Содержание
- 2. Торможение — процесс создания и изменения искусственного сопротивления движению автомобиля с целью уменьшения его скорости вплоть
- 3. 1. Тормозные системы автомобиля и виды торможений Чем эффективнее и совершеннее тормозная система автомобиля, тем выше
- 4. Стояночная тормозная система предназначена для удержания автомобиля в неподвижном состоянии. Тормозные механизмы этой системы располагают либо
- 5. Служебное торможение применяют для плавного снижения скорости автомобиля или остановки в заранее намеченном месте. Замедление автомобиля
- 6. - время срабатывания тормозного привода tср — время от момента начала нажатия на педаль тормоза до
- 7. Таблица 1. Нормативы эффективности рабочей тормозной системы автотранспортных средств категорий М и N и автопоездов
- 8. Испытания по определению эффективности рабочей тормозной системы разделяют на три типа: «ноль», I и II. Испытания
- 9. Эти испытания проводятся при «горячих» тормозах, аналогично испытаниям I, и предназначены для определения эффективности рабочей тормозной
- 10. 3. Уравнение движения автомобиля при торможении На рис. 1 показана схема сил и моментов, действующих на
- 11. Рис. 1. Воздействия на автомобиль при торможении
- 12. Из уравнения (1) следует, что при торможении все внешние силы и моменты оказывают сопротивление движению и
- 13. Рассмотрим торможение автомобиля рабочими тормозными механизмами. Максимальный момент, реализуемый тормозящим колесом, ограничен его сцеплением с дорогой
- 14. При интенсивном торможении скорость автомобиля очень быстро уменьшается, поэтому влиянием сопротивления воздуха на замедление можно пренебречь.
- 15. Рис. 2. Тормозная диаграмма автомобиля При этом коэффициент сцепления φх может достигать значений больше единицы, a
- 16. Начало координат t = 0 соответствует моменту возникновения ситуации, вынуждающей водителя тормозить. Общее время процесса торможения
- 17. Тормозной путь. Различают тормозной путь автомобиля sT и остановочный путь sост. Тормозной путь автомобиля складывается из
- 18. Нарастание замедления в течение времени tH выбирается по линейной зависимости Поскольку то движение на интервале времени
- 19. Интегрируя это уравнение, получаем (10) В выражении (10) учтено, что атуст отрицательное, поэтому его значение принято
- 20. где vK — скорость в конце процесса торможения. Так как движение при этом равнозамедленное, то конечная
- 21. Остановочный путь в этом случае равен (16) Значение последнего члена выражения (16) небольшое, поэтому им можно
- 22. - тормозными механизмами и двигателем (применяется наиболее часто для снижения скорости, в особенности на скользких участках
- 23. С учетом этого выражения формулу (6.46) для определения приведенной силы инерции автомобиля представим в виде (20)
- 24. При большом замедлении, характерном для экстренного торможения, а также при торможении на низших передачах это условие
- 25. 5. Распределение тормозных моментов между мостами автомобиля Момент Мтм, который может развивать тормозной механизм, пропорционален усилию
- 26. Максимальный тормозной момент по сцеплению Мφ реализуется при Ry = О и коэффициенте скольжения колес относительно
- 27. Это возможно лишь при условии строгого согласования соотношений между моментами MTMj и нормальными реакциями дороги Rzi.
- 28. Для определения силы инерции воспользуемся уравнением (3), согласно которому Fja = δп.м.ma = φxmag + Fw.
