Аналіз сил, що беруть участь у створенні сповільнення колеса

Гальмування – це примусове створення опору рухові. Цей опір повинен в багато разів перевищувати опір, що виникає при русі без гальмування. Гальмування автомобіля здійснюється колісними гальмами, кожне з яких створює момент тертя, що перешкоджає обертанню колеса.

Розглянемо колесо, що перебуває в гальмівному режимі кочення (рис. 24).

Рис. 24. Колесо в гальмовому режимі кочення

На схемі використані такі позначення:

P_z– вертикальне навантаження;

P_x– горизонтальне штовхаюче зусилля;

R_z – вертикальна реакція дороги;

R_x – горизонтальна реакція дороги;

Т_г – гальмівний момент;

Т_j– інерційний момент;

v_к,ω_к, ε_к– поступальна і кутова швидкість та кутове прискорення колеса;

r_д– динамічний радіус колеса;

а – віддаль між лініями прикладання ZіR_z.

Рівняння рівноваги моментів відносно осі колеса:

З цього рівняння визначається дотична реакція дороги на колесо, яка власне кажучи, і зумовлює гальмування колеса.

Позначимо:

– гальмівна сила;

– сила опору коченню.

Одержуємо

Реакція R_x напрямлена проти руху і є зовнішньою силою, що перешкоджає поступальному рухові колеса. Основною складовою цієї реакції є гальмівна сила Р_г, яка в десятки разів перевищує інші складові. Сила опору коченню Р_fтакож чинить опір рухові, а інерційний момент Т_j, навпаки, заважає гальмуванню.

Збільшення поздовжньої реакції R_xзавдяки зростанню гальмівної сили зумовлює підвищення проковзування колеса щодо дороги. Відомо, що зчеплення колеса з дорогою досягає максимального значення при певному коефіцієнті проковзування колесаs_опт. При зростанні проковзування зчеплення зменшується, що видно з графіка (рис. 25).

Рис. 25. Залежність коефіцієнта зчеплення від проковзування

Зростання гальмівного моменту, створеного гальмовим механізмом, супроводжується збільшенням дотичної реакції на колесо доти, поки вона не досягне значення сили зчеплення

Збільшення зусилля на гальмову педаль задля росту гальмівного моменту стає причиною зменшення дотичної реакції, особливо при блокуванні колеса, коли його кочення з частковим пробуксовуванням перетворюється в чисте ковзання без обертання. При зменшенні величини дотичної реакції зменшується сповільнення, тобто інтенсивність гальмування падає, гальмівний шлях зростає.

Рівняння руху автомобіля при гальмуванні

Схема прикладання сил, що діють на автомобіль при гальмуванні наведена на рис. 26.

Рис. 26. Сили, що діють на автомобіль при гальмуванні

Рівняння рівноваги сил, що діють вздовж осі х:

,

Сума поздовжніх реакцій на колеса

Можна ввести позначення:

– сумарна гальмівна сила автомобіля, що створюється гальмовими механізмами всіх коліс;

– сила опору коченню автомобіля.

З врахуванням цих позначень рівняння руху автомобіля набуває вигляду

Тут – сила інерції маси автомобіля при поступальному русі.

Вираз відображає зведену до коліс інертність обертових мас автомобіля – коліс, деталей трансмісії і двигуна.

За аналогією з розгінним рухом автомобіля можна записати

,

де _г– коефіцієнт інерції обертових мас при гальмуванні, його значення дорівнює 1,04…1,06.

Отже, рівняння руху автомобіля при гальмуванні має вигляд

,

звідки сповільнення при гальмуванні