2s (hidraulični) i t2"= 0,5-1,0s (pneumatski).

Vreme t4 naziva se vreme otkočivanja i iznosi 0,2-2s, donja granica odgovara hidrauličnom sistemu, a gornja pneumatskom. Iz dijagrama se vidi da je za potpuno zaustavljanje vozila, od momenta kada je uočena opasnost, potrebno vreme t1 + t2 + t3 dok se efektivno kočenje vrši samo u toku vremena t3, dok u vremenu t1 + t2, vozilo praktično zadržava nepromenjenu brzinu kretanja. [2]

Pri kočenju vozila moguce je ostvariti 4 karakteristicna režima: kočenje u slučaju iznenadne opasnosti (naglo kočenje), normalno kočenje, delimično kočenje i kočenje vozila u stanju mirovanja.

Prilikom kočenja u slučaju iznenadne opasnosti, neophodno je obezbediti minimalni put kočenja (maksimalno usporenje) bez gubitaka stabilnosti (zanošenja) vozila. Kočenje u slučaju iznenadne opasnosti ima veoma veliko značenje, jer određuje bezbedno kretanje, iako se upotrebljava veoma retko (3-5% od ukupnog broja kočenja).

Normalno kočenje ima za cilj smanjenje brzine vozila sa normalnim usporenjem koje ne utiče na udobnost vožnje. Ovaj režim kočenja je najviše zastupljen režim u odnosu na ukupan broj kočenja. [3]

Režim delimičnog kočenja sa malim ili srednjim intenzitetom koristi se pre svega na terenu sa padom čije dužine mogu biti od nekoliko stotina metara do nekoliko kilometara.

5

Kočenje vozila koje se nalazi u stanju mirovanja mora obezbediti da vozilo stoji neograničeno dugo na takvom usponu koji se može savladati u najnižem stepenu prenosa.U energetskom smislu proces kočenja je krajnje neracionalan jer se kinetička energija vozila, dobijena na račun transformacije energije goriva u motoru, troši na trenje i habanje kočionih obloga i doboša.

Kočioni sistem mora ispuniti određene uslove kao: Obezbediti minimalni put kočenja ili maksimalno moguce usporenje pri naglom

kočenju. Da bi se ovaj uslov ispunio mora se obezbediti: kratak odziv kočionog sistema na komadu, istovremeno kočenje svih točkova i potrebna preraspodela kočionih sila po mostovima.

Obezbediti stabilnost vozila pri kočenju. Obezbediti potreban konfor putnika pri kočenju. Da bi se ovaj zahtev ispunio potrebno

je obezbediti ravnomeran porast kočione sile koji je proporcionalan pritisku na pedalu. Obezbediti dobro funkcionisanje kočionog sistema i pri učestalom kočenju, što je

vezano sa dobrim odvođenjem toplote, pošto u tom slučaju ne dolazi do znatnijih promena koeficijenta trenja između obloga i doboša.

Dug vek trajanja. Siguran rad bez obzira na uslove eksploatacije. Ovaj zahtev je ispunjen ako na vozilu

postoje dva ili više kočionih sistema (pomenutih ranije), koji dejstvuju nezavisno jedan od drugoga ili ako postoji više sistema za aktiviranje kočionog mehanizma nezavisnih jedan od drugoga. [3]

2. STRUKTURA KOČNIH SISTEMA

Zbog kompleksnosti zadataka i oštrine zahteva, kočni sistemi predstavljaju složene sisteme, sastavljene iz više podsistema, koji objedinjuju veci broj sklopova i elemenata.

Najšire posmatrano, kočni sistem ima sledece osnovne delove ili podsisteme: radna kočnica, pomocna kočnica, parkirna kočnica i dopunska kočnica – usporivač.

Ova osnovna struktura kočionog sistema šematski je prikazana na slici 3.

Slika 3 – Struktura kočionog sistema [3]

6

Radna kočnica preuzima izvršavanje najvažnijih zadataka kočnih sistema, odnosno kočenje vozila maksimalnim usporenjima (u slučaju opasnosti) i sva blaža, kratkotrajna kočenja, u normalnim uslovima kretanja. Ona predstavlja najvažniji deo kočnog sistema, kome se obraca posebna pažnja. [5]

Pomoćna kočnica se uvodi isključivo radi povecanja bezbednosti vozila u saobracaju, odnosno u cilju ostvarivanja vece pouzdanosti kočnog sistema. Njen je zadatak da obezbedi mogucnost kočenja vozila i u slučaju da dođe do otkaza u podsistemu radne kočnice. Propisi, međutim dozvoljavaju da performanse pomocne kočnice budu u određenom stepenu niže nego radne kočnice. [5]

