книги из ГПНТБ / Боровский Б.Е. Безопасность движения пособие для водителей

колес тормозным механизмом, усиливается трение шин о дорогу, что содействует поглощению кинетической энергии.

Схема сил, действующих на колесо при торможении, представлена на рис. 201.

Когда тормозные колодки прижимаются к барабану, между их накладками и барабаном возникают силы трения, создающие тормозной момент УИТ, препятству­ ющий вращению колеса, а между колесом и дорогой появляется реактивная сила Рт, действующая на колесо

ко тогда, когда колесо опирается на дорогу, т. е. когда между колесами и дорогой действует сила сцепления.

Величина тормозной силы зависит от эффективности торможения. Более сильное нажатие на педаль создает большую тормозную силу. Но наибольшее предельное ее значение не может быть больше силы сцепления.

Когда при движении по скользкой или влажной доро­ ге водитель, внезапно увидев препятствие, нажмет на педаль изо всей силы, к колесу может быть подведено тормозное усилие большее, чем действующая между ко­ лесами и дорогой сила сцепления. Если это произойдет, то колесо заблокируется, т. е. перестанет вращаться и начнет скользить по дороге за счет кинетической энергии автомобиля — автомобиль начнет двигаться юзом.

Следовательно, если при заблокировавшихся колесах

232

усилить давление на тормозную педаль, то тормозную силу это не увеличит, а произойдет только усиление бло­ кировки колес, т. е. увеличится давление колодок на тор­ мозные барабаны.

Автомобиль с заблокированными колесами, скользя­ щий по дороге, уподобляется саням, снабженным рези­ новыми полозьями. Законы движения его при этом иные, нежели у автомобиля с тормозящимися, но вра­ щающимися колесами.

При заблокированных колесах поглощения энергии в тормозном механизме не происходит, т. е. перестает действовать самый главный ее потребитель. От этого тормозной путь скользящего автомобиля увеличивается. Кроме того, характер трения между скользящим по до­ роге колесом и тормозящимся, но вращающимся, иной. При скользящем колесе расход энергии несколько умень­ шается. Это также увеличивает тормозной путь авто­ мобиля.

Резкое торможение часто бывает причиной заноса, при котором автомобиль теряет управляемость и может, наскочить на препятствие, оказавшееся на его пути. За­ нос при торможении может произойти как на мокрой и скользкой, так и на с.ухой дороге. В некоторых случаях резкое торможение вызывает даже опрокидывание авто­ мобиля.

Торможение, вызывающее блокировку колес и сколь­ жение их юзом, очень опасно. Юз колес — главная при­ чина происшествий на мокрых и скользких дорогах и до­ статочно частая при торможении, осуществляемом на высокой скорости на сухих дорогах.

Рассмотрим, чем же вызывается занос при торможе­ нии автомобиля.

Когда автомобиль движется, то на него постоянно действуют поперечные силы (см. рис. 200). Они про­ должают действовать на колесо и при торможении.

Допустим, что водитель при торможении нажал на тормозную педаль так, что величина тормозной силыРт (рис. 202), сложенная с поперечной силой В , дала ре­ зультирующую силу R по величине меньшую, чем сила сцепления. В этом случае заноса не произойдет. «Запас» силы сцепления будет удерживать автомобиль.

233

нажатии на педаль осуществилась еще и блокировка ко­ лес, то обычно происходит известное всем водителям «рыскание» передней части автомобиля, и опасность за­ носа намного увеличивается.

Сила сцепления действует во все стороны. Блокиров­ ка колес указывает, что эта сила уже почти целиком использована в направлении, совпадающем с продоль­ ной плоскостью колеса, так как действие тормозной силы происходит по этому же направлению. А раз сила сцепления почти уже использована, то даже небольшая

поперечная сила может вы­ звать занос, так как «запа­ са» силы сцепления уже не хватит, чтобы противодей­ ствовать его началу.

На мокрых и скользких дорогах, где сила сцепления невелика, блокировка колес может быть вызвана срав­ нительно небольшой тор­ мозной силой, т. е- незначи­ тельным усилием нажатия на тормозную педаль. По­ этому резкое торможение на подобных дорогах недопу­ стимо. Статистика показы­

вает, что многие происшествия происходят только по этой причине.

Движение с высокими скоростями опасно на мокрых

скользких дорогах движение на высокой скорости недо­ пустимо.

Чем выше скорость автомобиля, тем выше запас его кинетической энергии и тем значительнее требуются тор­ мозные усилия и большее время их действия, чтобы остановить автомобиль. По мере снижения запаса кине­ тической энергии у движущегося автомобиля нужно по­ степенно снижать и тормозное усилие, т. е. понемногу отпускать педаль тормоза, иначе может наступить бло­ кировка колес. Следовательно, если в процессе торможе­ ния давление на тормозную педаль оставлять без изме-

234

пения, то к концу торможения колеса могут заблокироваться.