- 29. Подставим Ra и Rz2 в формулу (6.32) и найдем для данного случая моменты сцепления колес с
- 30. (27) Из выражения (27) следует, что оптимальное значение коэффициента βтφ зависит от координат центра масс автомобиля
- 31. 6. Снижение эффективности тормозной системы при постоянном распределении тормозных моментов Исходя из того, что уровень нагрузки
- 32. Значительные пределы их изменения приводят к тому, что фактическое замедление оказывается меньше максимально возможного, определяемого по
- 33. Эффективность тормозной системы уменьшается в процессе эксплуатации. Поэтому правилами дорожного движения установлены требования проверки наибольшего допустимого
- 35. Скачать презентацию
Торможение — процесс создания и изменения искусственного сопротивления движению автомобиля
Торможение — процесс создания и изменения искусственного сопротивления движению автомобиля
Тормозные свойства — совокупность потенциальных свойств автомобиля, характеризующих его способность интенсивно снижать скорость, поддерживать постоянную скорость на уклонах, обеспечивать устойчивое прямолинейное движение в процессе торможения, надежно удерживать автомобиль в покое.
Тормозные свойства определяют активную безопасность автомобиля и поэтому регламентируются международными документами, разработанными Комитетом по внутреннему транспорту Европейской экономической комиссии Организации Объединенных Наций (ЕЭК ООН) — Правилами № 13, в соответствии с которыми разрабатываются национальные стандарты.
1. Тормозные системы автомобиля и виды торможений
Чем эффективнее и совершеннее
1. Тормозные системы автомобиля и виды торможений
Чем эффективнее и совершеннее
При торможении кинетическая энергия автомобиля превращается в тепловую вследствие трения, возникающего в тормозных механизмах и в контакте шин с опорной поверхностью дороги. На спусках тормоза позволяют поддерживать постоянную скорость, а тормозные механизмы поглощают потенциальную энергию автомобиля. Некоторая часть кинетической и потенциальной энергии затрачивается на компенсацию работы сил и моментов сопротивлений движению автомобиля.
Автомобиль должен иметь несколько тормозных систем, выполняющих различные функции: рабочую, стояночную, вспомогательную и запасную.
Рабочая тормозная система является основной тормозной системой, обеспечивающей процесс торможения в нормальных условиях функционирования автомобиля. Тормозными механизмами рабочей тормозной системы являются колесные тормоза. Управление этими механизмами осуществляется посредством педали.
Стояночная тормозная система предназначена для удержания автомобиля в неподвижном состоянии.
Стояночная тормозная система предназначена для удержания автомобиля в неподвижном состоянии.
Вспомогательная тормозная система предназначена для торможения автомобиля на затяжных спусках. В этой системе используются специальные тормоза-замедлители — моторные и трансмиссионные. Управление тормозами-замедлителями автоматизированное или ручное.
Запасная тормозная система используется при отказе рабочей тормозной системы. У некоторых автомобилей функции запасной выполняет стояночная тормозная система.
Различают следующие виды торможений: экстренное (аварийное), служебное, торможение на уклонах.
Экстренное торможение осуществляется посредством рабочей тормозной системы с максимальной для данных условий интенсивностью. Количество экстренных торможений составляет, 5... 10 % от общего числа торможений.
Служебное торможение применяют для плавного снижения скорости автомобиля или остановки
Служебное торможение применяют для плавного снижения скорости автомобиля или остановки
Торможение на уклонах дороги предназначено для обеспечения постоянной безопасной скорости движения. В горных условиях с длинными спусками эффективное торможение можно обеспечить лишь тормозами-замедлителями, рассчитанными на длительную непрерывную работу. Тормозные механизмы рабочей тормозной системы на такие режимы не рассчитаны. В горных условиях они быстро перегреваются, изнашиваются и преждевременно выходят из строя.
2. Оценочные показатели тормозных свойств автомобиля
Существующими стандартами [14, 15] предусмотрены следующие показатели тормозных свойств автомобиля:
- установившееся замедление атуст, соответствующее движению автомобиля при постоянном усилии на тормозную педаль;
- тормозной путь sT — расстояние, проходимое автомобилем от момента нажатия на педаль тормоза до остановки;
- время срабатывания тормозного привода tср — время от момента
- время срабатывания тормозного привода tср — время от момента
- установившаяся скорость на спуске vT.УСT при торможении тормозом-замедлителем;
- максимальный уклон hTmax, на котором автомобиль удерживается стояночным тормозом;
- замедление, обеспечиваемое запасной тормозной системой.
