frenado de vehÍculos automÓviles
TRANSCRIPT
22/07/2019 1
TEORÍA DE LOS VEHÍCULOS AUTOMÓVILES
Prof. Dr. Francisco APARICIO IZQUIERDO
Catedrático de la Universidad Politécnica de Madrid
FRENADO DE VEHÍCULOS AUTOMÓVILES
22/07/2019 2
CONTENIDO
TEORÍA DE VEHÍCULOS
5. FRENADO DE VEHÍCULOS AUTOMÓVILES
FRENADO. INTRODUCCIÓN5.1.
FUERZAS Y MOMENTOS QUE ACTÚAN EN EL
PROCESO DE FRENADO
5.2.
CONDICIONES IMPUESTAS POR LA ADHERENCIA,
REPARTO ÓPTIMO DE FUERZAS DE FRENADO.
5.3.
EL PROCESO DE FRENADO.5.4.
SISTEMAS ANTIBLOQUEO DE FRENADO (ABS).5.5.
22/07/2019 3
CONTENIDO
TEORÍA DE VEHÍCULOS
5. FRENADO DE VEHÍCULOS AUTOMÓVILES
FUERZAS Y MOMENTOS QUE ACTÚAN EN EL
PROCESO DE FRENADO
5.2.
5.2.1. FUERZA DE FRENADO.
5.2.2. EFECTO DE UN DESNIVEL LONGITUDINAL.
5.2.3. RESISTENCIA A LA RODADURA.
5.2.4. ACCIONES AERODINÁMICAS.
5.2.5. RESISTENCIA DEL MOTOR Y TRANSMISIÓN.
c
jeifJ
fj r
IMF
ct
jc
m r
MR
0 PsenR g
PfrRr
2
2
1VACR fxa
22/07/2019 4
FRENADO Y SEGURIDAD
FRENOS DINÁMICOS
FRENOS DE ROZAMIENTO
SECUENCIA
BLOQUEO
COMPENSADOR
DE FRENADA
ABS
REPARTO
ÓPTIMO
FRENADA
NO BLOQUEO
DE RUEDAS
DELANTERAS
TRASERAS
MZ<MZl
DISIPACIÓN ENERGÍA
MÁXIMO
APROVECHAMIENTO
DE µ
MÍNIMA
DISTANCIA
FRENADO
CONTROL
DIRECCIONAL
ESTABILIDAD
LATERAL
22/07/2019 5
FRENADO. PROBLEMAS FUNDAMENTALES I
Ff2
Ff1
Ff3
4
3
1
2
Ff4FZ4
FZ3
FZ1
FZ2
aMF fJ CONDICIONES LÍMITE
DE LAS FUERZAS DE
FRENADO
S
fJfJ
Zjfj
FF
FF
1
2
LÍMITE
IMPUESTO POR
LA ADHERENCIA
1
LÍMITE
PROPORCIONADO
POR EL SISTEMA
DE FRENOS
2
APROVECHAMIENTO ÓPTIMO DE LA ADHERENCIA
CONTROL
INDEPENDIENTE
DE CADA RUEDA 4
4
3
3
2
2
1
1
Z
S
f
Z
S
f
Z
S
f
Z
S
f
F
F
F
F
F
F
F
F
CONTROL
POR EJESZt
S
ft
Zd
S
fd
F
F
F
F
BLOQUEO INICIAL EJE DELANTERO PÉRDIDA DE CONTROL DIRECCIONAL
Zt
S
ft
Zd
S
fd
F
F
F
F
BLOQUEO INICIAL EJE TRASERO PÉRDIDA DE ESTABILIDAD
Zt
S
Zt
Zd
S
Zd
F
F
F
F
22/07/2019 6
INSIAASFALTO HIELO
y1 y2
y3 y4
x1
x2
x4x3
MZL
MZf
22/07/2019 7
CONTENIDO
TEORÍA DE VEHÍCULOS
5. FRENADO DE VEHÍCULOS AUTOMÓVILES
CONDICIONES IMPUESTAS POR LA ADHERENCIA.
REPARTO ÓPTIMO DE FUERZAS DE FRENADO.
5.3.
5.3.1. FRENADO DE VEHÍCULOS DE DOS EJES.
REPARTO ÓPTIMO DE FUERZAS DE FRENADO.5.3.1.1.
CURVAS DE EQUIADHERENCIA. MODIFICACIÓN
DEL REPARTO DE FUERZAS DE FRENADO.5.3.1.2.
