Как найти замедление при торможении

Замедление, время и путь торможения

Скорость,
замедление и путь автомобиля можно
определять в любой момент торможения
как расчетным, так и экспериментальным
путем. Рассмотрим
первый способ.

Оценочными
показателями тормозной динамичности
автомобиля служат среднее замедление
за период полного торможения и путь
автомобиля от начала воздействия
водителя на орган управления до остановки,
т. е. за время t_с
+ t_н
+ t_уст,
где t_c
– время
запаздывания тормозной системы; t_н
– время нарастания замедления; t_уст
– интервал времени, в котором замедление
постоянно. Для получения сравнимых
результатов эти показатели определяют
применительно к экстренному торможению
автомобиля на горизонтальной дороге с
сухим твердым и ровным покрытием.
Основным
показателем тормозной динамичности
более чем в половине международных
нормативных документов считается
тормозной путь. Во многих документах
фигурирует также установившееся
замедление (т.е. замедление в период
времени t_уст).
Значения этих показателей используют
в качестве нормативов эффективности
тормозных систем.

Если
у автомобиля блокируются колеса обоих
мостов, то
продолжительность периода t_н
находим из уравнения:

. (22)

где
K₁
– скорость нарастания тормозной силы,
действующей на передний мост, кН/с.

При
полном использовании сцепления с дорогой
всеми колесами автомобиля замедление
определяют по формуле

, (23)

Предположим,
что в течение времени t_н
автомобиль движется равнозамедленно
с замедлением, равным 0,5j_уст
и найдем скорость v₂,
соответствующую моменту блокировки
передних колес, т.е. началу движения с
ускорением j_уст:

Перемещение
автомобиля за время t_н

Перемещение
автомобиля за время t_уст

Следовательно,
полный тормозной путь

. (24)

Остановочный путь
автомобиля

. (25)

Как
указывалось выше, у многих автомобилей
достичь одновременной блокировки всех
колес не удается как по причинам
конструктивного характера, так и
вследствие ухудшения эффективности
тормозной системы и шин в процессе
эксплуатации. Поэтому для приближения
результатов расчета к фактическим
данным в формулы вводят поправочный
коэффициент К_э
–
коэффициент эффективности торможения.

На
рис. 7 показаны тормозные диаграммы
автомобиля, полученные расчетным и
экспериментальным методами. Как видно
на графике 7, б,
в действительности замедление в течение
времени t_н
может изменяться не по линейному, а по
другому, более сложному закону, и начало
блокировки колес заднего моста трудно
установить. В течение времени t_уст
замедление не остается постоянным. При
обработке экспериментального графика
кривые линии аппроксимируют линиями
АА
и ВВ,
точку пересечения которых считают
началом установившегося торможения.

Рис.
7. Тормозные диаграммы автомобиля: а
– расчетная, б
– экспериментальная.

Испытания автомобилей на тормозную динамичность

Тормозная
система современного автомобиля должна
обеспечивать высокую интенсивность
торможения при ограниченном усилии
водителя и минимальное уменьшение
эффективности после многократного
торможения с высокой скорости (т. е. при
нагревшихся тормозных механизмах).
Кроме того, даже при самом резком
торможении автомобиля должно быть
сохранено направление движения. Тормозные
свойства регламентированы Правилами
ЕЭК ООН №13. В соответствии с этими
правилами разработаны Российские
национальные стандарты: для новых
автомобилей действует ГОСТ 22895–77, для
находящихся в эксплуатации – ГОСТ
25478–82.

Измерителями
при оценке эффективности рабочей
тормозной системы автомобилей являются
тормозной путь и установившееся
замедление, а автопоездов – величина
суммарной тормозной силы и время
срабатывания системы.

Ниже
описаны испытания на тормозную
динамичность новых автотранспортных
средств.

Подготавливаемое
к испытаниям АТС должно быть технически
исправным. Особое внимание уделяется
техническому состоянию механизмов
тормозной системы, а также протекторов
шин, проверке углов установки управляемых
колес, от которых зависит величина
самоторможения. Обязательной является
проверка состояния рабочих поверхностей
трения (внутренняя поверхность тормозного
барабана и наружная поверхность тормозных
накладок в сборе с колодками или наружные
рабочие поверхности тормозных дисков
и тормозных накладок). Проверяется и
устанавливается рекомендуемый зазор
между барабаном и накладками, проверяется
герметичность тормозной системы,
регулируется свободный ход тормозной
педали.

Новый
образец перед проведением тормозных
испытаний должен пройти обкатку в
объеме, предусмотренном инструкцией
завода-изготовителя. При этом шины также
должны быть обкатаны пробегом в объеме
не менее 500 км. Эффективность
тормозов проверяют во время дорожных
испытаний автомобиля. Автомобиль
испытывают на прямолинейном горизонтальном
участке дороги (продольный уклон не
более 0,05) с коэффициентом сцепления,
равным 0,7. Скорость ветра при испытаниях
должна быть не больше 3 м/с, а температура
окружающей среды находиться в пределах
от –5 до + 30° С. Выход автомобиля из
коридора шириной 3,5 м и разворот его на
угол более 8° при испытаниях недопустимы.

Стандартом
предусмотрено три вида испытаний
испытания 0, I
и II.

При
испытаниях
0
оценивается эффективность рабочей
тормозной системы
при холодных тормозных механизмах,
когда температура тормозного барабана
или диска не превышает 100 °С.
Средние значения тормозного пути и
установившегося замедления, рассчитанные
по результатам контрольных торможений,
должны соответствовать данным табл. 1.
Кроме того, в табл. 1. показаны современные
требования, предъявляемые международными
и национальными стандартами других
стран к тормозным системам.

Испытания
I,
служащие для определения эффективности
рабочей
тормозной системы при
нагретых тормозных механизмах, включают
два этапа: предварительный и основной.
Во время предварительного этапа
происходит нагрев тормозных механизмов.
Основной этап, аналогичный испытаниям
0, проводится не позднее чем через 45 с
после окончания предварительного этапа.
Для нагревания тормозных механизмов
автомобиль многократно разгоняют и
тормозят с максимальной интенсивностью.
Нормативное значение тормозного пути
при испытаниях I
на 25% больше тормозного пути при испытаниях
0.

Испытания
II
проводят для определения эффективности
рабочей
тормозной системы
при движении автомобиля по затяжному
спуску. Испытания состоят из двух этапов:
предварительного и основного. За время
предварительного этапа тормозные
механизмы должны поглотить такое же
количество энергии, какое они поглотили
бы при движении заторможенного автомобиля
по спуску с уклоном 6% и длиной 6 км со
скоростью 30 ± 5 км/ч. При движении
автомобиля должна быть включена
понижающая передача, которая обеспечивает
максимально возможное торможение
двигателем, но при которой угловая
скорость коленчатого вала не превышает
заданной w_N.
Вследствие организационных и технических
трудностей проведения испытаний на
спусках большой длины тормозные механизмы
во время предварительного этапа нагревают
с помощью последовательных циклов
разгон–торможение по методике,
применяемой при испытаниях
I,
или путем буксировки заторможенного
автомобиля. Нормативные величины
тормозного пути при испытаниях
II
на 33% больше величины тормозных путей
при испытаниях
0.

Таблица 1.

Категории АТС*	Скорость начала торможения, км/ч	Нормативы эффективности
тормозной путь, м замедление, м*с
по ГОСТ 22895–77	по Правилам ЕЭК ООН №13	по стандартам США для автомобилей	по стандарту Швеции (F-18) для автомобилей***
с гидроприводом (MVSS-105) категорий**	С пневмоприводом (MVSS-121)	А	В
а	b	с	d
М1	80	43,2 7,0	50,7 5,8	45,2 6,6	–	–	–	–	50,7 5,8	–
М2	60	32,1 6,0	36,7 5,0	–	28,1 7,2	31,5 6,2	45,8 3,8	–	32,9 5,8	36,7 5,0
М3	60	32,1 6,0	36,7 5,0	–	–	–	45,8 3,8	34,7 5,4	–	36,7 5,0
N1	80	56,8 5,5	61,2 5,0	–	50,9 6,3	–	–	–	54,4 5,8	–
N2	60	34,2 5,5	36,7 5,0	–	–	31,5 6,2	45,8 3,8	34,7 5,4	–	36,7 5,0
N3	60	34,2 5,5	36,7 5,0	–	–	–	45,8 3,8	34,7 5,4	–	36,7 5,0

*По ГОСТ 22895-77 и
ГОСТ 28429-90

**
а – легковые; b
– полной массы менее 3630 кг; с – то же от
3630 до 4536 кг; d
– то же более 4536 кг

*** А – полной массы
до 3500 кг; В – то же более 3500 кг.

Запасную
тормозную систему
испытывают по методике, аналогичной
методике, применяемой при испытаниях
0 рабочей
тормозной системы. При испытании
0 автопоездов
тормозная сила на колесах моста прицепа
или полуприцепа, создаваемая запасной
системой, численно не должна быть меньше
28% полного веса, приходящегося на данный
мост в статическом состоянии автомобиля
на горизонтальном участке дороги. Время
приведения в действие и время срабатывания
запасной тормозной системы должны быть
теми же, что и у рабочей системы.

Эффективность
стояночной
тормозной системы
определяют в статических испытаниях
на заданном уклоне (подъеме) с удержанием
АТС неподвижным в течение регламентируемого
времени — 5 мин. Для различных категорий
предусматривается удержание автомобилей
полной массы на следующем уклоне: М –
25%; N
(автомобили) – 20%; N
(автопоезда), O
– 18%, автомобилей-тягачей в составе
автопоезда при отсутствии торможения
остальных звеньев поезда – 12%.

Эффективная
вспомогательная
тормозная система
должна обеспечивать движение полностью
нагруженного автомобиля по спуску с
уклоном 7% и длиной 6 км с постоянной
скоростью 30 ± 2 км/ч. При использовании
в качестве тормоза двигателя скорость
автомобиля должна находиться в пределах
30 ± 5 км/ч.

При
всех видах испытаний
величина усилия, прикладываемого к
тормозной педали пассажирского автомобиля
(категория М1), не должна превышать 490 Н,
и 687 Н для остальных категорий. Для
автомобилей всех типов усилие,
прикладываемое к ручному рычагу, должно
быть не более 392 Н.

Учитывая
неизбежное ухудшение технического
состояния автомобилей
при эксплуатации, нормативы тормозной
динамичности,
предъявляемые к ним, мягче тех требований,
которые предъявляются к новым автомобилям.
Автомобили,
находящиеся в эксплуатации испытываются
при начальной скорости торможения
равной 40 км/ч (для всех категорий).

Для
рабочей и
запасной тормозной системы
нормативные значения S_т
и j_уст
соответствуют испытаниям типа 0.

Суммарная
тормозная сила стояночной
тормозной системы
предусматривает удержание полной массы
на уклоне 16% для всех категорий, а в
снаряженном состоянии для категорий M
– 23%, N
– 31%.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Источник

Установившееся замедление автомобиля при торможении таблица

Наибольшее значение для безопасности автомобиля имеет рабочая тормозная система. Ее применяют для плавного снижения скорости с замедлением 2,5-3 м/с 2 (служебное торможение) и для резкого уменьшения скорости с максимально возможным в данных дорожных условиях замедлением до 8-9 м/с 2 (экстренное или аварийное торможение). В целом при одном назначении рабочей и запасной тормозных систем, требования эффективности торможения запасной тормозной системой, предназначенной для снижения скорости АТС при выходе из строя рабочей тормозной системы, менее жесткие.

Из всех операций по управлению автомобилем экстренное торможение считается одним из наиболее трудных. Многие действия водитель повторяет по нескольку десятков и сотен раз за смену и, выработав определенные навыки, достигает в них необходимого автоматизма. Аварийное торможение требуется относительно редко, и натренированность водителя в его применении минимальна. В отличие от остальных операций по управлению, выполняемых водителем в спокойном состоянии и медленном темпе, экстренное торможение связано с внезапным возникновением препятствия. Ощущение опасности создает нервное напряжение, вызывая гнетущее чувство беспокойства, страха и резко усиливая психофизиологическую нагрузку водителя. Возникает состояние стресса, при котором водитель может или вообще не выполнить необходимых действий, или выполнить их в замедленном темпе, или, наконец, совершить действия, прямо противоположные требуемым. К тому же, как показывает практика, неисправности в обычных условиях не проявляются, но при резком торможении могут вызвать отказ ТС.

Для обеспечения безопасности автомобиля тормозная система должна удовлетворять следующим требованиям:

Для физического представления требований к рабочей тормозной системе рассмотрим процесс торможения, рис. 2.7, поэтапно во времени.

При неожиданном возникновении опасности это время обычно больше. Скорость автомобиля, практически, не меняется. Время, необходимое для этих действий зависит от условий обзорности автомобиля, но в большей степени от квалификации водителя, его возраста, степени утомления и других факторов, поэтому при оценке эффективности торможения не нормируется. Предельное значение времени реакции водителя может быть одним из критериев надежности водителя.

