(7.20) Рассмотрим совместное торможение тормозными механизмами и двигателем. В этом случае уравнение движения автомобиля (7.2) принимает вид 5П мта — = -ГМ™+ +Fh+Fw dt LЛе гдеМт м — суммарный момент тормозных механизмов; Мт.ц — тормозной момент двигателя; 6П.М — коэффициент приведенной массы автомобиля, вычисляемый по формуле (2.71).
Представим формулу (2.71) в следующем виде: с _ е . 0n.se °к +-г, ПтрГй где 5К =+ + коэффициент учета относительного движения та Ъо ТПь масс колес и трансмиссии.? С учетом этого выражения формулу (2.70) для определения приведенной силы инерции автомобиля представим в виде =(7.21) 1Х.М+-М/ 5К тагк WК Пт, Подставим это значение в уравнение (7.20), перенеся второе слагаемое в правую часть: (7.22) Птр Из уравнения (7.22) следует^ что совместное торможение тормозными механизмами и двигателем эффективно при условии, если выражение в круглых скобках больше нуля, т.е.
если (7.23) г 'к При большом замедлении, характерном для экстренного торможения, а также при торможении на низших передачах условие (7.23) не выполняется. В таких случаях двигатель 'при торможении необходимо отсоединять от трансмиссии посредством выключения сцепления.
На дороге с низким коэффициентом сцепления целесообразно применять торможение только двигателем или тормозом-замедлителем. При симметричном межколесном дифференциале это обеспечивает одинаковые продольные реакции дороги на левое и правое колеса, вследствие чего снижается вероятность их бокового скольжения.
Совместное торможение двигателем и тормозными механизмами предотвращает блокировку колес.
Это повышает устойчивость прямолинейного движения автомобиля, так как уменьшается вероятность заноса при действии боковых сил, возникающих вследствие неровностей опорной поверхности или бокового уклона дороги. Этим обусловлена целесообразность такого способа торможения на скользкой дороге.
Торможение только тормйзными механизмами рабочей тормозной системы или только двигателем является частным случаем рассмотренного выше совместного торможения.
Распределение тормозных моментов между мостами автомобиля Момент AfT.M, который может развивать тормозной механизм, пропорционален усилию нажатия на педаль тормоза FC T: AfT.„ = А^ц Fn.T . Коэффициенты пропорциональности для тормозных механизмов передних и задних колес обычно различны, поэтому отличаются и развиваемые ими моменты.
Степень различия оценивается коэффициентом распределения тормозных моментов Мт? Коэффициент (Зт определяет относительную часть суммарного тормозного момента Мтм - М, + Mt,m2.
развиваемого тормозными механизмами передних колес. Если В приводе тормозов не используются специальные регулирующие устройства, то соотношение между моментами тормозных механизмов переднегои заднего мостов Мт.ы j HMt j42 постоянно, т.е.
Однако возможности тормозных механизмов не всегда могут быть реализованы колесами автомобиля, так как продольная реакция дороги Rx не может Превосходить своего предельного значения по сцеплению, определяемого формулами (1.61) и (1.62).
Максимальный тормозной момент по сцеплению MTV реализуется при Rv = О и коэффициенте скольжения колес относительно дороги ?. Если после достижения равенства Мт,„ = МТ9 продолжать увеличивать усилие на педали тормоза, то произойдет быстрое снижение угловой скорости колеса, и оно заблокируется тормозом.
При блокировке задних колес незначительная боковая сила может вызвать занос заднего моста и автомобиль начнет разворачиваться в плоскости дороги, создавая аварийную ситуацию.
Блокировка передних колес приводит к Потере управляемости. В этом случае автомобиль не реагирует на повороты рулевого колеса, а продолжает прямолинейное движение в сторону вектора скорости центра масс.
Очевидно, что блокировка передних колес менее опасна, чем блокировка зад1 них. Эффективность торможения при блокировке колес значительно снижается в связи с уменьшением р* (см.
Наибольшее замедление при торможении обеспечивается, если колеса переднего и заднего мостов одновременно достигают условий предела блокировки, т.е. когда Мт м1 - Мтф1 и Мт.м2 =Мтц2 при Х = Это возможно лишь при условии строгого согласования соотношений между моментами Мтм( и нормальными реакциями дорогиД,,. Прирт = const это условие не выполняется, так как при торможении происходит перераспределение нормальных реакцийR^i и R&. Для определения JR?i иR& можно воспользоваться формулами (2.90) и (2.91), заменив в них знак приведенной силы инерции Fj„ на противоположный (при торможении движение замедленное, а формулы получены для ускоренного движения)- Согласно этим формулам, сила.Р}л при торможении увеличивает нормальные реакции дороги на передние колеса и уменьшает нормальные реакции на задние.
