Устройство автомобилей

Основы динамики торможения автомобиля

Тормозной момент

Для интенсивного поглощения кинетической энергии движущегося автомобиля используют тормозные механизмы, которые создают на колесах искусственное сопротивление движению. При этом на ступицы колес автомобиля действуют тормозные моменты М_тор , а между колесом и дорогой возникают касательные реакции дороги (тормозные силы Р_тор ), направленные навстречу движения.

Величина тормозного момента М_тор , создаваемого тормозным механизмом, зависит от его конструкции, а также усилия (в механическом) или давления (гидравлическом или пневматическом) в тормозном приводе. Усилие и давление в приводе пропорциональны возникающему тормозному моменту и тормозным силам.

Тормозной момент может быть определен по формуле:

где υ_т – коэффициент пропорциональности, изменяющийся в широких пределах и зависящий от многих факторов – температуры, наличия воды и т. д.);
Р₀ – давление в тормозном приводе.

Тормозная сила

Сумма тормозных сил на заторможенных колесах обеспечивает сопротивление торможения. В отличие от естественных сопротивлений (сила сопротивления качению или скатывающая сила) сила торможения может регулироваться от нуля до максимального значения, соответствующего экстренному торможению.

Если тормозящее колесо не проскальзывает по поверхности дороги, то кинетическая энергия автомобиля переходит в работу трения тормозного механизма и частично в работу сил естественных сопротивлений. При интенсивном торможении колесо может быть заблокировано тормозным механизмом, тогда оно скользит по дороге юзом и работа трением имеет место между шиной и опорной поверхностью.

По мере увеличения интенсивности торможения растут затраты энергии на проскальзывание шин, вследствие чего увеличивается их износ. Особенно велик износ шин при блокировке колес на дорогах с твердым покрытием и при высоких скоростях скольжения.
Торможение с блокировкой колес нежелательно и по условиям безопасности движения, поскольку на заблокированном колесе тормозная сила значительно меньше, чем при торможении на грани блокировки. Кроме того, при скольжении по дороге автомобиль теряет управляемость и устойчивость.

Предельное значение тормозной силы определяется коэффициентом сцепления φ_x колес с дорогой:

Для всех колес двухосного автомобиля:

где Р_тор1 и Р_тор2 – тормозные силы на колесах передней и задней оси автомобиля соответственно; G – вес автомобиля.

Уравнение движения автомобиля при торможении

Для вывода уравнения движения автомобиля при торможении спроецируем все силы, действующие на автомобиль при торможении (рис. 1) на плоскость дороги:

где Р_f – сила сопротивления качению;
Р_тд – сила трения в двигателе, приведенная к колесам; зависит от рабочего объема двигателя, передаточного числа трансмиссии, радиуса колеса и КПД трансмиссии;
Р_α – сила сопротивления подъему;
Р_ω – сила сопротивления воздуха;
Р_j – сила инерции при поступательном движении;
Р_г – сила гидравлического сопротивления в агрегатах трансмиссии, обусловленная вязкостью смазочного материала.

Для упрощения расчетов принимаем некоторые допущения, которые несуществленно повлияют на результаты.
При выключенном сцеплении или нейтральной передаче в коробке передач Р_тд = 0.
Учитывая, что скорость автомобиля во время торможения падает, можно принять силу сопротивления воздуха Р_ω = 0.
Так как сила гидравлического сопротивления трансмиссии Р_г мала по сравнению силой Р_тор , ею тоже можно пренебречь, особенно при экстренном торможении.
Принятые допущения позволяют переписать уравнение (1) в упрощенном виде:

Учитывая формулы (1) и (2), получим:

где m – масса автомобиля; jз – замедление автомобиля.

Разделив обе части уравнения на силу тяжести автомобиля, получим:

где g – ускорение свободного падения.

Показатели тормозной динамичности

Показателями тормозной динамичности автомобиля являются: замедление jз , время торможения t_тор и тормозной путь S_тор .

Замедление автомобиля

Роль различных сил при замедлении автомобиля в процессе торможения неодинакова. При небольших скоростях пренебрегают силой сопротивления воздуха, поскольку она незначительна.
С учетом этого уравнение замедления будет иметь вид:

Так как коэффициент продольного сцепления колеса с опорной поверхностью φ_x обычно значительно больше коэффициента сопротивления дороги ψ , то при торможении автомобиля на грани блокировки, когда усилие прижатия тормозных колодок таково, что дальнейшее увеличение этого усилия приведет к блокировке колес, величиной ψ в уравнении (3) можно пренебречь.
Тогда получим:

При торможении с отключенным двигателем коэффициент вращающихся масс можно принять равным единице ( δ_вр от 1,02 до 1,04), тогда получим:

Если при торможении автомобиля коэффициент сцепления φ_x колес с дорогой не меняется, то величина замедления остается постоянной, независимо от скорости движения.

