Лекция 22

Устойчивость автомобиля при торможении

Прежде всего необходимо разобраться: почему так часты случаи заноса автомобиля при торможении, каковы физические процессы, происходящие при потере транспортным средством устойчивого положения на дороге?

Под устойчивостью автомобиля при торможении понимается его способность сохранять заданное водителем направление движения при воздействии внешних сил, возникающих в результате торможения.

Даже небольшой опыт управления автомобилем, имеющийся у каждого курсанта убеждает, что автомобиль устойчиво движется по мокрой дороге в определенных режимах движения и выходит из подчинения при торможении.

Рассмотрим схему сил, действующих в месте контакта шины с дорогой. При этом примем допущение, что сцепление шин с дорогой одинаково в любом направлении.

Предельная сила и ее составляющие:

Рис 1.

Предельная касательная сила, которая может быть реализована колесом, равна произведению коэффициента сцепления на величину вертикальной нагрузки на колесо . Если при торможении на колесо одновременно с тормозной силой действует какая - либо случайная поперечная сила, то в контакте с дорогой возникает боковая реакция . Величина равнодействующей реакции дороги в этом случае будет направлена под углом к плоскости вращения колеса. Величина ее не может быть больше силы сцепления:

(1)

Анализируя формулу, можно сделать вывод: поскольку предельная касательная сила для данных условий движения является постоянной величиной, при росте продольной составляющей , поперечная составляющая, обеспечивающая устойчивость колеса в поперечном направлении, падает. При увеличении до значения предельной величины по сцеплению величина становится равной нулю. Значит, любая малая сила способна смещать колесо в поперечном направлении. Похожий пример: движение хоккейной шайбы по льду и изменение первоначального направления ее движения при столкновении с малым выступом на поверхности льда.

Таким образом, в момент достижения на колесах тормозной силы, предельной по сцепным возможностям, малые поперечные силы (уклон дороги, порыв ветра, наезд на неровности дороги) могут резко изменить направление движения автомобиля.

При блокировке задних колес начинается занос автомобиля, при блокировке передних колес водитель не имеет возможности направлять автомобиль, т.к. несмотря на поворот управляемых колес, машина продолжает движение в сторону действия результирующей силы.

Занос автомобиля может быть также следствием неравенства тормозных сил на правых и левых колесах автомобиля. Причинами неравенства тормозных сил могут быть:

разное значение коэффициента сцепления под колесами;

неправильная регулировка тормозных механизмов.

Для иллюстрации причин заноса рассмотрим схему на рис. 2.

Из рис.2. видно, что вследствие неравенства тормозных сил на правом и левом колесе оси, равнодействующая этих сил приложена со смещением относительно середины оси, где приложена равнодействующая сил инерции. Пара сил с плечом “” стремится развернуть ось с колесами на дороге.

Рис. 2.Схема заноса оси при неравенстве тормозных сил

При неравномерной блокировке колес, колеса, остановившиеся первыми, имеют коэффициент сцепления с дорогой меньший, чем отстающие, что ведет даже на дороге с однородным покрытием к появлению разных тормозных сил на колесах и к возможности заноса автомобиля.

Торможение двигателем выгодно применять на спусках большой протяжностью, оставляя колесные механизмы холодными на случай непредвиденной необходимости остановки. Иногда оказывается полезным использование торможение двигателем при эксплуатации на скользких покрытиях из-за большой плавности и равномерности приложения тормозных сил.

При торможении двигателем уменьшают подачу топлива в камеры сгорания, вследствие чего коленчатый вал двигателя в соответствии с характеристикой резко уменьшает частоту вращения. Однако из-за включенной трансмиссии коленчатый вал вращается с частотой большей, чем соответствующая подача топлива. В результате двигатель из моторного режима переходит в работу на режим компрессора потребляя кинетическую энергию движущегося автомобиля на сжатие газовой смеси, поступающей в цилиндры двигателя. При этом энергия потребляется тем больше, чем частота вращения коленчатого вала двигателя. Отсюда, при неизменной скорости вращения автомобиля включение низшей передаче в КП автомобиля способствует более энергичному торможению.

На рис. 3. показана зависимость интенсивности замедления автомобиля от скорости движения при включении различных передач.

Однако, указанным приемам злоупотреблять нельзя, т.к. включение низшей передачи на высокой скорости движения автомобиля может привести к чрезвычайному повышению частоты вращения коленчатого вала и поломке двигателя.

Гидродинамический тормоз-замедлитель работает на принципе гидромуфты с заторможенным турбинным колесом, а насосное колесо приводится от вала, связанного с колесами автомобиля (рис. 4).

Рис.3.

Тормоз включается путем заполнения полости гидромуфты жидкостью от гидрогазового аккумулятора. При оттормаживании жидкость из полости гидромуфты откачивается и тормозное воздействие исчезнет.

Электродинамический тормоз-замедлитель (рис.5) работает на принципе создания вихревых токов при вращении ротора в магнитном поле, созданном обмотками возбуждения в статоре. В результате взаимодействия магнитных полей вихревых токов и полей статора создается эффективное притормаживание ротора и связанных с ним колес автомобиля.

Рис. 4. Схема гидродинамического тормоза-замедлителя

Замедление, создаваемое таким устройством достигает 0,8 м/с и при испытаниях позволило поддерживать постоянную скорость автобуса ЛАЗ-699 на уклоне 8% без применения других тормозных систем.

При торможении можно рассматривать два приема:

торможение с включенным сцеплением и торможение с выключенным сцеплением.

В случае необходимости торможения при включенной высшей передаче (или предшествующей) целесообразно выключение сцепления одновременно с торможением. В противном случае колесные тормозные механизмы будут поглощать также кинетическую энергию деталей двигателя и часть его мощности. Из-за этого тормозной путь автомобиля возрастает.

Рис.5.

Если же двигатель создает значительное сопротивление при уменьшении подачи топлива (например, при движении автомобиля на низшей передаче). Выгодно торможение с включенным сцеплением. При этом распределение тормозных сил по колесам оказывается более плавным и равномерным.

РЕГУЛИРОВАНИЕ ТОРМОЗНЫХ СИЛ.

Статистическое и динамическое регулирование тормозных сил. Противобло-кировочные системы. Влияние эксплуатационных факторов на динамику торможения.

Блокировка колес при торможении неблагоприятно сказывается на эффективности действия тормозной системы, т.к. было показано, что при скольжении колес по опорной поверхности уменьшается коэффициент сцепления шин с дорогой и усилия водителя по остановке автомобиля применяются с малым эффектом.

Одним из важнейших мероприятий по повышению безопасности машины является регулирование тормозных сил, обеспечивающее при экстренных торможениях оптимальное соотношение горизонтальных сил между осями автомобиля.

Знание закономерностей процесса перераспределения нагрузок позволит офицеру- автомобилисту свободно разбираться в вопросах конструкций противоблокировочных систем, установка которых на автомобилях является близкой перспективой.

Дата добавления: 2014-01-13