Тормозная динамика автомобиля

В тормозном механизме автомобиля действуют следующие силы (рис. 78):

• сила Р₁, которая прижимает колодки при торможении к тормозному барабану;
• сила трения Р_тр, которая возникает между колодками и барабанами при торможении, эта сила образует пару, плечо которой равно диаметру тормозного барабана;
• реакция Р₂, которая создается разжимным устройством;
• равнодействующая R силы трения Р_тр и реакции Р₂, которая прижимает к барабану левую (переднюю) колодку и отжимает от барабана правую (заднюю) колодку (на рис. 78 колесо вращается против часовой стрелки).

Между колесом и дорогой при торможении возникает тормозное усилие Р_тр, сила Р_j, появляется момент трения М_тр (направлен в противоположную вращению колеса сторону, создается распределенными на поверхности фрикционных накладок силами трения).

Уравнение тягового баланса при торможении имеет следующий вид:

Р_j = Р_тор + Р_w + Р_ψ

Максимальная тормозная сила на одном колесе равна силе сцепления колеса с дорогой:

Р_{тор max} = φZ_к,

где Z_к — нормальная реакция на колесе, φ — коэффициент сцепления. Если тормозная сила меньше, чем сила сцепления, то при торможении колеса не вращаются, а скользят по дороге (юз).



Максимальная тормозная сила при наличии тормозов на передних и задних колесах равна:

Р_{тор max} = φZ₁ + φZ₂ = φG_a.

Силы реакции на передних и задних колесах Z₁ и Z₂ вычисляются по следующим формулам:

Z₁ = (G_ab + Р_торh_d/L, Z₂ = (G_aа — Р_торh_d)/L,

где h_d — расстояние от центра тяжести автомобиля до поверхности дороги, L — база автомобиля, а, b — расстояния от центра тяжести автомобиля до перпендикуляров, проходящих через центры соответственно передних и задних колес, L=а+b (данные выражения получаются из уравнений моментов относительно осей, проходящих через точки опоры соответственно передних и задних колес).

Условие наилучшего распределения тормозных сил между передними и задними колесами имеет следующий вид:



если Р_тор=φG_a (максимальная интенсивность торможения).

Основные измерители тормозных свойств автомобиля: (замедление) отрицательное ускорение (наиболее объективный параметр), тормозной путь (наиболее наглядный параметр) и время торможения. При торможении на горизонтальной дороге, имеющей твердое покрытие хорошего качества, для ускорения справедливо: —j=φg (коэффициентом f из-за малости пренебрегают, а коэффициент β=1). В случае экстренного торможения значение ускорения равно 7,5—8 м/с² (для всех марок автомобилей на сухой асфальтобетонной дороге). Оптимальное значение ускорения равно 1,5—2,5 м/с².



Минимальный тормозной путь равен:

S_тор = v_a²/(2·3,6²gφ) = v_a²/(254φ).

То есть величина тормозного пути прямо пропорциональна квадрату скорости движения автомобиля и обратно пропорциональна коэффициенту сцепления колес с дорогой.

Реальный тормозной путь может превышать расчетный почти на 30%, он равен

S_тор =Kv_a²/254,

где К — поправочный коэффициент, учитывающий не только коэффициент сцепления, но и техническое состояние тормозов, реакцию водителя, время срабатывания приводов, время нарастания замедления.

Время торможения вычисляется по формуле:

t_тор = (v_a₁ — v_a₂)/j_тор,

где j — тормозное ускорение, v_a₁, v_a₂ — скорость движения передних и задних колес,

или по формуле:

t = v_a₁/(φg),

если торможение происходит до полной остановки автомобиля и j=φg (предельный случай).