Рис. 78. Схема тормозного механизма
- сила Р1, которая прижимает колодки при торможении к тормозному барабану;
- сила трения Ртр, 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 Ртр 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 Ртр, сила Рj, появляется момент трения Мтр (направлен в противоположную вращению колеса сторону, создается распределенными на поверхности фрикционных накладок силами трения).
Уравнение тягового баланса при торможении имеет следующий вид:
Рj = Ртор + Рw + Рψ
Максимальная тормозная сила на одном колесе равна силе сцепления колеса с дорогой:
Ртор max = φZк,
где Zк — 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:
Ртор max = φZ1 + φZ2 = φGa.
Силы реакции на передних и задних колесах Z1 и Z2 вычисляются по следующим формулам:
Z1 = (Gab + Рторhd/L, Z2 = (Gaа — Рторhd)/L,
где hd — 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 Ртор=φGa (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:
Sтор = va²/(2·3,6²gφ) = va²/(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
Sтор =Kva²/254,
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:
tтор = (va1 — va2)/jтор,
где j — тормозное ускорение, va1, va2 — скорость движения передних и задних колес,
или по формуле:
t = va1/(φg),
если торможение происходит до полной остановки автомобиля и j=φg (предельный случай).