Раздел 1. Безопасность транспортых средств (стр. 5 )

При расчетах тормозного пути одним из определяющих критериев является время нарастания замедления . Наиболее точно его можно установить из диаграммы торможения автомобиля (см. рис. 4.2), так как

,

где — угол наклона линии нарастания замедления к оси абсцисс. При экстренном торможении до момента блокировки колес это время практически изменяется пропорционально изменению нагрузки автомобиля и величине коэффициента сцепления.

В таблицах П16, П17приведены значения замедления и времени его нарастания.

При всех нагрузках и всех категориях транспортных средств величина замедления составляет: при 3,9 м/с; 0,3 2,9 м/с; 0,2 2,0 м/с и 0,1 1,0 м/с.

Время нарастания торможения (в числителе — при наличии следов торможения всех колес автомобиля)

Формулы (4.7) и (4.8), определяющие величину возможного максимального замедления, справедливы при условии, что все колеса автомобиля тормозятся одновременно с полным использованием сцепного веса, т. е. тормозные силы пропорциональны нормальным реакциям. Практически полностью использовать его при торможении не удается. Этому препятствуют конструктивные особенности тормозной системы, перераспределения массы автомобиля по осям, вызываемое интенсивностью торможения, неодинаковая величина зазоров тормозных механизмов колес и другие факторы.

Рисунок 4.3 Изменение нормальных реакций дороги на передних и задних колесах в зависимости от замедления автомобиля (сплошная линия — автомобиль с грузом; штрихпунктирные — без груза).

При торможении автомобиля возникает сила инерции, приложенная в центре его массы на высоте вызывающая перераспределение сил тяжёсти (весовых нагрузок) между передними и задними колесами: на передние нагрузка увеличивается, а на задние уменьшается (рис. 4.3).

Поэтому значения нормальных реакций и , действующих во время торможения соответственно на передние и задние колеса, могут значительно отличаться от реакций, вызванных весовыми нагрузками и , которые колеса воспринимают в статическом состоянии и при движении без торможения.

При изменениях нагрузки на оси и колеса изменяются координаты центра масс и расстояния от него по горизонтали до передней оси и до задней . Следовательно, в идеальном случае для полного использования сцепного веса автомобиля требуется какое-то оптимальное соотношение тормозных моментов, соответствующее каждому значению замедления .

Изменения соотношений реакций оцениваются спёциальным коэффициентом (изменения реакций). При торможении автомобиля на горизонтальной дороге его определяют по формулам:

для передней оси:

, (4.17)

для задней оси:

, (4.18)

Где а — расстояние по горизонтали от центра масс до передней оси, м;

b — то же, до задней оси;

— коэффициент сцепления.

Наибольшие значения коэффициентов изменения реакций во время торможения находятся в пределах: для передней оси ; для задней оси.

Определяя значение коэффициентов , можно найти величины нормальных реакций и , а отсюда и максимальную величину тормозной силы:

). (4.19)

Использование сцепного веса автомобиля в свою очередь зависит в основном от состояния покрытия дороги, т. е. от величины коэффициентов сцепления. Чем выше коэффициент сцепления, тем большую тормозную силу может воспринять дорога и тем полнее используется сцепной вес автомобиля.

Следовательно, наибольшая эффективность торможения будет тогда, когда замедление достигнет максимального значения, каждое колёсо будет одновремённо тормозиться силой, равной сцепному весу для него, и все колеса будут находиться на грани юза.

Если тормозное усилие становится выше, чем усилие по сцеплению, т. е. , то это приводит к блокировке колес. Автомобиль начинает скользить — двигаться юзом. Когда колеса заблокированы, внешней силой, тормозящий автомобиль на дороге без уклона, является сила, равная силе трения скольжения между покрышками и дорогой (не считая незначительного сопротивления воздушной среды). Если при скольжении автомобиля водитель продолжает нажимать на педаль тормоза с большой силой, то это только закрепит блокировку колес, а увеличения тормозной силы не произойдет.

Для определения тормозного пути можно воспользоваться номограммой, приведенной на рисунке 4.4.

Рисунок 4.4 Номограмма для определения тормозного пути при полном торможении.

Рассмотрим пример. При торможении на уклоне 2,8% с начальной скорости =62 км/ч тормозной путь =32 м. Необходимо определить тормозной путь эквивалентного торможения на горизонтальной дороге с начальной скорости = 60км/ч.

Из соответствующей 32 м отметки на шкале тормозных путей восстанавливаем вертикаль до пересечения с гиперболой =62км/ч. Через точку пересечения проводим горизонталь до шкалы Сс. В точке пересечения на шкале Сс делаем отметку, которую соединяем с точкой на шкале Аа, соответствующей данному уклону дороги. Точку пересечения этой прямой со шкалой Вb соединяем прямой линией с точкой А. Эту прямую продолжаем вправо до пересечения со шкалой Сс. Через полученную таким образом точку на шкале Сс проводим горизонталь до гиперболы = 60км/ч, а из точки пересечения опускаем вертикаль на шкалу тормозных путей, где определяется искомая величина тормозного пути, в данном случае равная 28,5 м.

При расследовании происшествий значение выбирается в зависимости от коэффициента сцепления‚ массы автомобиля П18. При этом следует учитывать тин автомобиля, его состояние (хотя бы ориентируясь на год его выпуска), конструкцию тормозов, наличие усилителей их привода, полезную нагрузку. На одном и том же участке дороги при одинаковой скорости движения автомобили различного типа могут показать различные коэффициенты сцепления и эффективности торможения.

Приближенно коэффициент можно также определить по величине тормозного пути, пользуясь формулой;

м,

откуда

.