время запаздывания тормозной системы t_с. После нажатия на педаль тормозная сила на колесах, вызывающая замедление, возникает не сразу. Необходимо время для выбора зазоров в соединениях тормозного привода. Это время от начала торможения до появления замедления колеблется в среднем от 0,1 до 0,4 с (гидравлический привод) от 0,6 до 0,8 с (пневматический привод). У автопоездов с пневматическим приводом тормозных механизмов оно может достигать 2-3 с. В течение времени t_с автомобиль продолжает двигаться равномерно с начальной скоростью υ₀;

время нарастания замедления t_н В этом периоде тормозные силы и замедление (отрицательное ускорение j) монотонно нарастают до определенного значения.

Рис. 2.7. Торможение автомобиля:

При коэффициенте сцепления φ_х = 0,7 продолжительность времени до начала блокирования колес заднего моста может быть 0,5 с. Колеса переднего моста блокируются еще через 0,3с. Скорость автомобиля снижается до υ ₂ = 0,8 υ ₀.

При снижении скорости автомобиля торможением рабочей тормозной системой тяговая сила Р_Т может сравняться по величине с силой сцепления Р_с_ц ведущих колес, вследствие чего возможно пробуксовывание колес как обоих на оси, так и одностороннее, что может привести к заносу и выходу из коридора движения.

Максимально допустимая скорость при прямолинейном движении автомобиля до буксования ведущих колес может быть определена из выражения:

(2.11)

Движение автомобиля со скоростью, близкой к υ_бук, является лишь одной из предпосылок заноса. Теоретически автомобиль при торможении может двигаться с этой скоростью неограниченно долго без потери курсовой устойчивости. Однако в реальных условиях под действием поперечной составляющей массы, бокового ветра, неровностей дорожного покрытия, а также различных по величине тормозных сил, прикладываемых к колесам правой и левой стороны, возможно при торможении линейное отклонение автомобиля от его направления движения уже в начале нарастания замедления.

При малых скоростях влияние этих возмущений невелико, но в случае большой скорости они могут привести к нарушению устойчивости при торможении и выходу автомобиля из коридора движения.

Время запаздывания и время нарастания замедления, а также линейное отклонение автомобиля при торможении зависят от конструкции и технического состояния тормозной системы автомобиля. Поэтому время срабатывания рабочей и запасной тормозными системами нормируется для категорий (вида) автомобилей (нормативы времени срабатывания тормозных систем для эксплуатирующихся АТС рассматриваются в главе 6). Нахождение в пределах нормативного коридора движения 3м при торможении рабочей тормозной системой также является обязательным требованием безопасности для всех ТС.

При принятых допущениях тормозные силы R_х1 и R _х2 могут беспрепятственно достигать предельных значений по условиям сцепления:

(2.12)

Однако, практически, у автомобиля, оборудованного тормозной системой с гидроприводом, предельная величина тормозных сил ограничена физическими возможностями водителя. Усилие, развиваемое им при экстренном нажатии на тормозную педаль, составляет в среднем 500-600 Н и не превышает 1000-1200 Н. У автомобиля, имеющего тормозную систему с пневмоприводом, рост тормозных сил лимитируется мощностью компрессора и давлением воздуха в магистрали. (Рост касательных реакций прекращается в точках D и D’, после чего они остаются примерно постоянными и равными R _х2 и R_x ₁ ). Однако, при постоянных характеристиках тормозной системы в изменяющихся дорожных условиях и неравномерном распределении массы автомобиля по осям возможны неуправляемые блокировки колес одного моста.

Если у автомобиля блокируются только колеса заднего моста и мощность тормозных механизмов недостаточна для доведения передних колес до юза, то замедление на третьем периоде можно определять по формуле:

(2.13)

Как правило, разработчики тормозных систем, стремятся обеспечить управляемость и предотвратить раннюю блокировку передних колес при торможении. В конструкции грузовых автомобилей большой грузоподъемности и автобусов большой вместимости (М₃ и N₃) ограничивают величину тормозных моментов на колесах переднего моста. Это приводит к тому, что максимальные значения касательных реакций от действия тормозных сил при движении по дорогам с сухим покрытием обычно меньше силы сцепления. Поэтому, показатели тормозной динамичности и, соответственно, нормативы тормозной эффективности таких автомобилей ниже, чем у автомобилей, имеющих меньшую массу.

Таблица 2.3. Поправочный коэффициент К_э к расчетам эффективности торможения

Источник

Определение времени торможения и остановки ТС

Время реакции водителя t₁ принимается дифференцированно по разработанной ВНИИСЭ схеме в зависимости от общей характеристики дорожно-транспортной ситуации с типичными вариантами [2].

Время 0,6 с применяют в опасной ситуации с весьма большой вероятностью возникновения препятствия и возможностью водителя обнаружить его признаки (варианты: выход пешехода один за другим, начало или изменение траектории движение пешехода, ребенок на проезжей части дороги, выезд ТС с преимущественным правом на движение).

Время 0,8 с применяется в подобной ситуации, но когда водитель не

может заранее определить место, момент и характер препятствия (выход пешехода для перехода на проезжую часть, в том числе и из-за ТС там, где переход не запрещен, опасность в зоне предупреждающего знака, изменение траектории и торможение движущегося впереди ТС при обгоне и др.). Это значение наиболее часто применяется при расчетах ситуаций в населенных пунктах.

Время 1,0 с – ситуация такая же, но не содержит явных признаков вероятности возникновения препятствия (выход пешехода на проезжую часть, где переход не разрешен, из-за транспорта не на крайней полосе, выезд ТС без преимущественного права и выполнение поворота на перекрестке без подачи сигнала поворота).

Время 1,2 с рекомендуется брать для ситуаций с наличием объектов опасности, но без признаков возникновения препятствия для движения и когда не требовалось повышенного внимания к ситуации (выход пешехода с обочины вне населенного пункта, выход пешехода на запрещающий сигнал светофора и выезд ТС на такой же сигнал, внезапное изменение направления встречного или попутного ТС вне перекрестка, торможение переднего с замедлением 3-6 м/с 2 без стоп-сигналов).

Время 1,4 с соответствует ситуации с минимальной вероятностью возникновения препятствия, когда водитель мог перевести внимание на контрольные приборы, для ориентировки на местности (внезапное появление пешехода или ТС на дороге вне населенного пункта, из-за препятствия, торможение впереди идущего ТС с замедлением до 3 м/с 2 без стоп-сигналов, неровности или разрушения на дороге, возникшие предметы и животные).

В свободных дорожно-транспортных ситуациях, в которых не возникает препятствий, но внезапно отказывают фары или переключается сигнал светофора с желтого на красный – время реакции водителя рекомендуется 0,6 с, а при внезапном открытии капота или при ослеплении светом встречного ТС – 0,8 с.

При внезапном отказе органов управления, появлении угрожающей безопасности движения неисправности ТС или при физическом вмешательстве пассажира в управление ТС – время реакции 1,2 с.

Для расчета максимально допустимой скорости по условиям видимости дороги в направлении движения, минимально допустимой дистанции и для оценки водителем дорожных условий и обстановки рекомендуется время 0,3 с.

Зависимость значений времени запаздывания срабатывания тормозной системы t₂ и времени нарастания замедления t₃ ТС, производство которых начато после 01.01.81г., от их нагрузки и коэффициента сцепления шин с дорогой

Тип ТС	Категория ТС	t₂ c
Коэффициент сцепления шин с дорогой
Снаряженное состояние	50 % нагрузки	Полная масса
0,7	0,6	0,5	0,4	0,3	0,2	0,1	0,7	0,6	0,5	0,4	0,3	0,2	0,1	0,7	0,6	0,5	0,4	0,3	0,2	0,1
Одиночные АТС	М1	0,1	0,35	0,3	0,25	0,2	0,15	0,1	0,05	0,35	0,3	0,3	0,2	0,15	0,1	0,05	0,35	0,3	0,25	0,2	0,15	0,1	0,05
М2	0,1	0,6	0,5	0,45	0,35	0,25	0,2	0,1	0,6	0,55	0,55	0,4	0,3	0,2	0,1	0,6	0,6	0,55	0,45	0,3	0,2	0,1
М3	0,2	0,6	0,6	0,5	0,4	0,3	0,2	0,1	0,6	0,6	0,6	0,4	0,3	0,2	0,1	0,6	0,6	0,55	0,45	0,3	0,2	0,1
N1	0,2	0,35	0,35	0,3	0,25	0,2	0,1	0,05	0,35	0,35	0,35	0,25	0,2	0,15	0,05	0,35	0,35	0,35	0,3	0,25	0,15	0,1
N2	0,2	0,6	0,6	0,5	0,4	0,3	0,2	0,1	0,6	0,6	0,55	0,45	0,35	0,25	0,15	0,6	0,6	0,6	0,5	0,4	0,25	0,15
N3	0,2	0,6	0,6	0,5	0,4	0,3	0,2	0,1	0,6	0,6	0,55	0,45	0,35	0,25	0,15	0,6	0,6	0,6	0,5	0,4	0,25	0,15
Автопоезда в составе АТС	M1	0,1	0,35	0,35	0,3	0,2	0,15	0,1	0,05	0,35	0,35	0,3	0,25	0,2	0,15	0,05	0,35	0,35	0,35	0,25	0,2	0,15	0,05
M2	0,1	0,6	0,6	0,5	0,4	0,3	0,2	0,1	0,6	0,6	0,55	0,45	0,35	0,25	0,15	0,6	0,6	0,6	0,5	0,4	0,25	0,1
M3	0,2	0,6	0,6	0,55	0,45	0,3	0,2	0,1	0,6	0,6	0,55	0,45	0,35	0,25	0,1	0,6	0,6	0,6	0,45	0,35	0,25	0,1
N1	0,2	0,35	0,35	0,35	0,3	0,2	0,15	0,05	0,35	0,35	0,35	0,3	0,25	0,15	0,1	0,35	0,35	0,35	0,35	0,25	0,2	0,05
N2	0,2	0,6	0,6	0,55	0,45	0,3	0,2	0,1	0,6	0,6	0,6	0,5	0,35	0,25	0,15	0,6	0,6	0,6	0,5	0,4	0,25	0,1
N3	0,2	0,6	0,6	0,55	0,45	0,3	0,2	0,1	0,6	0,6	0,6	0,5	0,35	0,25	0,15	0,6	0,6	0,6	0,5	0,4	0,25	0,1

В ночное время из-за плохой различимости препятствия к указанным значениям времени можно добавить 0,6 с [2].

В правилах ЕЭК ООН №13 и в национальных стандартах регламентируется максимальное время срабатывания тормозной системы, которое, например, по ГОСТ Р 51709-2001 не должны превышать 0,6 с для

ТС категории М1 и 0,9 с для ТС категории N3 (грузовые автопоезда).

В методических рекомендациях для экспертов [9] отдельно указывается время запаздывания t₂для категорий М1 и М2, равное 0,1 с, а для ТС других категорий – 0,2 с. Время нарастания замедления t₃ указывается в зависимости от категории ТС, степени загрузки и уровня затормаживания по коэффициенту сцепления (табл. 1).

Для трамваев и троллейбусов значения t₂ и t₃ можно принимать аналогичными таковым для ТС категории N3.

При наличии воздуха в гидравлическом приводе и вынужденном повторном нажатии на тормозную педаль по опытным данным ко времени t₃ из табл. 1 можно добавить 0,6 с.

Время интенсивности торможения t₄ на диаграмме (см. рис.4) зависит от исходного уровня начальной скорости и уменьшается с ростом величины тормозного замедления.

Значения составляющих времени торможения могут определяться для каждого конкретного ТС, участвующего в ДТП. При этом необходима соответствующая аппаратура для измерения и регистрации по времени всего процесса торможения от момента подачи сигнала к торможению и до полной остановки ТС. Необходимы измерения и регистрация усилия на тормозной педали, скорости и замедления ТС.

На практике нужную информацию можно получить в дорожных условиях с помощью комплекта «Эффект», а также на стендах по методикам инструментального контроля тормозных свойств ТС в эксплуатации. Но точность измерения и регистрации в настоящее время пока невысокая.

Выбор значения замедления

Выбор значения замедления для расчета является объективно важным этапом, и эксперту приходится его обосновывать в своем заключении.

1. Если торможение производилось или должно было производиться в условиях высокого сцепления (асфальтобетон в сухом состоянии) и не указано технической неисправности рабочей тормозной системы, то величина замедления обычно ограничивается возможностью тормозной системы. Уровень замедления тогда принимается не ниже того, который должен быть у технически исправного автомобиля в условиях эксплуатации. А этот уровень указывался ранее в ГОСТ 25478-91 и на его основе с учетом исследований были подготовлены нормативные значения в качестве рекомендаций для экспертов [9]. В табл. 2 приведены значения замедления по категориям ТС в зависимости от нагрузки и коэффициента сцепления.

Можно видеть, что при коэффициентах сцепления j =0,6 и j = 0,7 замедление ТС явно ограничивается возможностями тормозных систем.

