Процесс торможения. Диаграмма торможения
Время торможения автомобиля складывается из следующих составляющих:
— время реакции водителя, в течение которого принимается решение;
— время приведения в действие тормозов;
— время нарастания тормозного усилия на колесах;
Процесс торможения показан на графике рис. 142. Этот график называется диаграммой торможения автомобиля. По оси ординат графика отложена тормозная сила, по оси абсцисс — время торможения.
Рис. 142. Диаграмма торможения автомобиля
Время реакции водителя t1составляет обычно 0,2. 0,3 секунды. Если водитель болен или устал, время реакции может существенно увеличиться и достичь одной секунды и более. Возрастает оно также под влиянием алкоголя. Даже незначительная доля алкоголя ведет к увеличению времени реакции на 30. 40 %.
Время приведения в действие тормозов t2, в течение которого нажимается тормозная педаль и выбираются зазоры между тормозной накладкой и барабаном составляет 0,1. 0,15 секунды.
Время нарастания тормозного усилия на колесах t 3 зависит от типа привода и составляет 0,15. 0,25с для гидравлического привода и 0,3. 0,6с — для пневматического.
Зимой время нарастания тормозного усилия тормозов с пневматическим приводом может существенно увеличиться вплоть до их полного отключения из-за того, что трубопроводы в местах переходов, где имеется увеличение площади поперечного сечения, забиваются льдом от выпадающего конденсата паров воды, всегда имеющихся в воздухе.
Учитывая, что автомобиль, даже при скорости 60 км/ч, в течение одной секунды проходит 16,6 м, для сокращения длины тормозного пути подготовительный период до начала торможения должен быть минимальный.
Время растормаживания обычно близко по величине к времени нарастания тормозного усилия.
Имея преимущества из-за сравнительной простоты, небольших размеров,
г и д р а в л и ч е с к и й привод тормозов становится непригодным для автомобилей с полной массой более 5. 5,5 тонн, т.к. необходимое для торможения усилие на тормозной педали превосходит возможности водителя. Например, чтобы затормозить на сухом асфальте до юза колес полностью груженый автомобиль ГАЗ-52 массой 5,17 тонны, требуется усилие на педали 1250 Н, что редко кто мз водителей может создать.
Поэтому на грузовиках массой более этой величины используется пневматический привод тормозов, при котором торможение осуществляется за счет давления сжатого воздуха. С этой целью на автомобиле устанавливается компрессор, баллоны для сжатого воздуха и пр., значительно усложняющие конструкцию.
Чтобы использовать преимущества гидравлического и пневматического приводов, иногда (автомобили Урал, КЗКТ-7428, КЗКТ-538 и др.) привод тормозов делается комбинированный – пневмогидравлический, в котором высокое давление тормозной жидкости (10 МПа и более) создается за счет сравнительно небольшого (до 0,8 МПа) давления воздуха. Размеры рабочих тормозных цилиндров значитально меньше, чем тормозных камер и могут быть устанавлены между концами тормозных колодок.
На легковых и небольших грузовых автомобилях с бензиновыми двигателями, имеющими гидравлический привод тормозов, усилие на тормозной педали снижается нередко путем установки вакуумного усилителя, работающего от впускной системы двигателя.
Оценка примененного на автомобиле тормозного механизма производится с помощью коэффициента эффективности, показывающего во сколько раз создаваемый тормозной момент с учетом заклинивания тормозных колодок превышает момент без заклинивания. Для оценки тормозного механизма используется его «характеристика», под которой имеется в виду отношение тормозной силы на радиусе тормозного барабана (диска) к приводной силе, прижимающей колодки к барабану (диску). Для барабанного тормозного механизма с одной заклиниваемой колодкой характеристика равна 2, с двумя — 4, а с двумя заклиниваемыми плавающими колодками — 7.
Усилие на тормозной педали автомобиля с барабанными тормозными механизмами зависит от коэффициента трения накладки по барабану: при снижении коэффициента трения после нескольких торможений необходимое для торможения усилие на педали возрастает в 2. 4 раза и более. Это затрудняет управление автомобилем, особенно при высоких скоростях.
На тормозной педали автомобиля с дисковыми тормозными механизмами, в которых колодки при торможении не поджимаются дополнительно силами трения (не заклиниваются) и открытый диск хорошо охлаждается, усилие изменяется незначительно. Стабильностью усилия на тормозной педали объясняется широкое применение дисковых тормозных механизмов на современных быстроходных легковых автомобилях.
Так как в дисковом тормозном механизме зазор между накладкой и диском практически отсутствует, поднимаемая передними колесами пыль, попадая между диском и накладкой, вызывает быстрый износ накладки. Поэтому на легковых автомобилях для задних колес часто используют барабанные тормозные механизмы, однако за рубежом на последних моделях легковых автомобилей дисковые тормоза стали применять на всех колесах.
Источник статьи: http://studopedia.ru/27_32874_protsess-tormozheniya-diagramma-tormozheniya.html
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 Мтор , а между колесом и дорогой возникают касательные реакции дороги (тормозные силы Ртор ), направленные навстречу движения.
Величина тормозного момента Мтор , 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 υт – 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 φx колес с дорогой:
Для всех колес двухосного автомобиля:
где Ртор1 и Ртор2 – 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 Рf – сила сопротивления качению;
Ртд – сила трения в двигателе, приведенная к колесам; зависит от рабочего объема двигателя, передаточного числа трансмиссии, радиуса колеса и КПД трансмиссии;
Рα – сила сопротивления подъему;
Рω – сила сопротивления воздуха;
Рj – сила инерции при поступательном движении;
Рг – 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 Ртд = 0.