22/07/2019 8
MODELO DE CUERPO LIBRE DE UN VEHÍCULO DE DOS EJES
PARA EL ESTUDIO DEL FRENADO
REPARTO ÓPTIMOADHERENCIA SISTE. FRENADO
ZtZd FF ;S
ft
S
fd
Zt
Zd
F
F
FF
S
ft
S
fd FF ;
22/07/2019 9
CARGAS DINÁMICAS POR EJE
L
hFPsenag
PPl
F
xa
Zd
cos2
L
hFPsenag
PPl
F
xa
Zt
cos1
frPRFFPsenag
Prfxa
frL
hP
L
PlFZd
2 frhP
L
Pl
LFZt
10
22/07/2019 10
REPARTO ÓPTIMO DE FRENADA
S
f
S
fd
fdF
FK
S
f
S
ft
ftF
FK
1 ftfd KK
frhl
frhl
K
K
ft
fd
1
2
0
0
Zt
Zd
Zt
Zd
S
ft
S
fd
ft
fd
F
F
F
F
F
F
K
K
0
0
22/07/2019 11
CURVAS DE EQUIADHERENCIA
L
ha
g
P
L
PlF fd
2
L
ha
g
P
L
PlF ft
1
g
a
22 gL
Ph
L
PlF fd
21 gL
Ph
L
PlF ft
012
2 lFlF
h
PFF fdftftfdE. EQUIADHERENCIA
P
FF
g
a ftfd
Pg
aFF fdft E. ISOACELERACION
22/07/2019 12
DIAGRAMA DE FRENADO DE UN VEHÍCULO DE DOS EJES
S
fd
S
ftdt KFFpKp '
SISTEMA DE
FRENOS
EQUIADHERENCIA
Fft
Ffd
012
2 lFlF
h
PFF fdftftfd
1
22/07/2019 13
CURVAS DE EQUIADHERENCIA Y DE ACTUACIÓN DEL
SISTEMA DE FRENOS CON COMPENSADOR DE FRENADA
Mfd= rc Ffd
Mft= rc Fft
PLENA CARGA
VACÍO (O. MARCHA)
PC
V
Mft
daN.m
Mfd
daN.m
22/07/2019 14
CONTENIDO
TEORÍA DE VEHÍCULOS
5. FRENADO DE VEHÍCULOS AUTOMÓVILES
EL PROCESO DE FRENADO5.4.
5.4.1. RENDIMIENTO DE FRENADO
5.4.2. DISTANCIA DE FRENADO
5.4.3. TIEMPO DE FRENADO
5.4.4. POTENCIA DISIPADA DURANTE EL FRENADO
22/07/2019 15
RENDIMIENTO DE FRENADO
gaf
max
fga max
ηf (≃ )
ABS:
CONV:
ITV:
0,8 ÷ 0,9 Hom.
> 0,58 Hom.
> 0,55 ITV
a
amax~ 0,8g.
CONFORT:
COLISIÓN MEDIA:
< 0,3 g.
~ 4 g.
22/07/2019 16
DISTANCIA DE FRENADO
gP
RFa
f
f
a
VdVds
2
121
V
V 2f
f
VVCVPfrPsenF
VdV
g
PS
2
2
2
1
221 CVPfrPsenF
CVPfrPsenFl
Cg
PS
f
f
n
f
VV
PfrPsenP
CVL
Cg
PS
f
n
f
P
2
112
rsrcPPT ttVSS 1
22/07/2019 17
DISTANCIA DE FRENADO EN FUNCIÓN DE LA ADHERENCIA DISPONIBLE. RENDIMIENTO DE FRENADA 0,9.
PENDIENTE 0%
1000
100
150
150
100
100
50
50
50
50
150
150
200
200
250
250
300
300
350
350
400
400
500
500
550
550
120 120
110 110
160 160
150 150
140 140
130 130
0
100 100
90 90
80 80
70 70
60 60
50 50
40 40
30 30
20 20
10 10
VE
LO
CID
AD
IN
ICIA
L (
km
./h
.)
DISTANCIA RECORRIDA DURANTE
EL TIEMPO DE REACCIÓN (m.)
DISTANCIA RECORRIDA DURANTE EL FRENADO (m.)
