Тормозные качества автомобиля

Раздел 4. Основы управления ТС и безопасность движения.

Тема 4.2 Тормозные качества, скорость, скольжение и опрокидывание автомобиля

Тормозные качества автомобиля

Скорость автомобиля

Сложные случаи скольжения автомобиля при торможении

Движение автомобиля на криволинейных участках дорог

Тормозные качества автомобиля

1.1 Анализ тормозных качеств автомобилей с использованием диаграммы торможения

Следует знать, что тормозные качества автомобиля характеризуются величиной замедления, развиваемой им при экстренном торможении. Запись процесса изменения замедления осуществляется на осциллограмму с применением специальной аппаратуры при испытании автомобиля. Диаграмма торможения служит основой для получения исходных данных, используемых при расчете максимального замедления, времени замедления тормозного и остановочного путей. Поэтому для будущего техника очень важно четко представлять суть процесса торможения по этой диаграмме по временным отрезкам и уметь ее расшифровывать.

На рисунке 1 представлена запись изменения замедления и расшифровка характерных точек и отрезков диаграммы торможения. Характернее точки диаграммы означают:

О - точка, определяющая момент времени, когда водитель заметил опасность;

А - точка, характеризующая момент нажатия водителем на педаль тормоза;

В - момент начала касания поверхностей колодок тормозного

барабана, диска;

С - момент полного прижатия колодок к барабану, диску (соответствует максимальному замедлению);

Д - начало растормаживания колодок;

Е - конец растормаживания колодок.

Рисунок 1 - Расшифровка диаграммы экстренного торможения (запись процесса замедления)

O,A,B,C,D,E - характерные точки диаграммы:

a,b,c,d,n - число делений отметчика времени, определяющие длительность временных фаз t1,t2,t3,t4,t5 процесса торможения;

e- число делений, соответствующее максимальному замедлению jmax:

mj ,м/с2 дел - масштаб замедления;

mt, с/дел - масштаб времени;

В процессе расшифровки диаграммы определяются длины отрезков a,b,c,d,n, соответствующие временным интервалам t­1,t2,t3,t4,t5.

Расчеты длин отрезков времени ведутся по числу вертикальных линий (делений), наносимых отметчиком времени через 0,1 с. Так, длина отрезка ОА - a соответствует 7,5 делениям, отрезка АВ = b - 2,0 делениям, отрезка ВС = с - 1,5 делениям. Отрезок e соответствует 7 делениям. Число делений этого отрезка соответствует масштабу замедления.

При изучении торможения часто необходимо знать, как изменяется скорость за время торможения. С этой целью на рисунке 2. представлена обобщенная теоретическая диаграмма, объединяющая совместно процессы изменения замедления, и скорости.

Рисунок 2 - Диаграмма торможения

- - - Процесс изменения скорости

­­­­ Процесс изменения замедления

t₁(с) - время реакции водителя;

S₁­(м) - путь за время реакции водителя;

t₂ (с) - время запаздывания срабатывания тормозного привода;

S₂ (м) - путь за время запаздывания тормозного привода;

t₃(с) – время нарастания замедления;

S₃ (м) – путь за время нарастания замедления;

t₄ (с) - время торможения с максимально установившемся замедлением;

S₄ (м) - путь за время торможения с максимально установившемся замедлением, (длина пути скольжения шин);

S_T (м) - тормозной путь;

S_ост ( м)- остановочный путь;

V₀(м/с)- скорость автомобиля перед началом торможения;

a,b,c,d (дел) - длина соответствующих отрезков времени, в делениях;

e (дел) - длина отрезка максимального замедления.

Зная соответствующие длины отрезков времени t (a,b,c,d)определяем их величины

t₁=a∙mt; (1)

t₂=b∙ mt;

t₃=c∙ mt;

t₄=d ∙ mt.

где mt – масштаб времени, с/дел.                                                                                                   

Величина замедления определяется по формуле:

jmax=mj∙ c∙ tgα= mj∙ e (2)

где mj – масштаб замедления, м/с2 дел.

Пути, проходимые автомобилем за соответствующие отрезки времени t:

S₁=V₀ ∙ t₁; (3)

S₂=V₀ ∙ t₂; (4)

S₃=V₀ ∙0,5 ∙t₃; (5)

V ²₀V ²₀

S₄ = ‒‒‒‒‒‒‒‒‒ = ‒‒‒‒‒‒‒‒‒, м(6)

    2·jmax 2·g·φ

где φ – коэффициент сцепления шины с поверхностью дорожного покрытия. Значения φ приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Коэффициент сцепления шин для различных дорожных покрытий

Тормозной путь определяется по формуле:

V ²₀

S_T= (t₂+0,5t₃) ·V₀+‒‒‒‒‒‒‒‒‒ ,м(7)

2·  jmax

или

V²₀

S_T=(t₂+0,5t₃) ·V₀+‒‒‒‒‒‒‒‒‒, м (7')

2· g · φ

Остановочный путь определяется по формуле:

V²₀

S_ост=(t₁+t₂ +0,5t₃)V₀+‒‒‒‒‒‒‒‒‒ , м (8)

2·jmax

или

V²₀

S_ост=(t₁+t₂ +0,5t₃)V₀+‒‒‒‒‒‒‒‒‒ , м (8')

2·g ·φ

Дистанция безопасности определяется по формуле:

S_б=S_ост+l_a, (9)

где la –длина автомобиля

Средняя длина автомобиля = 5 м.

