Перераспределение тормозных сил при торможении

Наибольшая эффективность торможения автомобиля достигается, если юз (блокирование)  передних и задних колес начинается одновременно, что трудно сделать. Чаще наступает юз каких-то одних колес – передних или задних, тех которые  оказались менее нагружены весом автомобиля. При торможении  задние колеса разгружаются и начинают двигаться юзом раньше, чем передние. С появлением  юза, который грозит заносом или потерей управляемости, водитель ограничивает нажатие на тормозную педаль, хотя до юза передних колес может быть еще далеко. Тормозная возможность автомобиля в этом случае   используется лишь частично.

Необходимое для одновременного юза передних и задних колес отношение их тормозных моментов должно изменяться в довольно широких пределах. На него влияет загрузка автомобиля и интенсивность затормаживания, ведущая к перераспределению весовых нагрузок на колеса. Чем больше величина замедления при торможении, тем сильнее разгружаются задние колеса и нагружаются передние. Следовательно, тормозной момент на задних колесах должен соответственно уменьшаться, а на передних - увеличиваться.

   Расчетная зависимость между отношением тормозных моментов l на передних и задних колесах автомобиля ЗИЛ-130 и величиной замедления в десятых долях ускорения свободного падения g или коэффициентом сцепления j из условия одновременного юза передних и задних колес показана на рис. 143.

   Действительное значение l на автомобиле ЗИЛ-130 постоянно и равно 0,67. Как следует из рисунка, одновременный юз в этом случае может быть только при замедлении 0,48g, - если загрузка автомобиля полная и 0,25 g  - при половинной загрузке. Если груз в кузове отсутствует, то при любом замедлении первыми блокируются задние колеса.

 

 

    

 

 

Рис. 143. Зависимость между необходимыми соотношениями тормозных

моментов и замедлением автомобиля ЗИЛ-130:

1 - порожний автомобиль; 2 - загружен наполовину; 3 – загружен полностью

    

Использование сцепных качеств колес и дороги при торможении автомобиля можно выразить:

К =  ,                                                   (91)

где К - коэффициент использования сцепных качеств;  Р_т - тормозная сила на колесах;  Р_{т max} - возможная максимальная тормозная сила.

    Когда все колеса доведены до юза, К = 1. При отсутствии юза каких-либо колес К < 1. На рис. 144 показана зависимость коэффициента использования сцепных качеств автомобиля ЗИЛ-130 от интенсивности затормаживания. Одновременное блокирование колес полностью груженого автомобиля происходит при коэффициенте сцепления j =0,48 или замедлении

0,48g. Если  замедление выше 0,48

первыми блокируются задние колеса, если ниже этой величины, первыми блокируются передние колеса.

Рис. 144. Зависимость коэффициента

исполь зования  сцепных  качеств автомобиля ЗИЛ-130

от нтенсивности тормажения:

1 - автомобиль загружен полностью; 2 - загружен наполовину

 

    При половинной загрузке одновременное блокирование колес происходит при коэффициенте сцепления j = 0,25. Если замедление выше 0,25g, первыми блокируются задние, если ниже 0,25g - передние.    

 

 

                               а)                                                      б)

Рис. 145. Регулятор тормозных сил автомобилей: а –  ВАЗ; б - КАМАЗ

Применяемые на автомобилях регуляторы тормозных сил (рис. 145) автоматически прекращают поступление тормозной жидкости или сжатого воздуха в рабочие цилиндры (тормозные камеры) тормозов задних колес, когда при торможении нагрузка с задних колес перераспределяется на передние.. Этим снижается возможность появления юза задних колеси заноса автомобиля.

 Работа регулятора тормозных сил для пневматической системы привода тормозов задних колес автомобиля КАМАЗ показана на рис. 146а, б, г.

       

              а)                                      б)                                      в)                                                                                    

Рис. 146. Регулятор тормозных сил для пневматической системы привода тормозов: а – отторможенное положение при полной нагрузке; б – торможение с полной нагрузкой; в - отторможенное положение без нагрузки вкузове

       

          Тормозные силы пропорциональны давлениям жидкости в рабочих цилиндрах или воздуха в пневмокамерах тормозной системы.

