книги из ГПНТБ / Петров М.А. Работа автомобильного колеса в тормозном режиме

Рис. 5. 6. Средняя реализация сцепных свойств в зависимости от началь­ ной скорости торможения и типа опорной поверхности:

<Рр' — реализованный коэффициент сцепления; V — начальная скорость при

торможении; Д — сухой асфальтобетон [30]; □ — мокрый асфальтобе­

чениями [32]; ® — лед [33].

ции сцепных свойств сухого асфальтобетонного покрытия можно произвести по результатам обследования тормозных свойств различных типов автомобилей, проведенных в США

в1963 году и опубликованных в работе [34].

Впроцессе этих обследований контролировался коэффи­

циент сцепления торможением легкового автомобиля до пол­ ного блокирования колес. Во всех случаях он оказался рав­ ным 0,82. Обследуемые автомобили тормозились с максималь­ ной интенсивностью с начальной скорости 32 км/час. При торможении регистрировался тормозной путь с помощью пя­ того колеса и замедление маятниковым деселерометром.

138

Общее число испытанных автомобилей составило около 1000 единиц, что позволило применять методы математичес­ кой статистики для обработки результатов испытаний.

На рис. 5.6 приведены максимальные, минимальные и средние значения замедлений, полученные при испытаниях автомобилей и автопоездов различного общего веса ( Ga).

Рис. 5. 6. Изменение максимальной, минимальной и средней реализации сцепных свойств в зависимости от общего веса автомобиля (автопоезда)

при торможении на сухом асфальтобетоне:

Расположение экспериментальных точек на графике свиде­ тельствует о постепенном снижении замедления по мере уве­ личения веса подвижного состава. В меньшей степени это от­ носится к максимальным замедлениям в связи с тем, что деселерометр реагировал и на «клевки» автомобиля при тормо­ жении. Более объективно реализация сцепных свойств ил­ люстрируется графиком, построенным по результатам этих же испытаний и приведенным на рис. 5.7. Здесь <рр' подсчи-

139

%

о

Ц25

О 5 10 15 20 & а гн

Рис. 5.7. Средняя реализация сцепных свойств за процесс торможе­

тан по величине тормозного пути, соответствующего устано­ вившемуся процессу торможения. При определении <рр' время роста замедления принималось 0,25 сек для гидравлического привода и 0,5 сек для пневматического и комбинированного приводов.

Изменение срр' в зависимости от веса подвижного состава имеет аналогичный характер данным, приведенным на рис. 5.6.

Уменьшение срр' по мере увеличения веса, по-видимому, обусловлено следующими основными причинами:

а) снижением коэффициента сцепления за счет повыше­ ния удельных давлений в контакте шины с опорной поверх­ ностью, а также за счет увеличения амплитуды изменения вертикальных нагрузок при абсолютном и относительном уве­ личении жесткости подвески;

б) недостаточной эффективностью тормозного привода, что приводило к недоиспользованию сцепного веса при торможе­ нии на опорных поверхностях с высоким коэффициентом сцепления;

140

Таким образом, тяжелые автомобили и автопоезда имеют значительный резерв повышения эффективности торможения в отличие от легковых автомобилей и легких грузовиков, у которых получаемая реализация сцепных свойств соответст­ вует потенциальным возможностям, т. е. практически все ре­ зервы исчерпаны.

Однако необходимо отметить, что приведенные данные со­ ответствуют торможению с малой начальной скорости на опорной поверхности с высоким коэффициентом сцепления, когда склонность к заносу при торможении минимальная.

С повышением начальной скорости торможения и сниже­ нием сцепных свойств ‘опорной поверхности реализация ко­ эффициента сцепления обычно снижается из-за усугубления последствий блокирования колес.

Москва, 1937.

Ле р у М. Сцепление колеса автомобиля с дорогой и безопасность дви­ жения. Автотраисиздат, Москва, 1959.

Ли т в и н о в А. С. Управляемость и устойчивость автомобиля. Изд. «Ма­ шиностроение», Москва, 1971.

ных напряжений по выступам рисунка протектора автомобильных шин. «Каучук и резина», № 8, 1969.

141

vent. Proc. Comm. Meet. Papers. Minneapolis. 1968.

142

Г л а в а VI

РАБОТА КОЛЕСА С ПРОТИВОБЛОКИРОВОЧНЫМ УСТРОЙСТВОМ В ТОРМОЗНОМ ПРИВОДЕ

Полное и рациональное использование потенциальных воз­ можностей колеса и опорной поверхности при торможении возможно лишь при включении в тормозной привод протнвоблокировочиых устройств.

Протнвоблокировочное устройство вместе с колесом сос­ тавляет систему автоматического регулирования. Применение такой системы позволяет поддерживать желаемый режим ра­ боты колеса с оптимальным сочетанием эффективного тормо­ жения и устойчивого качения колеса в условиях действия раз­ личных возмущений.

С позиции желаемых выходных качеств определим основ­ ные требования, предъявляемые к протнвоблокировочпым уст­ ройствам, и возможную организацию их работы.

§1. Выбор оптимального режима движения колеса

Воснову работы современных противоблокировочных уст­ ройств положен закон изменения степени реализации коэф­

фициента сцепления в продольном срѵ и боковом сру направ­ лениях от величины проскальзывания затормаживаемого ко­ леса (рис. 6.1).

Рассмотрим несколько возможных вариантов работы ко­ леса и произведем их оценку с позиций желаемых выходных качеств.

При движении заблокированного колеса, что соответствует

144

проскальзыванию, равному 100%, как правило, наблюдается недоиспользование сцепных свойств опорной поверхности и снижение эффективности торможения.

Рис. 6. 1. Зависимость реализуемого коэффициента сцепления в продольном (фх) и боковом (фу) направлениях от относительного проскальзывания

(s) колеса:

фтах— максимальный коэффициент сцепления при критическом проскальзы­ вании (sK); Фп — коэффициент сцепления при блоке; б — угол увода коле­ са; а -— режим, соответствующий 100% проскальзывания; б — режим, со­ ответствующий закритпческой области проскальзывания; в — режим, соот­ ветствующий критическому проскальзыванию; г — режим, соответствующий

области докритического проскальзывания.

Вследствие высокой скорости скольжения шины в про­ дольной плоскости, колесо неспособно воспринять боковые силы без значительной скорости бокового скольжения. Дви­ жение колеса неустойчивое и неуправляемое [1; 2].

145

Вариант б.

Этот вариант соответствует движению колеса с относи­ тельным проскальзыванием, превышающим критическое (оп­ тимальное) проскальзывание При таком режиме движения реализация сцепных свойств опорной поверхности определяется текущим значением проскальзывания и обычно несколько ниже реализации при критическом проскальзыва­ нии. При пологом протекании зависимости cpx —f'(s) различие может быть незначительным, а в некоторых случаях (гл. V) этот режим может обеспечить наиболее эффективное тормо­ жение.

Несущая способность колеса в боковом направлении изме­ няется в широких пределах, и оценка ее может быть сделана лишь для конкретного сочетания режимов качения и режимов нагружения.

Вариант г.

Режим соответствует качению колеса с недоиспользовани­ ем сцепных свойств в продольной плоскости вследствие недотормаживания, что, естественно, сопровождается снижением эффективности торможения. Однако колесо в этом режиме обладает свойством воспринимать большие боковые силы без существенного изменения траектории движения. В частности, для зафиксированного на рис. 6.1 режима приложение к ко­ лесу боковой нагрузки Ру =0,55 G к вызывает отклонение его траектории всего на 4 градуса.

Вариант в.

Работа колеса на режиме оптимального проскальзывания обеспечивает максимальную реализацию сцепных свойств для рассматриваемого закона изменения коэффициента сцепления. В то же время колесо сохраняет достаточно высокие потен­ циальные возможности к восприятию боковых сил. Изменение траектории качения колеса под действием этих сил обычно незначительное (2-М°), что легко корректируется управляю­ щими воздействиями водителя.

Таким образом, из всех рассмотренных вариантов пред­ почтение следует отдать последнему, который способен обес­ печить оптимальные показатели по эффективности и доста­ точно высокие показатели-по устойчивости движения колеса при торможении.

146

§2. Боковое смещение затормаживаемого колеса с устранением блокирования

Ранее было рассмотрено боковое смещение при движении заблокированного колеса под действием различных по вели­ чине боковых сил. С точки зрения возможности корректиро­ вания водителем направления движения автомобиля в про­ цессе торможения, а также оценки оптимальности режима качения представляется целесообразным определить скорость бокового смещения колеса в общем случае действия боковой силы [3].

Соотношение боковой и тормозной силы будет зависеть от режима движения колеса (качение, качение со скольжением или полное скольжение), а также заданного направления век­ тора мгновенной скорости центра колеса или суммарной за­ медляющей силы.

При полностью заблокированном колесе создание реакции боковой силе возможно лишь при его боковом скольжении с тем большей скоростью, чем выше скорость скольжения коле­ са. При этом полностью теряется возможность изменить на­ правление скорости скольжения путем изменения угла уста­ новки колеса.

Процесс блокирования колеса при действии боковой силы начнется с достижения колесом критического проскальзыва­ ния, соответствующего созданию тормозной силы, определяе­ мой геометрической разностью

От точки а (рис. 6.2) колесо переходит в зону качения со скольжением. Ощутимо возрастает скорость скольжения в плоскости колеса Ѵх, что влечет за собой падение создавае­ мой в зоне контакта реакции боковой силы Rr Под действием разности боковой силы и реакции возникает боковое ускоре­ ние колеса.

Движение колеса в боковом направлении будет описы­ ваться уравнением:

В начале разблокирования колеса (точка Ь) скорость скольжения Ѵх достигает максимума, а скорость бокового скольжения V у будет отставать от значения, определяемого

147