Распределение тормозных сил между осями автомобиля

 

     При торможении автомобиля образуется сила инерции P _j, равная сумме тормозных сил. Происходит перераспределение нормальных нагрузок по осям: нагружается передняя и разгружается задняя ось. В статическом состоянии автомобиля нагрузки на оси определяются расстояниями a и b центра масс O от передней и задней осей (рис. 1.5):

                                 R_{Z 1} = G × b / L; R_{Z 2} = G × a / L,

где G – вес автомобиля; L = a + b – база автомобиля.

     Отношение P _Т к G называют коэффициентом интенсивности торможения g:

                                           g = P _Т/ G,                                         (14)

где P _Т = P _Т1 + P _Т2 (см. рис. 1.5). Максимальная величина g ограничена коэффициентом сцепления g_MAX = j _X.

     Перераспределение нагрузок при торможении зависит от коэффициента g и высоты центра масс h (значения h приведены в /4/):

                        R_{Z 1} = G × (b + g × h)/ L; R_{Z 2} = G × (a – g × h)/ L.                (15)

При повышении интенсивности торможения и высоты расположения центр масс увеличивается перераспределение нагрузок по осям.

Рис. 1.5. Схема к расчету нагрузок на оси автомобиля при торможении

 

     Рассмотрим распределение нагрузок и тормозных сил для легкового автомобиля при различной интенсивности торможения (рис. 1.6). В статическом состоянии тормозные силы равны нулю, нормальные реакции R_{Z 1} и R_{Z 2} вычисляются по формулам (15) для g=0. Пусть водитель постепенно увеличивает интенсивность торможения, нажимая на педаль тормоза силой p _п, и создавая интенсивность g_п (g £ g_п). Тормозные силы P _Т1 и P _Т2 увеличиваются, увеличивается R_{Z 1} и уменьшается R_{Z 2}. Максимальные тормозные силы ограничены коэффициентом сцепления и нагрузками: P _{j X 1} = j _X × R_{Z 1} и P _{j X 2} = j _X × R_{Z 2}. При торможении юзом они ограничены силами   P _{j X Б1} = j _{X Б}×   × R_{Z 1} и P _{j X Б2} = j _{X Б}× R_{Z 2} (см. линии на рисунке). Назовем P _{j X 1} и P _{j X 2} максимальными тормозными силами по сцеплению, P _{j X Б1} и P _{j X Б2} – тормозными силами по сцеплению при скольжении.

Когда сила P _Т2, создаваемая тормозными механизмами задней оси, ограничится максимальной силой P _{j X 2} по сцеплению (точка C на рисунке), тогда колеса задней оси начнут скользить (юз). Тормозная сила P _Т2 станет равной силе P _{j X Б2}, и затем она начнет снижаться по мере увеличения интенсивности торможения из-за уменьшения R_{Z 2} (см. рис. 1.6). Суммарная тормозная сила снизится до величины P _Т = P _Т1 + P _{j X Б2}.

При дальнейшем увеличении силы на педали и g_п сила P _Т1 тоже достигнет силы по сцеплению P _{j X 1} (точка D на рисунке). Теперь начнут скользить колеса передней оси, и продолжится скольжение колес задней оси. Сила P _Т1 снизится до величины P _{j X Б1}: P _Т = P _{j X Б1} + P _{j X Б2}.

Дальнейшее увеличение силы на тормозной педали не приведет к увеличению тормозных сил, так как они ограничены силами по сцеплению P _Т1 = P _{j X Б1} = j _{X Б} R_{Z 1} и P _Т2 = P _{j X Б2} = j _{X Б} R_{Z 2}, что отражено на рисунке горизонтальными линиями. Изменение тормозных сил по мере увеличения силы на педали дополнительно отмечено на рисунке стрелками.

Рис. 1.6. Распределение нормальных нагрузок и тормозных сил

при торможении, где P _jБ1 = P _{j X Б1}, P _jБ2 = P _{j X Б2}

 

     Чтобы избежать преждевременного блокирования колес задней оси, приводящего к заносу автомобиля и потере устойчивости, тормозные силы на задней оси обычно устанавливают на 20…35% меньше, чем на передней. Это достигается путем подбора диаметров гидравлических цилиндров тормозных механизмов или рычагов пневмокамер, что обеспечивает P _Т1 > > P _Т2 при одинаковых давлениях тормозной жидкости или воздуха в контурах.

     Из-за потери устойчивости водитель вынужден ограничивать интенсивность торможения, и соответственно увеличивать тормозной путь. Для повышения устойчивости автомобиля применяют регуляторы тормозных сил. Действие регулятора заключается в снижении тормозной силы на задней оси путем ограничения давления в заднем контуре. Регулятор оснащается датчиком нормальной нагрузки на заднюю ось, и ограничителем давления. Регулятор учитывает нагрузку по величине прогиба задней подвески.

 

 

Испытания автомобилей

 

     Для новых автомобилей выполняются дорожные, эксплуатационные и стендовые испытания.

