Brakes german

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Brakes german

  1. 1. Unterlagen zum Tutorium Fahrzeugtechnik<br />Sommersemester 2011<br />Bestimmung der Groessen des Bremsvorgangs und Grundsatzversuche zum Einfluss des Ausfalls einzelner Radbremsen<br />1Einleitung<br />In diesem Praktikumsversuch sollen die Grundgroessen des Bremsvorgangs an einem Pkw ermittelt warden. Als Versuchsparameter warden dierbei die Fahrzeuggeschwindigkeit und der Reibwert zwischen Reifen und Fahrbahn variiert. Zusaetzlich wird ber Bremsdruckaufbau an einzelnen Radbremsen unterbunden.<br />2Grundlagen<br />Der gesamte Bremsvorgang umfasst die Zeit von der objektiven Notwendigkeit zum Bremsen bis zum Stillstand des Fahrzeugs und laesst sich nach Bild 1 zeitlich unterteilen, wobei t_a die Ansprechzeit der Bremse, t_f die Anstiegszeit der Fusskraft, t_s die Schwellzeit, t_u die Verlustzeit und t_v die Vollbresmszeit darstellt.<br />BILD 1<br />Bild 1: Zeitlicher Ablaug des Bremsvorgangs<br />Die Grundgroessen des Bremsvorgangs sind aus dem Verlauf der Betaetigungskraft, der Verzoegerung und der Fahrgeschwindigkeit waehrend einer Bremsbetaetigung (Punkte 5-9 in Bild 1) ersichtlich und in Bild 2 noch einmal gesondert dargestellt.<br />BILD 2<br />Bild 2: Grundgroessen des Bremsvorgangs (schematisch)<br />Der Bremsweg setzt sich aus den zurueckgelegten Wegen waehrend der Verlustzeiten und der Vollbremszeit zusammen:<br />EQUATION1<br />Der Bremsweg in der Ansprechzeit )Rechteck ueber t_a) ergibt such aus:<br />EQUATION 2<br />Der Bremsweg in der Schwellzeit (Flaeche ueber t_s) ergibt sich aus:<br />EQUATION 3<br />EQUATION 4<br />EQUATION 5<br />Der Bremsweg in der Vollbremszeit (halbes Rechteck ueber t_v) ergibt such aus:<br />EQUATION 6<br />EQUATION 7<br />EQUATION 8<br />EQUATION 9<br />EQUATION 10<br />Der Gesamtbremsweg ergibt sich mit<br />EQUATION 11<br />EQUATION 12<br />Aus der Summe der Einzelbeitraege (2), (5), und (10):<br />EQUATION 13<br />EQUATION 14<br />Dabei sind zu unterscheiden:<br />mittlere Verzoegerung ueber dem Bremsweg:<br />EQUATION 15<br />mittlere Verzoegerung ueber der Bremszeit:<br />EQUATION 16<br />mittlere Vollverzoegerung ueber der Zeit<br />EQUATION 17<br />(St VZO-Vorschrift fuer Pkw: STUFF)<br />Gute Bremsanlagen: STUFF<br />BILD 3<br />Bild 3: Kraefte am Fahrzeug waehrend des Bremsvorgangs<br />In die Verzoegerung x_B (ddot) gehen saemtliche waehrend des Bremsvorgangs am Fahrzeug in dessen Laengsrichtung angreifende Kraefte ein, Bild 3:<br />Massentraegheitskraefte im Massenschwerpunkt F_r<br />Luftwiderstandskraefte im Flaechenschwerpunkt F_W,L<br />Radwiderstandskraefte in den Reifenaufstandspunkten F_W,R<br />Radbremskraefte in den Reifenaufstandspunkten F_B<br />Aus der Kraeftebilanz in der Ebene bei Geradeausbremsung auf griffiger Fahrbahn unterhalb der Kraftschlussgrenze ergibt sich vereinfachend:<br />EQUATION 18<br />EQUATION 19<br />Hieraus ist ersichtlich, dass die Verzoegerung x_B (ddot) fuer ein vorgegebenes Fahrzeug massgeblich von der Fahrzeugmasse, der Bremskraftverteilung und der Fahrgeschwindigkeit abhaengt. Die benoetigte Betaetigungskraft am Bremspedal haengt von der aeusseren (i_a) sowie der inneren (C*) Uebersetzung der Bremse ab (Formelzichen: f_r: Rollwiderstandsbeiwert, R_dyn: dynamischer Reifenhalbmesser, weitere siehe Tabellen 2 und 3).<br />Allgemein gilt fuer das in in Bild 3 dargestellte Fahrzeug:<br />EQUATION 20<br />EQUATION 21<br />EQUATION 22<br />EQUATION 23<br />EQUATION 24<br />EQUATION 25<br />(Formelzeichen: u_r: Reibwert Reifen-Fahrbahn, G_v,dyn: dynamische Achslast vorne, weitere siehe Tabellen 2 und 3).<br />3Versuchstraeger<br />Fuer Untersuchungen zum oben dargestellten Temenkomplex wird das Versuchsfahrzeug BMW 535i (E39) des Fachgebiets Fahrzeugtechnik eingesetzt. Dieses Versuchsfahrzeug besitzt manuele Sperrventile fuer die einzelnen Bremsleitungen.