В появившемся стандарте ГОСТ Р 51709-2001 «Автотранспортные средства. Требования безопасности к техническому состоянию и методы проверки» эти значения без всяких обоснований снижены, особенно для легковых автомобилей (категория М1, 5,8 м/с 2 ), тогда как на дорогах автополигона легковые автомобили с современными шинами с начальной скоростью 80 и даже 100 км/ч развивают замедление не менее 7 м/с 2 и даже 10,1 м/с 2 (БМВ-525i)! Поэтому экспертам не стоит максимальные значения замедления принимать ниже рекомендаций, приведенных в табл. 2.

2. Если на сухом асфальтобетоне на месте ДТП зафиксированы следы скольжения всех шин легкового автомобиля примерно равной длины, то независимо от нагрузки можно принимать для расчета замедление, полученное по выражению

где a – угол подъема (уклона) дороги; j – коэффициент сцепления; g – ускорение свободного падения (g=9,81 м/с 2 ).

По этому же выражению находится замедление при торможении в условиях низкого сцепления, когда тормозные системы ТС могут довести все колеса до блокирования, что и указано в табл. 2.

Достоверность такого замедления определяется принятым значением коэффициента сцепления, который зависит от типа и состояния

дорожного покрытия, свойств шин по реализации сцепления, нагрузки и скорости движения.

Значения установившегося замедления j_Т (м/с 2 ) транспортных средств, производство которых начато после 01.01.81 г.,

Источник

ГЛАВА IV

Помимо исходных данных, принимаемых на основании постановления следователя и материалов дела, эксперт использует ряд технических величин (параметров), которые им определяются в соответствии с установленными исходными данными. К ним относятся: время реакции водителя, время запаздывания срабатывания тормозного привода, время нарастания замедления при экстренном торможении, коэффициент сцепления шин с дорогой, коэффициент сопротивления движению при качении колес или скольжении тела по поверхности и др. Принятые значения всех величин должны быть подробно обоснованы в исследовательской части экспертного заключения.

Поскольку эти величины определяются, как правило, в соответствии с установленными исходными данными об обстоятельствах происшествия, они не могут быть отнесены к исходным (т.е. принятым без обоснования или исследования) независимо от того, каким путем эксперт определяет их (по таблицам, расчетным путем или в результате экспериментальных исследований). Эти величины могут быть приняты за исходные данные лишь в случае, если они определены следственными действиями, как правило, при участии специалиста и указаны в постановлении следователя.

Замедление J — одна из основных величин, необходимых при проведении расчетов для установления механизма происшествия и решения вопроса о технической возможности предотвратить происшествие путем торможения.

Величина установившегося максимального замедления при экстренном торможении зависит от многих факторов. С наибольшей точностью она может быть установлена в результате эксперимента на месте происшествия. Если сделать это не представляется возможным, эту величину определяют с некоторым приближением по таблицам или расчетным путем.

При торможении негруженого транспортного средства с исправными тормозами на сухой горизонтальной поверхности асфальтового покрытия минимально допустимые значения замедления при экстренном торможении определяются в соответствии с Правилами движения (ст. 124), а при торможении груженого транспортного средства по следующей формуле:

минимально допустимое значение замедления негруженого транспортного средства, м/сек,

коэффициент эффективности торможения негруженого транспортного средства;

коэффициент эффективности торможения груженого транспортного средства.

Значения замедления при экстренном торможении всеми колесами в общем случае определяется по формуле:

коэффициент сцепления на участке торможения;

коэффициент эффективности торможения транспортного средства;

угол уклона на участке торможения (если  ≤ 6—8°, Cos можно принимать равным 1).

Знак (+) в формуле принимается при движении транспортного средства на подъем, знак (—) — при движении на спуске.

Коэффициент сцепления φ представляет собой отношение максимально возможного на данном участке дороги значения cилы сцепления между шинами транспортного средства и поверхностью дороги Рсц к весу этого транспортного средства Ga:

Вид дорожного покрытия

Коэффициент сцепления (φ)

обледенелый, после россыпи песка

без ледяной корки, после россыпи песка

Существенное влияние на величину коэффициента сцепления оказывают скорость движения транспортного средства, состояние протекторов шин, давление в шинах и ряд других неподдающихся учету факторов. Поэтому, чтобы выводы эксперта оставались справедливыми и при других возможных в данном случае его значениях, при проведении экспертиз следует принимать не средние, а предельно возможные значения коэффициента φ.

Если необходимо точно определить значение коэффициента φ, следует провести эксперимент на месте происшествия.

Значения коэффициента сцепления, наиболее приближенные к действительному, т. е. к бывшему в момент происшествия, можно установить путем буксировки заторможенного транспортного средства, причастного к происшествию (при соответствующем техническом состоянии этого транспортного средства), замеряя при этом с помощью динамометра силу сцепления.

Определение коэффициента сцепления с помощью динамометрических тележек нецелесообразно, поскольку действительное значение коэффициента сцепления конкретного транспортного средства может существенно отличаться от значения коэффициента сцепления динамометрической тележки.

При решении вопросов, связанных с эффективностью торможения, экспериментально определять коэффициент φ нецелесообразно, поскольку значительно проще установить замедление транспортного средства, наиболее полно характеризующее эффективность торможения.

Необходимость в экспериментальном определении коэффициента φ может возникнуть при исследовании вопросов, связанных с маневром, преодолением крутых подъемов и спусков, удержанием на них транспортных средств в заторможенном состоянии.

Коэффициент эффективности торможения есть отношение расчетного замедления (определенного с учетом величины коэффициента сцепления на данном участке) к действительному замедлению при движении заторможенного транспортного средства на этом участке:

следовательно, коэффициент Кэ учитывает степень использования сцепных качеств шин с поверхностью дороги.

При производстве автотехнических экспертиз знать коэффициент эффективности торможения необходимо для расчета замедления при экстренном торможении транспортных средств.

Величина коэффициента эффективности торможения прежде всего зависит от характера торможения, при торможении исправного транспортного средства с блокировкой колес (когда на проезжей части остаются следы юза) теоретически Кэ = 1.

Однако при неодновременной блокировке коэффициент эффективности торможения может превышать единицу. В экспертной практике в этом случае рекомендуются следующие максимальные значения коэффициента эффективности торможения:

Если торможение транспортного средства осуществлялось без блокировки колес, определить эффективность торможения транспортного средства без экспериментальных исследований невозможно, так как не исключено, что тормозная сила ограничивалась конструкцией и техническим состоянием тормозов.

Вид транспортного средства

Кэ в случае торможения негруженого и полностью груженного транспортных средств при следующих коэффициентах сцепления

Легковые автомобили и другие на их базе

Грузовые — грузоподъемностью до 4,5 т и автобусы длиной до 7,5 м

Грузовые — грузоподъемностью свыше 4.5 т и автобусы длиной более 7,5 м

Мотоциклы и мопеды без коляски

Мотоциклы и мопеды с коляской

Мотоциклы и мопеды с рабочим объемом двигателя 49,8 см3

В этом случае для исправного транспортного средства можно определить лишь минимально допустимую эффективность торможения (максимальное значение коэффициента эффективности; торможения).

Максимально допустимые значения коэффициента эффективности торможения исправного транспортного средства в основном зависят от типа транспортного средства, его нагрузки и коэффициента сцепления на участке торможения. Располагая этими сведениями можно определить коэффициент эффективности торможения (см. табл. 2).

Приведенные в таблице значения коэффициента эффективности торможения мотоциклов справедливы при одновременном торможении ножным и ручным тормозами.

Если транспортное средство нагружено не полностью, коэффициент эффективности торможения может быть определен путем интерполяции.

В общем случае коэффициентом сопротивления движению тела по опорной поверхности называется отношение сил, препятствующих этому движению, к весу тела. Следовательно, коэффициент сопротивления движению позволяет учесть потери энергии при перемещении тела на данном участке.

В зависимости от природы действующих сил в экспертной практике пользуются различными понятиями коэффициента сопротивления движению.

Коэффициентом сопротивления качению — ƒ называют отношение силы сопротивления движению при свободном качении транспортного средства в горизонтальной плоскости к его весу.

На величину коэффициента ƒ, помимо типа и состояния дорожного покрытия, оказывает влияние целый ряд других факторов (например, давление в шинах, рисунок протектора, конструкция подвески, скорость и др.), поэтому более точное значение коэффициента ƒ может быть определено в каждом случае экспериментальным путем.

Потеря энергии при перемещении по поверхности дороги различных объектов, отброшенных при столкновении (наезде), определяется коэффициентом сопротивления движению ƒg. Зная величину этого коэффициента и расстояние, на которое переместилось тело по поверхности дороги, можно установить его первоначальную скорость, после чего во многих случаях.

Цемент и асфальтобетон в хорошем состоянии

Цемент и асфальтобетон в удовлетворительном состоянии

Щебенка, гравий с обработкой вяжущими материалами, в хорошем состоянии

Щебенка, гравий без обработки, с небольшими выбоинами

Грунт плотный, ровный, сухой

Грунт неровный и грязный

Как правило, при перемещении отброшенных при столкновении (наезде) объектов движение их тормозится неровностями дороги, острые кромки их врезаются в поверхность покрытия и т.п. Учесть влияние всех этих факторов на величину силы сопротивления движению конкретного объекта не представляется возможным, поэтому значение коэффициента сопротивления движению ƒg может быть найдено лишь экспериментальным путем.

Следует помнить, что при падении тела с высоты в момент удара гасится часть кинетической энергии поступательного движения за счет прижатия тела к поверхности дороги вертикальной составляющей сил инерции. Поскольку потерянную при этом кинетическую энергию учесть не удается, нельзя определить и действительное значение скорости тела в момент падения, можно определить лишь нижний ее предел.

Отношение силы сопротивления движению к весу транспортного средства при свободном качении его на участке с продольным уклоном дороги называется коэффициентом суммарного сопротивления дороги ψ. Величина его может быть определена по формуле:

коэффициент сопротивления качению;

угол уклона дороги.

Знак (+) берется при движении транспортного средства на подъем, знак (—) — при движении на спуске.

При перемещении по наклонному участку дороги заторможенного транспортного средства коэффициент суммарного сопротивления движению выражается аналогичной формулой:

коэффициент сцепления шин с поверхностью дороги;

коэффициент эффективности торможения транспортного средства/

Под временем реакции водителя в психологической практике понимается промежуток времени с момента поступления к водителю сигнала об опасности до начала воздействия водителя на органы управления транспортного средства (педаль тормоза, рулевое колесо).

В экспертной практике под этим термином принято понимать промежуток времени t1, достаточный для того, чтобы любой водитель (психофизические возможности которого отвечают профессиональным требованиям) после того, как возникнет объективная возможность обнаружить опасность, успевал воздействовать на органы управления транспортного средства.

Очевидно между этими двумя понятиями имеется существенная разница.

Во-первых, не всегда сигнал об опасности совпадает с моментом, когда возникает объективная возможность обнаружить препятствие. В момент появления препятствия водитель может выполнять другие функции, отвлекающие его на какое-то время от наблюдения в направлении возникшего препятствия (например, наблюдение за показаниями контрольных приборов, поведением пассажиров, объектами, расположенными в стороне от направления движения, и т. п.).

Следовательно, время реакции (в том смысле, какой вкладывается в этот термин в экспертной практике) включает в себя время, прошедшее с момента, когда водитель имел объективную возможность обнаружить препятствие, до момента, когда он фактически его обнаружил, и собственно время реакции с момента поступления к водителю сигнала об опасности.

Во-вторых, время реакции водителя t1, которое принимается в расчетах экспертов, для данной дорожной обстановки величина постоянная, одинаковая для всех водителей. Она может значительно превышать фактическое время реакции водителя в конкретном случае дорожно-транспортного происшествия, однако фактическое время реакции водителя не должно быть больше этой величины, так как тогда его действия следует оценивать как несвоевременные. Фактическое время реакции водителя в течении короткого отрезка времени может меняться в широких пределах в зависимости от целого ряда случайных обстоятельств.

Следовательно, время реакции водителя t1, которое принимается в экспертных расчетах, по существу является нормативным, как бы устанавливающим необходимую степень внимательности водителя.

Если водитель реагирует на сигнал медленнее, чем другие водители, следовательно, он должен быть более внимательным при управлении транспортным средством, чтобы уложиться в этот норматив.

Было бы правильнее, по нашему мнению, назвать величину t1 не временем реакции водителя, а нормативным временем запаздывания действий водителя, такое название точнее отражает сущность этой величины. Однако поскольку термин «время реакции водителя» прочно укоренился в экспертной и следственной практике, мы сохраняем его и в настоящей работе.

Так как необходимая степень внимательности водителя и возможность обнаружения им препятствия в различной дорожной обстановке неодинаковы, нормативное время реакции целесообразно дифференцировать. Чтобы сделать это, необходимы сложные эксперименты с целью выявления зависимости времени реакции водителей от различных обстоятельств.

В экспертной практике в настоящее время рекомендуется принимать нормативное время реакции водителя t1 равным 0,8 сек. Исключение составляют следующие случаи.

