Как определить время нарастания замедления автомобиля. Б.М

Остановочное время автомобиля определяется по следующей формуле:

где – время реакции водителя, с;

– время срабатывания тормозной системы, с;

– время нарастания замедления, с;

k э – коэффициент эффективности торможения;

V 0 – скорость автомобиля непосредственно перед началом торможения, м/с;

– коэффициент сцепления колес автомобиля с поверхностью дороги;

g – ускорение свободного падения;

принимаем равным 0,8 с;

для автомобилей с гидравлическим приводом тормозов 0,2 – 0,3 с, для автомобилей с пневматическим приводом тормозов 0,6 – 0,8 с;

рассчитывается по формуле:

где G – вес автомобиля с данной нагрузкой, Н;

b – расстояние от задней оси автомобиля до центра тяжести, м;

h ц – расстояние от центра тяжести автомобиля до поверхности дороги, м;

k 1 –скорость нарастания тормозных сил, кН/с;

L – база автомобиля, принимаем 3,77м.

Расстояние от задней оси автомобиля до центра тяжести рассчитывается по формуле:

где М 1 – масса автомобиля, приходящаяся на переднюю ось, кг;

М – масса всего автомобиля с данной нагрузкой, кг;

k 1 выбирается в зависимости от типа тормозной системы:

для автомобилей с гидравлическим приводом тормозов k 1 = 15 – 30 кН/с;

k э выбирается в зависимости от типа автомобиля и его весового состояния из следующей таблицы.

Таблица 4.1 - Значения коэффициентов эффективности торможения

При расчетах принимаем:

а) автомобиль до торможения двигается с постоянной скоростью, равной 40 км/ч (V 0 = 11,11 м/с);

б) коэффициент сцепления колес автомобиля с поверхностью дороги = 0,6.

в) коэффициент эффективности торможения k э принимаем без нагрузки 1,2, с полнойц нагрузкой 1,5.

г) скорость нарастания тормозных сил k 1 =25кН/с.

Для автомобиля ГАЗ-3309 без нагрузки:

По формуле (4.3) рассчитаем расстояние от задней оси автомобиля до центра тяжести:

Время нарастания замедления рассчитаем по формуле (4.2):

Остановочное время автомобиля определим по формуле (4.1):

4.2 Определение остановочного пути автомобиля с полной нагрузкой и без нагрузки

Определение остановочного пути автомобиля производим по следующей формуле:

(4.3)

Для автомобиля ГАЗ-3309с полной нагрузкой:

Для автомобиля ГАЗ-3309без нагрузки:

4.3 Определение замедления автомобиля с полной нагрузкой на уклоне и на подъеме

При торможении автомобиля на уклоне или на подъеме сила его инерции уравновешивается алгебраической суммой тор­мозной силы и силы сопротивления подъему. При движении на подъем эти силы складываются, а на уклоне – вычитаются.

n1.doc

ТЕХНИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ, ОПРЕДЕЛЯЕМЫЕ ЭКСПЕРТОМ

Поскольку эти величины определяются, как правило, в соответствии с установленными исходными данными об обстоятельствах происшествия, они не могут быть отнесены к исходным (т.е. принятым без обоснования или исследования) независимо от того, каким путем эксперт определяет их (по таблицам, расчетным путем или в результате экспериментальных исследований). Эти величины могут быть приняты за исходные данные лишь в случае, если они определены следственными действиями, как правило, при участии специалиста и указаны в постановлении следователя.

1. ЗАМЕДЛЕНИЕ ПРИ ЭКСТРЕННОМ ТОРМОЖЕНИИ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ

Величина установившегося максимального замедления при экстренном торможении зависит от многих факторов. С наибольшей точностью она может быть установлена в результате эксперимента на месте происшествия. Если сделать это не представляется возможным, эту величину определяют с некоторым приближением по таблицам или расчетным путем.