<br />Tabelle 2: Fahrzeuggrunddaten BMW 535i<br />Hubraum [cm3]3498Max. Leistung bei [ 1/min kW (PS)]180Max. Drehmoment [Nm]345V_max [km/h]2500-100 km/h [s]6,9Bereifung235/45R17leerbeladenFahrzeugmasse [kg]1685Vorderachslast G_v,stat [kg]860Hinterachslast G_h,stat [kg]825Schwerpunkthoehe h_s [mm]510Radstand l [mm]2830Verhaeltnis h_s/l0,18Verhaeltnis l_h/l0,51Luftwiderstandsbeiwert c_w0,31Stirnflaeche A [m2]2,17<br />Tabbelle 3: Bremsendaten BMW 535i:<br />VAHABremssattelTyp1-Kolben Alu-Faustsattel1-Kolben Alu-FaustattelKolbendurchmesser [mm]6040BremsscheibeDurchmesser [mm]296298Wirkradius r_b [mm]122,5129Dicke [mm]22, innenbelueftet20, innenbelueftetBremsbelaegeGesamtflaeche [cm2]210114MasseSattel mit Belaegen [kg]4,42,2Scheibe [kg]7,34,8<br />4Aufgabenstellung<br />4.1Durchzufuehrende Fahrversuche<br />Die Versuche zur Bestimmung der Groessen des Bremsvorgangs warden ohne fahrzeugfeste Messtechnik durchgefuehrt – Hilfsmittel ist lediglich der Tachometer des Fahrzeugs in Verbindung mit dem Tempomat und ein Messroller zum Messen von Strecken. Aufgrund der zu erwartenden Streuung der Ergebnisse sind jeweils mehrere Wiederholungen durchzufuehren. Geben Sie zu ihren Messungen die Genauigkeit an, eine Fehlerrechnung ist ubbedingt erforderlich.<br /><ul><li>Benennen Sie moegliche Fehlerquellen und bestimmen Sie fuer diese den Fehler.
  2. 2. Bestimmen Sie den Bremsweg des Fahrzeugs aus 80 km/h und die mittlere Vollverzoegerung jeweils bei Bremsungen auf trockener und Nasser Fahrbahn, mit
  3. 3. allen vier Radbremsen
  4. 4. mit der Vorderachse
  5. 5. mit der Hinterachse
  6. 6. mit einer Diagonalaufteilung
  7. 7. mit einer der vorderen Radbremsen
  8. 8. 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.
  9. 9. Ueberpruefen Si emit geeigneten Rechnungen die Schwerpunktlage des Fahrzeugs in x und z Richtung. Diskutieren Sie die Aussagefaehigkeit ihrer Berechnungen.
  10. 10. 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?</li></ul>4.2Versuchsvorbereitung<br />Als Vorbereitung zu den Versuchen wird von jeder Gruppe ein Versuchsdesign in schriftlicher Form erwartet, worin die aufzunehmenden Messgrossen und die Aufgabenteilung innerhalb der Gruppe enthalten sind. Das Versuchsdesign wird vor Beginn der Fahrversuche mit den Betreuern diskutiert.<br />4.3Schriftliche Ausarbeitung<br />Die unter 4.1 beschriebenen Fahrversuche sind auszuwerten. Dabei sind die Vorgehensweisen bei der Versuchsdurchfuehrung, der Aufbereitung des Messdaten und ihre grafische Darstellung sowie die Berechnung von Kenngroessen in kurzer Form so zu erlaeutern, dass sie von einem nicht am Praktikum beteiligten Fahrzeugtechniker nachvollzogen warden koennen. Die Ergebnisse sind zu diskutieren. Dies bedeutet nicht nur, dass Kurvenverlaeufe oder Zahlenwerte beschrieben warden, sondern, auch, dass die Zusammenhaenge erklaert warden. Darueber hinaus sind die Einfluesse moeglicher Fehlerquellen auf die Messer gebnisse abzuschaetzen (Fehlerrechnung) und zu diskutieren.<br />4.4 Praesentation und Lernziele<br />Die Versuchsergebnisse sind in Form einer 5-minuetigen Praesentation aufzubereiten. Diese darf sich an der schriftlichen Ausarbeitung orientieren. In der Praesentation sollen die wesentliche Erkenntnisse der Versuche selbstaendig dargestellt und kritisch hinterfragt warden. Dabei sollen keine Inhalte der Versuch sanleitung wiedergegeben warden.<br />Im Rahmen der Praesentation sind Sie in der Lage,<br />Aufbau und wesentliche Komponenten der Bremsanlage zu erlaeutern<br />die Vorteile und Nachteile der verschiedenen Bremskreisaufteilungen diskutieren<br />die wesentlichen Einflussgroessen auf den Reibwert zwischen Reifen und Fahrbahn wiedergeben<br />die wesentlichen Kenngroessen des Fahrzeugs fuer die Auslegung der Bremsanlage zu derklaeren<br />5Sicherheitshinweise<br />Die Bremsfluessigkeit dehnt sich in den abgesperrten Bremsleitungen aus. Zur Vermeidung unerwuenschter Radblockaden oeffen und schliessen Sie die Ventile in regelmaessiegen Abstaenden, spaetestens nach 5 Bremsungen.<br />Pruefen Sie vor jeder Fahrt bei geringen Geschwindigkeiten die Bremswirkung. Gegebenenfalls verwenden Sie die Motorbremse und die Handbremse.<br />Personen muessen in jedem Fall den Bereich der Bremsung vor jeder Versuchsdurchfuehrung verlassen.<br />

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