Unterlagen zum Tutorium Fahrzeugtechnik                                         Sommersemester 2011    Bestimmung der Groe...
EQUATION 4EQUATION 5Der Bremsweg in der Vollbremszeit (halbes Rechteck ueber t_v) ergibt such aus:EQUATION 6EQUATION 7EQUA...
In die Verzoegerung x_B (ddot) gehen saemtliche waehrend des Bremsvorgangs am Fahrzeug in dessenLaengsrichtung angreifende...
Hubraum [cm3]                             3498Max. Leistung bei [ 1/min kW (PS)]        180Max. Drehmoment [Nm]           ...
2. Bestimmen Sie den Bremsweg des Fahrzeugs aus 80 km/h und die mittlere Vollverzoegerung         jeweils bei Bremsungen a...
die wesentlichen Einflussgroessen auf den Reibwert zwischen Reifen und Fahrbahn wiedergeben       die wesentlichen Kenngro...
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  1. 1. Unterlagen zum Tutorium Fahrzeugtechnik Sommersemester 2011 Bestimmung der Groessen des Bremsvorgangs und Grundsatzversuche zum Einfluss des Ausfalls einzelner Radbremsen1 EinleitungIn diesem Praktikumsversuch sollen die Grundgroessen des Bremsvorgangs an einem Pkw ermitteltwarden. Als Versuchsparameter warden dierbei die Fahrzeuggeschwindigkeit und der Reibwert zwischenReifen und Fahrbahn variiert. Zusaetzlich wird ber Bremsdruckaufbau an einzelnen Radbremsenunterbunden.2 GrundlagenDer gesamte Bremsvorgang umfasst die Zeit von der objektiven Notwendigkeit zum Bremsen bis zumStillstand des Fahrzeugs und laesst sich nach Bild 1 zeitlich unterteilen, wobei t_a die Ansprechzeit derBremse, t_f die Anstiegszeit der Fusskraft, t_s die Schwellzeit, t_u die Verlustzeit und t_v dieVollbresmszeit darstellt.BILD 1Bild 1: Zeitlicher Ablaug des BremsvorgangsDie Grundgroessen des Bremsvorgangs sind aus dem Verlauf der Betaetigungskraft, der Verzoegerungund der Fahrgeschwindigkeit waehrend einer Bremsbetaetigung (Punkte 5-9 in Bild 1) ersichtlich und inBild 2 noch einmal gesondert dargestellt.BILD 2Bild 2: Grundgroessen des Bremsvorgangs (schematisch)Der Bremsweg setzt sich aus den zurueckgelegten Wegen waehrend der Verlustzeiten und derVollbremszeit zusammen:EQUATION1Der Bremsweg in der Ansprechzeit )Rechteck ueber t_a) ergibt such aus:EQUATION 2Der Bremsweg in der Schwellzeit (Flaeche ueber t_s) ergibt sich aus:EQUATION 3
  2. 2. EQUATION 4EQUATION 5Der Bremsweg in der Vollbremszeit (halbes Rechteck ueber t_v) ergibt such aus:EQUATION 6EQUATION 7EQUATION 8EQUATION 9EQUATION 10Der Gesamtbremsweg ergibt sich mitEQUATION 11EQUATION 12Aus der Summe der Einzelbeitraege (2), (5), und (10):EQUATION 13EQUATION 14Dabei sind zu unterscheiden: mittlere Verzoegerung ueber dem Bremsweg: EQUATION 15 mittlere Verzoegerung ueber der Bremszeit: EQUATION 16 mittlere Vollverzoegerung ueber der Zeit EQUATION 17 (St VZO-Vorschrift fuer Pkw: STUFF) Gute Bremsanlagen: STUFFBILD 3Bild 3: Kraefte am Fahrzeug waehrend des Bremsvorgangs