При торможении негруженого транспортного средства с исправными тормозами на сухой горизонтальной поверхности асфальтового покрытия минимально допустимые значения замедления при экстренном торможении определяются в соответствии с Правилами движения (ст. 124), а при торможении груженого транспортного средства по следующей формуле:

где:		-	минимально допустимое значение замедления негруженого транспортного средства, м/сек,
		-	коэффициент эффективности торможения негруженого транспортного средства;
		-	коэффициент эффективности торможения груженого транспортного средства.

где	?	-	коэффициент сцепления на участке торможения;
		-	коэффициент эффективности торможения транспортного средства;
		-	угол уклона на участке торможения (если  ? 6-8°, Cos можно принимать равным 1).

2. КОЭФФИЦИЕНТ СЦЕПЛЕНИЯ ШИН С ДОРОГОЙ

Необходимость в определении коэффициента сцепления возникает при расчете замедления при экстренном торможении транспортного средства, решении ряда вопросов, связанных с маневром и движением на участках с большими углами наклона. Величина его зависит главным образом от типа и состояния покрытия дороги, поэтому приближенное значение коэффициента для конкретного случая может быть определено по таблице 1 3 .

Таблица 1

Если необходимо точно определить значение коэффициента ? , следует провести эксперимент на месте происшествия.

Значения коэффициента сцепления, наиболее приближенные к действительному, т. е. к бывшему в момент происшествия, можно установить путем буксировки заторможенного транспортного средства, причастного к происшествию (при соответствующем техническом состоянии этого транспортного средства), замеряя при этом с помощью динамометра силу сцепления.

Определение коэффициента сцепления с помощью динамометрических тележек нецелесообразно, поскольку действительное значение коэффициента сцепления конкретного транспортного средства может существенно отличаться от значения коэффициента сцепления динамометрической тележки.

При решении вопросов, связанных с эффективностью торможения, экспериментально определять коэффициент? нецелесообразно, поскольку значительно проще установить замедление транспортного средства, наиболее полно характеризующее эффективность торможения.

Необходимость в экспериментальном определении коэффициента ? может возникнуть при исследовании вопросов, связанных с маневром, преодолением крутых подъемов и спусков, удержанием на них транспортных средств в заторможенном состоянии.

3. КОЭФФИЦИЕНТ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТОРМОЖЕНИЯ

Следовательно, коэффициент К э учитывает степень использования сцепных качеств шин с поверхностью дороги.

При производстве автотехнических экспертиз знать коэффициент эффективности торможения необходимо для расчета замедления при экстренном торможении транспортных средств.

Величина коэффициента эффективности торможения прежде всего зависит от характера торможения, при торможении исправного транспортного средства с блокировкой колес (когда на проезжей части остаются следы юза) теоретически К э = 1.

Однако при неодновременной блокировке коэффициент эффективности торможения может превышать единицу. В экспертной практике в этом случае рекомендуются следующие максимальные значения коэффициента эффективности торможения:

Таблица 2 4
Вид транспортного средства	К э в случае торможения негруженого и полностью груженного транспортных средств при следующих коэффициентах сцепления
	0,7	0,6	0,5	0,4
Легковые автомобили и другие на их базе
Грузовые - грузоподъемностью до 4,5 т и автобусы длиной до 7,5 м
Грузовые - грузоподъемностью свыше 4.5 т и автобусы длиной более 7,5 м
Мотоциклы и мопеды без коляски
Мотоциклы и мопеды с коляской
Мотоциклы и мопеды с рабочим объемом двигателя 49,8 см 3	1.6	1.4	1.1	1.0

Максимально допустимые значения коэффициента эффективности торможения исправного транспортного средства в основном зависят от типа транспортного средства, его нагрузки и коэффициента сцепления на участке торможения. Располагая этими сведениями можно определить коэффициент эффективности торможения (см. табл. 2).

Приведенные в таблице значения коэффициента эффективности торможения мотоциклов справедливы при одновременном торможении ножным и ручным тормозами.

Если транспортное средство нагружено не полностью, коэффициент эффективности торможения может быть определен путем интерполяции.