Наибольший эффект торможения происходит тогда, когда колеса находятся на пределе качения, но еще не начали скользить. В это время тормозное усилие наи­ большее. Следовательно, нажатие на педаль должно быть таким, при котором колеса еще вращаются, но уже дальнейшее небольшое нажатие приведет к их бло­

скользком и мокром пути, предохраняет автомобиль от заноса и быстрее всего при­

Ря (рис. 203). Эта сила стремится поддержать движение! она противодействует тормозной силе Р г. Сила инерции приложена в центре тяжести автомобиля, который распо­ ложен на высоте hg от поверхности дороги. Направлена сила инерции по ходу движения. Тормозные силы на ко­ лесах приложены на уровне дороги и направлены в сто­ роны, противоположные движению.

В результате действия силы инерции Р а и тормозных сил P i (а они действуют на плече, равном высоте центра тяжести hg) образуется поворачивающий момент, кото­ рый нагружает передние колеса силой Р и и разгружает

235

задние силой Р п. Происходит перераспределение весо­ вой нагрузки между осями.

Чем резче затормаживается автомобиль, тем больше перераспределяется нагрузка между колесами передней

изадней осей. При интенсивном торможении происходит хорошо известный «клевок» передней части автомобиля, когда под влиянием увеличившейся нагрузки проседает его передняя подвеска.

Очевидно, что если центр тяжести автомобиля распо­ ложен высоко, то поворачивающий момент будет более значительным. Коль скоро при торможении происходит перераспределение веса автомобиля между его осями, то

ивесовая нагрузка на колеса (так называемый сцепной вес) также изменится: у задних колес сцепной вес станет меньшим, у передних — большим. При интен­ сивном торможении задние колеса разгружаются на 15—20%.

Если дорога скользкая или нагрузка на колеса была

небольшой (например, у порожнего автомобиля), то подведенное водителями тормозное усилие может ока­ заться достаточным для того, чтобы заблокировать «облегченные» задние колеса, отчего они начнут сколь­ зить по дороге, а передняя часть автомобиля, под коле­ сами которой сила сцепления увеличилась, начнет рыс­ кать -из стороны в сторону. Передние колеса, получив­ шие дополнительную весовую нагрузку из-за действия сил инерции, смогут использовать большую тормозную силу и заблокируются позже задних.

Врезультате всего этого тормозной путь увеличится

иможет возникнуть занос. Чтобы избежать этого, в не­ которых конструкциях автомобилей имеются устройства, которые даже при перераспределении весовой нагрузки обеспечивают одинаковые тормозные усилия у колес пе­ редней и задней осей.

Внекоторых случаях торможение может вызвать по­

ломки деталей подвески автомобиля. При переезде че­ рез какое-либо препятствие, например через выбоины, бугры, канавы, детали передней подвески подвергаются толчкам и ударам, отчего нагрузка на них резко возрас­ тает. Кроме того, инерционные силы, возникающие при торможении (сила Р'„ на рис. 203), создают добавочную нагрузку на детали. Суммируясь, эти нагрузки дости­ гают такой величины, что они могут быть причиной по­ ломки рессор или других деталей подвески.

236

, Следовательно, нельзя тормозить во время преодоле­ ния. препятствия. Тормозить надо до того, как передние колеса окажутся на препятствии, или после того, как они прошли его.

Чтобы определить величину пути, на котором воз­ можно остановить автомобиль торможением, рассуждаем следующим образом.

Кинетическая энергия автомобиля, движущегося по ровной (без уклона) дороге, должна поглотиться силами торможения на участке (пути) торможения. Сопротив­ ление качению и сопротивлению воздуха можно не учитывать, так как по сравнению с работой сил тормо­ жения они незначительны.

Если путь торможения составит величину ST м, тор­

откуда путь торможения составит:

Заметим, что тормозным путем называют путь, про­ ходимый автомобилем с момента нажатия на тормозную педаль до полной его остановки.

Наибольшая тормозная сила, которая может быть получена при нажатии на педаль, возникает тогда, когда заторможенные колеса еще вращаются, но находятся на грани юза.

Как уже было выяснено, эта тормозная сила Р т не может быть больше, чем сила сцепления, т. е. она равняет­ ся произведению веса, приходящегося на заторможенныё колеса, иначе говоря, весу всего автомобиля £/а (если тормоза имеются на всех его колесах), на коэф­ фициент сцепления ф, т. е.:

Ят=Оа<р кг.

237

тельства часто является причиной происшествий. Напра­ шивается также вывод, что тормозной путь не зависит от веса автомобиля, хотя, как известно из практики, тяже­ лые автомобили требуют для остановки большего тор­

ощутимо — время, за которое тормозная сила возрастает до своей наибольшей допустимой величины, а это увели­ чивает фактический тормозной путь автомобиля.