Учитывая, что скорость автомобиля во время торможения падает, можно принять силу сопротивления воздуха Рω = 0.
Так как сила гидравлического сопротивления трансмиссии Рг мала по сравнению силой Ртор , 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 tтор и тормозной путь Sтор .
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 φx 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 ( δвр от 1,02 до 1,04), тогда получим:
Если при торможении автомобиля коэффициент сцепления φx колес с дорогой не меняется, то величина замедления остается постоянной, независимо от скорости движения.
Время торможения
Время tо торможения автомобиля до полной остановки складывается из отрезков времени:
где tр – время реакции водителя, в течение которого он принимает решение и переносит ногу на педаль тормоза, оно составляет 0,2…0,5 с;
tпр – 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 tпр = 0,005…0,07 с для дисковых тормозных механизмов и tпр = 0,15…1,2 с для барабанных тормозных механизмов; для систем с пневматическим приводом tпр = 0,2…0,4 с;
tн – 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;
tуст – 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 φx , полное время торможения автомобиля можно определить по формуле:
где v – скорость движения автомобиля до начала торможения;
tсумм = tр + tпр + 0,5 tн – время до начала установившегося замедления.
Тормозной путь
Величина тормозного пути зависит от характера замедления автомобиля.
Обозначив пути, проходимые автомобилем за время tр , tпр , tн и tуст соответственно Sр , Sпр , Sн и Sуст , можно записать, что полный остановочный путь Sо автомобиля от момента обнаружения препятствия до полной остановки может быть представлен в виде суммы:
Первые три слагаемые представляют собой путь пройденный автомобилем за время tсумм . Он может быть представлен, как
С учетом допущений, позволяющих пренебречь силами сопротивления воздуха и дороги можно вывести формулу полного остановочного пути автомобиля:
где jуст – максимальное замедление автомобиля, равное установившемуся замедлению. Значение jуст можно определить опытным путем, используя прибор для измерения замедления движущегося транспортного средства – деселерометр.
Источник статьи: http://k-a-t.ru/PM.01_mdk.01.01/7_teoria_avto_8/index.shtml
Диаграмма торможения автомобиля
Под тормозными свойствами автомобиля понимаются свойства автомобиля, обеспечивающие максимальное замедление при торможении и удержание его на уклоне.
Обеспечиваются эти свойства рабочей, запасной, стояночной и вспомогательной тормозными системами.
Рабочая и запасная системы автомобиля имеют гидравлический, пневматический или комбинированный привод. Такие привода обеспечивают одинаковое давление во всех тормозных цилиндрах и одновременность нарастания давления в них.
Поскольку безопасность движения существенно зависит от тормозных свойств автомобилей, поэтому тормозные системы всех автомобилей, которые эксплуатируются на дорогах общего пользования, должны удовлетворять единым требованиям. Эти требования регламентируются международными Правилами №13 ЕЭК ООН.
При торможении с блокированными колесами кинетическая энергия поступательно движущейся массы автомобиля преобразовывается в работу сил трения в контактах колес с недеформируемой дорогой. Если колеса не заблокированы, тогда эта энергия преобразовывается в тепловую энергию частично в тормозных механизмах и частично в контакте колес с дорогой.
Графики зависимостей замедления и скорости движения от времени торможения называются диаграммой торможения.
Под временем торможения будем понимать время с момента, когда водитель заметил препятствие и до полной остановки автомобиля.
Время торможения состоит из времени реакции водителя tр, времени запаздывания привода tз, времени нарастания замедления tн, времени торможения с постоянным замедлением tт
Время реакции водителя — это промежуток времени с момента, когда водитель заметил препятствие и до момента касания ногой педали тормоза.
За время реакции водителя tр, которое состоит из времени психической и физической реакций, водитель оценивает обстановку и переносит ногу на педаль тормоза. В зависимости от индивидуальных особенностей человека, его состояния, времени года и суток оно колеблется tр= 0,3. 1,5 c. Однако в расчетах принимается среднее значение времени реакции 0,8…1 с. За это время считается, что скорость автомобиля не изменилась, а замедление равно нулю.
tз – время запаздывания привода – время, начиная с передачи усилия от тормозной педали до появления давления в тормозных механизмах. За это время выбираются зазоры в приводе, отрывается клапан в тормозном кране и давление передается по трубопроводам к тормозным цилиндрам. Величина этого времени зависит от типа привода (гидравлический, пневматический), конструкции тормозных механизмов (дисковые, барабанные). Принимается для гидропривода с дисковыми механизмами tз=0,05. 0,07с., а с барабанными-
tз =0,07. 0,15с. Если привод пневматический tз = 0,15. 0,3с. За время tз скорость не изменяется, а замедление равно нулю.
Рис.8.1 Тормозная диаграмма автомобиля
tн — время нарастания замедления -за это время замедление изменяется от нулевого значения до максимального, ограниченного сцепными возможностями колес с опорной поверхностью. Принято, что ускорение за время tн нарастает по линейному закону, а поэтому графиком ускорения будет наклонная линия. Графиком скорости на этом участке будет кривая, описываемая параболой.. Величина времени tн зависит прежде всего от привода. Если привод гидравлический, тогда tн =0,05. 0,15с, если привод пневматический tн =0,15. 0,4с.
Сумма tн + tз = tс называется временем срабатывания тормозной системы. Согласно Правил № 13 эта сумма должна быть меньше 0,6 с ( tс
Дата добавления: 2016-05-11 ; просмотров: 6554 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Источник статьи: http://helpiks.org/8-11393.html