1.8 Процесс торможения автомобиля

Рассмотрим процесс экстренного торможения автомобиля, на котором установлены датчики скорости V и замедления j, сигналы датчиков записываются на диаграммную ленту по времени t.

В момент времени t = 0 водитель получает информацию о необходимости торможения (рис. 1.4). Интервал времени, от момента появления опасности до начала торможения, называют временем _р реакции водителя. Он зависит от состояния водителя и дорожной обстановки. Обычно _р равно 0,2…0,3 c, но иногда достигает даже 1,5 c. По истечении времени _р водитель нажимает на тормозную педаль. Момент нажатия на педаль фиксируется датчиком перемещения педали, загорается стоп сигнал.

При нажатии на педаль тормозной привод включается по истечении интервала времени срабатывания _пр. В течение интервала _пр перемещаются детали привода и выбираются зазоры. Время срабатывания привода с дисковыми тормозными механизмами составляет 0,05…0,07 c, с барабанными механизмами оно больше – 0,15…0,2 c. При применении пневмопривода время срабатывания возрастает: _пр = 0,2…0,4 c. В течение времени _р и _пр скорость V автомобиля практически не снижается.

Затем замедление увеличивается линейно для гидропривода и экспоненциально – для пневмопривода. Интервал времени, в течение которого замедление j достигает установившегося значенияj_уст, называет временем нарастания _н.

Время _н зависит от силы нажатия на педаль или заданной водителем величины j_уст, и типа привода. В режиме экстренного торможения ГОСТ Р 51709-2001 ограничивает сумму интервалов _пр и _н для пассажирских и грузопассажирских автомобилей величиной 0,6 c (категория М1) или 0,8 c (категории М2 и М3).

При нарастании замедления скорость автомобиля снижается нелинейно. Затем замедление достигает установившегося значения j_уст и скорость снижается линейно. Интервал времени, в течение которого замедление автомобиля можно считать постоянным, называют временем установившегося торможения _уст.

Рис. 1.4. Изменение параметров автомобиля при экстренном торможении

Остановочное время t_о складывается из всех интервалов:

t_о = _р + _пр + _н + _уст. (3)

В конце процесса торможения имеем скорость V = 0 и замедление j = 0.

1.9 Расчет замедления автомобиля при торможении

Замедление автомобиля при торможении определяется уравнением силового баланса:

P_j =P_Т +P_ +P_W, (4)

где P_j – сила инерции; P_Т– суммарная тормозная сила колес;

P_– сила сопротивления дороги; P_W – сила сопротивления воздуха.

Сила инерции P_j связана с замедлением автомобиля j: P_j =j M, гдеM– масса автомобилякг. Следовательно:

j = (P_Т +P_ +P_W)/M. (5)

Водитель давит на тормозную педаль с силой p_п и задает интервал _н и величину силы p_п. При действии силы p_п образуется давление p жидкости или воздуха в тормозной системе.

Тормозную силу P_Т считают функцией силы p_п или давления p:

P_Т =f (p_п) или P_Т =f (p).

Сила P_ сопротивления дороги складывается из силы P_f сопротивления качению и силы P_i сопротивления подъему: P_ =P_f +P_i.По сравнению с другими силами сила P_f мала. При движении в гору P_i > 0, под гору – P_i < < 0.

Сила P_Wсопротивления воздуха зависит от скорости V и обтекаемости автомобиля. При экстренном торможении на дороге с высоким сцеплением и без уклона, тормозная сила P_Т намного больше сил P_ и P_W. Это позволяет вычислять замедление по простой формуле:

j =P_Т/M. (6)

При торможении максимальная тормозная сила P_Т ограничена сцеплением шин с дорогой:

P_Т =M  g  _X. (7)

Максимальное замедление также ограничено сцеплением:

j_MAX =g _X, и чаще всегоj_MAX =g _XБ.

Например, при _X = 0,8 получаем замедление j_MAX = 0,89,81=7,85 м/с² – примерно в 10 раз больше _X.

На автомобиле имеются вращающиеся массы, обладающие кинетической энергией. При торможении энергия вращающихся масс преобразуется в работу трения деталей тормозных механизмов. Однако силы инерции вращающихся масс не передаются через контакты шин. При исправных тормозных механизмах они не оказывают заметного влияния на замедление j и не влияют на j_MAX. Поэтому при включении сцепления тормозной путь автомобиля на дороге с высоким сцеплением не сокращается. Торможение двигателем используют при движении на длительных спусках и скользкой дороге.