Таким образом, формула для расчета тормозного пути говорит о том, что даже при отличном состоянии тормозов и шин, а также дороги, обеспечивающей нет обходимый коэффициент сцепления, автомобиль неза­ висимо от своего веса не может иметь тормозной путь меньше указанного в табл. 12.

Наибольшая достижимая тормозная сила, как было указано выше, определяется теоретически из условия, что ее создает весь вес автомобиля. Однако в действи­ тельности фактическая наибольшая тормозная сила бы­ вает меньше рассчитанной теоретически. Это происходит потому, что практически использовать все 100%' веса автомобиля для получения наибольшей теоретической тормозной силы не удается: сцепление различных колес автомобиля с дорогой не бывает одинаковым; различно и техническое состояние шин и тормозов на колесах; не­ одинакова весовая нагрузка на колеса правой и левой сторон автомобиля и т. п.

Все это уменьшает тормозную силу, и поэтому факти­ ческий тормозной путь отличается от теоретического. Как правило, фактический тормозной путь больше.

Учесть влияние на тормозной путь каждого обстоя­ тельства в отдельности крайне сложно, поэтому учи­ тывают их обобщенное влияние. Для этого в расчетную формулу вводят поправочный коэффициент Ка, который в специальной литературе называют коэффициентом эф­ фективности торможения.

Таким образом, фактический тормозной путь будет равен:

ск^ 2 м.

~254<р

240

В.табл. 12 приведены величины теоретического тор­ мозного пути,, из которых видно, как на его значение влияют тип и состояние дороги, а также скорость дви­ жения перед торможением. Заметим, что в реальных усло­ виях торможение при высокой скорости движения (на­ чиная примерно со скорости 60 км/час и выше) на мок­ рых и скользких дорогах, т. е. при коэффициенте сцеп­ ления ф=0,4 и ниже, неминуемо закончится заносом и, возможно, опрокидыванием автомобиля.

Для определения фактического тормозного пути, ко­ торый, как сказано, больше теоретического, пользуются коэффициентом, средняя величина которого, определен­ ная на основании опытов, приведена в табл. 13.

Т а б л и ц а 13

Средние значения коэффициента Яэ на сухом асфальтобетонном

покрытии

Таким образом, если груженый автомобиль МАЗ-500 движется со скоростью 50 км/час по сухому асфальто­ бетону, у которого коэффициент сцепления ф= 0,7—0,8, то его фактический тормозной путь составит (примерно):

ST= (14,l-ä-12,3)-2,0=24,6-28,2 м,

т.е. около 25 — 28 м

Уэтого же автомобиля, двигающегося по той же до­ роге, но со скоростью 20 км/час, тормозной путь будет равен:

5т=(2,25-е-1,95)-2,0=3,9—4,5 м.1

241

На мокром асфальтобетоне, у которого коэффициент сцепления ф= 0,3—0,4, тормозной путь увеличится и со« ставит при скорости 50 км/час:

5т=(ЗЗн-24,5)-2,0-=49-66 м,

а при скорости 20 км/час:

і5>х— (5,25 -г- 3,95) • 2,0=7,9—10,5 м .

Каждый водитель должен отчетливо представлять себе ориентировочную величину тормозного пути при различной скорости движения и его изменение на мок« рой и скользкой дороге. Это предотвратит много про­ исшествий.

С момента нажатия на педаль тормоза проходит не­ которое, хотя и небольшое, время, за которое усилие от педали передается к механизмам тормозов (это время называют временем срабатывания привода тормозов).

После того как усилие передалось к механизму, раз­ жимающему колодки, и накладки прикоснулись к по­ верхности тормозных барабанов, их давление на бара­ баны постепенно усиливается. Происходит нарастание тормозной силы до какого-то определенного значения. Одновременно с этим автомобиль начинает терять ско­ рость, т. е. происходит нарастание замедления его до тех пор, пока величина замедления 4, так же как и ве­ личина тормозной силы, не установится на каком-то уровне.

Время нарастания тормозной силы и тормозного за­ медления (это время одно и то же) зависит от веса автомобиля, типа и состояния покрытия дороги. Чем тяжелее автомобиль, тем больше это время; на скольз­ ких и мокрых дорогах это время почти вдвое меньше, чем на сухих (табл. 14).

Так как тормозная сила (а вместе с этим и замедле­ ние) не может мгновенно достичь какого-то установив­ шегося значения, а нарастает постепенно, то тормоз­

т. е. за 1 сек. Поскольку единицей измерения скорости является пройденный путь за единицу времени, т. е. м/сек, то, очевидно, за ­ медление будет измеряться величиной м/сек. •сек, т. е. м/сек2. Такой же единицей будет измеряться и ускорение, так как оно представ-, ляет собой приращение скорости за единицу времени.

242