4. КОЭФФИЦИЕНТ СОПРОТИВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЮ

В зависимости от природы действующих сил в экспертной практике пользуются различными понятиями коэффициента сопротивления движению.

Коэффициентом сопротивления качению - ѓ называют отношение силы сопротивления движению при свободном качении транспортного средства в горизонтальной плоскости к его весу.

На величину коэффициента ѓ , помимо типа и состояния дорожного покрытия, оказывает влияние целый ряд других факторов (например, давление в шинах, рисунок протектора, конструкция подвески, скорость и др.), поэтому более точное значение коэффициента ѓ может быть определено в каждом случае экспериментальным путем.

Потеря энергии при перемещении по поверхности дороги различных объектов, отброшенных при столкновении (наезде), определяется коэффициентом сопротивления движению ѓ g . Зная величину этого коэффициента и расстояние, на которое переместилось тело по поверхности дороги, можно установить его первоначальную скорость, после чего во многих случаях.

Значение коэффициента ѓ можно приближенно определить по таблице 3 5 .

Таблица 3

Следует помнить, что при падении тела с высоты в момент удара гасится часть кинетической энергии поступательного движения за счет прижатия тела к поверхности дороги вертикальной составляющей сил инерции. Поскольку потерянную при этом кинетическую энергию учесть не удается, нельзя определить и действительное значение скорости тела в момент падения, можно определить лишь нижний ее предел.

Отношение силы сопротивления движению к весу транспортного средства при свободном качении его на участке с продольным уклоном дороги называется коэффициентом суммарного сопротивления дороги ? . Величина его может быть определена по формуле:

Знак (+) берется при движении транспортного средства на подъем, знак (-) - при движении на спуске.

При перемещении по наклонному участку дороги заторможенного транспортного средства коэффициент суммарного сопротивления движению выражается аналогичной формулой:

5. ВРЕМЯ РЕАКЦИИ ВОДИТЕЛЯ

В экспертной практике под этим термином принято понимать промежуток времени t 1 , достаточный для того, чтобы любой водитель (психофизические возможности которого отвечают профессиональным требованиям) после того, как возникнет объективная возможность обнаружить опасность, успевал воздействовать на органы управления транспортного средства.

Очевидно между этими двумя понятиями имеется существенная разница.

Во-первых, не всегда сигнал об опасности совпадает с моментом, когда возникает объективная возможность обнаружить препятствие. В момент появления препятствия водитель может выполнять другие функции, отвлекающие его на какое-то время от наблюдения в направлении возникшего препятствия (например, наблюдение за показаниями контрольных приборов, поведением пассажиров, объектами, расположенными в стороне от направления движения, и т. п.).

Следовательно, время реакции (в том смысле, какой вкладывается в этот термин в экспертной практике) включает в себя время, прошедшее с момента, когда водитель имел объективную возможность обнаружить препятствие, до момента, когда он фактически его обнаружил, и собственно время реакции с момента поступления к водителю сигнала об опасности.

Во-вторых, время реакции водителя t 1 , которое принимается в расчетах экспертов, для данной дорожной обстановки величина постоянная, одинаковая для всех водителей. Она может значительно превышать фактическое время реакции водителя в конкретном случае дорожно-транспортного происшествия, однако фактическое время реакции водителя не должно быть больше этой величины, так как тогда его действия следует оценивать как несвоевременные. Фактическое время реакции водителя в течении короткого отрезка времени может меняться в широких пределах в зависимости от целого ряда случайных обстоятельств.

Следовательно, время реакции водителя t 1 , которое принимается в экспертных расчетах, по существу является нормативным, как бы устанавливающим необходимую степень внимательности водителя.

Если водитель реагирует на сигнал медленнее, чем другие водители, следовательно, он должен быть более внимательным при управлении транспортным средством, чтобы уложиться в этот норматив.

