Надежные и эффективные тормоза позволяют водителю уверенно вести автомобиль с большой скоростью и вместе с тем обеспечивают необходимую безопасность движения.
В процессе торможения кинетическая энергия автомобиля переходит в работу трения между фрикционными накладками колодок и тормозными барабанами, а также между шинами и дорогой (рис. 2).
Величина тормозного момента, развиваемого тормозным механизмом, зависит от его конструкции и давления в приводе. Для наиболее распространенных типов тормозных приводов, гидравлического и пневматического, сила нажатия на колодку прямо пропорциональна давлению, развиваемому в приводе при торможении.
Тормоза современных автомобилей могут развивать момент, значительно превышающий момент силы сцепления шины с дорогой. Поэтому весьма часто в практике наблюдается юз, когда при интенсивном торможении колеса автомобиля блокируются и скользят по дороге, не вращаясь. До блокировки колеса между тормозными накладками и барабанами действует сила трения скольжения, а в зоне контакта шины с дорогой — сила трения покоя. После блокировки, наоборот, между трущимися поверхностями тормоза действует сила трения покоя, а в зоне контакта шины с дорогой — сила трения скольжения. При блокировке колеса затраты энергии на трение в тормозе и на качение прекращаются и почти все тепло, эквивалентное поглощаемой кинетической энергии автомобиля, выделяется в месте контакта шины с дорогой. Повышение температуры шины приводит к размягчению резины и уменьшению коэффициента сцепления. Поэтому наибольшая эффективность торможения достигается в случае качения колеса на пределе блокировки.
При одновременном торможении двигателем и тормозами достижение величины силы сцепления на ведущих колесах происходит при меньшей силе нажатия на педаль, чем при торможении только тормозами. Длительное торможение (например, во время движения на затяжных спусках) в результате нагрева тормозных барабанов резко уменьшает коэффициент трения фрикционных накладок, а следовательно, и тормозной момент. Таким образом, торможение с неотъединенным двигателем, применяемое в качестве дополнительного способа уменьшения скорости, позволяет увеличить срок службы тормозов. Кроме того, при торможении с неотъединенным двигателем увеличивается поперечная устойчивость автомобиля.
Рис. 2. Силы, действующие на колесо автомобиля при торможении
Различают экстренное и служебное торможение.
Служебным называется торможение для остановки автомобиля или снижения скорости движения в заранее назначенном водителем месте. Снижение скорости в этом случае осуществляется плавно, чаще комбинированным торможением.
Экстренным называется торможение, которое производится в целях предотвращения наезда на неожиданно появившееся или замеченное препятствие (предмет, автомобиль, пешеход и пр.). Это торможение может быть охарактеризовано остановочным путем и тормозным путем автомобиля.
Под остановочным путем понимают расстояние, которое пройдет автомобиль от момента обнаружения водителем опасности до момента остановки автомобиля.
Тормозным путем называют часть остановочного пути, который пройдет автомобиль с момента начала торможения колес до полной остановки автомобиля.
Общее время t0, необходимое для остановки автомобиля с момента возникновения препятствия («остановочное время»), можно представить в виде суммы нескольких составляющих:
t0 = tр + tПР + tу + tT,
где tр — время реакции водителя, с;
tпр — время между началом нажатия на тормозную педаль и началом действия тормозов, с;
tу — время увеличения замедления, с;
tT — время полного торможения, с.
Сумму tnp+ty часто называют временем срабатывания тормозного привода.
Автомобиль в течение каждого из составляющих интервалов времени проходит определенный путь, и их сумма является остановочным путем (рис. 3):
S0 = S1 + S2 + S3, м,
где S1, S2, S3 — соответственно пути, пройденные автомобилем за время tр, tПр+tу, tт.
За время tр водитель осознает необходимость торможения и переносит ногу с педали подачи топлива на педаль тормоза. Время tр зависит от квалификации водителя, его — возраста, утомляемости и других субъективных факторов. Оно колеблется от 0,2 до 1,5 с и более. При расчетах обычно принимают tр = 0,8 с.
Время tnp необходимо для выбирания зазоров и перемещения всех деталей привода (педали, поршней тормозных цилиндров или диафрагмы тормозных камер, тормозных колодок). Это время зависит от конструкции тормозного привода и его технического состояния.
Рис. 3. Путь торможения и дистанция безопасности автомобиля
В среднем для исправного гидравлического привода можно принять tпp = 0,2 с, а для пневматического — 0,6 с, У автопоездов с пневматическим приводом тормозов время tпр может достигать 2 с. Отрезок tу характеризует время постепенного увеличения замедления от нуля (начало действия тормозов) до максимального значения. Это время составляет в среднем 0,5 с.
В течение времени tp+tпp автомобиль движется равномерно с начальной скоростью Vа. За время tу скорость несколько уменьшается. В течение временя tт замедление сохраняется примерно постоянным. В момент остановки автомобиля замедление уменьшается до нуля практически мгновенно.
Остановочный путь автомобиля без учета силы сопротивления дороги можно определить по формуле
S = (t*V0/3.6) + kэ(Va2/254Фх)
где S0 — остановочный путь, м;
VA — скорость движения автомобиля в начальный момент торможения, кмч;
kэ — коэффициент эффективности торможения, который показывает, во сколько раз действительное замедление автомобиля меньше теоретического, максимально возможного на данной дороге. Для легковых автомобилей kэ~1,2, для грузовых автомобилей и автобусов kэ~1,3 — 1,4;
Фх — коэффициент сцепления шин с дорогой,
t=tр + tпр + 0,5tу.
Выражение kэ= V2 /(254 ух) — представляет тормозной путь, величина которого, как это видно из формулы, пропорциональна квадрату скорости, с которой двигался автомобиль перед началом торможения. Поэтому при увеличении скорости движения вдвое, например, с 20 до 40 кмч, тормозной путь увеличится в 4 раза.
Нормативы эффективности действия ножного тормоза автомобилей в условиях эксплуатации приведены в табл. 1 (начальная скорость торможения 30 кмч).
При торможении на снежных и скользких дорогах тормозные силы всех колес автомобиля достигают значения силы сцепления практически одновременно. Поэтому при Фх<0,4 следует принимать кэ= 1 для всех автомобилей.
#
Вид транспортного средства Тормозной путь, м, не более Максимальное замедление, м/с2, не менее Легковые автомобили и другие, сконструированные на их базе 7,2 5,8 Грузовые автомобили с разрешенной массой до 8 т, а также автопоезда, сконструированные на их базе; автобусы длиной до 7,5 м 9,5 5,0 Грузовые автомобили с разрешенной массой более 8 т, а также автопоезда, сконструированные на их базе; автобусы длиной более 7,5 м 11,0 4,2
#
Таблица 1
Замедление величины изменения (уменьшения) скорости движения автомобиля в течение одной секунды является важным оценочным показателем эффективности действия тормозов. Величина замедления при торможении пропорциональна тормозной силе, действующей на автомобиль, зависит она также и от величины коэффициента сцепления:
jз= (Фхg)/kэ, м/с2.
Нормы эффективности торможения, которые предусмотрены правилами движения, рассчитаны на