Время торможения

Время t_о торможения автомобиля до полной остановки складывается из отрезков времени:

где t_р – время реакции водителя, в течение которого он принимает решение и переносит ногу на педаль тормоза, оно составляет 0,2…0,5 с;
t_пр – время срабатывания привода тормозного механизма, т. е. в течение этого промежутка времени происходит перемещение деталей в приводе. Время срабатывания привода зависит от типа привода и его технического состояния: для гидропривода t_пр = 0,005…0,07 с для дисковых тормозных механизмов и t_пр = 0,15…1,2 с для барабанных тормозных механизмов; для систем с пневматическим приводом t_пр = 0,2…0,4 с;
t_н – время нарастания замедления. С момента соприкосновения деталей в тормозном механизме замедление увеличивается с нуля до того установившегося значения, которое обеспечивает сила, развиваемая в приводе тормозного механизма. Время нарастания замедления может меняться в пределах от 0,05 до 0,2 и зависит от типа автомобиля, состояния дороги, дорожной ситуации, квалификации и состояния водителя, состояния тормозной системы. Оно возрастает с увеличением веса автомобиля и уменьшением коэффициента сцепления колес с дорогой;
t_уст – врем движения с установившимся замедлением или время торможения с максимальной интенсивностью соответствует тормозному пути. В этот период времени замедление автомобиля практически постоянно.

Считая, что нарастание замедления и снижение скорости осуществляются по линейному закону, а максимальная интенсивность торможения может быть получена только при полном использовании коэффициента сцепления φ_x , полное время торможения автомобиля можно определить по формуле:

где v – скорость движения автомобиля до начала торможения;
t_сумм = t_р + t_пр + 0,5 t_н – время до начала установившегося замедления.

Тормозной путь

Величина тормозного пути зависит от характера замедления автомобиля.
Обозначив пути, проходимые автомобилем за время t_р , t_пр , t_н и t_уст соответственно S_р , S_пр , S_н и S_уст , можно записать, что полный остановочный путь S_о автомобиля от момента обнаружения препятствия до полной остановки может быть представлен в виде суммы:

Первые три слагаемые представляют собой путь пройденный автомобилем за время t_сумм . Он может быть представлен, как

С учетом допущений, позволяющих пренебречь силами сопротивления воздуха и дороги можно вывести формулу полного остановочного пути автомобиля:

где j_уст – максимальное замедление автомобиля, равное установившемуся замедлению. Значение j_уст можно определить опытным путем, используя прибор для измерения замедления движущегося транспортного средства – деселерометр.

Тормозной момент задних колес автомобиля

pasha78 » 29.06.2009 13:02

Re: Тормозные усилия задних колес при ТО

nitro777 » 29.06.2009 15:22

Re: Тормозные усилия задних колес при ТО

raf999 » 29.06.2009 16:58

Re: Тормозные усилия задних колес при ТО

raf999 » 29.06.2009 17:00

Re: Тормозные усилия задних колес при ТО

Zek625 » 29.06.2009 19:10

Re: Тормозные усилия задних колес при ТО

ТАХ » 30.06.2009 2:25

Re: Тормозные усилия задних колес при ТО

SecorD » 30.06.2009 16:23

Re: Тормозные усилия задних колес при ТО

raf999 » 30.06.2009 16:35

Re: Тормозные усилия задних колес при ТО

ТАХ » 30.06.2009 17:10

Re: Тормозные усилия задних колес при ТО

SecorD » 30.06.2009 21:01

Re: Тормозные усилия задних колес при ТО

ТАХ » 01.07.2009 3:35

Re: Тормозные усилия задних колес при ТО

Sprite » 01.07.2009 6:46

Re: Тормозные усилия задних колес при ТО

raf999 » 01.07.2009 16:39

Re: Тормозные усилия задних колес при ТО

Scaut » 02.07.2009 8:42

Re: Тормозные усилия задних колес при ТО

pro_s » 02.07.2009 16:15

Re: Тормозные усилия задних колес при ТО

nitro777 » 02.07.2009 18:13

Re: Тормозные усилия задних колес при ТО

Dimon » 02.07.2009 18:31

Есть сильное подозрение, что данный человек боялся проблем с прохождением техосмотра и что бы, не возникало лишних вопросов при торможении на стенде, он нажал одновременно на педаль тормоза и воспользовался ручником, но это он исходил скорее из того что, при прохождении ГТО смотрят ни на силу торможения, а на разницу в тормозном усилии на одной оси в процентном эквиваленте.

Регулятор уменьшает давление в приводе тормозных механизмов задних колес. При торможении сила инерции движущегося автомобиля и противодействующая ей сила трения (точка приложения которой ниже центра тяжести автомобиля) создают продольный опрокидывающий момент. Мягкая передняя подвеска автомобиля, реагируя на него, «проседает», а задние колеса «разгружаются». Поэтому даже при неэкстренном интенсивном торможении задние колеса могут блокироваться, что часто приводит к заносу автомобиля. В зависимости от изменения расстояния между элементами задней подвески и кузовом автомобиля (его продольного наклона) давление в приводе задних тормозов (по сравнению с передними) ограничивается.