  3. 3. In die Verzoegerung x_B (ddot) gehen saemtliche waehrend des Bremsvorgangs am Fahrzeug in dessenLaengsrichtung angreifende Kraefte ein, Bild 3: Massentraegheitskraefte im Massenschwerpunkt F_r Luftwiderstandskraefte im Flaechenschwerpunkt F_W,L Radwiderstandskraefte in den Reifenaufstandspunkten F_W,R Radbremskraefte in den Reifenaufstandspunkten F_BAus der Kraeftebilanz in der Ebene bei Geradeausbremsung auf griffiger Fahrbahn unterhalb derKraftschlussgrenze ergibt sich vereinfachend:EQUATION 18EQUATION 19Hieraus ist ersichtlich, dass die Verzoegerung x_B (ddot) fuer ein vorgegebenes Fahrzeug massgeblichvon der Fahrzeugmasse, der Bremskraftverteilung und der Fahrgeschwindigkeit abhaengt. Diebenoetigte Betaetigungskraft am Bremspedal haengt von der aeusseren (i_a) sowie der inneren (C*)Uebersetzung der Bremse ab (Formelzichen: f_r: Rollwiderstandsbeiwert, R_dyn: dynamischerReifenhalbmesser, weitere siehe Tabellen 2 und 3).Allgemein gilt fuer das in in Bild 3 dargestellte Fahrzeug:EQUATION 20EQUATION 21EQUATION 22EQUATION 23EQUATION 24EQUATION 25(Formelzeichen: u_r: Reibwert Reifen-Fahrbahn, G_v,dyn: dynamische Achslast vorne, weitere sieheTabellen 2 und 3).3 VersuchstraegerFuer Untersuchungen zum oben dargestellten Temenkomplex wird das Versuchsfahrzeug BMW 535i(E39) des Fachgebiets Fahrzeugtechnik eingesetzt. Dieses Versuchsfahrzeug besitzt manueleSperrventile fuer die einzelnen Bremsleitungen.Tabelle 2: Fahrzeuggrunddaten BMW 535i
  4. 4. Hubraum [cm3] 3498Max. Leistung bei [ 1/min kW (PS)] 180Max. Drehmoment [Nm] 345V_max [km/h] 2500-100 km/h [s] 6,9Bereifung 235/45R17 leer beladenFahrzeugmasse [kg] 1685Vorderachslast G_v,stat [kg] 860Hinterachslast G_h,stat [kg] 825Schwerpunkthoehe h_s [mm] 510Radstand l [mm] 2830Verhaeltnis h_s/l 0,18Verhaeltnis l_h/l 0,51Luftwiderstandsbeiwert c_w 0,31Stirnflaeche A [m2] 2,17Tabbelle 3: Bremsendaten BMW 535i: VA HABremssattelTyp 1-Kolben Alu-Faustsattel 1-Kolben Alu-FaustattelKolbendurchmesser [mm] 60 40BremsscheibeDurchmesser [mm] 296 298Wirkradius r_b [mm] 122,5 129Dicke [mm] 22, innenbelueftet 20, innenbelueftetBremsbelaegeGesamtflaeche [cm2] 210 114MasseSattel mit Belaegen [kg] 4,4 2,2Scheibe [kg] 7,3 4,84 Aufgabenstellung4.1 Durchzufuehrende FahrversucheDie Versuche zur Bestimmung der Groessen des Bremsvorgangs warden ohne fahrzeugfesteMesstechnik durchgefuehrt – Hilfsmittel ist lediglich der Tachometer des Fahrzeugs in Verbindung mitdem Tempomat und ein Messroller zum Messen von Strecken. Aufgrund der zu erwartenden Streuungder Ergebnisse sind jeweils mehrere Wiederholungen durchzufuehren. Geben Sie zu ihren Messungendie Genauigkeit an, eine Fehlerrechnung ist ubbedingt erforderlich. 1. Benennen Sie moegliche Fehlerquellen und bestimmen Sie fuer diese den Fehler.