     При дорожных испытаниях проверяют соответствие показателей тормозных свойств полностью груженого автомобиля техническим условиям завода изготовителя. Испытывают исправный автомобиль с неизношенным протектором шин. Проводят испытания на сухой, ровной дороге без уклона. Автомобиль оборудуют датчиком пути: пятое колесо – «пайслер». Применяют отметчики начала торможения: пневматические или гидравлические пистолеты, стреляющие краской. Используют датчики замедления – деселерометры.

Рабочую тормозную систему испытывают в трех режимах: 0, I и II. Запасную систему испытывают только в режиме 0.

АБС испытывают при движении на повороте и в режиме «переставка».

Режим 0: холодные тормозные механизмы. Водитель разгоняет автомобиль до заданной скорости V _MAX и тормозит 3 раза в одну и другую стороны. Измеряют тормозной путь, подсчитывают среднее значение.

     Режим I: прогретые тормозные механизмы. Для нагрева выполняется 15…20 торможений с замедлением 3 м/с². Между торможениями делают выдержку 45…60 c. При торможениях автомобиля скорость снижают от 0,8 V _MAX до 0,4 V _MAX. В результате тормозные механизмы нагреваются до температуры 250…270 градусов (легковой автомобиль) и 140…150 градусов (грузовой автомобиль). Затем выполняют контрольное торможение по режиму 0.

     Режим II: торможение на затяжном спуске. Выбирают дорогу длиной 6 км с уклоном 6%. На участке поддерживают скорость 30 км/час путем непрерывного торможения. Часто автомобиль буксируют тягачом, включая тормоз и обеспечивая силу на крюке, соответствующую 6% уклона. Затем выполняют контрольное торможение по режиму 0.

     Эксплуатационные испытания проводят для груженого или снаряженного автомобиля на сухой, ровной, горизонтальной дороге с асфальтовым или цементным покрытием. При начальной скорости 43…45 км/час выполняют полное торможение. Измеряют тормозной путь или установившееся замедление. Силу на педали ограничивают 490 Н (50 кГ) для легкового и 686 Н (70 кГ) для грузового автомобиля.

     По ГОСТ Р 51709-2001 вычисляют удельную тормозную силу (g): отношение суммарной тормозной силы автомобиля к его весу. Установлены нормативные ее значения для различных категорий автомобилей:

0,59 – М1; 0,51 – М2 и М3 (пассажирские и грузопассажирские АТС);

0,51 – N1, N2, и N3 (грузовые АТС).

     Стояночную тормозную систему проверяют на уклоне. Она должна обеспечивать удельную тормозную силу не менее 0,16 или удерживать автомобиль на уклоне 16%.

     Вспомогательная, тормозная система должна обеспечивать установившееся замедление не менее 0,5м/с² при полной массе автомобиля, или 0,8м/с² – для снаряженного автомобиля.

     Запасная тормозная система должна обеспечивать в дорожных условиях следующую удельную тормозную силу:

0,295 – М1; 0,255 – М2 и М3;

0,220 – N1, N2, и N3.

     Стендовые испытания производят на роликовых или площадочных стендах. Измерения выполняют для каждой оси автомобиля отдельно. Вычисляют суммарную тормозную силу и находят удельную тормозную силу. Определяемые на стендах значения удельной тормозной силы должны соответствовать указанным выше значениям по ГОСТ Р 51709-2001.

 

 

Управляемость автомобиля

 

2.1 Основные понятия и определения

 

Свойство автомобиля изменять траекторию движения соответственно управляющему воздействию водителя и сохранять заданную траекторию при действии реальных возмущений называются управляемостью.

На траекторию движения автомобиля оказывает влияние большое число различных факторов. Плохая управляемость ограничивает тяговые и скоростные свойства автомобиля, приводит к быстрому утомлению водителя и снижению безопасности движения. Хорошая управляемость обеспечивает активную безопасность автомобиля при движении с высокой скоростью.

На управляемость автомобиля оказывают влияние дорожное покрытие, характеристики шин, рулевой механизм и рулевая трапеция, углы установки управляемых колес.

Рулевой механизм преобразует угол поворота рулевого колеса в угол поворота управляемых колес автомобиля, и передает стабилизирующий момент от колес на рулевое колесо.

Все автомобили обладают свойством стабилизации. Стабилизация автомобиля – это способность автомобиля возвращаться в состояние прямолинейного движения при освобождении рулевого колеса.

В контакте шины с дорогой при движении колеса с уводом образуется стабилизирующий момент шины. За счет установки управляемых колес с определенными углами создается дополнительный стабилизирующий момент шины. Суммарный стабилизирующий момент передается рулевым механизмом на рулевое колесо и образуетсясила на рулевом колесе.

     Устойчивость управления оценивается в баллах по показателям устойчивости управления траекторией при прямолинейном движении, при торможении и управлении курсовым углом, а также по максимальным скоростям выполнения определенных испытаний.

     Курсовым углом называют угол между продольной осью дороги и продольной осью автомобиля.