Было бы правильнее, по нашему мнению, назвать величину t 1 не временем реакции водителя, а нормативным временем запаздывания действий водителя, такое название точнее отражает сущность этой величины. Однако поскольку термин «время реакции водителя» прочно укоренился в экспертной и следственной практике, мы сохраняем его и в настоящей работе.

Так как необходимая степень внимательности водителя и возможность обнаружения им препятствия в различной дорожной обстановке неодинаковы, нормативное время реакции целесообразно дифференцировать. Чтобы сделать это, необходимы сложные эксперименты с целью выявления зависимости времени реакции водителей от различных обстоятельств.

В экспертной практике в настоящее время рекомендуется принимать нормативное время реакции водителя t 1 равным 0,8 сек. Исключение составляют следующие случаи.

Если водитель предупрежден о возможности возникновения опасности и о месте предполагаемого появления препятствия (например, при объезде автобуса, из которого выходят пассажиры, или при проезде с малым интервалом мимо пешехода), ему не требуется дополнительное время на обнаружение препятствия и принятие решения, он должен быть подготовлен к немедленному торможению в момент начала опасных действий пешехода. В подобных случаях нормативное время реакции t 1 рекомендуется принимать 0,4-0,6 сек (большее значение - в условиях ограниченной видимости).

Когда водитель обнаруживает неисправность органов управления лишь в момент возникновения опасной обстановки, время реакции, естественно, возрастает, так как при этом необходимо дополнительное время для принятия водителем нового решения, t 1 в этом случае равно 2 сек.

Правилами движения водителю запрещается управлять транспортным средством даже в состоянии самого легкого алкогольного опьянения, а также при такой степени утомления, которая может повлиять на безопасность движения. Поэтому влияние алкогольного опьянения на t 1 не учитывается, а при оценке степени утомляемости водителя и его влияния на безопасность движения следователь (суд) учитывает обстоятельства, которые вынудили водителя управлять транспортным средством в подобном состоянии.

Полагаем, что эксперт в примечании к заключению может указать на возрастание t 1 в результате переутомления (после 16 час работы за рулем примерно на 0,4 сек).

6.ВРЕМЯ ЗАПАЗДЫВАНИЯ СРАБАТЫВАНИЯ ТОРМОЗНОГО ПРИВОДА

Если тормоза с гидравлическим приводом срабатывают со второго нажатия на педаль, время (t 2 ) не превышает 0,6 сек, при срабатывании с третьего нажатия на педаль t 2 = 1.0 сек (по данным экспериментальных исследований, проведенных в ЦНИИСЭ).

Экспериментальное определение действительных значений времени запаздывания срабатывания тормозного привода транспортных средств с исправными тормозами в большинстве случаев излишне, поскольку возможные отклонения от средних значений не могут существенно повлиять на результаты расчетов и выводы эксперта.

Расчетом движения называют определение основных параметров движения автомобиля и пешехода: скорости, пути, времени и траектории движения.

При расчете равномерного движения автомобиля используют элементарное соотношение

где S а , V а и t à - соответственно: путь, скорость и время движения автомобиля.

Торможение при постоянном коэффициенте сцепления

Если водитель в ходе ДТП тормозил, то начальную скорость автомобиля можно достаточно точно определить по длине следа скольжения (следа хода) шины на дороге, возникающего при полной блокировке колес.

Экспериментальное исследование процесса торможения показывает, что вследствие изменения коэффициента сцепления шин с дорогой и колебаний, вызванных наличием упругих шин и элементов подвески, замедление j в процессе торможения носит сложный характер.

Рис. 5.1. Диаграмма торможения

Для упрощения расчетов полагаем, что за время tн (время нарастания замедления) замедление нарастает по закону прямой (участок АВ), а в течение времени (время tу установившегося замедления) остается постоянным (участок ВС) и по окончании периода полного торможения мгновенно уменьшается до нуля (точка С).

Замедление автомобиля рассчитывают исходя из условий полного использования сцепления всеми шинами автомобиля,

, м/с 2 (5.2)

где g = 9,81 м/с 2 ;

 ч - коэффициент продольного сцепления шин с дорогой, который принимают постоянным.