Если водитель предупрежден о возможности возникновения опасности и о месте предполагаемого появления препятствия (например, при объезде автобуса, из которого выходят пассажиры, или при проезде с малым интервалом мимо пешехода), ему не требуется дополнительное время на обнаружение препятствия и принятие решения, он должен быть подготовлен к немедленному торможению в момент начала опасных действий пешехода. В подобных случаях нормативное время реакции t1 рекомендуется принимать 0,4—0,6 сек (большее значение — в условиях ограниченной видимости).

Когда водитель обнаруживает неисправность органов управления лишь в момент возникновения опасной обстановки, время реакции, естественно, возрастает, так как при этом необходимо дополнительное время для принятия водителем нового решения, t1 в этом случае равно 2 сек.

Правилами движения водителю запрещается управлять транспортным средством даже в состоянии самого легкого алкогольного опьянения, а также при такой степени утомления, которая может повлиять на безопасность движения. Поэтому влияние алкогольного опьянения на t1 не учитывается, а при оценке степени утомляемости водителя и его влияния на безопасность движения следователь (суд) учитывает обстоятельства, которые вынудили водителя управлять транспортным средством в подобном состоянии.

Полагаем, что эксперт в примечании к заключению может указать на возрастание t1 в результате переутомления (после 16 час работы за рулем примерно на 0,4 сек).

Время запаздывания срабатывания тормозного привода (t2) зависит от типа и конструкции системы тормозов, их технического состояния и, в определенной степени, от характера нажатия водителем на педаль тормоза. При экстренном торможении исправного транспортного средства время t2 сравнительно невелико: 0,1 сек для гидравлического и механического приводов и 0,3 сек — для пневматического.

Если тормоза с гидравлическим приводом срабатывают со второго нажатия на педаль, время (t2) не превышает 0,6 сек, при срабатывании с третьего нажатия на педаль t2 = 1.0 сек (по данным экспериментальных исследований, проведенных в ЦНИИСЭ).

Экспериментальное определение действительных значений времени запаздывания срабатывания тормозного привода транспортных средств с исправными тормозами в большинстве случаев излишне, поскольку возможные отклонения от средних значений не могут существенно повлиять на результаты расчетов и выводы эксперта.

Источник

Представлен расчёт тормозной системы и процесса торможения легкового автомобиля. На основе заданных параметров автомобиля и его тормозной системы находятся характеристики торможения.

Привод тормозов[править]

В гидравлическом приводе тормозов усилие, прикладываемое к педали тормоза, преобразуется в давление, которое, затем передаётся тормозным механизмам.

Привод без усилителя[править]

Рисунок 1 — Схема привода без усилителя

В приводе без усилителя, сила на педали тормоза ${displaystyle F_{d}}$ непосредственно преобразуется в давление ${displaystyle p_{m}}$ на выходе главного тормозного цилиндра (ГТЦ)

${displaystyle p_{m}={frac {(F_{d}-F_{d0}) I_{p}}{A_{m}}} eta _{m},qquad (1)}$

где ${displaystyle A_{m}}$ — площадь поршня ГТЦ, равная

${displaystyle A_{m}={frac {pi D_{m}^{2}}{4}},}$

${displaystyle D_{m}}$ — диаметр ГТЦ, ${displaystyle F_{d0}}$ — сила сопротивления на педали, учитывающая противодействие возвратной пружины и сил трения, ${displaystyle I_{p}}$ — передаточное число педали тормоза, ${displaystyle eta _{m}}$ — коэффициент полезного действия (КПД) ГТЦ.

Характеристика привода без усилителя описывается следующим уравнением:

${displaystyle p_{m}={begin{cases}0,&F_{d}leqslant F_{d0},\{frac {(F_{d}-F_{d0}) I_{p}}{A_{m}}} eta _{m},&F_{d}>F_{d0}.end{cases}}qquad (2)}$

Вакуумный усилитель[править]

В вакуумном усилителе тормозов к усилию на входе добавляется дополнительная сила, создаваемая за счёт разности давления в вакуумной и атмосферной полостях усилителя.

Рисунок 2 — Схема вакуумного усилителя

При перемещении входного толкателя открывается система клапанов и в атмосферную полость усилителя постепенно, порциями поступает давление воздуха. Соотношение усилия на входе ${displaystyle F_{in}}$ и выходе ${displaystyle F_{out}}$ в этот период определяется постоянством давления на передаточном элементе — буфере, усилителя^[1].

${displaystyle {frac {F_{in}}{A_{in}}}={frac {F_{out}}{A_{out}}},qquad (3)}$

где ${displaystyle A_{in}}$ — площадь поршня толкателя на входе и ${displaystyle A_{out}}$ — штока на выходе, которые находятся как

${displaystyle A_{in}={frac {pi D_{in}^{2}}{4}}, A_{out}={frac {pi D_{out}^{2}}{4}}}$

${displaystyle D_{in}}$ — диаметр поршня толкателя на входе, ${displaystyle D_{out}}$ — диаметр штока на выходе.

Тогда,

${displaystyle F_{out}=k_{s} F_{in},qquad (4)}$

где ${displaystyle k_{s}}$ — передаточное число (коэффициент усиления) усилителя, равное

${displaystyle k_{s}={frac {D_{out}^{2}}{D_{in}^{2}}}.qquad (5)}$

В реальном усилителе имеется сила сопротивления ${displaystyle F_{s0}}$ , вызванная противодействием пружин и сил трения. Кроме того, имеется скачок ${displaystyle F_{sj}}$ на характеристике, обусловленный конструктивными особенностями усилителя. С учетом всего этого, уравнение (4) запишется несколько иначе

${displaystyle F_{out}=k_{s} (F_{in}-F_{s0})+F_{sj}.qquad (6)}$

Это соотношение действительно до тех пор, пока давление в атмосферной полости усилителя не станет равным атмосферному. Тогда, клапаны внутри усилителя полностью открываются, его следящее действие прекращается, происходит, так называемое, насыщение усилителя и к усилию на входе просто добавляется сила от разницы давлений в камерах.

${displaystyle F_{out}=F_{in}+A_{s} p_{vak} eta _{s},qquad (7)}$

где ${displaystyle A_{s}}$ — площадь диафрагмы усилителя, равная

${displaystyle A_{s}={frac {pi D_{s}^{2}}{4}},}$

${displaystyle D_{s}}$ — диаметр диафрагмы усилителя, ${displaystyle p_{vak}}$ — разряжение в усилителе, ${displaystyle eta _{s}}$ — коэффициент полезного действия (КПД) усилителя, учитывающий то, что не вся площадь диафрагмы используется для создания усилия.

Усилие на входе ${displaystyle F_{smax}}$ , при котором происходит насыщение усилителя, находится подстановкой в уравнение (6) значения усилия на выходе из уравнения (7).

${displaystyle F_{smax}={frac {A_{s} p_{vak} eta _{s}+k_{s} F_{s0}-F_{sj}}{k_{s}-1}}.qquad (8)}$

Полностью характеристика вакуумного усилителя тормозов опишется следующим уравнением

${displaystyle F_{out}={begin{cases}0,&F_{in}<F_{s0},\F_{sj},&F_{in}=F_{s0},\k_{s} (F_{in}-F_{s0})+F_{sj},&F_{s0}<F_{in}<F_{smax},\{frac {k_{s} A_{s} p_{vak}+k_{s} F_{s0}-F_{sj}}{k_{s}-1}},&F_{in}=F_{smax},\F_{in}+A_{a} p_{vak} eta _{s},&F_{in}>F_{smax}.end{cases}}qquad (9)}$

Привод с усилителем[править]

В приводе с усилителем на вход усилителя тормозов подается сила от педали тормоза

${displaystyle F_{in}=(F_{d}-F_{d0}) I_{p},qquad (10)}$

а на выходе усилителя расположен главный тормозной цилиндр

${displaystyle F_{out}={frac {p_{m} A_{m}}{eta _{m}}}.qquad (11)}$

Тогда, на с учётом зависимости (9), характеристика тормозного привода с усилителем описывается следующим уравнением

${displaystyle p_{m}={begin{cases}0,&F_{d}<F_{d0e}\{frac {F_{sj}}{A_{m}}} eta _{m},&F_{d}=F_{d0e}\{frac {k_{s} ((F_{d}-F_{d0}) I_{p}-F_{s0})+F_{sj}}{A_{m}}} eta _{m},&F_{d0e}>F_{d}>F_{ds}\{frac {k_{s} (A_{s} p_{vak} eta _{s}+F_{s0})-F_{sj}}{A_{m} (k_{s}-1)}} eta _{m},&F_{d}=F_{ds}\{frac {(F_{d}-F_{d0}) I_{p}+A_{s} p_{vak} eta _{s}}{A_{m}}} eta _{m}&F_{d}>F_{ds}end{cases}}qquad (12)}$

где ${displaystyle F_{d0e}}$ — приведённая сила сопротивления на педали и в усилителе, то есть то усилие на педали тормоза, при котором появляется давление в главном тормозном цилиндре, после преодоления всех сил сопротивления,

${displaystyle F_{d0e}=F_{d0}+ {frac {F_{s0}}{I_{p}}},qquad (13)}$

${displaystyle F_{ds}}$ — приведённая к педали тормоза сила насыщения усилителя, то есть сила на педали при которой прекращается следящее действие усилителя,

${displaystyle F_{ds}=F_{d0}+ {frac {F_{smax}}{I_{p}}}.qquad (14)}$

Рисунок 3 — Характеристика привода с усилителем

Если необходимо найти зависимость усилия на педали от давления в главном тормозном цилиндре, то такое уравнение запишется следующим образом

${displaystyle F_{d}={begin{cases}0,&p_{m}<p_{mj},\F_{d0e},&p_{m}=p_{mj},\{frac {p_{m} A_{m}}{k_{s} I_{p} eta _{m}}}-{frac {F_{sj}}{k_{s} I_{p}}}+{frac {F_{s0}}{I_{p}}}+F_{d0},&p_{m0}<p_{m}<p_{ms},\F_{ds},&p_{m}=p_{ms},\{frac {p_{m} A_{m}}{I_{p} eta _{m}}}-{frac {A_{s} p_{vak} eta _{s}}{I_{p}}}+F_{d0},&p_{m}>p_{ms},end{cases}}qquad (15)}$

где ${displaystyle p_{mj}}$ — давление в ГТЦ, соответствующее скачку в усилителе, равное

${displaystyle p_{mj}={frac {F_{sj}}{A_{m}}} eta _{m},qquad (16)}$

а ${displaystyle p_{ms}}$ — давление в ГТЦ, соответствующее насыщению усилителя,

${displaystyle p_{ms}={frac {k_{s} (A_{s} p_{vak} eta _{s}+F_{s0})-F_{sj}}{A_{m} (k_{s}-1)}} eta _{m}.qquad (17)}$

Тормозные механизмы[править]

Тормозные механизмы (тормоза) преобразуют поступающее к ним из гидропривода давление в тормозной момент, за счёт прижатия колодок к барабану или диску.

Барабанный тормоз[править]

Рисунок 4 — Схема сил, действующих на тормозную колодку

Тормозной момент ${displaystyle M_{b}}$ одной колодки барабанного тормоза находится как произведение равнодействующей ${displaystyle F_{t}}$ распределённых сил трения на условный радиус трения ${displaystyle R_{0}}$

${displaystyle M_{b}=F_{t} R_{0}.qquad (18)}$

Соотношение равнодействующей сил трения к равнодействующей сил давления $F_{n}$ , прижимающих колодку к барабану, определяет коэффициент трения фрикционной пары

${displaystyle mu ={frac {F_{t}}{F_{n}}}.qquad (19)}$

А соотношение между реальным радиусом тормозного барабана и условным радиусом трения, задаётся коэффициентом касательных сил ${displaystyle k_{0}}$

${displaystyle k_{0}={frac {R}{R_{0}}}.qquad (20)}$

Тогда, тормозной момент колодки можно выразить следующим уравнением

${displaystyle M_{b}=mu {F_{n}}{frac {R}{k_{0}}}.qquad (21)}$

Равнодействующая сил давления $F_{n}$ находится из условия равновесия колодки относительно точки опоры (см. Рисунок 4)

${displaystyle {F_{n}}{h_{2}}={F_{a}}{h_{1}}+{F_{t}}(R_{0}-h_{3}),qquad (22)}$

где ${displaystyle F_{a}}$ — сила от привода тормозов.

С учётом введённых ранее выражений для и ${displaystyle k_{0}}$ , и после ряда преобразований

${displaystyle F_{n}=C_{I} F_{a},qquad (23)}$

где ${displaystyle C_{I}}$ — передаточное число активной или ведущей колодки, равное

${displaystyle C_{I}={frac {mu h_{1}}{h_{2} k_{0I}-mu (R-h_{3} k_{0I})}},qquad (24)}$

${displaystyle h_{1}}$ — расстояние от точки приложение силы привода до нижней опоры колодок, ${displaystyle h_{2}}$ — расстояние от центра тормоза до нижней опоры колодок, ${displaystyle h_{3}}$ — половина ширины нижней опоры колодок.

