Тормозные свойства автомобиля. Определения и оценочные показатели.

Скорость и безопасность движения автомобиля в значительной степени определяется его тормозными свойствами. Под тормозными свойствами понимают способность автомобиля быстро снижать скорость движения вплоть до полной остановки при минимальном тормозном пути, сохранять заданную скорость при движении под уклон, а также оставаться неподвижным при действии случайных сил.

Уменьшение скорости движения автомобиля при торможении происходит за счет искусственного создания момента сопротивления вращению колес. При этом кинетическая энергия автомобиля превращается в тепловую вследствие трения, возникающего в тормозных механизмах и при контакте шин с опорной поверхностью.

Автомобиль должен иметь несколько тормозных систем, выполняющих различные функции: рабочую, стояночную, вспомогательную, запасную.

Рабочая (основная) тормозная система служит для уменьшения скорости автомобиля и полной его остановки. У современных автомобилей тормозными механизмами рабочей тормозной системы являются колесные тормоза. В процессе торможения кинетическая энергия автомобиля переходит в работу трения между фрикционными накладками и тормозным барабаном или диском, а также между шинами и дорогой. Тормозной момент М, развиваемый тормозным механизмом, зависит от его конструкции и давления в тормозном приводе:
М =  р_п,
где  — коэффициент пропорциональности, зависящий от конструкции тормозного механизма и привода, а также давления в приводе;
р_п— избыточное давление в тормозном приводе. В общем случае эта зависимость нелинейная.

Управление рабочей тормозной системой осуществляется от ножной педали.

Стояночная тормозная система предназначена для удержания автомобиля на месте. Привод стояночной тормозной системы воздействует на колесные тормоза рабочей тормозной системы или на специальный дополнительный тормоз, связанный с трансмиссией автомобиля. Управление стояночной тормозной системой ручное.

Вспомогательная тормозная система используется при длительном торможении автомобиля (например, на длинных спусках). Она состоит из моторного или трансмиссионного тормозов-замедлителей. Управление ею автоматическое или ручное.

Запасная тормозная система служит для остановки автомобиля при отказе рабочей тормозной системы. У некоторых автомобилей функции запасной выполняет стояночная тормозная система.

Различают аварийное (экстренное) и служебное торможение.

Аварийное торможение производится с максимальной для данных условий интенсивностью. Обычно их количество не превосходит 5...10 % общего числа торможений.

Служебное торможение применяют для плавного уменьшения скорости автомобиля или его остановки в заданном месте. Оно производится с небольшой интенсивностью, не вызывающей неприятных ощущений у водителя и пассажиров. Замедление при служебном торможении обычно не превосходит 1...1,5 м/с².

Служебное торможение может осуществляться:

а) двигателем — водитель уменьшает или прекращает подачу топлива в цилиндры двигателя. При этом двигатель начинает работать в тормозном режиме. Тормозная сила создается за счет трения в двигателе и агрегатах трансмиссии. Такой способ торможения применяется при необходимости получения малых замедлений;

б) двигателем и тормозами совместно — применяется в случае, когда необходимое замедление не обеспечивается только торможением двигателем. Это наиболее часто используемый способ служебного торможения. На дорогах с малым коэффициентом сцепления при таком способе торможения уменьшается возможность возникновения заноса;

в) торможение при отсоединенном двигателе — применяется так же, как и торможение совместно двигателем и тормозами, в тех случаях, когда торможение двигателем не обеспечивает нужного замедления, а также при необходимости остановки автомобиля.

Если в момент времени t=0 возникает ситуация, вынуждающая водителя тормозить, он оценивает обстановку и переносит ногу с педали подачи топлива на тормозную педаль. Этот процесс занимает время, называемое временем реакции водителя (t_p).

Время реакции водителя включает время психической реакции t_р’ (оценка обстановки и принятие решения тормозить) и время физической реакции t_р” (перенос ноги с педали подачи топлива на тормозную педаль).

Проведенные экспериментальные исследования показывают, что время реакции зависит от индивидуальных особенностей водителя, его психического и физического состояния и составляет 0,2...1,5 с. При расчетах обычно принимают t_p=0,8 с.

После нажатия на педаль в течение некоторого времени t_з происходит передача усилия от педали к тормозным механизмам. Это время, которое называют временем запаздывания тормозного привода, зависит от типа тормозного привода, его конструктивных особенностей, технического состояния и возрастает при увеличении длины трубопроводов и количества тормозных механизмов. При расчетах можно принимать для гидравлического привода t_з=0,05...0,1 с, для пневматического— t_з =0,2 с.

Тормозной момент и, соответственно, замедление автомобиля нарастают в течение промежутка времени, называемого временем нарастания замедления t_н. Это время определяется интенсивностью нажатия водителем педали тормоза, а также временем, необходимым для наполнения емкостей и деформации механизмов привода и тормоза. Оно зависит от типа и конструкции привода и тормозных механизмов. При расчетах тормозной динамики автомобиля обычно считают, что водитель быстро (мгновенно) нажимает тормозную педаль. При этом нарастание замедления происходит по линейному закону, а максимальное замедление достигается за время t_н==0,4...0,5 с.

Суммарное время t_з+t_н называют временем срабатывания тормозного привода tn. Максимальное время срабатывания тормозного привода регламентировано стандартами и не должно быть больше 0,6 с. При этом t_з не должно превышать 0,2 с.

В течение некоторого времени t автомобиль движется с заданным замедлением  . При достижении автомобилем требуемой скорости водитель отпускает тормозную педаль. Происходит растормаживание — уменьшение замедления автомобиля. Время растормаживания t_o при гидравлическом приводе составляет примерно 0,2 с, а при пневматическом—0,5...1,5с. Если торможение производится до полной остановки, в момент остановки замедление уменьшается до нуля практически мгновенно.

Весь путь, проходимый автомобилем от момента, когда водитель заметил препятствие, до полной остановки называют остановочным путем S_o.
Остановочный путь складывается из пути, проходимого автомобилем в течение времени реакции водителя и срабатывания тормозного привода, и пути торможения:

S_o = S_р.з+S,

где S_р.з —путь, проходимый автомобилем за время реакции водителя и время запаздывания тормозного привода;
S — путь торможения — расстояние, проходимое автомобилем за время действия на него тормозных сил.