Parkirna kočnica, kao što i ime govori, ima zadatak da obezbedi trajno kočenje vozila u mestu, tj. parkirno kočenje. Ukoliko se ova kočnica reši tako da se može aktivirati i pri kretanju vozila, što se najčešce i radi, parkirna kočnica može da preuzme i zadatke pomocne kočnice. U tom slučaju pomocna i parkirna kočnica su jedan isti podsistem, što je na slici 4 i naznačeno. [6]

Dopunska kočnica ili usporivač prevashodno je namenjena blagom, dugotrajnom kočenju, pri kretanju vozila na dužim padovima. U tom smislu njeno obavezno postojanje propisano je samo za vozila vecih ukupnih masa (što je na slici 4 naznačeno isprekidanim linijama). Međutim, ako vozilo ima usporivač, on se često koristi i za sva blaga usporavanja, dakle u mnogim slučajevima kočenja, koja se normalno ostvaruju radnom kočnicom. [6]

Svaki od navedenih podsistema, strukturno se rešava u osnovi na isti način, odnosno uključuje iste funkcionalne komponente (slika 4):

komanda, prenosni mehanizam i kočnica.

Slika 4 – Podsistemi kočionog sistema [3]

Komanda služi za aktiviranje odgovarajuceg podsistema, tj. radne, pomocne i drugih kočnica. Svaki podsistem mora da ima, dakle, svoju komandu, postavljenu tako da vozač lako može da je aktivira. Komanda radne kočnice je izvedena kao papučica koja je postavljena neposredno ispred sedišta vozača, tako da vozač može da je aktivira ne skidajuci ruke sa volana. Za pomocnu i parkirnu kočnicu komanda je obično ručna, tj. u obliku ručice koja je, takođe, postavljena uz sedište vozača, tako da pri njenom aktiviranju vozač jednu ruku može da drži na volanu. Kada su pomocna i parkirna kočnica, rešene konstrukcijski jedinstveno, onda je i njihova komanda, očigledno, jedna ista ručica.

7

Komanda dopunske kočnice (usporivača) je najčešce, takođe, ručna (ručica, poluga), ali često se izvodi i kao nožna (ponekad neposredno uz komandu radne kočnice, uz istovremeno aktiviranje). Prenosni mehanizam ima zadatak da dobijeni impuls od komande prenese do izvršnih organa – kočnica. Ovo je bitna funkcija kočnog sistema, koja značajno utiče na ukupne performanse vozila u pogledu kočenja. Ispunjenje ovih zadataka je složeno, posebno kod radne kočnice vozila velikih ukupnih masa. Prenosni mehanizmi kočnih sistema rešavaju se na različite načine. U osnovi postoje tri rešenja, kao što možemo videti sa naredne slike. [3]

Slika 5 – Prenosni mehanizmi

Prema vrsti prenosnih elemenata, prenosni mehanizmi mogu biti: mehanički, hidraulički, pneumatski i kombinovani.

3. KOČIONI MEHANIZAM (KOČNICA)

Postoji više načina ostvarenja kočionog momenta, i to: mehaničkim trenjem, unutrašnjim trenjem u tečnosti, elektrodinamičkom indukcijom i stvaranjem otpora vazduha. Kod motornih vozila se najčešce kočioni moment ostvaruje mehaničkim trenjem. Na teškim teretnim vozilima i autobusima primenu nalaze, tzv. motorne kočnice koje pri aktiviranju zatvaraju izduvnu cev, istovremeno oduzimaju gorivo i motor tad radi kao kompresor (stvaranjem otpora vazduha), i kočnice koje rade na principu elektrodinamičke indukcije, a koje se obično postavljaju na jedno od kardanskih vratila transmisije. Kočioni moment, koji se ostvaruje unutrašnjim trenjem u tečnosti koristi se kod hidrodinamičkih kočnica (takve kočnice se najčešce upotrebljavaju na stolovima za ispitivanje motora sus). Pošto se kod frikcionih kočionih mehanizama kinetička energija putem trenja pretvara u toplotnu, te se mora kočioni doboš konstruisati tako, da ima mogucnost dobrog odvođenja toplote (obično se izrađuju sa rebrima). Frikcioni materijal koji se postavlja na papuče, mora takođe biti otporan na toplotu i imati određenu čvrstocu, te se često koristi azbestna tkanina protkana mesinganimvlaknima ili čeličnim opiljcima koji služe za brzo odvođenje toplote sa frikcionog materijala. U zavisnosti od načina ostvarivanja kočionog momenta vrši se podela i kočionih mehanizama. Na motornim vozilima najčešce su u upotrebi kočioni mehanizmi koji rade na principu mehaničkog trenja (frikcioni kočioni mehanizmi). U zavisnosti od mesta na koje su postavljeni, mogu se podeliti na: kočione mehanizme u točkovima i kočione mehanizme koji deluju na transmisiju. [2]

8

3.1 Frikcioni kočioni mehanizam u točku

Frikcione kočnice se mogu podeliti prema izvođenju kao na slici 6.

