4.3. Силы, действующие на автомобиль при торможении (общая схема)

Тормозной баланс автомобиля:

.

Найдем тормозные моменты:

Продольные реакции на колесах при отсоединенной трансмиссии:

Тормозной момент двигателя:

, Н · м,

где Θ, А, В – эмпирические коэффициенты; V_д – объем двигателя, л; n_д – скорость двигателя, об/мин.

Двигатель	Θ	А	В
Бензиновый	12,5	0,4…0,5	0,0035
Дизельный	15	0,5…0,7	0,005

При 1000 об/мин Т_Т = 80 (V=1,6 л). При 5000 об/мин Т_Т = 360.

5–7 кВт/л (Справочник Бош, с. 649)

Подведенный к полуоси тормозной момент двигателя:

,

где J_д – момент инерции двигателя; ε_д – ускорение двигателя; i_тр – передаточное число трансмиссии.

.

Перегруппируем тормозной баланс автомобиля, перенеся в правую часть силы, останавливающие автомобиль, а в левую – вызывающие его движение:

Введем замену в правой части: .

.

По аналоги с коэффициентом учета вращающихся масс при разгоне запишем:

.

Примечание:

Отличие (от δ разгона) –произведение радиусов (замена кинематического радиуса статическим приводит к существенной ошибке в расчете).

Введем дорожное сопротивление:

.

Найдем замедление автомобиля

.

4.4. Торможение юзом

При торможении автомобиля с блокировкой колес (юзом) отсутствует вращение колес, следовательно, тормозной баланс определим следующим образом:

m_a · a = R_x1 + R_x2 +/– G_a · sin α +0,5 · C_x · ρ_в · А · V²

R_x1 + R_x2=G_a · φ_x · cos α

.

Если тормозим на горизонтальной площадке, то:

.

Пример: G_a=14560 Н; φ_x = 0,8; С_х = 0,48; А = 2,4 м²; V = 30 м/с Найдем начальное замедление, с которым движется автомобиль в момент попадания колес в юз:

если провести расчет для влажного асфальта ( коэффициент сцепления при юзе около φ_x = 0,4), то

Замечания:

1. Аэродинамическая составляющая замедления является функцией квадрата скорости и поэтому быстро уменьшается по мере снижения скорости.

2. Доля аэродинамической составляющей замедления уменьшается по мере увеличения массы автомобиля.

3. Коэффициент сцепления сильно зависит от относительного скольжения s_с в контакте шина – дорога.

4. При юзе всех колес развесовка автомобиля не имеет значения!

4.5. Основные показатели процесса торможения

4.5.1. Время торможения:

Аэродинамическим сопротивлением часто пренебрегают.

4.5.2. Тормозной путь:

.

Если V_к = 0, то .

4.5.3. Тормозная диаграмма

t₁ – время реакции водителя (в среднем – 0,8 с, но иногда до 1,2 с),

t₂ – время срабатывания тормозов (подвод колодок 0,1…0,4 с)

t₃ =0,2…0,4 (гидр…пневм)– время нарастания давления в тормозной системе (на этом этапе можно в первом приближении принять линейным закон нарастания давления в тормозном приводе. Это означает, что и замедление автомобиля также нарастает по линейному закону. С точки зрения выходных параметров принимаем a = φ·g/2)

t₄ – время торможения t₄ = V/(φ·g).

Найдем остановочный путь:

1. S₁=V_н · t₁

2. S₂=V_н · t₂

3. , где

4. 

В итоге получим:

.

На практике последним членом пренебрегают:

.

Пример: V=20 м/c

.

4.5.4. Тормозные силы, моменты, давление в контуре при торможении юзом.

Сила инерции автомобиля, которой должна противодействовать тормозная сила: .

Реакции на колесах:

R_x1= R_x1max= R_z1 · φ_х;

R_x2= R_x2max= R_z2 · φ_х.

F_и = R_x1 + R_x2  .

Определим суммарные нормальные и касательные реакции на осях автомобиля (сопротивлением воздуха и его влиянием на перераспределение нормальных и касательных реакций из-за малости пренебрегаем):

Сумма моментов относительно контакта второго колеса = 0

откуда.

Сумма моментов относительно контакта первого колеса = 0

откуда.

Откуда:

Изменение реакций R_x1 R_x2 R_z1 R_­z2 в зависимости от φ_х

Условия (рис. 1):

Ga=	15600н
L=	1,5 м
L1=	0,65м
L2=	0,85м
hg=	0,5м

Условия (рис. 2)

Ga=	15600н
L=	1,5м
L1=	0,65м
L2=	0,85м
hg=	1м

Определим необходимый суммарный тормозной момент, который необходимо развить в тормозных механизмах передних колес для доведения их до юза:

,

где р₁ – давление в переднем контуре; А₁ – передаточная функция, определяемая конструкцией тормозов (зависимость тормозного момента от давления в контуре). В первом приближении считаем зависимость тормозного момента, развиваемого в исполнительных механизмах от давления в приводе линейной).

Отсюда определим давление, которое необходимо развить в исполнительных механизмах передних тормозов для доведения передних колес до юза:

–давление, необходимое для доведения передних тормозов до юза.

.

Аналогично найдем давление в заднем контуре:

.

Соотношение давлений в контурах:

.

Ga=	15600н
L=	1,5м
L1=	0,825м
L2=	0,675м
hg=	0,5м
А2/А1=	0,5

Полученная характеристика является идеальной и показывает необходимое соотношение давлений в исполнительных механизмах передних и задних колес для одновременного доведения колес обоих осей до юза. Если в тормозном приводе не предусмотрено никаких регулирующих давление механизмов и главный тормозной непосредственно связан с рабочими цилиндрами, то давление в исполнительных механизмах передних и задних тормозов всегда будет одинаковым, т.е. будет характеризоваться прямой линией. Таким образом, идеальная и реальная при отсутствии регулирующих механизмов) характеристики совпадают только в одной точке, т.е. для данного автомобиля при заданной развесовке одновременно до юза будут доведены колеса обеих осей только на одной дороге с характерным значением коэффициента сцепления. Н дорогах с меньшим сцеплением раньше в юз попадут колеса передней оси, а на дорогах с большим сцеплением – колеса задней оси.

Колеса, доведенные до юза, не способны воспринимать боковые нагрузки: Любое внешнее воздействие приводит к заносу.

При опережающем юзе передних колес автомобиль движется не управляемо, но устойчиво прямолинейно.

При опережающем юзе задних колес автомобиль попадает в прогрессирующий занос, что означает потерю устойчивости.

Несовпадение идеальной и реальной характеристик распределения давлений в зоне малых коэффициентов сцепления можно считать допустимым, так как в процессе экстренного торможения (а именно в этом случае колеса автомобиля доводятся до полного юза) главная задача – остановить автомобиль на полосе движения, а опережающий юз колес передней оси ведет к устойчивому прямолинейному движению.

Несовпадение идеальной и реальной характеристик распределения давлений в зоне больших коэффициентов сцепления абсолютно недопустимо, так как прогрессирующий занос, возникающий в этом случае, является причиной потери полосы движения в процессе экстренного торможения и приводит к большинству аварий с тяжелыми последствиями при экстренном торможении.