1.2 Построение диаграммы торможения

1.2.1) Диаграмма торможения строится на миллиметровой бумаге по исходным данным и результатам расчета (Рисунок 3)

Рисунок 3 – Построение диаграммы торможения.

изменение скорости

изменение замедления

1.2.2) От начала координат до горизонтальной оси откладываются отрезки времени " t ":

OA = a дел.; АВ = b дел ; BC = с дел.

1.2.3) По вертикальной оси откладывается отрезок длиной «e» (дел) соответствующий максимальному замедлению jmax

jmax

е = ‒‒‒‒‒‒‒‒ , дел (10)

m_j

1.2.4) Определяется масштаб тормозного пути m_S

Согласно (3) следует

S₁ = υ₀ . t₁, м (11)

Тогда

m_s = S₁ /a, м/дел (11')

1.2.5) Определяется число делений n_t соответствующее длине S_T

n_t = S_t/ m_s, дел (12)

которое откладывается от точки А и определяется точка Д - остановки автомобиля.

1.2.6) Выбирается масштаб скорости m_v и по вертикальной оси откладывается V_о, значение которой остается постоянной на отрезках времени OA и АВ.

1.2.7) Из середины отрезка BC (точка - К) восстанавливается перпендикуляр к F и соединяются точки F и Д.

1.2.8) Для более точного отражения характера изменения скорости на отрезке BС проводят плавную кривую линию.

Примечание. Для удобства построения диаграммы торможения длину одного деления принимаем 5 мм

Тангенсы различных углов  представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Тангенсы углов

Скорость автомобиля

2.1 Определение скорости автомобиля перед началом экстрен­ного торможения

Следы скольжения шин по поверхности дороги дают возможность рассчитать скорость, c которой автомобиль двигался перед началом торможения.

Используя формулу (6) получим:

V₀ =  , м/с (13)

Формула (13) применяется при расчетах V₀ в следующих случаях:

- торможение происходит на горизонтальной дороге;

- все колеса автомобиля или буксируемого прицепа оборудованы
тормозами;

- автомобиль при всех одновременно блокированных колесах
скользит по дороге до полной остановки.

Уклон дороги «i» оказывает влияние на величину тормозного пути.

Уклон дороги выражается в процентах. Например, уклон доро­ги 3% обозначает подъем или уклон 3 м по вертикали на каж­дые 100 м горизонтального участка. Для данного уклона i = tg α = 0,03 ; α= arc tg i

Рисунок 4 – Уклон дороги в процентах

В этом случае длина пути скольжения колес автомобиля, движущегося на подъем, выразится уравнением:

V²_о

S₄ = ‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒,м (14)

 2 ·g · сosα (φ + tgα)

При движении под уклон:

                  V²_о

S₄ = ‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒,м (15)

    2 · g · сosα (φ - tgα)

Следует отметить, что при уклоне дороги до 15% значения cosα близки к 1. Учитывая это, получаем формулы для определения скорости перед началом торможения:

В случае движения на подъем:

V₀ =  , м/с (16)

В случае движения при спуске:

V₀ =  , м/с (17)

При эксплуатации автомобилей бывает, вследствие неправиль­ной регулировки или неисправности колесных тормозных меха­низмов, тормозят не все колеса, т. е. эффективность торможения снижается. При этом часть массы автомобиля не участ­вует в создании силы сцепления. А та часть массы, которая участвует в создании сил оцепления, характеризуется коэффициентом «η», показывающим степень эффективности тормо­зов.

     Действительная работоспособность тормозов

η = ‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒

Проектная работоспособность тормозов

Величина η колеблется от 0 до 1.

Например, у автомобиля с неработающим тормозом одного колеса при работающих тормозах трех остальных колес тормозная эффективность будет 0,86. В этом случае при торможении используется 0,75 полного веса автомобиля. В таблице 3 приве­дены значения величин "η"

Таблица 3 – Степень эффективности тормозов автомобиля

Следы скольжения шин по поверхности дороги при частичной

эффективности тормозов определяются по формуле:

V²_о

S₄ = ‒‒‒‒‒‒‒‒‒, м (18)

   2 · g · φ · η

Скорость перед началом торможения определяется по формуле:

V₀ =  , м/с (19)

Примечание. При определении S₄и V₀ для автомобилей, движущихся на подъеме или спуске, в случае η<1, в формулы (16) и (17) подставляется соответствующее значение η.

2.2 Скорость в момент столкновения

Для определения скорости транспортного средства в момент столкновения используется следующее выражение:

V =  , м/с (21)

где V – скорость в момент столкновения, м/с

V₀ - скорость движения транспортного средства перед нача­лом торможения с целью предотвратить столкновение, м/с.