Недостаточная величина коэффициента сцепления является причиной в среднем 16%, а в неблагоприятные периоды года - до 70% дорожно-транспортных происшествий от общего их числа. Международной комиссией по борьбе со скользкостью дорожных покрытий установлено, что величина коэффициента сцепления по условиям безопасности движения не должна быть меньше 0,4.
ТОРМОЖЕНИЕ АВТОМОБИЛЯ
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, км/ч;
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 км/ч, тормозной путь увеличится в 4 раза.
Нормативы эффективности действия ножного тормоза автомобилей в условиях эксплуатации приведены в табл. 1 (начальная скорость торможения 30 км/ч).
При торможении на снежных и скользких дорогах тормозные силы всех колес автомобиля достигают значения силы сцепления практически одновременно. Поэтому при Фх0,4 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 8т, 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 дороги с асфальто- или цементобетонным покрытием с коэффициентом сцепления не ниже 0,6. При торможении автомобиля под действием силы инерции создается момент, увеличивающий нагрузку на передние колеса и уменьшающий нагрузку на задние, т. е. происходит так называемое перераспределение динамического веса между осями. В этом случае передняя часть автомобиля нагружается и прижимается к дороге, а задняя, наоборот, разгружается и приподнимается. Это явление проявляется тем заметнее, чем интенсивнее торможение. В результате происходящей разгрузки задние колеса более склонны к затормаживанию "на юз", особенно у автомобилей, имеющих в статическом состоянии примерно равную нагрузку на оси. Во время торможения автомобиля величины тормозных сил на колесах правой и левой стороны могут быть неодинаковы. В результате этого образуется момент, поворачивающий автомобиль вокруг вертикальной оси, что может вызвать занос автомобиля. Причинами подобного явления могут быть различное состояние накладок и барабанов, разрегулировка и увеличение зазора между накладками и барабаном, различное состояние шин и т. д.