Slika 6 – Podela frikcionih kočnica

Frikcioni kočioni mehanizam koji se nalazi u točku radi na principu trenja koje se ostvaruje između kočionog doboša koji je čvrsto vezan za točak (okrece se zajedno s njim) i kočionih papuča koje su postavljene na nosaču kočionih papuča, koji je vezan za most. Osnovni delovi frikcione kočnice (tzv. doboš kočnice) prikazani su na slici 7.

Slika 7 – Doboš kočnica [5]

Slika 8 – Načini izvođenja doboš kočnica [2]Simpleks kočnice (a,b, c;) Dupleks kočnice (d, e;) Duodupleks (f)

9

Zavisno od vrste kočnica, koriste se jedan ili dva potisna cilindra postavljeni jedan naspram drugog (slika 8). Kočnice sa jednim potisnim cilindrom nazivaju se simpleks kočnice (a, b, c), dok one sa dva cilindra: dupleks (d, e) i duodupleks (f). Kod kočnica koje se aktiviraju hidraulički, za parkirnu kočnicu koristi se poseban mehanički mehanizam, koji je uvek potpuno nezavisan od radne kočnice. Za razliku od kočnica starijeg godišta, kada se podešavanje zazora između frikcione površine papuča i doboša vršilo ručno, putem ekscentričnog elementa, savremene kočnice imaju potpuno automatsko određivanje zazora između ovih elemenata. Kod ove vrste kočnica doboš je neposredno povezan za točak ili za glavčinu točka, i obrce se zajedno sa njim, dok je noseca ploča kočnice, sa kočnim cilindrom i kočionim papučama nepokretna, čvrsto vezana za osovinu vozila. Za razliku od radnih kočnica koje su uvek smeštene uz kočeni točak, kod vozila velike mase, a takođe i kod radnih mašina sa radnim kočnicama koje su u disk izvođenju, parkirna kočnica može da bude kao doboš kočnica smeštena na kardanskom vratilu između menjača i glavnog osovinskog prenosnika (najčešce odmah iza menjača). Time se znatno štedi na veličini same kočnice, s obzirom da se kočni moment koga ona ostvaruje do točkova multiplicira prenosnim odnosom u glavnom prenosniku. Kao i kod doboš kočnica, doboš je neposredno povezan sa obrtnim delom, dakle sa kardanskim vratilom, dok je ostali deo mehanizma kao i kočne papuče nepokretan, odnosno čvrsto vezana za nosecu strukturu vozila. [4]

Disk kočnice spadaju u grupu aksijalnih kočnica s obzirom da se sila na frikcionu površinu ostvaruje aksijalnim dejstvom frikcione površine na disk. Prema konstrukciji postoje u principu dva tipa:

Kočnice sa diskom i stegom (čeljusti), koja samo po jednom segmentu zahvata disk, Kočnice sa diskom i lamelastom frikcionom površinom, koja se po celom obimu

naslanja na disk.

Disk kočnica sa stegom predstavlja osnovni vid izvođenja i koristi se u principu kod svih putničkih i teretnih vozila, dok se kočnice sa lamelastom frikcionom površinom uglavnom koriste kod građevinskim mašina ili kod vozila sa nekim posebnim namenama. Disk kočnice je kao i kod doboš kočnica neposredno povezan sa točkom ili glavčinom točka, dok je stega nepokretna, čvrsto vezana za nosecu strukturu vozila. Ona istovremeno predstavlja i kucište kompletnog mehanizma kočnice kojim se ostvaruje potisak frikcione površine na disk.