Тогда тормозной момент колодки найдётся как

${displaystyle M_{b}=R C_{I} F_{a},qquad (25)}$

Для второй, пассивной или ведомой, колодки барабанного тормоза, расположенной симметрично, направление равнодействующей силы трения изменится на противоположное и её передаточное число ${displaystyle C_{II}}$ будет равно

${displaystyle C_{II}={frac {mu h_{1}}{h_{2} k_{0II}+mu (R-h_{3} k_{0II})}}.qquad (26)}$

Тормозной момент этой колодки будет равен

${displaystyle M_{b}=R C_{II} F_{a},qquad (27)}$

Коэффициент касательных сил для колодки со скользящей нижней опорой и синусоидальном распределении давления по длине контакта^[2]

${displaystyle k_{0}={frac {beta _{0}+sin beta _{0}}{4 sin(beta _{0}/2)}},qquad (28)}$

где ${displaystyle beta _{0}}$ — угол охвата тормозной накладки в радианах.

Сила, действующая на колодку от привода, зависит от давления в гидроприводе тормозов

${displaystyle F_{a}=A (p-p_{0}) eta ,qquad (29)}$

где — площадь поршня рабочего тормозного цилиндра,

${displaystyle A={frac {pi D^{2}}{4}},}$

— диаметр рабочего тормозного цилиндра, ${displaystyle p_{0}}$ — давление срабатывания тормозного механизма, учитывающее силы сопротивления, — коэффициент полезного действия (КПД) тормозного цилиндра.

Тогда, в окончательном виде, тормозной момент барабанного тормоза находится как

${displaystyle M_{b}=R C A (p-p_{0}) eta ,qquad (30)}$

где — суммарное передаточное обеих колодок тормоза

${displaystyle C=C_{I}+C_{II}.qquad (31)}$

Дисковый тормоз[править]

Расчёт дискового тормозного механизма аналогичен расчёту барабанного.

Рисунок 5 — Схема сил в дисковом тормозе

Поршень дискового тормоза напрямую прижимает колодку к диску, поэтому, сила прижатия колодки равна силе от привода

${displaystyle F_{n}=F_{a},qquad (32)}$

тогда передаточное число одной колодки, то есть отношение силы привода к тормозной силе будет просто равно коэффициенту трения

Радиус трения находится как центр тяжести кольцевого сектора

${displaystyle R={frac {2 (R_{max}^{3}-R_{min}^{3})}{3 (R_{max}^{2}-R_{min}^{2})}},qquad (34)}$

где ${displaystyle R_{max}}$ — наружный радиус диска, ${displaystyle R_{min}}$ — внутренний радиус диска, определяемый шириной (высотой) ${displaystyle h_{p}}$ накладки

${displaystyle R_{min}=R_{max}-h_{p}.qquad (35)}$

В итоге, тормозной момент дискового тормоза будет выражаться таким же, как и для барабанного уравнением

${displaystyle M_{b}=R C A (p-p_{0}) eta ,qquad (36)}$

где передаточное число всего тормозного механизма с двумя колодками равно

Для обоих типов механизмов тормозной момент можно записать сокращённо

${displaystyle M_{b}=k_{b} (p-p_{0}),qquad (38)}$

где ${displaystyle k_{b}}$ — приведённое передаточное число тормозного механизма, равное

${displaystyle k_{b}=R C A eta .qquad (39)}$

Торможение автомобиля[править]

Торможение до блокировки колёс[править]

Рисунок 6 — Схема торможения автомобиля

При торможении автомобиля, из равенства действующих на него горизонтальных сил (см. Рисунок 6), замедление ${displaystyle J_{a}}$ найдётся как

${displaystyle J_{a}={frac {F_{bf}+F_{br}}{M_{a}}}+J_{a0},qquad (40)}$

где ${displaystyle F_{bf}}$ , ${displaystyle F_{br}}$ — тормозные силы на осях автомобиля, ${displaystyle J_{a0}}$ — замедление сопротивления движению, вызванное силами аэродинамического сопротивления, сопротивление качению и т.п., ${displaystyle M_{a}}$ — масса автомобиля.

Тормозные силы на осях определяются тормозными моментами ${displaystyle M_{bf}}$ , ${displaystyle M_{br}}$ , создаваемыми передними и задними тормозами

${displaystyle F_{bf}=n_{f}{frac {M_{bf}}{R_{w}}},qquad (41)}$

${displaystyle F_{br}=n_{f}{frac {M_{br}}{R_{w}}},qquad (42)}$

где ${displaystyle n_{f}}$ , ${displaystyle n_{r}}$ — количество тормозных механизмов на каждой из осей, ${displaystyle R_{w}}$ — радиус качения колеса автомобиля.

С учетом ранее выведенной формулы тормозного момента (38), эти уравнения можно записать по-другому

${displaystyle F_{bf}=n_{f}{frac {k_{bf}}{R_{w}}}(p_{f}-p_{f0}),qquad (43)}$

${displaystyle F_{br}=n_{r}{frac {k_{br}}{R_{w}}}(p_{r}-p_{r0}),qquad (44)}$

где ${displaystyle k_{bf}}$ , ${displaystyle k_{br}}$ — передаточные числа переднего и заднего тормозных механизмов, ${displaystyle p_{f}}$ , ${displaystyle p_{r}}$ — давление от гидропривода, поступающее в передние и задние тормоза, ${displaystyle p_{f0}}$ , ${displaystyle p_{r0}}$ — давление срабатывания переднего и заднего тормозов.

Отсюда нетрудно вычислить давления в передних и задних тормозах

${displaystyle p_{f}=F_{bf}{frac {R_{w}}{n_{f} k_{bf}}}+p_{f0},qquad (45)}$

${displaystyle p_{r}=F_{br}{frac {R_{w}}{n_{r} k_{br}}}+p_{r0}.qquad (46)}$

Если давление в тормозных механизмах равно давлению в главном тормозном цилиндре, то есть,

${displaystyle p_{f}=p_{r}=p_{m},qquad (47)}$

то, после не сложных преобразований, зависимость замедления автомобиля от давления в приводе можно записать как

${displaystyle J_{a}={frac {p_{m}(n_{f} k_{bf}+n_{r} k_{br})-(n_{f} k_{bf} p_{f0}+n_{r} k_{br} p_{f0})}{M_{a} R_{w}}}+J_{a0}.qquad (48)}$

Теперь, если подставить в это уравнение ранее установленную взаимосвязь усилия на педали тормоза и давления в главном тормозном цилиндре (12), то можно построить зависимость замедления автомобиля от усилия на педали тормоза. Это то, что ощущает водитель при торможении, эргономическая характеристика тормозной системы, первая из важнейших характеристик тормозов.

Рисунок 7 — Эргономическая характеристика тормозной системы

Если необходимо найти давление в главном тормозном цилиндре по заданному замедлению, то его можно вычислить по следующей формуле

${displaystyle p_{m}={frac {M_{a} R_{w}(J_{a}-J_{a0})+(n_{f} k_{bf} p_{f0}+n_{r} k_{br} p_{f0})}{n_{f} k_{bf}+n_{r} k_{br}}}.qquad (49)}$

Предельные по сцеплению тормозные силы[править]

Рост тормозных сил на осях автомобиля не бесконечен. В определённый момент они достигают предельных величин, ограниченных сцеплением шин с дорогой. При этом, либо колёса блокируются, либо срабатывает автоблокировочная система тормозов (АБС). И в том, и в другом случае тормозные силы становятся равными предельным по сцеплению.

${displaystyle F_{bfmax}=f F_{nf},qquad (50)}$

${displaystyle F_{brmax}=f F_{nr},qquad (51)}$

где ${displaystyle F_{bfmax}}$ , ${displaystyle F_{brmax}}$ — предельные по сцеплению тормозные силы на передней и задней осях автомобиля, — коэффициент сцепления шин с дорогой, ${displaystyle F_{nf}}$ , ${displaystyle F_{nr}}$ — вертикальные силы, действующие на оси автомобиля.

Вертикальные силы не сложно найти из уравнений моментов сил относительно точек контакта сначала передней, а затем задней осей (см. Рисунок 6)

${displaystyle F_{nf}=g M_{af}+M_{a}{frac {h_{g}}{L_{a}}}(J_{a}-J_{a0}),qquad (52)}$

${displaystyle F_{nr}=g M_{ar}-M_{a}{frac {h_{g}}{L_{a}}}(J_{a}-J_{a0}),qquad (53)}$

где — ускорение свободного падения, ${displaystyle M_{af}}$ , ${displaystyle M_{ar}}$ — часть массы автомобиля, приходящаяся на переднюю и заднюю оси (развесовка), ${displaystyle h_{g}}$ — высота центра тяжести (ЦТ) автомобиля, ${displaystyle L_{a}}$ — колёсная база.

Тогда, предельные по сцеплению тормозные силы на осях найдутся как

${displaystyle F_{bfmax}=f(g M_{af}+M_{a}{frac {h_{g}}{L_{a}}}(J_{a}-J_{a0})),qquad (54)}$

${displaystyle F_{brmax}=f(g M_{ar}-M_{a}{frac {h_{g}}{L_{a}}}(J_{a}-J_{a0})).qquad (55)}$

Торможение с заблокированными колёсами[править]

Если вспомнить, что давления в приводе тормозов каждой из осей равны (47) и, приравняв выраженные через давления значения тормозных сил (45) и (46), можно получить зависимость задней тормозной силы от передней.

${displaystyle F_{br}=F_{bf}{frac {n_{r} k_{br}}{n_{f} k_{bf}}}+{frac {n_{r} k_{br}}{R_{w}}}(p_{f0}-p_{r0}),qquad (56)}$

или,

${displaystyle F_{br}=F_{bf} A+B,qquad (57)}$

где

${displaystyle A={frac {n_{r} k_{br}}{n_{f} k_{bf}}},}$

${displaystyle B={frac {n_{r} k_{br}}{R_{w}}}(p_{f0}-p_{r0}).}$

Тогда, с учётом полученной зависимости и уравнения предельной по сцеплению тормозной силы (54), замедление автомобиля, при котором блокируется передняя ось ${displaystyle J_{afmax}}$ в соответствии с (40) будет равно

${displaystyle J_{afmax}={frac {f g{frac {M_{af}(1+A)+B}{M_{a}}}}{1-f{frac {h_{g}}{L_{a}}}(1+A)}}+J_{a0}.qquad (58)}$

После этого, автомобиль будет тормозить со следующим замедлением

${displaystyle J_{a}={frac {p_{m} n_{r} k_{br}-n_{r} k_{br} p_{r0}+f g M_{af} R_{w}}{M_{a} R_{w}(1-f{frac {h_{g}}{L_{a}}})}}+J_{a0}.qquad (59)}$

Если первыми блокируются колёса задней оси, то, на основе аналогичных рассуждений, замедление автомобиля при блокировке задней оси ${displaystyle J_{armax}}$ будет следующим

${displaystyle J_{armax}={frac {f g{frac {M_{ar}(1+A)+B}{M_{a}}}}{1+f{frac {h_{g}}{L_{a}}}(1+A)}}+J_{a0},qquad (60)}$

но с другими коэффициентами

${displaystyle A={frac {n_{f} k_{bf}}{n_{r} k_{br}}},}$

${displaystyle B={frac {n_{f} k_{bf}}{R_{w}}}(p_{r0}-p_{f0}).}$

Далее, автомобиль будет тормозить со следующим замедлением

${displaystyle J_{a}={frac {p_{m} n_{f} k_{bf}-n_{f} k_{bf} p_{f0}-f g M_{ar} R_{w}}{M_{a} R_{w}(1+f{frac {h_{g}}{L_{a}}})}}+J_{a0}.qquad (61)}$

Следует заметить, что сначала блокируется (или срабатывает АБС) только одна ось автомобиля, та, у которой замедление блокировки меньше. После, некоторое время происходит торможение с указанным выше замедлением, а затем блокируется (или срабатывает АБС) вторая ось (см. Рисунок 7). С этого момента автомобиль тормозит с максимальным, определяемым только сцеплением шин с дорогой замедлением ${displaystyle J_{amax}}$ равным

${displaystyle J_{amax}=f g+J_{a0}.qquad (62)}$

Тормозные силы[править]

Баланс тормозных сил[править]

При торможении автомобиля с максимально возможным замедлением, предельные по сцеплению тормозные силы будут равны

${displaystyle F_{bfmax}=f g (M_{af}+f M_{a}{frac {h_{g}}{L_{a}}}),qquad (63)}$

${displaystyle F_{brmax}=f g (M_{ar}-f M_{a}{frac {h_{g}}{L_{a}}}).qquad (64)}$

По этим зависимостям можно построить график соотношения (баланса) предельных по сцеплению тормозных сил, задавая изменение коэффициента сцепления. Точки на полученной кривой соответствуют его определённым значениям. Прямая на этом же графике показывает соотношение реальных тормозных сил на осях автомобиля.

Взаимное расположение двух этих линий, то есть максимально возможных и реально создаваемых тормозных сил, определяет степень использования сцепления шин с дорогой при торможении, эффективность тормозной системы, вторую важнейшую характеристику тормозов.