Нормативы показателей тормозных свойств АТС, предписываемые стандартом [21], приведены в табл. 1. Обозначения категорий АТС:
М — пассажирские: Мх — легковые автомобили и автобусы не более 8 мест, М2 — автобусы более 8 мест и полной массой до 5 т, Мъ — автобусы полной массой более 5 т; N — грузовые автомобили и автопоезда: Nx — полной массой до 3,5 т, N2 — свыше 3,5 т, N3 — свыше 12 т; О — прицепы и полуприцепы: О1 — полной массой до 0,75 т, 02 — полной массой до 3,5 т, Оз — полной массой до 10 т, О4 —полной массой свыше 10 т.
Таблица 1. Нормативы эффективности рабочей тормозной системы автотранспортных средств категорий М
Таблица 1. Нормативы эффективности рабочей тормозной системы автотранспортных средств категорий М
Испытания по определению эффективности рабочей тормозной системы разделяют на три
Испытания по определению эффективности рабочей тормозной системы разделяют на три
Дорожные испытания по определению показателей тормозных свойств проводят при тех же условиях, что и при определении тягово-скоростных свойств, за исключением того, что плотность воздуха не контролируется. Испытаниям подвергаются автомобили с полной нагрузкой. Выход автомобиля из коридора шириной 3,5 м и блокирование колес при торможении недопустимы. При торможении водитель не должен подправлять траекторию движения АТС с помощью рулевого управления, если этого не требует безопасность движения. В процессе испытаний посредством специальной аппаратуры измеряют и регистрируют скорость и замедление автомобиля, тормозной путь и время.
Испытаниям типа II подвергаются АТС категорий Мз и Nз, а также грузовые автопоезда, тягачами которых являются автомобили категорий N2 и N3.
Эти испытания проводятся при «горячих» тормозах, аналогично испытаниям I, и
Эти испытания проводятся при «горячих» тормозах, аналогично испытаниям I, и
Время срабатывания тормозного привода рабочей тормозной системы tcp не должно превышать 0,6 с.
Вспомогательная тормозная система должна обеспечивать поддержание постоянной установившейся скорости при затяжном спуске vT уст = 30+2 км/ч на уклоне h = 0,07. Протяженность спуска — 6 км. При торможении двигателем в этих же условиях
Vт.уст = 30±5 км/ч.
Испытания запасной тормозной системы проводят при тех же начальных скоростях, что и рабочей. Замедление легковых автомобилей должно быть не менее 2,9 м/с2, автобусов — 2,5 м/с2, грузовых автомобилей и автопоездов — 2,2 м/с2.
Стояночная тормозная система должна удерживать автомобиль в покое на уклоне hT max не менее 0,25 для пассажирских автомобилей; 0,20 — для грузовых автомобилей; 0,18 —для автопоездов.
3. Уравнение движения автомобиля при торможении
На рис. 1 показана схема сил
3. Уравнение движения автомобиля при торможении
На рис. 1 показана схема сил
(1)
Рис. 1. Воздействия на автомобиль при торможении
Рис. 1. Воздействия на автомобиль при торможении
Из уравнения (1) следует, что при торможении все внешние силы и
Из уравнения (1) следует, что при торможении все внешние силы и
Замедление автомобиля при торможении. Замедление при торможении на горизонтальной дороге определяется по формуле
(2)
Суммарный тормозной момент МКТ может включать моменты тормозных механизмов Мт м и тормозной момент двигателя Мта. Если при движении автомобиля, не отсоединяя двигатель от трансмиссии, освободить педаль акселератора, то двигатель перейдет на тормозной режим (режим принудительного холостого хода). В этом случае энергия передается от ведущих колес автомобиля к двигателю и затрачивается на преодоление сил трения в механизмах двигателя и компенсацию компрессионных потерь.
