Теоретические основы, расчет и построение тормозной части паспорта

Необратимое преобразование кинетической энергии автомобиля в тепловые потоки колесных тормозных механизмов, трансмиссии и двигателя, работающего в режимах принудительного холостого хода или компрессора, можно обеспечить только при вращении колес дорогой и мостами вопреки действию тормозных моментов М_т – задаваемых приводом РТС помех вращению колес дорогой и распределенной между колесами массой m_а.

Согласно экспериментальным данным разных исследователей скорость юза имеет критическое значение V_S,кр, при котором замедление j_хт и коэффициент продольного сцепления

φ_XT = j_хт / g (2.12)

имеют максимальные значения, порождающие максимум мгновенной мощности наката колеса на тормозной путь

. (2.13)

Поэтому тормозной момент М_т как управляемая помеха вращению колеса неподвижной дорогой и подвижной массой m_кт должен иметь значения

(2.14)

при мгновенной угловой скорости колеса

, (2.14)

коэффициенте юза

(2.15)

и КПД тормозящего колеса

. (2.16)

Дорога как приспособленная для безопасного движения автотранспортных средств поверхность искусственного сооружения должна обеспечивать своими реакциями состояние мгновенного относительного покоя переменным поверхностям протектора шины каждого из колес, катящихся с одинаковым замедлением расчетной скорости в режиме экстренного торможения и сохранения управляемости и устойчивости автомобиля.

Водитель, обладающий профессиональным мастерством и "чувством автомобиля, дороги и среды", может применять сто (!) приемов торможения [5, с. 69]. В отличие от самых современных АВS биофизическое тело тренированного водителя способно ощущать скорость замедлений dj_хт/dτ в зоне критической скорости юза V_S,кр и работать ногами с частотой импульсного (ступенчатого) экстренного торможения до 8 Гц. Поэтому частота импульсов j_хт, принятая в тормозной части паспорта равной 1 Гц, далека от достижимой мастерами экстра-класса.

Согласно ГОСТ Р 51709-2001 тормозной путь автомобиля при дорожной проверке рабочей тормозной системы определяется по формуле

, (2.17)

где нормированное при начальной скорости V₀ = 32 м/с установившееся замедление

(2.18)

является средней величиной, пропорциональной коэффициенту продольного сцепления φ_хт, зависимому более чем от 47 факторов [7, с.57]. Часть этих факторов уже учтена в зависимости φ_Vс ≈ 1,5 φ_Vм ≈ 3 φ_Vмз, таблице 2,6 и графиках φ_Vс = f(V_т), φ_Vм = f(V_т) и φ_Vмз = f(V_т), позволяющих прогнозировать текущие значения замедлений (2.18) и их скорость dj_хт/dτ в каждом импульсе нажатия на тормозную педаль и вместо принятого в АВS "перетормаживания", порождающего блокировку и юз колес, задавать их «недотормаживание» или " персональный юзовый почерк " мастера – водителя на дороге, характеризуемый минимальным отношением длины дискретных следов юза к длине их безюзовых "разрывов", обеспечивающих курсовую устойчивость и управляемость автомобиля при экстренном торможении безаварийно-эффективной скорости V_а, входящей в формулу (1.14). Через эту формулу инженер может придать традиционной функции надзора за людьми и техникой новое, рыночное содержание при периодической проверке технического состояния подвижного состава и уровня водительского мастерства не только по персональному юзовому почерку на дороге, но и первым четырем слагаемым остановочного пути. Субъективное время τ_р + τ_з исключено по причине неопределенности его значений, а при дорожно-автодромной проверке уровня водительского мастерства может быть измерено и вместе с юзовым почерком определять оплачиваемую классность водителя. В курсовом проекте (работе) начало замедлений j_хт = f (τ) тоже можно сместить вверх на величину τ_р + τ_з и вместо тормозной части паспорта автомобиля рассматривать тормозную характеристику системы водитель-автомобиль-дорога.

