ТОРМОЖЕНИЕ АВТОМОБИЛЯ

Надежные и эффективные тормоза позволя­ют водителю уверенно вести автомобиль с большой ско­ростью и вместе с тем обеспечивают необходимую без­опасность движения.

В процессе торможения кинетическая энергия авто­мобиля переходит в работу трения между фрикционны­ми накладками колодок и тормозными барабанами, а также между шинами и дорогой (рис. 2).

Величина тормозного момента, развиваемого тормоз­ным механизмом, зависит от его конструкции и давле­ния в приводе. Для наиболее распространенных типов тормозных приводов, гидравлического и пневматическо­го, сила нажатия на колодку прямо пропорциональна давлению, развиваемому в приводе при торможении.

Тормоза современных автомобилей могут развивать момент, значительно превышающий момент силы сцеп­ления шины с дорогой. Поэтому весьма часто в прак­тике наблюдается юз, когда при интенсивном торможе­нии колеса автомобиля блокируются и скользят по до­роге, не вращаясь. До блокировки колеса между тор­мозными накладками и барабанами действует сила трения скольжения, а в зоне контакта шины с дорогой — сила трения покоя. После блокировки, наоборот, между трущимися поверхностями тормоза действует сила тре­ния покоя, а в зоне контакта шины с дорогой — сила трения скольжения. При блокировке колеса затраты энергии на трение в тормозе и на качение прекращаются и почти все тепло, эквивалентное поглощаемой кине­тической энергии автомобиля, выделяется в месте кон­такта шины с дорогой. Повышение температуры шины приводит к размягчению резины и уменьшению коэф­фициента сцепления. Поэтому наибольшая эффектив­ность торможения достигается в случае качения колеса на пределе блокировки.

При одновременном торможении двигателем и тор­мозами достижение величины силы сцепления на веду­щих колесах происходит при меньшей силе нажатия на педаль, чем при торможении только тормозами. Дли­тельное торможение (например, во время движения на затяжных спусках) в результате нагрева тормозных ба­рабанов резко уменьшает коэффициент трения фрикци­онных накладок, а следовательно, и тормозной момент. Таким образом, торможение с неотъединенным двигате­лем, применяемое в качестве дополнительного способа уменьшения скорости, позволяет увеличить срок службы тормозов. Кроме того, при торможении с неотъединен­ным двигателем увеличивается поперечная устойчивость автомобиля.

Рис. 2. Силы, действую­щие на колесо автомоби­ля при торможении

Различают экстренное и служебное торможение.

Служебным называется торможение для остановки автомобиля или снижения скорости движения в заранее назначенном водителем месте. Снижение скорости в этом случае осуществляется плавно, чаще комбиниро­ванным торможением.

Экстренным называется торможение, которое произ­водится в целях предотвращения наезда на неожиданно появившееся или замеченное препятствие (предмет, ав­томобиль, пешеход и пр.). Это торможение может быть охарактеризовано остановочным путем и тормозным пу­тем автомобиля.

Под остановочным путем понимают расстояние, кото­рое пройдет автомобиль от момента обнаружения води­телем опасности до момента остановки автомобиля.

Тормозным путем называют часть остановочного пу­ти, который пройдет автомобиль с момента начала тор­можения колес до полной остановки автомобиля.

Общее время t0, необходимое для остановки автомо­биля с момента возникновения препятствия («остано­вочное время»), можно представить в виде суммы не­скольких составляющих:

t0 = tр + tпр + tу + tT,

где tр — время реакции водителя, с;

tпр — время между началом нажатия на тормозную педаль и началом действия тормозов, с;

tу — время увеличения замедления, с;

tT — время полного торможения, с.

Сумму tnp+ty часто называют временем срабатыва­ния тормозного привода.

Автомобиль в течение каждого из составляющих ин­тервалов времени проходит определенный путь, и их сумма является остановочным путем (рис. 3):

S0 = S1 + S2 + S3, м,

где S1, S2, S3 — соответственно пути, пройденные авто­мобилем за время tр, tПр+tу, tт.

За время tр водитель осознает необходимость тормо­жения и переносит ногу с педали подачи топлива на пе­даль тормоза. Время tр зависит от квалификации води­теля, его -возраста, утомляемости и других субъектив­ных факторов. Оно колеблется от 0,2 до 1,5 с и более. При расчетах обычно принимают tр = 0,8 с.

Время tnp необходимо для выбирания зазоров и пе­ремещения всех деталей привода (педали, поршней тор­мозных цилиндров или диафрагмы тормозных камер, тормозных колодок). Это время зависит от конструкции тормозного привода и его технического состояния.