  5. 5. 2. Bestimmen Sie den Bremsweg des Fahrzeugs aus 80 km/h und die mittlere Vollverzoegerung jeweils bei Bremsungen auf trockener und Nasser Fahrbahn, mit a. allen vier Radbremsen b. mit der Vorderachse c. mit der Hinterachse d. mit einer Diagonalaufteilung e. mit einer der vorderen Radbremsen 3. Sie sind Entwickler dieses 5er BMWs. Entscheiden Sie sich fuer eine Bremskreisaufteilung. Definieren Sie Kriterien zur Bestimmung der Vorteile und Nachteile der Schwarz, Weiss, und Diagonalaufteilung, fuehren Sie geeignete Versuche durch, diskutieren Sie die Ergebnisse und geben Sie ihre Entscheidung an. 4. Ueberpruefen Si emit geeigneten Rechnungen die Schwerpunktlage des Fahrzeugs in x und z Richtung. Diskutieren Sie die Aussagefaehigkeit ihrer Berechnungen. 5. Ueberpruefen Sie anhand geeigneter Versuche die Hypothese ,, Der Reibwert zwischen Reifen und Fahrbahn aendert sich mit dem Reifenluftdruck’’. Ist eine Falsifikation mit den erhaltenen Messdaten moeglich?4.2 VersuchsvorbereitungAls Vorbereitung zu den Versuchen wird von jeder Gruppe ein Versuchsdesign in schriftlicher Formerwartet, worin die aufzunehmenden Messgrossen und die Aufgabenteilung innerhalb der Gruppeenthalten sind. Das Versuchsdesign wird vor Beginn der Fahrversuche mit den Betreuern diskutiert.4.3 Schriftliche AusarbeitungDie unter 4.1 beschriebenen Fahrversuche sind auszuwerten. Dabei sind die Vorgehensweisen bei derVersuchsdurchfuehrung, der Aufbereitung des Messdaten und ihre grafische Darstellung sowie dieBerechnung von Kenngroessen in kurzer Form so zu erlaeutern, dass sie von einem nicht am Praktikumbeteiligten Fahrzeugtechniker nachvollzogen warden koennen. Die Ergebnisse sind zu diskutieren. Diesbedeutet nicht nur, dass Kurvenverlaeufe oder Zahlenwerte beschrieben warden, sondern, auch, dassdie Zusammenhaenge erklaert warden. Darueber hinaus sind die Einfluesse moeglicher Fehlerquellenauf die Messer gebnisse abzuschaetzen (Fehlerrechnung) und zu diskutieren.4.4 Praesentation und LernzieleDie Versuchsergebnisse sind in Form einer 5-minuetigen Praesentation aufzubereiten. Diese darf sich ander schriftlichen Ausarbeitung orientieren. In der Praesentation sollen die wesentliche Erkenntnisse derVersuche selbstaendig dargestellt und kritisch hinterfragt warden. Dabei sollen keine Inhalte derVersuch sanleitung wiedergegeben warden.Im Rahmen der Praesentation sind Sie in der Lage, Aufbau und wesentliche Komponenten der Bremsanlage zu erlaeutern die Vorteile und Nachteile der verschiedenen Bremskreisaufteilungen diskutieren
  6. 6. die wesentlichen Einflussgroessen auf den Reibwert zwischen Reifen und Fahrbahn wiedergeben die wesentlichen Kenngroessen des Fahrzeugs fuer die Auslegung der Bremsanlage zu derklaeren5 SicherheitshinweiseDie Bremsfluessigkeit dehnt sich in den abgesperrten Bremsleitungen aus. Zur Vermeidungunerwuenschter Radblockaden oeffen und schliessen Sie die Ventile in regelmaessiegen Abstaenden,spaetestens nach 5 Bremsungen.Pruefen Sie vor jeder Fahrt bei geringen Geschwindigkeiten die Bremswirkung. Gegebenenfallsverwenden Sie die Motorbremse und die Handbremse.Personen muessen in jedem Fall den Bereich der Bremsung vor jeder Versuchsdurchfuehrung verlassen.

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