На графике должно быть две кривые (в нашем случае одна), соответственно для транспортного средства полной массы и для снаряженного состояния с водителем.

График, представленный на рис.3 построен для реального автомобиля. Его параметры таковы: Мерседес E-220, W210, масса ma = 1700 кг; расстояние от центра масс до передней оси a = 1,33 м; от центра масс до задней оси b = 1,27 м; распределение масс соответствует 48,8:51,2 высота расположения центра масс h = 0,57 м.

Построенный график позволяет провести определенный анализ. Так, точки пересечения линий максимальных тормозных сил, определяемых по формулам (1.6) и (1.7), с координатными осями показывают максимально досягаемую тормозную силу при отказе одного из контуров торможения. Поэтому они называются также точками отказа, соответственно точка B характеризует отказ контура передней, а точка C отказ контура задней оси.

Соединив точки одинаковых значений удельных тормозных сил передней и задней оси, получим линии равных замедлений, выраженных в долях g. Они пересекают линию оптимального распределения в точках пересечения линий предельных значений удельных тормозных сил, соответствующих коэффициенту сцепления ϕx = jg – точка A.

Любое отклонение фактического распределения тормозных сил от оптимального приводит к ухудшению тормозных свойств автомобиля.

1.2 Устойчивость автомобиля при торможении

Равенство тормозных сил правой и левой стороны у тормозящего автомобиля обеспечивается не всегда. Причин этому существует множество. Вот далеко не полный перечень:

неравенство тормозных сил колес правой и левой стороны из-за различных свойств дорожного покрытия под колесами правой и левой стороны автомобиля;

неравенство тормозных сил колес правой и левой стороны автомобиля из-за неисправностей тормозной системы;

боковой ветер, который перераспределяет вес автомобиля;

торможение на дороге с поперечным уклоном.

5

Данное обстоятельство приводит к появлению возмущающего момента Mвозм , приводящее к разворачиванию автомобиля вокруг центра масс (ЦМ). Это схематично представлено на рис. 4, где тормозные силы колес правой стороны имеют несколько большую величину, чем слева. В результате дейст-

вующих сил образуется момент Mвозм ,

Блокировка только передней или только задней оси различным образом влияет на устойчивость движения автомобиля. В случае блокировки колес только передней оси исчезнет возможность управления автомобилем, так как заблокированные колеса не будут направлять его движение. Но движение автомобиля будет стабильным, так как возмущающему моменту, возникающему в результате действия боковой силы, будет противодействовать стабилизирующий момент Mст =b PY 2 со стороны задних колес автомобиля (рис 5.а). Причем величина стабилизирующего момента возрастает с увеличением курсового угла (угла разворота) из-за увеличивающейся в процессе разворота боковой составляющей силыPY 2 .

6

В случае блокировки только задних колес, движение автомобиля наоборот будет нестабильным, так как дополнительно к моменту Mвозм в том же направлении будет действовать со стороны колес передней оси дестабилизирующий момент Mдест =a PY1 (рис 5.б).

На схеме процесса торможения (рис.5.) автомобиль представлен в виде упрощенной велосипедной модели. Также принято, что он движется прямолинейно сохраняя в пространстве направление вектора скорости v,

Рис.5. Стабильный и нестабильный режим торможения при блокировании колес: а) блокирование передней оси; б) блокирование задней оси.

возмущающий момент Mвозм возникает из-за неодинаковости тормозных сил правой и левой стороны, приводящей к повороту автомобиля вправо (по часовой стрелке относительно ЦМ). В пятне контакта заблокированного колеса действует сила трения скольжения, направленная по вектору

7

скорости, а у катящегося без юза колеса, составляющие тормозной силы могут быть определены по известной формуле(ϕRZ )2 = RY2 +RX2 .

Таким образом, возмущающий момент, действующий на автомобиль, может привести к нарушению устойчивого движения автомобиля, вплоть до появления прогрессирующего заноса. Возмущающий момент может быть представлен в виде боковой силы, действующей на некотором плече относительно центра масс. Источниками образования боковой силы, кроме перечисленных ранее причин, также являются:

случайное дорожное препятствие;

маневрирование, приводящее к появлению центробежных сил;

торможение в повороте.

Однако не любая по величине боковая сила способна вызвать занос автомобиля. Занос произойдет лишь тогда, когда будет отсутствовать запас устойчивости в боковом направлении, под которым понимается превышение силы сцепления в этом направлении над действующей боковой силой.

Еще более актуальным является исследование показателей устойчивости при торможении автопоездов. Обычно при торможении автопоезда прицеп накатывается на тягач, поэтому при потере устойчивости на сцепное устройство тягача начинает действовать толкающая сила, которая в случае заноса любого из звеньев автопоезда направлена под углом к продольной оси тягача. Данное обстоятельство неминуемо приводит к складыванию автопоезда при торможении.

Таким образом, для обеспечения устойчивости автомобиля при торможении и предотвращения его последующего заноса по возможности необходимо исключать случай блокировки задних колес автомобиля.

1.3 Автомобиль с линейным распределением тормозных сил

Будет допущена грубейшая ошибка, если при проектировании тормозной системы для автомобиля с одинаковым (50:50) распределением масс мы будем обеспечивать равенство тормозных сил по осям. В этом случае при экстренном торможении автомобиля колеса задней оси будут блокироваться раньше передних на любом дорожном покрытии (рис.6),

8

провоцируя занос автомобиля. Максимальное замедление автомобиля будет значительно меньше возможного на данном покрытии, так как линия AB (предельное значение тормозной силы задней оси) пересекает линию распределения тормозных сил в точке D. Для этой точки максимальное замедление автомобиля на дорожном покрытии с коэффициентом сцепления равным 0,8 будет всего 0,613g против 0,8g для случая оптимального распределения тормозных сил.

Допустим, что занос автомобиля по некоторым причинам невозможен, тогда при увеличении нажатия тормозную педаль произойдет снижение коэффициента сцепления для колес задней оси (при 100% скольжении коэффициент обычно снижается – см. рис.2). Пусть коэффициент сцепления снизится до 0,7. Тогда максимальное использование тормозных сил передней оси будет достигнуто в точке E (рис. 6), а максимальное замедление автомобиля 0,77g, что также меньше 0,8g.

Правилами 13 ЕЭК ООН установлено, что тормозная система легкового автомобиля должна быть сконструирована таким образом, что при любой его загрузке недопустимо блокирование колес задней оси автомобиля раньше, чем произойдет блокирование колес передней оси при замедлениях автомобиля в диапазоне 0,15g…0,80g. Для реализации такого требования распределение тормозных сил при линейном распределении будет таким, как показано на рис.7.

Этот способ распределения тормозных сил не будет вызывать более ранней блокировки задних колес, но он также не лишен недостатков. В случае если коэффициент сцепления колес с дорогой меньше 0,8, то добиться максимальной эффективности торможения невозможно. Покажем это на примере.

9

10