Рассмотрим торможение автомобиля рабочими тормозными механизмами. Максимальный момент, реализуемый тормозящим
Рассмотрим торможение автомобиля рабочими тормозными механизмами. Максимальный момент, реализуемый тормозящим
Мφ = Мк.т. max = (φx – f) Rz rk0
Предположим, что все колеса автомобиля находятся в одинаковых дорожных условиях, и найдем максимально возможное замедление автомобиля. Оно достигается, если все тормозные механизмы будут развивать предельные тормозные моменты. Для этого необходимо обеспечить строгое согласование значений тормозных моментов МкТi с нормальными реакциями дороги Rzi. Определим сумму моментов Мкт +Mf приняв Мкт = Mφ:
Подставим это значение в формулу (2):
(3)
При интенсивном торможении скорость автомобиля очень быстро уменьшается, поэтому влиянием сопротивления
При интенсивном торможении скорость автомобиля очень быстро уменьшается, поэтому влиянием сопротивления
Поэтому примем Fw = 0, δПM = 1. Тогда максимально возможное замедление можно определить по приближенной зависимости
(4)
Так как φх < 1, то из выражения (4) следует, что максимальное замедление автомобиля, обеспечиваемое колесными тормозными механизмами, не может превышать ускорение свободного падения g = 9,81 м/с2.
У спортивных и гоночных автомобилей применяют специальные аэродинамические средства, которые создают дополнительную силу, прижимающую автомобиль к дороге.
Рис. 2. Тормозная диаграмма автомобиля
При этом коэффициент сцепления φх может достигать
Рис. 2. Тормозная диаграмма автомобиля
При этом коэффициент сцепления φх может достигать
Тормозная диаграмма. Процесс торможения во времени описывается зависимостями
Эти зависимости называют тормозной диаграммой (рис. 2).
Начало координат t = 0 соответствует моменту возникновения ситуации, вынуждающей
Начало координат t = 0 соответствует моменту возникновения ситуации, вынуждающей
- время реакции водителя tp = tpl + tp2, где tpl — время психической реакции водителя (оценка обстановки и принятие решения о необходимости торможения), tр2 — время физической реакции водителя (перенос ноги с педали акселератора на педаль тормоза);
- время срабатывания тормозного привода fcp =t3 + tn, где t3 — время запаздывания тормозного привода (выбор свободного хода в системе привода тормозных механизмов); tH — время нарастания замедления (зависит от интенсивности нажатия на педаль тормоза, типа и конструктивного исполнения тормозной системы);
- время торможения с установившимся замедлением tУСТ;
время оттормаживания tоm.
Время реакции водителя зависит от его индивидуальных особенностей и квалификации и находится в пределах 0,4...1,5 с.
При экстренном торможении t3 не должно превышать 0,2 с, а tH — 0,4 с. В течение времени tH замедление автомобиля увеличивается от нуля (начало действия тормозов) до максимального установившегося значения атуст, затем в течение времени tуст оно остается практически постоянным.
Тормозной путь. Различают тормозной путь автомобиля sT и остановочный путь sост.
Тормозной путь. Различают тормозной путь автомобиля sT и остановочный путь sост.
(5)
Остановочным путем sост называют весь путь, проходимый автомобилем от момента обнаружения препятствия до полной остановки автомобиля. Для его определения к sT необходимо добавить путь sр, проходимый автомобилем за время реакции водителя tp,
(6)
В течение времени tp и t3 автомобиль движется с постоянной начальной скоростью v0, поэтому путь за это время
(7)
Нарастание замедления в течение времени tH выбирается по линейной зависимости
Поскольку
Нарастание замедления в течение времени tH выбирается по линейной зависимости
Поскольку
Скорость vH в конце периода нарастания замедления до ат.уст найдем, подставив в уравнение (8) t = tH:
(9)
Для определения пути sH за время tH составим дифференциальное уравнение, учитывая, что и используя выражение (8):
Интегрируя это уравнение, получаем
(10)
В выражении (10) учтено, что атуст отрицательное, поэтому
Интегрируя это уравнение, получаем
(10)
В выражении (10) учтено, что атуст отрицательное, поэтому
Полученное выражение преобразуем в вид
Проинтегрируем это дифференциальное уравнения по s от 0 до syст, а по v от vH до vK:
(11)
где vK — скорость в конце процесса торможения.
Так как движение при
где vK — скорость в конце процесса торможения.
Так как движение при
. При торможении до остановки автомобиля vK = 0, тогда
(12)
(13)
Подставим в формулу (12) значение vH из формулы (9):
(14)
При полном использовании сцепных возможностей всех колес автомобиля вместо атуст |в формулу (14) следует подставить значение ат max, определяемое по формуле (4):
(15)
Остановочный путь в этом случае равен
(16)
Значение последнего члена выражения (16) небольшое,
Остановочный путь в этом случае равен
(16)
Значение последнего члена выражения (16) небольшое,
(17)
(18)
4. Способы торможения автомобиля
Служебное торможение автомобиля может осуществляться различными способами:
- только тормозными механизмами рабочей тормозной системы (применяется в хороших условиях сцепления колес с дорогой при необходимости остановки автомобиля в намеченном месте);
- тормозными механизмами и двигателем (применяется наиболее часто для снижения
- тормозными механизмами и двигателем (применяется наиболее часто для снижения
- двигателем.
Рассмотрим совместное торможение тормозными механизмами и двигателем. В этом случае уравнение движения автомобиля (1) принимает вид
(19)
где МTМ — суммарный момент тормозных механизмов;
δПМ — коэффициент приведенной массы автомобиля.
Представим эту формулу в следующем виде:
где - коэффициент учета относительного движения колес.
С учетом этого выражения формулу (6.46) для определения приведенной силы инерции
С учетом этого выражения формулу (6.46) для определения приведенной силы инерции
(20)
Подставим это значение в уравнение (19), перенеся второе слагаемое в правую часть:
(21)
Из уравнения (21) следует, что совместное торможение тормозными механизмами и двигателем эффективно при условии, если выражение в круглых скобках больше нуля, т.е. если
При большом замедлении, характерном для экстренного торможения, а также при
При большом замедлении, характерном для экстренного торможения, а также при
На дороге с низким коэффициентом сцепления целесообразно применять торможение только двигателем или тормозом-замедлителем. При симметричном межколесном дифференциале это обеспечивает одинаковые продольные реакции дороги на левое и правое колеса, вследствие чего снижается вероятность их бокового скольжения.
Совместное торможение двигателем и тормозными механизмами предотвращает блокировку колес. Это повышает устойчивость прямолинейного движения автомобиля, так как уменьшается вероятность заноса при действии боковых сил, возникающих вследствие неровностей опорной поверхности или бокового уклона дороги. Этим обусловлена целесообразность такого способа торможения на скользкой дороге.
Торможение только тормозными механизмами рабочей тормозной системы или только двигателем является частным случаем рассмотренного выше совместного торможения.
5. Распределение тормозных моментов между мостами автомобиля
Момент Мтм, который может
5. Распределение тормозных моментов между мостами автомобиля
Момент Мтм, который может
(22)
Если в приводе тормозов не используются специальные регулирующие устройства, то соотношение между моментами тормозных механизмов переднего и заднего мостов Мтм1 и Мтм2 постоянно, т.е. βт = const. Однако возможности тормозных механизмов не всегда могут быть реализованы колесами автомобиля, так как продольная реакция дороги Rx не может превосходить своего предельного значения по сцеплению, определяемого формулами (6.28) и (6.29).