Рисунок 8 — Эффективность тормозной системы

Точка пересечения линий даёт критический коэффициент сцепления ${displaystyle f_{cr}}$ , при котором одновременно блокируются колёса передней и задней осей. Автомобиль, в этом случае, тормозит с максимально возможным при данном сцеплении шин с дорогой замедлением, также называемым критическим. Его обычно выражают в виде части от ускорения свободного падения , так его проще связать с коэффициентом сцепления.

${displaystyle z_{cr}={frac {J_{amax}}{g}}=f_{cr}+z_{0},qquad (65)}$

где

${displaystyle z_{0}={frac {J_{a0}}{g}},qquad (66)}$

${displaystyle z_{cr}}$ — относительное критическое замедление автомобиля, $z_{0}$ — относительное замедление сопротивления.

Если автомобиль тормозит с замедление меньше критического, то есть его тормозные силы находятся в зоне ниже точки пересечения, то первыми блокируются колёса передней оси, если выше – то, задней.

Дополнительные построения на графике эффективности помогают лучше понять изменение соотношения тормозных сил в процессе торможения.

При торможении автомобиля с максимальным замедлением, с учётом (40), можно записать

${displaystyle f g M_{a}=F_{bf}+F_{br}.qquad (67)}$

Если первой блокируется передняя ось автомобиля, то сила на неё становиться равной предельной по сцеплению. Тогда, подставив предыдущее уравнение в зависимость (63), раскрыв предварительно скобки, получаем уравнение соотношения тормозных сил на осях автомобиля в зависимости от коэффициента сцепления, линию равных сцеплений

${displaystyle F_{bf}(f{frac {h_{g}}{L_{a}}}-1)+F_{br} f{frac {h_{g}}{L_{a}}}+f g M_{af}=0.qquad (68)}$

Пересечение этой линии с прямой реального соотношения тормозных сил означает блокировку колес передней оси при заданном коэффициенте сцепления.

Для случая блокировки колёс задней оси, в результате аналогичных рассуждений, уравнение линий равных сцеплений будет определяться следующим уравнением

${displaystyle F_{br}(f{frac {h_{g}}{L_{a}}}+1)+F_{bf} f{frac {h_{g}}{L_{a}}}-f g M_{ar}=0.qquad (69)}$

Ещё одну вспомогательную, линию равных замедлений, можно построить просто проведя прямую под углом 45°, если масштаб на осях одинаковый. Действительно, сумма пары тормозных сил в любой точке на этой линии одна и та же. Следовательно, и замедление автомобиля также будет постоянным.

Таким образом, при торможении автомобиля на дороге с коэффициентом сцепления равным единице, первой в точке A (см. Рисунок заблокируется задняя ось. Тормозная сила на неё станет предельной по сцеплению. При этом замедление автомобиля будет определяться линий равных замедлений, проходящей через эту точку. Его значение можно найти по пересечению этой линии с кривой предельного по сцеплению соотношения тормозных сил.

В ходе дальнейшего торможения, тормозная сила на задней оси будет немного снижаться в соответствии с линией A-B. Это связано с тем, что замедление автомобиля, продолжая расти, разгружает заднюю ось, уменьшая предельную по сцеплению тормозную силу в соответствии с (55). В точке B заблокируется передняя ось и замедление автомобиля достигнет предельной величины.

Критическое замедление[править]

При одновременной блокировке передней и задней осей автомобиля, с учетом ранее выведенных формул (43) и (44) для определения тормозных сил, можно записать

${displaystyle F_{bfmax}=f_{cr} g (M_{af}+f_{cr} M_{a}{frac {h_{g}}{L_{a}}})=n_{f}{frac {k_{bf}(p_{fmax}-p_{f0})}{R_{w}}},qquad (70)}$

${displaystyle F_{brmax}=f_{cr} g (M_{ar}-f_{cr} M_{a}{frac {h_{g}}{L_{a}}})=n_{r}{frac {k_{br}(p_{rmax}-p_{f0})}{R_{w}}}.qquad (71)}$

Теперь, если тормозные силы выразить через давление, а затем приравнять давление в передних и задних тормозах (47), то можно получить квадратное уравнение, выражающее критический коэффициент сцепления через параметры автомобиля и его тормозной системы

${displaystyle A f_{cr}^{2}+B f_{cr}+C=0,qquad (72)}$

где

${displaystyle A=g M_{a} R_{w}{frac {h_{g}(n_{f} k_{bf}+n_{r} k_{br})}{L_{a} n_{f} k_{bf} n_{r} k_{br}}},}$

${displaystyle B=g R_{w}{frac {M_{af} n_{r} k_{br}-M_{ar} n_{f} k_{bf}}{n_{f} k_{bf} n_{r} k_{br}}},}$

${displaystyle C=p_{f0}-p_{r0}.}$

Найденное в результате решения этого уравнения значение сцепления шин с дорогой будет тем единственным, при котором одновременно блокируются колеса обеих осей данного автомобиля. Соответствующее ему критическое замедление рассчитывается по (65).

Реализуемое сцепление[править]

Исследовать тормозные силы можно, также, с помощью кривых реализуемого сцепления. Так называется отношение реальной тормозной силы на оси к вертикальной нагрузке на эту ось

${displaystyle f_{f}={frac {F_{bf}}{F_{nf}}},qquad (73)}$

${displaystyle f_{r}={frac {F_{br}}{F_{nr}}},qquad (74)}$

где ${displaystyle f_{f}}$ , ${displaystyle f_{r}}$ — реализуемые сцепления передней и задней осей.

Так как предельная по сцеплению тормозная сила на оси зависит от вертикальной нагрузки, реализуемое сцепление, также, показывает, насколько далека реальная тормозная сила от предельной по сцеплению.

Рисунок 9 — Реализуемые сцепления

Для построения указанных графиков, сначала, при заданном замедлении, находится давление в главном тормозном цилиндре по (49). Затем, в соответствие с уравнениями (43) и (44), с учётом (47), рассчитываются реальные тормозные силы на осях. Вертикальные нагрузки на оси в зависимости от замедления находятся по зависимостям (52) и (53).

Правила N 13 Организации объединённых наций (ООН) ограничивают предельную величину относительного замедления для передней оси автомобиля в определенном диапазоне сцеплений^[3]. Передней, потому что Правила требуют, чтобы при торможении первой блокировалась именно передняя ось. Таким образом задаются минимальные требования к замедлению всего автомобиля.

Для значений коэффициента сцепления в пределах 0,2–0,82 относительное замедление должно быть

{displaystyle zgeqslant 0,1+0,7(f-0,2).qquad (75)}

Выражение для вертикальной нагрузки на переднюю ось можно выразить через

${displaystyle F_{nf}=g (M_{af}+M_{a}{frac {h_{g}}{L_{a}}} (z-z_{0})).qquad (76)}$

Тогда, из уравнения реализуемого сцепления для передней оси (73), можно записать

${displaystyle F_{bf}=f g (M_{af}+M_{a}{frac {h_{g}}{L_{a}}} (z-z_{0})),qquad (77)}$

и, подставив сюда ограничение по относительному замедлению (75), получить величину, минимально необходимой для выполнения требований, тормозной силы спереди при соответствующем коэффициенте сцепления.

Если вспомнить, что речь идёт о торможении с максимальным замедлением, то из уравнения торможения автомобиля, тормозная сила на задней оси найдётся как

${displaystyle F_{br}=f g M_{a}-F_{bf}.qquad (78)}$

Так это ограничение можно показать на графике эффективности тормозной системы (см. Рисунок 8).

Используемые обозначения[править]

Обозначения
Обозначение	Описание
${displaystyle F_{d}}$	сила на педали тормоза
${displaystyle p_{m}}$	давление в главном тормозном цилиндре
${displaystyle A_{m}}$	площадь поршня главного тормозного цилиндра
${displaystyle D_{m}}$	диаметр главного тормозного цилиндра
${displaystyle F_{d0}}$	сила сопротивления на педали тормоза
${displaystyle I_{p}}$	передаточное число педали тормоза
${displaystyle eta _{m}}$	коэффициент полезного действия главного тормозного цилиндра
${displaystyle F_{in}}$	усилие на входе усилителя
${displaystyle F_{out}}$	усилие на выходе усилителя
${displaystyle A_{in}}$	площадь поршня толкателя на входе усилителя
${displaystyle A_{out}}$	площадь штока на выходе усилителя
${displaystyle D_{in}}$	диаметр поршня толкателя на входе усилителя
${displaystyle D_{out}}$	диаметр штока на выходе усилителя
${displaystyle k_{s}}$	передаточное число (коэффициент усиления) усилителя
${displaystyle F_{s0}}$	сила сопротивления в усилителе
${displaystyle F_{sj}}$	скачок в усилителе
${displaystyle D_{s}}$	диаметр диафрагмы усилителя
${displaystyle p_{vak}}$	разряжение в усилителе
${displaystyle eta _{s}}$	коэффициент полезного действия усилителя
${displaystyle F_{smax}}$	усилие на входе, при котором прекращается следящего действия усилителя
${displaystyle F_{d0e}}$	приведённая сила сопротивления на педали и в усилителе
${displaystyle F_{ds}}$	приведённая к педали тормоза сила насыщения усилителя
${displaystyle p_{mj}}$	давление в главном тормозном цилиндре, соответствующее скачку в усилителе
${displaystyle p_{ms}}$	давление в главном тормозном цилиндре, соответствующее насыщению усилителя
${displaystyle M_{b}}$	тормозной момент
${displaystyle F_{t}}$	сила трения, действующая на колодку
${displaystyle R_{0}}$	условный радиус трения колодки
$F_{n}$	сила, прижимающая колодку к барабану или диску
	коэффициент трения фрикционной пары тормоза
${displaystyle F_{a}}$	сила в тормозе, действующая от привода тормозов
${displaystyle C_{I}}$	передаточное число активной или ведущей колодки барабанного тормоза
${displaystyle h_{1}}$	расстояние от точки приложение силы привода до нижней опоры колодок барабанного тормоза
${displaystyle R_{max}}$	наружный радиус тормозного диска
${displaystyle R_{min}}$	внутренний радиус тормозного диска
${displaystyle h_{p}}$	ширина (высота) накладки колодки дискового тормоза
${displaystyle k_{b}}$	приведённое передаточное число тормозного механизма
${displaystyle h_{2}}$	расстояние от центра тормоза до нижней опоры колодок барабанного тормоза
${displaystyle h_{3}}$	половина ширины нижней опоры колодок барабанного тормоза
${displaystyle C_{II}}$	передаточное число пассивной или ведомой, колодки барабанного тормоза
	радиус тормозного барабана
${displaystyle k_{0}}$	коэффициентом касательных сил колодки барабанного тормоза
${displaystyle beta _{0}}$	угол охвата накладки колодки барабанного тормоза
${displaystyle p_{0}}$	давление срабатывания тормозного механизма
	коэффициент полезного действия тормозного цилиндра
	суммарное передаточное обеих колодок тормоза
${displaystyle J_{a}}$	замедление автомобиля
${displaystyle F_{bf}}$	тормозная сила на передней оси автомобиля
${displaystyle F_{br}}$	тормозная сила на задней оси автомобиля
${displaystyle J_{a0}}$	замедление сопротивления движению
${displaystyle M_{a}}$	масса автомобиля
${displaystyle M_{bf}}$	тормозной момент, создаваемые передним тормозом
${displaystyle M_{br}}$	тормозной момент, создаваемые задним тормозом
${displaystyle n_{f}}$	количество тормозных механизмов на передней оси автомобиля
${displaystyle n_{r}}$	количество тормозных механизмов на задней оси автомобиля
${displaystyle R_{w}}$	радиус качения колеса автомобиля
${displaystyle k_{bf}}$	передаточное число переднего тормозного механизма
${displaystyle k_{br}}$	передаточное число заднего тормозного механизма
${displaystyle p_{f}}$	давление от гидропривода, поступающее в передние тормоза
${displaystyle p_{r}}$	давление от гидропривода, поступающее в задние тормоза
${displaystyle p_{f0}}$	давление срабатывания переднего тормозного механизма
${displaystyle p_{r0}}$	давление срабатывания заднего тормозного механизма
${displaystyle F_{bfmax}}$	предельная по сцеплению тормозная силы на передней оси автомобиля
${displaystyle F_{brmax}}$	предельная по сцеплению тормозная силы на задней оси автомобиля
	коэффициент сцепления шин с дорогой
${displaystyle F_{nf}}$	вертикальная сила, действующая на переднюю ось автомобиля
${displaystyle F_{nr}}$	вертикальная сила, действующая на заднюю ось автомобиля
	ускорение свободного падения
${displaystyle M_{af}}$	часть массы автомобиля, приходящаяся на переднюю ось
${displaystyle M_{ar}}$	часть массы автомобиля, приходящаяся на заднюю ось
${displaystyle h_{g}}$	высота центра тяжести автомобиля
${displaystyle L_{a}}$	колёсная база
${displaystyle J_{afmax}}$	замедление автомобиля, при котором блокируется передняя ось
${displaystyle J_{armax}}$	замедление автомобиля, при котором блокируется задняя ось
${displaystyle f_{cr}}$	критический коэффициент сцепления
${displaystyle z_{cr}}$	относительное критическое замедление автомобиля
$z_{0}$	относительное замедление сил сопротивления
${displaystyle f_{f}}$	реализуемое сцепление передней оси
${displaystyle f_{r}}$	реализуемое сцепление задней оси
	относительное замедление

Примечания[править]

↑ Скутнев, 1983, Гидравлический привод с вакуумным усилителем, с. 62
↑ Мащенко, 1968, Таблица 1, с. 14
↑ ООН, 2018, Приложение 5 Распределение торможения между осями транспортных средств, с. 45

Литература[править]

Скутнев В. М. Тормозные системы легковых автомобилей. — Куйбышев: Куйбышевский авиационный институт, 1983. — С. 81.
А. Ф. Мащенко Методика расчета колодочных тормозов. — Автомобильная промышленность. — Москва: Машиностроение, 1968. — С. 13—16.
Правила No 13-H ООН. Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения легковых автомобилей в отношении торможения. — Организация объединенных наций, 2018. — 75 с.
Мащенко А.Ф. Тормозная система автомобиля. — Москва: Высшая школа, 1972. — 135 с.
Manfred Burckhardt Fahrwerktechnik: Bremsdynamik und PKW-Bremsanlagen. — Vogel Communications Group, 1991. — 416 p.