Рис. 3. Путь торможения и дистанция безопасности автомобиля

В среднем для исправного гидравлического привода мо­жно принять tпp = 0,2 с, а для пневматического — 0,6 с, У автопоездов с пневматическим приводом тормозов время tпр может достигать 2 с. Отрезок tу характеризу­ет время постепенного увеличения замедления от нуля (начало действия тормозов) до максимального значения. Это время составляет в среднем 0,5 с.

В течение времени tp+tпp автомобиль движется рав­номерно с начальной скоростью Vа. За время tу скорость несколько уменьшается. В течение временя tт замедле­ние сохраняется примерно постоянным. В момент оста­новки автомобиля замедление уменьшается до нуля практически мгновенно.

Остановочный путь автомобиля без учета силы сопро­тивления дороги можно определить по формуле

S = (t*V0/3.6) + kэ(Va2/254Фх)

где S0 — остановочный путь, м;

VA — скорость движения автомобиля в начальный момент торможения, км/ч;

kэ — коэффициент эффективности торможения, ко­торый показывает, во сколько раз действи­тельное замедление автомобиля меньше теоре­тического, максимально возможного на данной дороге. Для легковых автомобилей kэ~1,2, для грузовых автомобилей и автобусов kэ~1,3 — 1,4;

Фх — коэффициент сцепления шин с дорогой,

t=tр + tпр + 0,5tу.

Выражение kэ= V2 /(254 ух) — представляет тормозной путь, величина которого, как это видно из формулы, пропор­циональна квадрату скорости, с которой двигался авто­мобиль перед началом торможения. Поэтому при увели­чении скорости движения вдвое, например, с 20 до 40 км/ч, тормозной путь увеличится в 4 раза.

Нормативы эффективности действия ножного тормо­за автомобилей в условиях эксплуатации приведены в табл. 1 (начальная скорость торможения 30 км/ч).

При торможении на снежных и скользких дорогах тормозные силы всех колес автомобиля достигают зна­чения силы сцепления практически одновременно. По­этому при Фх<0,4 следует принимать кэ= 1 для всех ав­томобилей.

Таблица 1

Вид транспортного средства Тормозной путь, м, не более Максималь­ное замедле­ние, м/с2, не менееЛегковые автомобили и другие, сконструи­рованные на их базе

7,2

5,8

Грузовые автомобили с разрешенной мас­сой до 8 т, а также автопоезда, сконструи­рованные на их базе; автобусы длиной до 7,5 м

9,5

5,0

Грузовые автомобили с разрешенной мас­сой более 8т, а также автопоезда, сконст­руированные на их базе; автобусы длиной более 7,5 м

11,0

4,2

Замедление величины изменения (уменьшения) ско­рости движения автомобиля в течение одной секунды является важным оценочным показателем эффективно­сти действия тормозов. Величина замедления при тор­можении пропорциональна тормозной силе, действую­щей на автомобиль, зависит она также и от величины коэффициента сцепления:

jз= (Фхg)/kэ, м/с2.

Нормы эффективности торможения, которые преду­смотрены правилами движения, рассчитаны на дороги с асфальто- или цементобетонным покрытием с коэффи­циентом сцепления не ниже 0,6. При торможении авто­мобиля под действием силы инерции создается момент, увеличивающий нагрузку на передние колеса и умень­шающий нагрузку на задние, т. е. происходит так назы­ваемое перераспределение динамического веса между осями. В этом случае передняя часть автомобиля нагру­жается и прижимается к дороге, а задняя, наоборот, разгружается и приподнимается. Это явление проявля­ется тем заметнее, чем интенсивнее торможение. В ре­зультате происходящей разгрузки задние колеса более склонны к затормаживанию «на юз», особенно у автомо­билей, имеющих в статическом состоянии примерно рав­ную нагрузку на оси. Во время торможения автомобиля величины тормозных сил на колесах правой и левой стороны могут быть неодинаковы. В результате этого образуется момент, поворачивающий автомобиль вокруг вертикальной оси, что может вызвать занос автомобиля. Причинами подобного явления могут быть различное состояние накладок и барабанов, разрегулировка и уве­личение зазора между накладками и барабаном, раз­личное состояние шин и т. д.

Ухудшение тормозной динамичности может также на­ступить вследствие проникновения в тормоза масла, во­ды или грязи, уменьшающих тормозной момент.

Значительное влияние на величину тормозного пути оказывает состояние покрытия. Новое покрытие имеет шероховатую поверхность, микроскопические выступы которой, вдавливаясь в резину покрышки, увеличивают её сцепление с дорогой. По мере износа покрытия микронеровности уменьшаются, поверхность становится гладкой и. коэффициент сцепления уменьшается.

На зимних заснеженных и обледенелых дорогах ус-, ловия сцепления резко ухудшаются, и стирается разлит чне в.тормозной динамичности автомобилей всех типов, характерное при торможении на сухих покрытиях.