Максимальный тормозной момент по сцеплению Мφ реализуется при Ry =
Максимальный тормозной момент по сцеплению Мφ реализуется при Ry =
При блокировке задних колес незначительная боковая сила может вызвать занос заднего моста, и автомобиль начнет разворачиваться в плоскости дороги, создавая аварийную ситуацию. Поэтому блокировка задних колес недопустима. Блокировка передних колес приводит к потере управляемости. В этом случае автомобиль не реагирует на повороты рулевого колеса, а продолжает прямолинейное движение в сторону вектора скорости центра масс. Очевидно, что блокировка передних колес менее опасна, чем блокировка задних. Эффективность торможения при блокировке колес значительно снижается в связи с уменьшением φх.
Наибольшее замедление при торможении обеспечивается, если колеса переднего и заднего мостов одновременно достигают условий предела блокировки, т.е. когда Мтм = Мφ1 и Мтм2 = Мφ2 при λ= λ'.
Это возможно лишь при условии строгого согласования соотношений между моментами
Это возможно лишь при условии строгого согласования соотношений между моментами
При βт = const это условие не выполняется, так как при торможении происходит перераспределение нормальных реакций Rzl и Rz2. Для определения Rzl и Rz2 можно воспользоваться формулами (6.55) и (6.56), заменив в них знак приведенной силы инерции Fja на противоположный (при торможении движение замедленное, а формулы получены для ускоренного движения). Согласно этим формулам, сила Fja при торможении увеличивает нормальные реакции дороги на передние колеса и уменьшает нормальные реакции на задние. Так как Rz1 и Rz2 постоянно изменяются, то изменяются и моменты колес по сцеплению Мφ.
Определим, как должен изменяться коэффициент βт, чтобы обеспечивалось оптимальное распределение тормозных моментов Мт1 и Мт2 между мостами автомобиля. Пренебрежем сопротивлением качению и примем hw =hc, а = 0. Тогда для двухосного автомобиля без прицепа
Для определения силы инерции воспользуемся уравнением (3), согласно которому Fja =
Для определения силы инерции воспользуемся уравнением (3), согласно которому Fja =
(23)
(24)
Подставим Ra и Rz2 в формулу (6.32) и найдем для
Подставим Ra и Rz2 в формулу (6.32) и найдем для
(25)
(26)
Выражения (23)...(26) позволяют определить соотношение тормозных моментов, при котором достигается полное использование сцепных возможностей всех колес двухосного автомобиля. При одинаковых коэффициентах сцепления всех колес с дорогой оптимальное распределение тормозных моментов обеспечивается, если они будут изменяться пропорционально нормальным реакциям дороги, т.е. при
Принимая МT1 = Мφ1, Мт2 = Mφ2 в формуле (22), найдем оптимальный коэффициент распределения тормозных моментов
(27)
Из выражения (27) следует, что оптимальное значение коэффициента βтφ зависит от
(27)
Из выражения (27) следует, что оптимальное значение коэффициента βтφ зависит от
6. Снижение эффективности тормозной системы при постоянном распределении тормозных моментов
Исходя
6. Снижение эффективности тормозной системы при постоянном распределении тормозных моментов
Исходя
(23) и (24):
При φх = 0,4...0,7 значения этих коэффициентов при экстренном торможении: для легковых автомобилей kR1 = 1,2...1,4; kR2 = 0,6...0,8; для грузовых — k R1 = 1,4...1,6; kR2 = 0,65...0,8.
Значительные пределы их изменения приводят к тому, что фактическое замедление оказывается
Значительные пределы их изменения приводят к тому, что фактическое замедление оказывается
(28)
(29)
На основании опытных данных принимают: для легковых автомобилей
кэ = 1,1…1,2; для грузовых автомобилей и автобусов — кэ = 1,3...1,4. При φx < 0,3...0,4 можно принимать кэ = 1 для всех автомобилей, так как в этом случае перераспределение нормальных реакций невелико.
Эффективность тормозной системы уменьшается в процессе эксплуатации. Поэтому правилами дорожного движения
Эффективность тормозной системы уменьшается в процессе эксплуатации. Поэтому правилами дорожного движения