Slika 9 – Disk kočnica [6]

10

Prema konstrukciji postoje disk kočnice sa jednim ili dva potisna elementa (klipa) od kojih se svaki nalazi na jednoj strani diska. Kod vozila koja imaju samo jedan potisni klip stega kočnica je aksijalno pomerljiva, kako bi kočione pločice podjednako nalegale na disk. Kod kočnica sa dva potisna klipa stega obično nije aksijalno pomerljiva. Prenos sile kod putničkih vozila vrši se u principu hidraulički, dok kod vecih teretnih vozila uključujuci i autobuse u principu je pneumatski. [2]

Slika 10 – Tipična konstrukcija disk kočnica za putničko vozilo sa parkirnom kočnicom

1. Potisni klip 2. Podloška klipa 3.Ležišna podloška4. Navrtka 5. Zavojno vreteno 6. Kulisni mehanizam

7. Poluga parkirne kočnice 8. Opruga

Kod vozila velike mase, kod kojih kočnice moraju da ostvare i veliku kočnu silu, a takođe i zbog kvalitetnijeg naleganja kočionih pločica na disk, disk kočnice mogu imati dva ili čak i četiri potisna klipa (po dva sa svake strane diska). Kada je potrebno da disk kočnice ostvaruju i funkciju parkirne kočnice, kako je vec rečeno, za prenos sile koristi se poseban mehanički mehanizam, koji je uvek potpuno nezavisan od radne kočnice, kod koga se mehanizam aktivira hidraulički. Zazor između diska i frikcione površine ostvaruje se automatski elastičnom deformacijom gumenih zaštitnih elemenata u samom potisnom klipu ili pak pomocu opruge koja je tako izrađena i vezana da se prilikom zakretanja u jednu stranu odmotava i time širi, a u suprotnu stranu ne ometa relativno pomeranje vođice. [2]

Slika 11 – Disk kočnica sa diskom koji ima ventilacioni efekt

11

4. SISTEM ZA ONEMOGUĆAVANJE BLOKIRANJA TOČKOVA (ABS – Anti-lock Braking System)

U kritičnim situacijama, kao što su vlažan i klizav kolovoz vozač često refleksno pritisne kočnice. U tom slučaju, kod vozila sa običnim kočnicama postoji opasnost da zbog smanjenog trenja točkovi blokiraju. Sa takvim vozilom se više ne može upravljati i ono obično nekontrolisano kliza i zanosi, a često i sleti sa puta.

U takvim situacijama ABS, regulacijom kočionog pritiska, sprečava blokiranje točkova. To omogucava vozaču da i dalje upravlja kretanjem vozila i da izbegne zanošenje i klizanje, međutim i pored nesumnjivih prednosti vozač mora i da se navikne na reakciju ABS.

Ovim sistem, kontrolišuci brzinu obrtanja pojedinih točkova, bez volje vozača dejstvuje na smanjivanje pritiska u sistemu kočenja na pojedinim točkovima, čime se održava obrtanje istih (sprečava blokiranje obrtanja točkova) i sprečava pojava klizanja točkova i vozila prilikom kočenja i time se zadržava željena putanja vozila. Ispitiivanja su pokazala da u slučajevima blokiranih točkova, odnosno njihovog klizanja, ne postoji mogucnost kontrolisanog upravljanja, vec se vozilo krece po inerciji. Pored toga, trag kočenja vozila sa blokiranim točkovima je znatno duži od onih koji se nalaze u stanju kotrljanja ali na granici proklizavanja. [1]

Slika 12 – Simulacija kretanja vozila sa klizanjem točkova usledblokiranosti i sa obrtanjem istih (osenčeno vozilo) [1]

Sistem regulacije sile kočenja se primenjuje kako na vozilima sa hidrauličkim sistemom kočenja tako i sa pneumatskim.

12

5. ZAKLJUČAK

Dakle možemo primetiti da je sistem za kočenje jedan od najvažnih sistema na motornom vozilu, ako ne i najvažniji. On nam omogucava bezbedno učestvovanje u saobracaju tako da ne ugrožavamo ni našu ni bezbednost ostalih učesnika u saobracaju. Ovaj sitem nam omogucava da izbegnemo opasne situacije koje se svakodnevno dešavaju u saobracaju, zato je ovome sistemu poklonjena i najveca pažnja. Kočionom sistemu je potrebno posvetiti najvecu pažnju iz razloga da bi se izbegla moguca otkazivnja i ugrožavanje drugih učesnika u saobracaju. Zaustavni put vozila koje poseduje ispravan sistem za kočenje je mnogo kraci nego kod neispravnog. Iz tog razloga dolazi do čestih stradanja na putevima.

6. LITERATURA

[1] Jankovic A., Aleksandrovic B., Sistemi aktivne bezbednosti na vozilu, Mašinski fakultet . u Kragujevcu, Kragujevac, 2011[2] Stefanovic A., Drumska vozila – osnovi konstrukcije, Mašinski fakultet u Nišu, Niš,2010[3] Filipovic I., Motori i motorna vozila, Mašinski fakultet u Tuzli, Tuzla, 2006[4] Lenasi J., Ristanovic T., Motori i motorna vozila, Beograd, 2005 [5] www.motorna-vozila.com/tag/sistem-za-kocenje/[6] www.vozite.com/sistem_za_kocenje.html