Источник

Лекция 11. Тормозные свойства автомобиля

План лекции

11.1. Измерители тормозных свойств

11.2. Уравнение движения при торможении

11.3. Экстренное торможение

11.4. Время торможения

11.5. Тормозной путь

11.6. Коэффициент эффективности торможения

11.7. Остановочный путь и диаграмма торможения

11.8. Служебное торможение

11.1. Измерители тормозных свойств

Измерителями тормозных свойств автомобиля являются замедление при торможении j_з м/с², время торможения t_тор, с, и тормозной путь S_mp, м. Наиболее важное значение из указанных измерителей имеют замедление и тормозной путь.

Нагрузка на автомобиль оказывает существенное влияние на его тормозные свойства. Поэтому в процессе эксплуатации для проверки эффективности тормозных механизмов в качестве измерителей используют максимально допустимый тормозной путь и минимально допустимое замедление автомобиля без нагрузки и с полной нагрузкой.

Нормативные значения измерителей тормозных свойств автомобиля без нагрузки при торможении на сухой асфальтовой горизонтальной дороге регламентированы правилами дорожного движения.

11.2. Уравнение движения при торможении

Уравнение движения автомобиля выведем для случая торможения на горизонтальной дороге (рис. 11.1). Спроецируем все силы, действующие на автомобиль, на плоскость дороги и получим следующее уравнение движения при торможении:

Замедление при торможении определим из этого уравнения, представив его в следующем виде:

Рис. 11.1. Силы, действующие на автомобиль при торможении откуда

Значение замедления зависит от режима торможения автомобиля. При эксплуатации применяется экстренное (аварийное) и служебное торможение.

11.3. Экстренное торможение

Экстренным называется режим торможения, при котором тормозные силы на колесах автомобиля достигают максимально возможного значения по сцеплению.

При этом колесо находится на грани юза (полного скольжения), но еще катится с некоторым проскальзыванием. Как показали исследования, максимальное значение тормозной силы на колесе достигается при его 15…30%-ном проскальзывании.

Экстренное торможение применяется сравнительно редко и обычно составляет 3…5% общего числа торможений. При экстренном торможении замедление достигает наибольшего значения и на сухом асфальтобетоне составляет 7,5… 8 м/с². Экстренное торможение очень неприятно для сидящих пассажиров и опасно для стоящих. Оно вызывает повышенный износ шин и тормозных механизмов. При экстренном торможении для увеличения замедления необходимо уменьшить влияние вращающихся масс, поэтому двигатель отключается от трансмиссии при помощи сцепления. Процесс торможения осуществляется только тормозной системой.

При экстренном торможении скорость автомобиля резко падает, поэтому влияние силы сопротивления воздуха незначительно. Уравнение движения автомобиля при экстренном торможении принимает следующий вид:

Так как при экстренном торможении касательные реакции дороги на передних и задних колесах имеют максимально возможные значения по сцеплению, то

С учетом этого выражения для горизонтальной дороги и современных автомобильных дорог, имеющих небольшие уклоны, при экстренном торможении замедление

где φ_x — коэффициент сцепления колес с дорогой.

Если во время торможения значение коэффициента сцепления колес с дорогой не изменяется, то замедление не зависит от скорости в течение всего периода торможения (рис. 11.2).

Рис. 11.2. Зависимости замедления j_з времени торможения t_тор,

тормозного S_mop остановочного S₀ путей автомобиля от скорости движения v

11.4. Время торможения

(Для определения времени торможения представим замедление следующем виде:

oткуда

Проинтегрировав последнее выражение, определим время торможения:

где v_H и v_K — значения скорости автомобиля соответственно в начале и конце торможения, выраженные в м/с, или

где v_Н и v_K выражены в км/ч.

При торможении автомобиля до полной остановки, когда v_K = 0, время торможения

Из этого выражения следует, что время торможения автомобиля связано линейной зависимостью со скоростью (см. рис. 11.2).

11.5. Тормозной путь

Тормозным называется путь, проходимый автомобилем за время полного торможения, в течение которого замедление имеет максимальное значение.

Используя соотношения , выражение для

dS представим в виде

Проинтегрировав это выражение, найдем тормозной путь:

где v_Н и v_K измеряются в м/с, или

где v_H и v_K измеряются в км/ч.

При торможении до полной остановки

Из этого выражения видно, что тормозной путь автомобиля характеризуется квадратичной зависимостью от скорости. При возрастании начальной скорости тормозной путь быстро увеличивается (см. рис. 11.2).

11.6. Коэффициент эффективности торможения

В приведенных ранее формулах для определения времени торможения и тормозного пути автомобиля не учтен ряд конструктивных и эксплуатационных факторов, существенно влияющих на эффективность торможения. Поэтому в действительности значения времени и пути торможения могут быть на 20…60 % больше рассчитанных по этим формулам.

Для согласования результатов теоретических расчетов с эксплуатационными данными служит коэффициент эффективности торможения к_э. Он учитывает непропорциональность тормозных сил на колесах нагрузкам, приходящимся на колеса, а также износ, регулировку, замасливание и загрязненность тормозных механизмов. Данный коэффициент показывает, во сколько раз действительное замедление автомобиля меньше теоретического, максимально возможного на данной дороге. Значение коэффициента эффективности торможения составляет 1,2 для легковых автомобилей и 1,4… 1,6 — для грузовых автомобилей и автобусов.

С учетом коэффициента эффективности торможения формулы для определения времени торможения и тормозного пути автомобиля преобразуются к следующему виду:

Для случая торможения до полной остановки

где v_Н и v_K выражены в км/ч.

11.7. Остановочный путь и диаграмма торможения

Остановочным называется путь, проходимый автомобилем от момента, когда водитель заметил препятствие, до полной остановки автомобиля.

Остановочный путь больше, чем тормозной, так как он кроме тормозного пути дополнительно включает в себя путь, проходимый автомобилем за время реакции водителя, время срабатывания тормозного привода и увеличения замедления. Остановочный путь

где S_a — дополнительный путь, м, или

где t‘_p = 0,2… 1,5 с — время реакции водителя, зависящее от его возраста, квалификации, утомляемости и т.д.; t_np — время срабатывания тормозного привода от момента нажатия на тормозную Педаль до начала действия тормозных механизмов, зависящее от конструкции тормозного привода и его технического состояния (составляет 0,2 с для гидравлического, 0,6 с — для пневматического, 1,0 с — для автопоезда с пневмоприводом); t_y = 0,2…0,5 с — время увеличения замедления от нуля до максимального значения; v_H — скорость автомобиля в начале торможения, км/ч.

Выражение для остановочного пути получено при наличии допущения, что в течение времени увеличения замедления автомобиль движется равнозамедленно и замедление в этом случае составляет 0,5 j_max — Из формулы для остановочного пути следует, что он, как и тормозной путь, характеризуется квадратичной зависимостью от скорости. При увеличении начальной скорости он существенно возрастает (см. рис. 11.2).

Остановочный путь автомобиль проходит за остановочное время

Диаграмма торможения (рис. 11.3) представляет собой график изменения замедления и скорости автомобиля во времени при торможении. Она характеризует интенсивность торможения автомобиля с учетом всех составляющих остановочного времени.

Рис. 11.3. Диаграмма торможения автомобиля

11.8. Служебное торможение

Служебным называется такой режим торможения, при котором тормозные силы на колесах автомобиля не достигают максимально возможного значения по сцеплению.

Служебное торможение является наиболее распространенным режимом торможения. При эксплуатации автомобилей оно составляет 85… 87 % общего числа торможений. Максимальное значение замедления при служебном торможении не превышает 4 м/с². Торможение с таким замедлением вызывает неприятные ощущения и дискомфорт у пассажиров и применяется в исключительных случаях. Обычно в условиях эксплуатации используется плавное служебное торможение, при котором замедление составляет 1,5… 2,5 м/с².

При эксплуатации автомобилей применяются различные способы служебного торможения. Оно может осуществляться двигателем, с отсоединенным двигателем, с неотсоединенным двигателем (комбинированное торможение), тормозом-замедлителем (вспомогательным тормозом) и с периодическим прекращением действия тормозной системы.

Торможение двигателем. При торможении этим способом не используются тормозные механизмы колес автомобиля. В этом случае тормозом служит двигатель, который не отсоединяется от трансмиссии, но работает на режиме холостого хода (с уменьшенной подачей горючей смеси) или на компрессорном режиме (без подачи в цилиндры горючей смеси). Ведущие колеса принудительно вращают коленчатый вал двигателя. В результате в двигателе за счет трения возникает сила сопротивления, которая замедляет движение автомобиля.

Торможение двигателем применяют в горных условиях, при движении на длинных затяжных спусках и в тех случаях, когда требуется небольшое замедление. Оно обеспечивает плавное торможение, сохранность колесных тормозных механизмов и устойчивость автомобиля против заноса (благодаря равномерному распределению тормозных сил по колесам). Однако торможение двигателем на режиме холостого хода очень вредно для окружающей среды, загрязняемой отработавшими газами, с которыми на этом режиме выбрасывается большое количество оксидов углерода.

Торможение с отсоединенным двигателем. Торможение осуществляется только тормозными механизмами колес автомобиля без использования двигателя. Двигатель отсоединяют от трансмиссии путем выключения сцепления или установкой нейтральной передачи в коробке передач. Торможение с отсоединенным двигателем — основной способ служебного торможения. Оно чаще всего используется при эксплуатации автомобилей, так как обеспечивает необходимое замедление. Однако торможение с отсоединенным двигателем уменьшает устойчивость автомобиля на дорогах с малым коэффициентом сцепления (скользких, обледенелых и др.).

Торможение с неотсоединенным двигателем. Это комбинированный способ торможения, который осуществляется тормозными механизмами колес совместно с двигателем автомобиля. Перед приведением в действие тормозных механизмов уменьшают подачу горючей смеси в цилиндры двигателя. Угловая скорость коленчатого вала двигателя снижается, чему препятствуют ведущие колеса, принудительно вращающие коленчатый вал через трансмиссию. В результате происходит торможение двигателем, после чего приводятся в действие тормозные механизмы колес. Торможение с неотсоединенным двигателем увеличивает срок службы тормозных механизмов, которые при длительных торможениях с отсоединенным двигателем сильно нагреваются и выходят из строя. Кроме того, оно повышает устойчивость автомобиля против заноса вследствие более равномерного распределения тормозных сил по колесам автомобиля.

Торможение с периодическим прекращением действия тормозной системы. Этот способ торможения обеспечивает наибольший эффект.

При таком способе торможения колеса автомобиля необходимо удерживать на грани юза, не допуская их скольжения. Колесо, катящееся и не скользящее, обеспечивает большую тормозную силу, а при движении колеса юзом его сцепление с дорогой резко уменьшается.

При скольжении колеса в месте контакта шины с дорогой резина протектора нагревается и размягчается. При многократном последовательном нажатии на тормозную педаль и затем частичном отпускании ее с дорогой соприкасаются новые (не нагретые) части протектора шины, вследствие чего сохраняется максимальное сцепление колеса с дорогой. В начале скольжения колес автомобиля усилие, приложенное к тормозной педали, уменьшают. В этом случае колеса перекатываются, и в соприкосновение с дорогой входят новые части протектора шин, которые не участвовали в торможении и в меньшей степени нагреты и размягчены.

Торможение с периодическим прекращением действия тормозной системы рекомендуется выполнять только водителям высокой квалификации, так как для удержания колес автомобиля на грани юза без их скольжения необходимы большой опыт и внимание.