Рабочий контур, согласно требованиям ЕЭС, должен делиться на основной и вспомогательный. Если вся система исправна, то работают оба, но при разгерметизации одного — другой продолжает работать, становясь вспомогательным (аварийным). Наиболее распространены три компоновки разделения рабочих контуров (см. рис.):
— 2 + 2 тормозных механизма, подключенных параллельно (передние + задние);
— 2 + 2 тормозных механизма, подключенных диагонально (правый передний + левый задний и т. д.);
— 4 + 2 тормозных механизма (в один контур подключены тормозные механизмы всех колес, а в другой только два передних).

Различные рабочие контуры:

См. рис. Схема компоновки гидропривода:

1 — главный тормозной цилиндр с вакуумным усилителем; 2 — регулятор давления жидкости в задних тормозных механизмах; 3-4 — рабочие контуры.

Система распределения тормозных усилий и подтормаживания автомобиля

1. Система распределения тормозных усилий

Современный автомобиль устроен так, что на заднюю ось приходится меньшая нагрузка, чем на переднюю (рис. 1, а). Для сохранения устойчивости автомобиля тормозные усилия должны распределяться таким образом, чтобы колеса передней оси блокировались раньше колес задней оси, что обеспечит сохранение определенной минимальной курсовой устойчивости.

При резком торможении происходит дополнительное перераспределение нагрузки на переднюю ось (рис. 1, б). Автомобиль накреняется относительно поперечной оси («клюет»), в результате чего нагрузка, приходящаяся на заднюю ось, и максимальная сила

Рис. 1. Распределение нагрузки на автомобиль: а — в статическом состоянии; б — при торможении

сцепления с дорожным покрытием уменьшаются, и задние колеса могут оказаться заблокированными. Автомобиль с заблокированными задними колесами неустойчив и может в любой момент сорваться в неконтролируемый занос. Для предотвращения блокировки задних колес используется система распределения тормозных усилий, которая реализуется за счет управления тормозным усилием задней оси.

Система распределения тормозных усилий представляет собой программное расширение антиблокировочной системы тормозов, т.е. использует конструктивные элементы системы ABS.

Общепринятыми торговыми названиями системы являются:

• EBD — Electronic Brake Force Distribution;
• EBV — Elektronishe Bremskraftverteilung.

По данным датчиков частоты вращения колес блок управления ABS сравнивает тормозные усилия передних и задних колес. Когда разница между ними превышает заданную величину, включается алгоритм EBV. Блок управления ESP/ABS на основании входящих сигналов регистрирует, что на передней оси срабатывает ABS и водитель нажимает педаль тормоза достаточно быстро и сильно. Тогда система самостоятельно повышает тормозное давление задних колес до начала срабатывания на них ABS.

Для увеличения давления используется насос обратной подачи, оба впускных клапана задних колес остаются открытыми до тех пор, пока по данным датчиков угловой скорости задних колес не будет установлено, что задние колеса близки к блокированию. Тогда управление перенимает система ABS, регулирующая давление по трем фазам: «удержание давления», «сброс давления» и «увеличение давления» для полного использования тормозного потенциала задних колес с одновременным сохранением курсовой устойчивости автомобиля.

2. Система замедления задних колес

Упрощенно систему замедления задних колес (Hinterachsvollverzögerung, HVV) можно представить себе как функцию, противоположную электронному распределению тормозных усилий EBV. Если EBV преследует цель не допустить избыточного торможения задних колес, то HVV обеспечивает такое увеличение тормозного давления задней оси, что на задних колесах происходит срабатывание ABS.

При торможении сильно нагруженного автомобиля из-за его большой массы и, соответственно, инертности, необходимы большие тормозные усилия. Цель системы HVV состоит в том, чтобы обеспечить оптимальное использование всего потенциала сцепления колес с дорогой для полностью нагруженного автомобиля.

Оптимальное торможение достигается в режиме работы ABS. Когда водитель нажимает педаль тормоза, в режим работы ABS сначала выводятся передние колеса, в то время как задние колеса все еще находятся вне зоны срабатывания ABS.

Система ABS срабатывает, когда колеса склонны к блокированию, но вследствие полной загрузки автомобиля колеса позже начинают проявлять эту склонность, так как из-за высокой нагрузки на заднюю ось увеличивается максимальная сила сцепления задних колес с дорогой и они могут воспринимать большие тормозящие усилия, чем передние. Поэтому на полностью загруженном автомобиле задние колеса сами по себе не реализуют максимальный тормозной потенциал до конца.

Для полного задействования этого потенциала и применяется функция HVV, которая самостоятельно повышает тормозное давление задних колес настолько, что и на них срабатывает ABS.

Принцип работы системы замедления задних колес (рис. 2) аналогичен принципу работы системы распределения тормозных усилий.

Рис. 2. Схема действия системы замедления задних колес