Графики j_хт = f (τ) и V_хт = f (τ), зависимые от текущих значений коэффициента сцепления φ_Vс, φ_Vм или φ_Vмз, строим последовательными графоаналитическими "шагами":

1. Из принятого значения начальной скорости υ_а проводим вертикаль до пересечения с кривой φ_Vс, φ_Vм или φ_Vмз, ординату точки пересечения проектируем по горизонтали до пересечения с наклонной прямой g на левом поле (графически умножаем φ_V на g) и полученную точку пересечения проектируем по вертикали на шкалу замедлений j_хт= φ_Vс g = 3,91 м/с². Это начальное замедление при линейном его нарастании за время τ < τ_н после времени запаздывания τ_с соответствует не максимальному, а реализованному при дорожных испытаниях среднему значению коэффициента сцепления

φ_Vc ~ φ_{Vс, max} – 0,2.

Поэтому начальный (первый) "клевок" замедлений может иметь максимальное значение

j_хт,max ~ φ_Vс g +2

j_хт,max = φ_Vс g +2= j_хт + 2= 3,91+2=5,91 м/с²

Однако такое увеличение замедления порождает "перетормаживание", блокировку и юз колес. Поэтому при выбранной частоте 1 Гц замедление j_{хт , max} необходимо за 0,5 с уменьшить до значения j_хт = φ_Vс g = 3,91 м/с² при начальной скорости V_а, завершив первый импульс частичным отпусканием тормозной педали.

2. Из построенной части графика j_хт = f (τ) определяем время τ_н нарастания замедления, среднее замедление

j_{хт, ср} ~ 0,5 j_хт,max,

j_{хт, ср} = 0,5∙5,99 = 2,995 м/с²

уменьшение начальной скорости за время τ_н нарастания замедления

ΔV_н = j_{хт, ср} · τ_н = 0,5 j_хт,max· τ_н,

ΔV_н = 0,5∙5,99∙0,5=1,498 м/с

среднее замедление за время Δ τ_от ≈ 0,5с частичного отпускания педали

j_{хт, от} = 0,5(j_хт,max + φ_Vс g)

j_{хт, от} = 0,5(5,99+3,99)=4,99 м/с²

и уменьшение скорости за это время

ΔV_от = 0,5(j_хт,max + φ_Vс g) Δ τ_от.

ΔV_от = 0,5 (5,99+3,99) 0,5 = 2,495 м/с

3. На среднем верхнем поле строим график скорости V_хт = f (τ), последовательно откладывая влево от вертикали, проходящей через принятое значение V_а, найденные уменьшения ΔV_н и ΔV_от, определяющие скорость

V₁ = V_а - ΔV_н - ΔV_от

V₁ = 21,3 - 1,498 - 2,495 = 17,31 м/с

в конце первого тормозного импульса.

4. Из найденного значения V₁ проводим вертикаль до пересечения с кривой φ_Vс, затем горизонталь до пересечения с наклонной g на левом поле и вертикалью из найденной точки определяем минимальное замедление во втором импульсе. Максимальное замедление в этом и следующих импульсах задаем несколько меньшим (j_хт,max ~ φ_Vс g +2) с целью уменьшения длины следов юза.

Поскольку принятая продолжительность (период) второго и следующих импульсов Δ τ₂ = Δ τ₃ = …= Δ τ_n = 1 с, то уменьшение скорости во втором и следующих импульсах численно равно возрастающему среднему замедлению в этих импульсах торможения автомобиля до его остановки за какое-то время, "отсекаемое" кривой υ_а = f (τ) на правой вертикальной шкале левого поля.

2 "клевок":

j_{хт, min} = 4,52 м/с²; j_{хтт, max} = 4,52 + 2 = 6,52 м/с²; j_{хт, ср} = 5,52 м/с²

V_{2 =} V₁ - j_{хт, ср} = 17,31 – 5,52 = 11,79 м/с

3 "клевок":

j_{хт, min} = 5,46 м/с²; j_{хтт, max} = 5,46 + 2 = 7,46 м/с²; j_{хт, ср} = 6,46 м/с²

V_{3 =} V₂ - j_{хт, ср} = 11,79 – 6,46 = 5,33 м/с

4 "клевок":

j_{хт, min} = 6,75 м/с²; j_{хтт, max} = 6,75 + 2 = 8,75 м/с²; j_{хт, ср} = 7,75 м/с²

V_{4 =} V₃ - j_{хт, ср} = 5,33 – 7,75 = -2,42 м/с

5. Текущие значения пути s_т = f (τ) определяем методом графического интегрирования средних значений скорости V_а = f (τ) в конце секундных интервалов общего времени импульсно-ступенчатого торможения с возрастающей интенсивностью.