Так какД^ и постоянно изменяются, то изменяются и моменты колес по сцеплению Мт(.
Определим, как должен изменяться коэффициент (Зт, чтобы обеспечивалось оптимальное распределение тормозных моментов Мт1 и Мт2 между мостами автомобиля. Пренебрежем сопротивлением качению в формулах (2.60) и (2.91) и примем h^ = hc, а = 0.
Тогда для двухосного автомобиля без прицепа km^g + hJF^-Fu)? ДЛЯ определения силы инерции воспользуемся уравнением (7.4), согласно которому F)a= Ъ„.мI = ?хтл8+Fw В результате получаем значения нормальных реакций, обеспечивающих условия достижения одновременной блокировки колес: jfe-MfiL(7.25) L =(7.26) L Оценим величину перераспределения нормальных реакций при полном использовании сцепных возможностей всех колес автомобиля.
Нормальные нагрузки на колеса неподвижного автомобиля на горизонтальной поверхности равны: Gj -Gj = т^д^Ь. Коэффициенты перераспределения нормальных реакций найдем по формулам: Из втих выражений следует, что перераспределение нормальных реакций в рассматриваемом случае зависит от координат центра масс Лс, ^ и коэффициента сцепления рх.
Чем выше расположен центр масс автомобиля и чем лучше дорожные условия, тем значительнее перераспределение нормальных реакций.
Так, у грузового автомобиля в снаряженном состоянии величина Zj значительно меньше, чем при полной нагрузке, значение Не также снижается, но в гораздо меньшей мере, чем^.
Поэтому величина^ у снаряженного автомобиля существенно меньше, чем у груженого.
При «р* = 0Д-0,7 коэффициенты перераспределения реакций при экстренном торможении достигают следующих значений: для легковых автомобилей кт = 1,2—1,4; kfz = 0,6-0,8; для грузовых —кт = 1,4-1,6; к^ = 0,6-0,8.
Подставим и R& в формулу (1.69)инайдем для данного случая моменты по сцеплению колес с дорогой: (7.27) L (7.26) IT Выражения (7.27) и (7.28) позволяют определить соотношение тормозных моментов, при котором достигается полное использование сцепных возможностей всех колес двухосного автомобиля.
При одинаковых коэффициентах сцепления всех колес с дорогой оптимальное распределение тормозных моментов обеспечивается, если они будут изменяться пропорционально нормальным реакциям дороги, т.е. при выполнении условия МТшН\ ^ Rti ^^ 29) ^T.stZ RtZ?
Принимая МГМ1 - MT?l, Мт.к2 = в формуле (7.24), нейдем оптимальный коэффициент распределения тормозных моментов: Mr*i _ R.i + Af, Ф1 + MRV2 +ЯЛ L Из выражения (7.30) следует, что оптимальное значение коэффициента Рт ф зависит от координат центра масс автомобиля Лс, коэффициента сцепления фг и базы автомобиля L. Так кик параметры ij, Лсирг переменны, торт^ также должен быть переменным. Координаты h( зависят от степени загрузки автомобиля, расположения груза в кузове или пассажиров в салоне.
Коэффициент сцепления ф* также изменяется в широких пределах (0,150,80). В процессе торможения он может в различные моменты времени оказаться разным для всех тормозящих колес. Поэтому при 0Т = const экстренное торможение неизбежно приводит к блокировке каких-либо колес. Для устойчивости движения при торможении более предпочтительна блокировка передних колес. В связи с этим, согласно предписаниям Правил ЕЭК ООН № 13, первыми должны достигать условий блокировки колеса переднего моста при следующих интервалах изменения фх: для легковых автомобилей = ОД 5-03; для грузовых — фж = 0Д5-0Д Выполнение этих требований ставит задачу обоснованного выбора значения коэффициента (Зт. Снижение эффективности тормоэной системы при постоянном распределении тормозных моментов (7.30) Нагрузка автомобиля и дорожные условия изменяются в широких преде-1 л ах, поэтому в случае Рт - const при экстренном торможении значительно снижается эффективность тормоэной системы. Это обусловлено тем, что распределение тормозных моментов между мостами не соответствует нормальным реакциям, изменяющимся во время торможения под действием силы инерции f)-,, т.е. не выполняется условие, определяемое равенством (7.29), Фактическое замедление автомобиля при торможении оказывается меньше максимально возможного, определяемого по формуле (7.5), а тормоэной путь превышает значение, получаемое по формуле (7.19). Это обусловлено тем, что при экстренном торможении колеса одного из мостов достигают предела блокировки, в то время как колеса другого моста еще не реализуют полностью свои сцепные возможности. Дальнейшее увеличение давления в приводе тормозных механизмов при этом не допускается.
Выполнение этого требования необходимо, чтобы исключить блокировку колес и предотвратить возможность потери управляемости и устойчивости автомобиля.
(7.31) Определим предельное значение замедления автомобиля при экстренном торможении в случае рт = const.
Значение fj, определим для автомобиля с полной нагрузкой по формуле (7.30), полагая в ней фх = ф0: Рт I? Выбор еначення р0 должен обеспечить выполнение требований Правил ЕЭК ООН № 13. Для этого необходимо оценить его влияние на замедление автомобиля в рассматриваемом случае.
Для определения замедления используем уравнение (7.8), пренебрегая сопротивлением воздуха и полагая бп.„ = 1: К1-М'» + М',(7.32) т«гк где Мт ф — суммарный момент тормозных механизмов передних и задних колес: М?ф = + Мт.м;; ,M1FI — момент тормозных механизмов моста, колеса которого находятся на пределе блокировки; М7М) — момент тормозных механизмов моста, колеса которого не реализуют полностью сцепные возможности. Значение Мтрj, согласно формуле (1.69), равно: MTvi = (фг -- ф*Д1ХГк - Mftr где MFL — момент сопротивления качению колес 1-го моста. На колеса, не достигшие предела блокировки, кроме момента MIiHj также действует момент сопротивления качению М^, способствуя снижению значения Мт.к;, аналогично тому, как М{1 снижает Мтр1.
Поэтому при подстановке значения Мт ф в формулу (7.32) моменты MF, MFT, MFJ взаимно компенсируются. В-связи с этим при определении замедления автомобиля в рассматриваемом случае ими можно пренебречь и использовать выражение (7.32) в следующем виде: Kl»-^(7.33) 1ЛЛГК Момент Мтд, в этом случае вычисляется по формуле Мтф - Mqi + MTi4f,(7.34) где M^j — момент предельной силы сцепления i?^ колес i-ro моста относительно оси вращения колес.
Согласно выражению (1.62), значение JR^ равно: (7.35) где Нл — суммарная нормальная реакция дороги на колеса 1-го моста.
Искомый момент М^ силыЯ^ найдем по формуле (7.36) Нормальные реакции дороги на колеса определим без учета сопротивления качению и сопротивления воздуха: Лй = —————.
Приведенная сила инерции автомобиля F)B определяется по формуле (2.70).
Экстренное торможение осуществляется при отсоединенном двигателе от трансмиссии.
В этом случае коэффициент приведенной массы 6„не превышает величину 1,05, поэтому им можно пренебречь и силу инерции Fit вычислять по упрощенной формуле: (7.39) Первыми могут достичь предела блокировки колеса переднего либо заднего моста.
Первыми предела блокировки достигают колеса переднего моста. В этом случае момент тормозных механизмов передних колес Мт м] ограничен их сцеплением с опорной поверхностью, а момент тормозных механизмов задних колес Мт не достигает предельного значения по сцеплению, т.е. Соотношение между Мтм1 и М1М2 определяется выражением (7.24), Используя это выражение, найдем зависимость между МГМ2 и Мт1: =(7.40) Рт Принимая Afrq,i = Mpi, суммарный тормозной момент на всех колесах, согласно выражению (7.34), найдем по формуле MT, = Mwl/(lT.(7.41) Используя формулы (7.36) и (7.37), определим искомый момент Мтр: р ЧЬ ПодставимМТ9 в формулу (7.33).
После несложных преобразований получаем выражение для определения замедления автомобиля для случая, когда первыми предела блокировки достигают колеса переднего моста: к (7.43) 4г + М«Ро-Р*) Для оценки снижения эффективности тормозной системы при постоянном распределении тормозных моментов найдем соотношение между достигаемым в этом случае замедлением ат и максимально возможным замедлением получаемым при полном использовании сцепных возможностей всех колес.
Используя выражения (7.43) и (7.6), находим: *»=г^гг-гг—Т7'44 Величину К9 называют коэффициентом эффективности тормозной системы при рт = const. Следовательно, полученные формулы (7.43) и (7.44) справедливы при tpx ф0.
'"Г, '7-«) Первыми предела блокировки достигают колеса заднего моста. Суммарный тормозной момент определяется аналогично предыдущему случаю: =(7.4 Б) После подстановки значения М^ получаем: w W-Afititt(7.46) pTL Замедление при торможении в рассматриваемом случае найдем по формуле N-yj. h!l mV(7.47) Коэффициент эффективности тормозной системы К' = I — I!в 7—Г71ч-(7-48) Knvml »1-Л(Ро-9х) i Так как Кв 1, то очевидно, что формулы (7.47) и (7.48) справедливы при Р* Фо- Этот случай наиболее характерен для грузовых автомобилей и автобусов, так как для них обычно принимают фо меньше, чем для легковых.