      На рис. 147 показан график изменения тормозных сил на передних Р_п и задних Р_з колесах автомобиля в зависимости от перераспределения нагрузки при торможении. График называется регуляторная характеристика тормозных сил автомобиля.  Точки А и Б - моменты срабатывания регулятора тормозных сил соответственно при порожнем и полностью груженом автомобиле.

 

Рис. 147. Регуляторная характеристика тормозных сил с коррекцией начала включения:

1 и 2 - соответственно идеальная и реальная зависимости при полностью груженом автомобиле; 3 и 4 - соответственно идеальная и реальная зависимости при порожнем автомобиле

 

   На скользких дорогах при сильном нажатии на тормозную педаль регулятор тормозных сил не может предотвратить юз колес, но делает езду в автомобиле значительно менее опасной.

   Давление в тормозных цилиндрах или камерах передних колес зависит от нажатия на тормозную педаль. В отдельных случаях, например, на автомобиле КАМАЗ давление в тормозных камерах передних колес может снижаться клапаном ограничения давления, назначение которого –  уменьшить возможность юза передних колес на скользких дорогах при служебных (неинтенсивных) торможениях.

   Полностью исключить юз всех колес при торможении автомобиля можно установкой антиблокировочной системы (сокращенно - АБС), находящей в последние годы все более широкое применение.

   Конструкции АБС достаточно отработаны, применение их становится обязательным, например, на автобусах. Работа тормоза при использовании АБС происходит пульсирующим образом. В доведенном до юза колесе тормоз выключается, колесо начинает катиться, а далее вновь происходит нарастание тормозного момента до появления юза и следует новое выключение тормоза. Так повторяется с частотой 10...14 гц.

   На сухих твердых дорогах из-за пульсации тормозного момента с АБС тормозной путь увеличивается на 10...15%, но уменьшается на скользких дорогах, т.к. водитель пользуется тормозами уверенно и нажимает на тормозную педаль сильнее, чем он это делает при отсутствии АБС.Он может нажимать на тормозную педаль как угодно сильно – юза колес не произойдет даже на самых скользких дорогах. 

  При торможениях с АБС практически полностью исключается разворот автомобиля, влияющего на безопасность движения. На современных легковых автомобилях, кроме того, устанавливается система дотормаживания, действующая в конце торможения.

     Тормозной путь автомобиля, шины которого  с шипами уменьшается на скользких обледеневших дорогах на 40-45 %. Использование АБС еще уменьшает тормозной путь  на 15-20 %. Одновременное испольбзование шин с шипами и АБС ведет к уменьшению тормозного пути на 50-60%.

    При торможении автомобиля ГАЗ-24 со скорости 35 км/ч на обледеневшей дороге без включения АБС на обычных шинах мормозной путь составил 26 м. После включения АБС тормозной путь уменьшился до 22 м. На  шинах с шипами тормозной путь в этих условиях был 15,5 м без АБС и 12,5 м с АБС. Таким образом,  тормозной путь уменьшился с 26 м до 12,5 м. При торможении ГАЗ-24 на этой же дороге при скорости 52 км/ч тормозной путь был  на обычных шинах без АБС 67,5 м, с АБС – 52 м, на шинах с шипами соответственно 40 и 31 м. Т.е. применение шин с шипами и АБС дает возможность сократить тормозной путь более, чем вдвое. Занос автомобиля при торможении без АБС на шинах с шипами значительно меньше, чем на обычных шинах. Если на обычных шнах разворот автомобиля при торможении со скорости 52 км/ч составил более 100⁰, то на шинах с шипами он не превышал 30⁰.

Используема на современных автомобилях система курсовой устойчивости – ESP антиблокировочная система тормозов – ABS, антипробуксовочная  система – Тrakcio Assist, система распределения тормозных усилий – EBD, система помощи при эстреннем торможении – EBA. электронное управлеиие поперечной устойчивостью автомобиля – ESC обеспечивают безопасное и эффективное торможение автомобиля.