Торможение тормозом-замедлителем. Торможение осуществляют с помощью вспомогательного тормозного механизма, обычно действующего на вал трансмиссии автомобиля (рис. 11.4, б). Этот способ обеспечивает плавное торможение с замедлением 1… 2 м/с²в течение длительного времени.

Торможение тормозом-замедлителем целесообразно в горных условиях, где при частых торможениях колесные тормозные механизмы быстро нагреваются и выходят из строя. Так, например, торможение автомобиля в горных условиях производится в 8—10 раз чаще, чем в обычных условиях на загородном шоссе.

При торможении тормозом-замедлителем повышается безопасность движения и уменьшается износ тормозных механизмов, шин и двигателя. Тормозами-замедлителями обычно оборудуют грузовые автомобили и автобусы, предназначенные для особых условий эксплуатации (горных и т.п.).

Рис. 11.4. Схемы моторного (а) и электродинамического (б) тормозов-замедлителей:

1 — заслонка; 2 — ротор; 3 — электромагнит

11.9. Распределение тормозных сил по колесам автомобиля

При торможении на горизонтальной дороге (см. рис. 11.1) действие силы инерции Р_и, приложенной в центре тяжести, которое характеризуется плечом, равным h_ц, приводит к перераспределению нагрузки на колеса. При этом нагрузка на передние колеса увеличивается, а на задние уменьшается. Следовательно, нормальные реакции R_Z₁ и R_Z₂, воспринимаемые колесами при торможении, значительно отличаются от нагрузок G₁ и G₂, приходящихся на колеса в статическом состоянии.

Изменение нагрузок на колеса при торможении оценивается коэффициентами изменения реакций, которые для передних и задних колес соответственно равны

Для определения значений т_Р1 и т_Р2 найдем сначала нормальные реакции R_Z₁ и R_Z₂ при торможении. С этой целью составим уравнение моментов относительно центра тяжести, пренебрегая силой сопротивления воздуха, так как при торможении скорость быстро падает и влияние силы незначительно:

При экстренном торможении на горизонтальной дороге

Тогда уравнение моментов примет вид

Спроецируем все силы на вертикальную плоскость и получим

Решим совместно два последних уравнения и найдем нормальные реакции дороги, действующие на передние и задние колеса при торможении:

Используя полученные выражения для R_Zi и R_Z₂ и учитывая, что

находим коэффициенты изменения реакций при торможении для передних и задних колес соответственно:

Как показали исследования, при торможении предельные значения коэффициентов изменения реакций составляют 1,5… 2,0 для передних колес и 0,5…0,7 — для задних.

Наибольшая интенсивность торможения автомобиля достигается при полном использовании сцепления всеми его колесами, что возможно только на дороге с оптимальным коэффициентом сцепления φ_опт = 0,40…0,45.

На дорогах с другими значениями коэффициента сцепления полное использование сцепления невозможно без блокировки колес одного из мостов. Так, при торможении на дорогах с коэффициентом сцепления, большим оптимального (φ_х > φ_опт), первыми будут блокироваться (доводиться до юза) задние колеса, что может вызвать занос и нарушение устойчивости автомобиля. При торможении на дорогах с коэффициентом сцепления, меньшим оптимального (φ, < φ_опт), в первую очередь будут блокироваться передние колеса, что может привести к нарушению управляемости автомобиля.

Тормозные системы автомобилей часто выполнены так, что между тормозными силами передних и задних колес существует неизменное соотношение. Оно оценивается коэффициентом распределения тормозных сил по колесам

где P_T₀_Pl = R_Z₁φ_x — суммарная тормозная сила передних колес;

Р_тор = Gφ_х — тормозная сила автомобиля.

Распределение тормозных сил по колесам автомобиля считается оптимальным, если передние и задние колеса могут быть одновременно заблокированы (доведены до юза). В этом случае коэффициент распределения тормозных сил

Для того чтобы торможение автомобиля в любых дорожных условиях происходило с максимальным замедлением, необходимо, чтобы тормозные силы на его колесах всегда были пропорциональны нагрузкам или нормальным реакциям, приходящимся на колеса:

Такая пропорциональность между тормозными силами и нагрузками на колеса может быть достигнута различными конструктивными мерами, например с помощью регуляторов тормозных

сил, которые изменяют значение тормозной силы на колесах моста в зависимости от нагрузки, приходящейся на мост.

11.10. Торможение автопоезда

Рассмотрим торможение прицепного автопоезда (рис. 11.5) на горизонтальной дороге, пренебрегая силой сопротивления воздуха (Р_в = 0), так как ее влияние при небольшой скорости незначительно.

При торможении замедление будет равно:

для автомобиля-тягячя

для прицепа

где G_а и G_пр — вес с полной нагрузкой соответственно автомобиля-тягача и прицепа; m_а и т_пр — полная масса автомобиля-тягача и прицепа; Р_с — максимальная сила тяги на крюке.

С учетом суммарной тормозной силы, которая равна:

для автомобиля-тягача

для прицепа

можно записать

где — удельная тормозная сила автомобиля-тягача

и прицепа.

Рис. 11.5. Силы, действующие на автопоезд при торможении

Для случая использования сцепного устройства автомобиля с прицепом, не имеющего зазоров, можно считать, что при торможении значения замедления автомобиля-тягача и прицепа равны

(j_з = j_пр)

Приравняв правые части выражений для замедлений автомобиля-тягача и прицепа, получим

где— приведенный вес автопоезда с полной нагрузкой.

Из выражения для силы тяги на крюке следует, что при торможении автопоезда характер взаимодействия автомобиля-тягача и прицепа зависит от соотношения между их удельными тормозными силами.

При равенстве удельных тормозных сил автомобиля-тягача и прицепа сила тяги на крюке Р_с = 0 и их торможение происходит одновременно. Однако достичь этого в обычных тормозных системах с пневматическим приводом не удается.

Если удельная тормозная сила автомобиля-тягача меньше, чем у прицепа, то сила Р_с > 0 и прицеп тормозится с опережением, растягивает автопоезд и исключает его складывание, однако ухудшается эффективность торможения автопоезда. При этом прицеп может сползать вбок и тянуть за собой автопоезд.

Если удельная тормозная сила автомобиля-тягача больше, чем у прицепа, то сила Р_с < 0 и прицеп тормозится с запаздыванием, накатывается на автомобиль-тягач, что может вызвать складывание автопоезда и нарушение его устойчивости. Это и наблюдается у современных автопоездов с пневматическим тормозным приводом.

11.10. Влияние различных факторов на тормозные свойства автомобиля

На тормозные свойства автомобиля оказывают влияние различные конструктивные и эксплуатационные факторы. К ним относятся конструкция тормозных механизмов и их техническое состояние, состояние дорожного покрытия и протекторов шин, распределение тормозных сил по колесам автомобиля, применение регуляторов тормозных сил и антиблокировочных систем, способы служебного торможения и др. Рассмотрим влияние указанных факторов на тормозные свойства.

Тормозные механизмы и их техническое состояние. Тормозные свойства автомобиля во многом зависят от типа тормозных механизмов и их технического состояния. В передних и задних колесах грузовых автомобилей и автобусов применяют барабанные тормозные механизмы (рис. 11.6, а). В передних колесах легковых автомобилей используют дисковые тормозные механизмы (рис. 11.6, б), а в задних колесах — барабанные.

При торможении более эффективными являются барабанные тормозные механизмы, а более стабильными — дисковые. Дисковые тормозные механизмы по сравнению с барабанными имеют меньшую массу, более компактны и лучше охлаждаются. Однако у них быстрее изнашиваются фрикционные накладки колодок, и они хуже защищены от загрязнения.

Техническое состояние тормозных механизмов серьезно влияет на эксплуатационные свойства автомобиля. От технического состояния во многом зависит безопасность движения. Так, например, самой распространенной причиной дорожно-транспортных происшествий, возникающих из-за технической неисправности автомобиля, является неудовлетворительное состояние тормозных механизмов (замасливание, загрязнение, износ, нарушение регулировки и др.). Как показывает статистика дорожно-транспортных происшествий, около 15 % общего числа аварий с гибелью людей происходит вследствие неисправности тормозных механизмов.

Дорожное покрытие и протекторы шин. Состояние дорожного покрытия и протекторов шин определяет возможность реализовать создаваемую тормозными механизмами тормозную силу автомобиля, значение которой зависит от силы сцепления колес с дорогой.

Новое дорожное покрытие имеет шероховатую поверхность, и ее микроскопические выступы увеличивают сцепление шин с дорогой. При износе дорожного покрытия микронеровности его поверхности сглаживаются и коэффициент сцепления колес с дорогой уменьшается.

Рис. 11.6. Схемы барабанного (а) и дискового (б) тормозных механизмов: 1, 4 — тормозные колодки; 2 — тормозной барабан; 3 — тормозной диск

Рис. 11.7. Зимний рисунок протектора шины (а) и шипы противоскольжения (б): 1 — сердечник; 2 — корпус

Зимой на заснеженных и обледенелых дорогах коэффициент сцепления существенно снижается, и для его увеличения необходимо использовать шины с зимним рисунком протектора и ошипованные шины (рис. 11.7).

Регуляторы тормозных сил. Наибольшая интенсивность торможения автомобиля достигается при полном использовании сцепления всеми колесами автомобиля, что возможно только при оптимальном распределении тормозных сил по колесам. Поэтому для торможения автомобиля в любых дорожных условиях с максимальным замедлением необходимо, чтобы тормозные силы на колесах автомобиля всегда были пропорциональны нагрузкам на колеса. Это достигается при помощи регулятора тормозных сил, который изменяет значение тормозной силы в зависимости от нагрузки на задний ведущий мост. При этом исключается занос (юз) колес моста, повышаются устойчивость автомобиля и безопасность движения.

Антиблокировочные системы. Такие системы устраняют блокировку колес автомобиля при торможении, регулируют тормозной момент и обеспечивают одновременное торможение всех колес автомобиля. При этом достигается оптимальная эффективность торможения (минимальный тормозной путь) и повышаются устойчивость автомобиля и безопасность его движения.

Эффективность торможения с антиблокировочной системой (АБС) зависит от схемы установки ее элементов. Наиболее эффективной является АБС с отдельным регулированием колес автомобиля (рис. 11.8, а). В этом случае на каждое колесо установлен отдельный датчик 2 угловой скорости, а в тормозном приводе к колесу — отдельный модулятор 3 давления и блок управления 1. Однако такая схема установки АБС наиболее сложная и дорогостоящая.

В более простой схеме установки элементов АБС (рис. 11.8, 6) используются один датчик 2 угловой скорости, установленный на валу карданной передачи, один модулятор 3 давления и один блок управления 1.

Рис. 11.8. Схемы АБС с отдельным (а) и общим (б) регулированием колес:

«14. Рецензия» — тут тоже много полезного для Вас.

1 — блок управления; 2 — датчик; 3 — модулятор давления

Такая схема установки элементов АБС имеет более низкую чувствительность и обеспечивает меньшую эффективность торможения автомобиля.

Применение АБС обеспечивает наибольший эффект на скользкой дороге, когда тормозной путь автомобиля уменьшается на 10… 15 %. На сухой асфальтобетонной дороге такого сокращения тормозного пути автомобиля может и не быть.

Способ торможения. Из различных способов служебного режима торможения автомобиля — торможение двигателем, с отсоединенным двигателем (тормозной системой), совместно с двигателем, тормозом-замедлителем и с периодическим прекращением действия тормозной системы — наиболее эффективным является последний способ.

При торможении с периодическим прекращением действия тормозной системы обеспечиваются наиболее значительные тормозные силы на колесах автомобиля и сохраняется максимальное сцепление колес с дорогой. Однако из-за сложности такого способа торможения его рекомендуется применять только водителям высокой квалификации.

Источник

Замедление, время и путь торможения

Испытания автомобилей на тормозную динамичность

Установившееся замедление автомобиля при торможении таблица

Определение времени торможения и остановки ТС

ГЛАВА IV

Привод тормозов[править]

Привод без усилителя[править]

Вакуумный усилитель[править]

Привод с усилителем[править]

Тормозные механизмы[править]

Барабанный тормоз[править]

Дисковый тормоз[править]

Торможение автомобиля[править]

Торможение до блокировки колёс[править]

Предельные по сцеплению тормозные силы[править]

Торможение с заблокированными колёсами[править]

Тормозные силы[править]

Баланс тормозных сил[править]

Критическое замедление[править]

Реализуемое сцепление[править]

Используемые обозначения[править]

Примечания[править]

Литература[править]

Лекция 11. Тормозные свойства автомобиля

Рекомендуемые материалы

11.1. Измерители тормозных свойств

11.2. Уравнение движения при торможении

11.3. Экстренное торможение

11.4. Время торможения

11.5. Тормозной путь

11.6. Коэффициент эффективности торможения

11.7. Остановочный путь и диаграмма торможения

11.8. Служебное торможение

11.9. Распределение тормозных сил по колесам автомобиля

11.10. Торможение автопоезда

11.10. Влияние различных факторов на тормозные свойства автомобиля

Не пропустите также: