Μηχανολογία (Ε.Ε.) (Επαγγελματικό Λύκειο)
Κατεβάστε σε μορφή PDF
 3 ώρες

Σύστημα πέδησης (φρένων).

90 λεπτά

Παράγοντες που επηρεάζουν την επιβράδυνση - ABS

Φύλλα Εργασίας

Παράγοντες που επηρεάζουν την επιβράδυνση και την απόσταση πέδησης είναι οι παρακάτω :

α) Ο συντελεστής τριβής, ο οποίος εξαρτάται από το είδος και την κατάσταση των ελαστικών (πίεση, ποιότη­τα και σχεδίαση ελαστικών), από το είδος και την κατάσταση του οδο­στρώματος (πάγος, νερό, χώμα κ.λπ.), από την ταχύτητα του οχήμα­τος, από το βαθμό επαφής των ελα­στικών με το οδόστρωμα, καθώς και από την κλίση του κινητήριου άξονα κάτω από συγκεκριμένες συνθήκες.

β) Η θερμοκρασία που αναπτύσσεται στις επιφάνειες τριβής (σιαγόνες - τύμπανα, ή πλακίδια - δίσκους) κατά τη διάρκεια της πέδησης. Ιδιαίτερα, εάν δεν απάγεται εύκολα η αναπτυσ­σόμενη θερμότητα, όπως συμβαίνει στην περίπτωση των σιαγόνων - τυμπάνων, τότε αυξάνεται η θερμοκρα­σία στις επιφάνειες τριβής και ελατ­τώνεται ο συντελεστής τριβής, οπότε μειώνεται και η αποτελεσματικότητα της πέδησης και παρουσιάζεται ολί­σθηση (φαινόμενο Fading (Φέϊντιγκ), που σημαίνει "κόπωση", λόγω υ­περθέρμανσης του υλικού τριβής, με αποτέλεσμα η απόσταση πέδησης να αυξάνεται.

γ) Κακή κατάσταση του συστήματος πέ­δησης, που οφείλεται σε φθορές, βλάβες και έλλειψη, γενικά, συντή­ρησής του.

δ) Στην περίπτωση μπλοκαρίσματος των τροχών, αυτοί ακινητοποιούνται και το όχημα αρχίζει να ολισθαίνει. Έτσι, ο συντελεστής της τριβής ολί­σθησης ελαττώνεται δραματικά, όταν είναι πλήρως ακινητοποιημένοι οι τροχοί (ολίσθηση 100 %), γεγονός που έχει ως αποτέλεσμα να ελαττώ­νεται η αποτελεσματικότητα της πέ­δησης και να αυξάνεται, αντίστοιχα, η απόσταση πέδησης (φρεναρίσματος.)

Το μεγαλύτερο μειονέκτημα της ολίσθη­σης, βέβαια, είναι ότι χάνεται η δυνατό­τητα ελέγχου της κατευθυντικότητας του οχήματος, με αποτέλεσμα να μη μπορεί ο οδηγός να κατευθύνει το όχημα στη συγκεκριμένη πορεία που επιθυμεί.

Για τους παραπάνω λόγους αναπτύχθηκε το Αντιμπλοκαριστικό σύστημα πέδησης το γνωστό ABS, το οποίο από τη κατασκευή του λαμβάνει υπόψη του όλους τους παραπάνω παράγοντες και βελτιώνει τη σταθερότητα και την ασφάλεια του οχήματος. Για το λόγους αυτούς το 2011 το ABS μετά από έρευνες 20 ετών που αποδεδειγμένα βελτίωσε την οδική ασφάλεια, συμπεριλήφθητε στο βασικό εξοπλισμό όλων των οχημάτων που κυκλοφορούν στην Ευρωπαϊκή Ένωση.      

Με ποιο τρόπο όμως η κατασκευή και λειτουργία του ABS βελτιώνει και βοηθά το μέσο οδηγό να ελέγχει το όχημά του σε οριακές και επικίνδυνες συνθήκες, εξασφαλίζοντας τη σταθερότητα και έλεγχο του οχήματος.

Η απόδοση ενός συστήματος πέδησης εξαρτάται από διάφορους παράγοντες που έχουν άμεση ή έμμεση σχέση με το σύστημα και επηρεάζουν τη συνολική ε­πιβράδυνση του αυτοκινήτου.

Οι παράγοντες από τους οποίους εξαρτάται η συνολική απόδοση του συ­στήματος πέδησης είναι:

α) η λειτουργική κατάσταση του συστή­ματος πέδησης και ιδιαίτερα ο συ­ντελεστής τριβής που αναπτύσσεται ανάμεσα σε ταμπούρο - σιαγόνες ή ανάμεσα σε δισκόπλακα - τακάκια.

β) η κατάσταση των ελαστικών και του οδοστρώματος και ο συντελεστής τριβής μεταξύ ελαστικών και οδο­στρώματος.

Κατά το φρενάρισμα λοιπόν, αναπτύσ­σεται μία δύναμη τριβής μεταξύ ελαστι­κού και οδοστρώματος. Ταυτόχρονα δημιουργείται μία ολίσθηση ανάμεσα στο ελαστικό και την επιφάνεια του οδο­στρώματος. Όσο πιο μεγάλος είναι ο συντελεστής τριβής και όσο πιο μικρό το ποσοστό της ολίσθησης των τροχών, τόσο καλύτερη είναι και η απόσταση φρεναρίσματος.

Στο παρακάτω διάγραμμα φαίνεται η συνάρτηση μεταξύ της δύναμης τριβής και της ολίσθησης για μία τυπική περί­πτωση σε στεγνό οδόστρωμα.

Μέσα στο γραμμοσκιασμένο πεδίο η δύναμη φρεναρίσματος που μπορεί να μεταδο­θεί, φθάνει τη μέγιστη τιμή της. Αυτό εί­ναι επίσης το πεδίο, μέσα στο οποίο λει­τουργεί ρυθμιστικά το σύστημα ΑΒS.

 

 

 

Ο έλεγχος της πίεσης των υγρών των φρένων περιλαμβάνει τρία βασικά στάδια λειτουργίας του συστήματος:

α) την αύξηση της πίεσης

β) την συγκράτηση της πίεσης σε σταθερή τιμή

γ) την μείωση της πίεσης.

 

Η αρχική αύξηση της πίεσης προέρχε­ται από την δύναμη που ασκεί ο οδηγός στο πεντάλ του φρένου. Στη συνέχεια η συγκράτηση, η μείωση και η αύξηση πά­λι της πίεσης γίνεται από το ίδιο το σύ­στημα.

Στο παρακάτω διάγραμμα φαί­νεται ο τρόπος λειτουργίας του συστή­ματος

 

 

 

 

 

Στο παραπάνω διάγραμμα φαίνεται η μεταβολή της ταχύτητας του αυτοκινήτου, η μεταβολή της ταχύτητας του τροχού και η πίεση φρεναρίσματος.

Ενώ η ταχύτητα του οχήματος μειώνεται σταθερά, όπως φαίνεται από την καμπύλη του διαγράμματος, η επιβράδυνση των τροχών δεν είναι σταθερή αλλά παρουσιάζει διακυμάνσεις. Στο τμήμα ΟΑ υπάρχει μια μεγάλη επιβράδυνση των τροχών μετά από την απότομη αύξηση της πίεσης φρεναρίσματος που οφείλεται στη δύναμη που ασκεί ο οδηγός στο πεντάλ των φρένων. Τη στιγμή αυτή οι αισθητήρες στροφών πληροφορούν την ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου του συστήματος για την ολίσθηση των τροχών, η ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου ενεργοποιεί την ηλεκτροϋδραυλική μονάδα του συστήματος που μειώνει την πίεση στο υδραυλικό κύκλωμα των φρένων (τμήμα ΑΒ), με την βοήθεια ηλεκτρομαγνητικών βαλβίδων.

Στην συνέχεια γίνεται συγκράτηση της πίεσης και μείωση της επιβράδυνσης του τροχού (τμήμα ΒΓ). Η μείωση της επιβράδυνσης διαρκεί μέχρι να μηδενισθεί η ολίσθηση των τροχών. Έτσι η επιβράδυνση των τροχών έρχεται σε αντιστοιχία με την επιβράδυνση του αυτοκινήτου (τμήμα ΓΔ) οπότε αυξάνεται η πίεση των υγρών στο κύκλωμα των φρένων. Η αύξηση της πίεσης των υγρών γίνεται από την ηλεκτροϋδραυλική μονάδα και συγκεκριμένα από την αντλία υψηλής πίεσης.

Ο κύκλος αυτός λειτουργίας ( τμήμα ΑΒ - ΒΓ - ΓΔ) μπορεί να επαναληφθεί πολλές φορές το δευτερόλεπτο. Με τον τρόπο αυτό το σύστημα ΑΒS δημιουργεί ίδιες συνθήκες επιβράδυνσης τροχών και αυτοκινήτου.

Η όλη χρονική διάρκεια λειτουργίας των παραπάνω φάσεων είναι της τάξης δεκάτων του δευτερολέπτου, κάτι που κανένας οδηγός μπορεί να το πραγματοποιήσει. Η λειτουργία του ABS εξασφαλίζει σε όλες τις περιπτώσεις τον καλύτερο συνδυασμό ανάμεσα στο συντελεστή τριβής και πέδησης, αξιοποιώντας τις μεγαλύτερες τιμές τους για κάθε περίπτωση, χωρίς να χάνεται ο έλεγχος του οχήματος.

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗΣ

Α. Αναφέρατε τους κυριότερους παράγοντες που επηρεάζουν την επιβράδυνση.

Β. Ποιά τα κυριότερα πλεονεκτήματα της χρήσης του ABS;

Γ. Ποιές είναι οι κυριότερες αιτίες αργής αντίδρασης νέων οδηγών ;

 

ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ABS

Διευκρίνιση: 
ΠΕΡΙΟΧΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ABS
Σχόλιο: 
Μετακινήστε τον κόκκινο κύκλο στη περιοχή λειτουργίας (γραμμοσκιασμένη) του ABS
Δημιουργός Σεναρίου: ΒΛΑΣΙΟΣ ΚΟΥΤΣΟΥΚΟΣ (Εκπαιδευτικός)
Έλεγχος Σεναρίου με τα Προγράμματα Σπουδών: ΠΑΓΚΑΛΟΣ ΣΤΑΥΡΟΣ (Σχολικός Σύμβουλος)
Έλεγχος Επιστημονικής Επάρκειας Σεναρίου: ΓΟΜΑΤΟΣ ΛΕΩΝΙΔΑΣ (Συντονιστής)