Вплив коефіцієнта ковзання на ефективність роботи антиблокувальної системи автомобіля.
Автор: Сікора Тарас Михайлович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Автомобільний транспорт
Інститут: Інститут механічної інженерії та транспорту
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2025-2026 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Ефективність роботи антиблокувальної системи автомобіля (ABS) значною мірою залежить від правильного визначення та регулювання коефіцієнта ковзання коліс. Саме ковзання визначає здатність шини реалізувати оптимальну силу зчеплення з дорожнім покриттям і формує гальмівну динаміку транспортного засобу. При надмірному ковзанні колесо переходить у режим блокування, що спричиняє втрату керованості та збільшення гальмівного шляху. Натомість занадто низький рівень ковзання не дозволяє шині досягти пікового значення коефіцієнта тертя, що також знижує ефективність сповільнення. Отже, визначення оптимального діапазону ковзання, залежного від типу покриття, швидкості руху та конструктивних особливостей транспортного засобу, є необхідною умовою коректної роботи антиблокувальної системи. У першому розділі роботи проведено огляд літературних джерел за темою дослідження, проаналізовано вплив антиблокувальної системи на безпеку руху, проведено порівняльний аналіз класів ABS автомобілів. У другому розділі розроблено математичну та симуляційну модель ABS у MatLab Simulink. У третьому розділі представлені результати роботи симуляційної моделі реалізовані в MatLab Simulink. На основі проведеного моделювання процесів гальмування автомобіля з антиблокувальною системою (ABS) у середовищі MatLab Simulink для трьох типів дорожнього покриття ? сухого асфальту, мокрого покриття та льоду, можна зробити такі висновки: - для сухого дорожнього покриття. Моделювання показало найкоротший час гальмування (10,2 с) та найменший гальмівний шлях (125 м), що відповідає високому коефіцієнту зчеплення ? та можливості шин реалізувати значну гальмівну силу. Кутова швидкість колеса демонструє чіткі, регулярні коливання, характерні для ефективної роботи ABS у зоні максимального зчеплення. Коефіцієнт ковзання утримується у діапазоні 0,15-0,25, що відповідає оптимальній роботі системи. Таким чином, на сухому покритті ABS забезпечує найстабільніше сповільнення і мінімальний гальмівний шлях. - для мокрого дорожнього покриття. У порівнянні із сухим асфальтом, тривалість гальмування збільшується майже в 1,6 раза (до 16 с), а гальмівний шлях збільшується до 177 м, у 1,4 раза. Це прямо випливає зі зниження коефіцієнта зчеплення ?. Частота спрацювань ABS зростає, що свідчить про необхідність частішого коригування гальмівного моменту. Коефіцієнт ковзання коливається у межах 0,15-0,25, але з більшою частотою стрибків. Незважаючи на зниження тертя, ABS продовжує стабільно контролювати гальмування, запобігаючи блокуванню коліс, однак збільшення гальмівного шляху є неминучим фізичним наслідком. - для льоду. Умови гальмування стають найбільш екстремальними. Час повної зупинки збільшується до 62 с, а гальмівний шлях ? до 670 м, що у 5,36 разів більше, ніж на сухому покритті. Частота спрацювань ABS є найвищою, а амплітуда коливань коефіцієнта ковзання ? найменшою, що свідчить про те, що система змушена працювати в умовах мінімально доступного тертя. Навіть невелике гальмівне зусилля викликає ковзання, тому ABS майже безперервно регулює гальмівний момент. Незважаючи на це, фізично реалізувати велике сповільнення на льоду неможливо, тому гальмівний шлях суттєво зростає. Отримані результати моделювання демонструють, що коефіцієнт ковзання ? є ключовим параметром, який визначає ефективність роботи ABS автомобіля. Саме величина ? визначає режим взаємодії шини з дорогою та здатність системи ABS підтримувати максимальну гальмівну ефективність у різних умовах. Фізично ефективність гальмування досягається тоді, коли коефіцієнт ковзання утримується в зоні оптимального діапазону (? ? 0,15-0,2). У цій області шина розвиває максимальний коефіцієнт зчеплення ?, і саме сюди ABS намагається повернути систему, регулюючи величину гальмівного моменту. Моделювання показало: коли ? занадто малий (колесо обертається майже вільно) ? гальмівна сила зменшується, що призводить до збільшення гальмівного шляху; коли ? перевищує оптимальне значення (колесо частково блокується) ? шина втрачає зчеплення, збільшується ковзання, що знижує ?, і ABS змушена зменшувати гальмівний момент; коли ? наближається до 1 (повне блокування колеса) ? гальмівна сила різко падає, виникає юз, а керованість транспортного засобу втрачається. Саме тому ABS безперервно коригує гальмівний момент, підтримуючи ? навколо оптимального значення. На сухому покритті це відбувається легко і зі стабільними коливаннями, тоді як на мокрому та особливо на льоду підтримання оптимального ? потребує частіших корекцій і виникає необхідність частішого спрацьовування системи. Отже, коефіцієнт ковзання ? безпосередньо визначає ефективність гальмування, а робота ABS полягає саме у забезпеченні його утримання в оптимальному діапазоні. Ефективність антиблокувальної системи залежить не лише від алгоритму її роботи, але й від фізичних властивостей дорожнього покриття, що визначають допустимі межі ?. Об’єкт дослідження: робота ABS в умовах зміни коефіцієнта ковзання коліс. Предмет дослідження: ефективність роботи ABS автомобіля та показники гальмівного процесу. Мета роботи – виконати моделювання в середовищі MatLab Simulink впливу коефіцієнта ковзання на ефективність роботи антиблокувальної системи автомобіля. Ключові слова: автомобіль, ABS, коефіцієнт ковзання, коефіцієнт зчеплення, гальмівний шлях, моделювання, MatLab Simulink.