Но в практике бывают случаи, когда в происшествие вовлекается автомобиль с неисправной тормозной системой. Для определения замедления при неисправностях тормозной системы предлагает зависимости, приведенные в табл. 4.2.

При торможении двигателем тормозное усилие, создающееся на вёдущих колесах, зависит от рабочего объема двигателя и частоты его вращения. Мощность, затрачиваемая на трение в двигателе, сравнительно невелика, поэтому его тормозной момент также не достигает высокого значения. В результате эффективность торможения двигателем невысокая. Однако во многих случаях такое торможение содействует безопасности движения, усиливая работу колесных тормозов и способствуя устойчивому движению автомобиля, так как при этом, на колеса передается некоторый крутящий момент.

Замедление автомобилей с колесной формулой при неисправной тормозной системе.

Таблица 4.2

Неисправность	f, м/с2
Не тормозить одно переднее колесо
Не тормозить одно заднее колесо
Продолжение таблицы 4.2
Тормозит только одно переднее колесо
Тормозит только одно заднее колесо
Тормозят только передние колёса
Тормозят только задние колёса
Тормозят колёса только одной стороны

Тормозные моменты двигателей можно определять по экспериментальным кривым (рисунок 4.7), устанавливающим зависимость между тормозным моментом двигателя и частотой его вращения об/мин. Если эти данные отсутствуют, то можно рассчитать по следующей эмпирической формуле:

кгс. м. (4.20)

Рисунок 4.7 Тормозные характеристики двигателей:

а — автомобилей: 1 — ГАЗ-24; 2 — ГАЗ-21;

З — ВАЗ-2103; 4 — ВАЗ-2102; 5 — М-72.

б — автомобилей: 1— АЗЛК-412; 2— МЗмА-407.

в — автомобилей: 1 — ЗИЛ-1ЗО; 2— ГАЗ-61; З— ЗМЗ-53

г — автомобилей: 1 — ЯМЗ-238Н; 2 — ЯМЗ-2З8; З — ЯМЗ-236;

4— ЯМЗ-740.

где — рабочий объем (литраж) двигателя, л;.

— частота вращения, об/мин;

А и В — постоянные коэффициенты.

Для карбюраторных двигателей А=0,0008 и В= -0,15.

Для дизельных — А = 0,001 и В=0,1.

Замедление автомобиля при торможении двигателем согласно дифференциальному уравнению движения (4.4) с учетом уклона дороги и сопротивления воздуха в каждый момент движения определится по формуле:

м/с. (4.21)

Если пренебречь сопротивлением воздуха, то формула примет следующий вид:

м/с, (4.22)

где — скорость автомобиля перед торможением, м/с;

— скорость ветра (точнее — проекция скорости ветра на продольную ось автомобиля), м/с;

К — коэффициент обтёкаемости;

F — площадь лобового сопротивления, м;

— уклон дороги (знаки «+» для движения

подъем и «—» на спуске);

— коэффициент сопротивления качению;

— передаточное число трансмиссии на рассматриваемой передаче;

— радиус колеса, м;

— полный вес автомобиля, кг;

— обратный к. п.д. трансмиссии (ее к. п.д. при передаче энергии от ведущих колес к двигателю).

При расчете замедления в процессе, торможения автомобиля двигателем можно принять:

для легковых автомобилей с колесной формулой:

для грузовых и автобусов с колесной формулой:

;

для грузовых и автобусов с колесной формулой:

;

для грузовых с колесной формулой

Тормозное усилие на ведущих колесах автомобиля при торможении двигателем составит:

Н. (4.23)

или по упрощенной формуле:

. (4.24)

На рисунок 4.8 показана зависимость замедления автомобиля при торможении двигателем на различных передачах от скорости движения на прямой передаче максимальные замедления не превосходят 0,5 м/с.

Рисунок 4.8 Диаграмма замедлений при торможении автомобиля двигателем.

Из рисунка следует, что эффективность торможения двигателя тем выше, чем ниже передача. Однако, если при одной и той же скорости движения включать низшую передачу, то произойдет увеличение частоты вращения двигателя. Чтобы не допустить ее чрезмерного возрастания, торможение следует производить на той передаче, которая соответствует данной скорости.

Усилие, создаваемое на ведущих колесах тормозным моментом двигателя при полностью прикрытой дроссельной заслонке и при движении на прямой передаче, может быть найдено по эмпирической формуле, предложенной к. т. н. :

, Н (4.25)

где — рабочий объем двигателя, л;

— вес автомобиля, кгс;

— скорость, м/с.

В тех случаях, когда движение происходит на понижающих передачах, в уравнение (4.35) вместо под. составляют эквивалентную скорость:

,

где — передаточное число включенной передачи.

Критическую скорость при движении на спуске, при которой еще не возникает торможение двигателем, Можно приближенно рассчитать по формуле:

м/с, (4.26)

где — продольный уклон, в сотых долях;

—коэффициент сопротивления качению;

— фактор обтекаемости, Н·с/м.

Если составляющая силы веса , действующая на спуске, меньше суммы сил сопротивления движению, то торможение двигателем не произойдет.

Эффективность торможения двигателем на спуске оценивается величиной продольного уклона на котором может поддерживаться постоянная скорость:

. (4.27)

Из механики известно, что при постоянном замедлении величина пути торможения определяется по формуле:

(4.28)

где — скорость в начале торможения, м/с;

— скорость в конце торможения, м/с.

Следовательно, если известно среднее замедление на пути торможения, то можно записать:

м. (4.29)

Среднее арифметическое значение замедления, очевидно, будет составлять:

м/с, (4.30)