µ = 0,8µ = 0,4
µ = 0,8 REND. 0,55. PEN. -10%
µ = 0,1
219 m.η1 = 0,9
µ = 0,1÷0,8
22/07/2019 18
TIEMPO DE FRENADO
a
dVdt
2
121 2
V
Vf
f
VVCVPfrPsenF
dV
g
PT
2
1
1
1
21BVtBVt
gA
PT gg
f
VV
21PfrPsenFCA f
PfrPsenF
CB
f
22/07/2019 19
Hm
V
POTENCIA MEDIA DISIPADA EN EL FRENADO. (_____) MOVIMIENTO VARIADO.
(-----------) DESCENSO A VELOCIDAD CONSTANTE.
DESCENSO A VELOCIDAD CONSTANTE
ACELERACIÓN - FRENADA
POTENCIA A DISIPAR
VPsenag
PH f
fa
f
m tt
V
g
PH
2
2
11
E.C.
VPsenH m 2E.P.
22/07/2019 20
CONTENIDO
TEORÍA DE VEHÍCULOS
5. FRENADO DE VEHÍCULOS AUTOMÓVILES
SISTEMAS ANTIBLOQUEO DE FRENADO (ABS)5.5.
5.5.1. INTRODUCCIÓN
5.5.2. OBJETIVOS DE LOS SISTEMAS ABS
5.5.3. PRINCIPIOS FÍSICOS DE UN SISTEMA ANTIBLOQUEO
5.5.4. ELEMENTOS FUNDAMENTALES DE UN SISTEMA ANTIBLOQUEO
5.5.5. CRITERIOS Y CILOS DE CONTROL
5.5.6. TÉCNICAS DE CONTROL Y SISTEMAS ABS
22/07/2019 21
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
020 40 60 80 100%
µx
i
µx
µy
µx HIELO
ANTI LOCK BRAKING SYSTEMABS
VARIACIÓN DEL COEFICIENTE DE FUERZA DE FRENADO µx CON EL DESLIZAMIENTO
ABS
PRIMERAS PATENTES1920
AVIACIÓN1950
SALÓN AUTOMÓVIL FRANCKFOURT1962
DESARROLLO1970
ASFALTO
22/07/2019 22
µx
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
020 40 60 80 100%
µ
i
µy
OBJETIVOSABS
VARIACIÓN DE LOS COEFICIENTES DE FUERZA DE FRENADO µx Y DE FUERZA LATERAL µyY CON EL DESLIZAMIENTO PARA UN CIERTO VALOR DEL ÁNGULO DE DERIVA
ABS: OBJETIVOS
ESTABILIDAD
CONTROL DIRECCIONAL
DISTANCIA DE FRENADO
SEGURIDAD
ACTIVA
NO BLOQUEO
MAX. APROVECHAMIENTO DE µ
22/07/2019 23
22/07/2019 24
RESUMEN DEL SISTEMA
SISTEMA DE FRENOS
SISTEMA HIDRÁULICO DEL ABS
SISTEMA ELECTRÓNICO DEL ABS
SENSOR DEL NÚMERO DE REVOLUCIONES1CILINDRO DE FRENO DE RUEDA2GRUPO HIDRÁULICO3ELECTROVÁLVULA MAGNÉTICA3a
ACUMULADOR3b
BOMBA DE RETORNO3c
CILINDRO PRINCIPAL DE FRENO4DISPOSITIVO DE MANDO ELECTRÓNICO5SEÑAL DE AVISO6
22/07/2019 25
BRAKE SYSTEM AND ABS HYDRAULIC
ABS ELECTRONIC
22/07/2019 26
PRESSURE BUILD UP
22/07/2019 27
PRESSURE MAINTAINED
22/07/2019 28
PRESSURE DECREASE
22/07/2019 29
t(s)
P654321
321
ASFALTO
HIELO
RUEDA IZQUIERDA CI
RUEDA DERECHA CSI
t(s)
P
1
2
321
CSI
t(s)
P
321
3
2
1
CIM
CSI
δ30
t(s)321
6090
120
CIM/CI
CI
CSI/CI
CONTROL INDEPENDIENTE
CI
76m. Distancia de parada
CONTROL POR SELECCIÓN INFERIOR
CSI/CI
97m. Distancia de parada
CONTROL INDEPENDIENTE
MODIFICADO
CIM/CI
87m. Distancia de parada
AUTOBÚS0 303/R 15 V0=80Km/h.
COMPARACIÓN DE TRES SISTEMAS ABS
22/07/2019 30
TEORÍA DE LOS VEHÍCULOS AUTOMÓVILES
Prof. Dr. Francisco APARICIO IZQUIERDO
Catedrático de la Universidad Politécnica de Madrid
FRENADO DE VEHÍCULOS AUTOMÓVILES