Так как полное и одновременное использование сцепления всеми шинами автомобиля наблюдается относительно редко, в формулу вводят поправочный коэффициент эффективности торможения Кэ, и формула приобретает следующий вид:

, м/с 2 , (5.3)

Величина К э учитывает соответствие тормозных сил силам сцепления и зависит от условий торможения. Если при торможении были заблокированы все колеса, то К э выбирают в зависимости от  х .

Таблица 5. 1

Значение к при наличии следов юза

Самый распространенный способ определения скорости движения транспортного средства перед началом торможения представлен по формуле, имеющейся во всех литературных источниках,

где: j а - замедление автомобиля, развиваемое при его торможении, зависящее от типа транспортного средства, степени его загрузки, состояния покрытия проезжей части, м/с 2 ;

t н - время нарастания замедления автомобиля при его затормаживании, зависящее также от всех вышеперечисленных факторов, как и замедление, и практически изменяющиеся пропорционально изменению загрузки автомобиля и величине коэффициента сцепления, с;

S - протяженность следа торможения автомобиля, считая до оси задних колес; если след остался от колес обеих осей автомобиля, то из величины следа «юза» вычитается база автомобиля L , м.

Тормозной и остановочный пути автомобиля

Тормозной путь, остановочный путь, след торможения, замедление транспортного средства и т. д. - к значениям этих терминов часто приходится обращаться, чтобы объективно оценить действия водителя в конкретной дорожной ситуации.

Остановочный путь транспортного средства - расстояние, которое преодолевает автомобиль с момента начала реакции водителя на опасность до его полной остановки:

, м (5.5)

Тормозной путь транспортного средства - расстояние, которое преодолевает автомобиль с момента начала нажатия на педаль тормоза до его полной остановки:

, м. (5.6)

Таким образом, остановочный путь автомобиля больше его тормозного пути на величину расстояния, которое преодолевает автомобиль за время реакции водителя t 1 .

Время реакции водителя t 1 . Значение времени реакции водителя (в автотехнической экспертизе) представляет собой промежуток времени с момента появления сигнала опасности в поле зрения водителя до начала воздействия на органы управления транспортного средства (тормозная педаль, рулевое колесо, педаль акселератора).

На время реакции водителя влияют все элементы системы «водитель - автомобиль - дорога - среда» (ВАДС), поэтому целесообразно дифференцировать значения времени реакции в зависимости от типичных дорожно-транспортных ситуаций, характеризующихся определенными сочетаниями взаимосвязанных факторов системы ВАДС. Время реакции колеблется в значительных пределах - от 0,3 до 1,4 и более секунд.

Так, при расчете максимально допустимой скорости по условиям видимости дороги минимальное время простой сенсомоторной реакции следует принимать равным 0,3 с. Такое же время реакции следует принимать при определении минимально допустимой дистанции между попутно движущимися транспортными средствами.

В случае же проявления при движении каких-либо неисправностей транспортного средства, влияющих на безопасность движения, а также при физическом вмешательстве пассажира в процесс управления транспортным средством время реакции водителя можно принять равным 1,2 с.

При дорожно-транспортных происшествиях в темное время суток, когда препятствие было малозаметно, допускается увеличение времени реакции водителя на 0,6 с.

Время запаздывания срабатывания действия тормозного привода t 2 . В течение этого времени выбирается свободный ход педали тормоза и зазоры привода тормозной системы. Величина зависит от типа привода тормозов и его технического состояния.

Гидравлический привод тормозов срабатывает быстрее пневматического. Время запаздывания срабатывания гидравлического при­вода принимается t 2 = 0,2 - 0,4 с . У легковых автомобилей при экстренном торможении t 2 = 0,2 с , а у грузовых t 2 = 0,4 с. Время запаздывания срабатывания неисправного гидравлического привода (при наличии воздуха в системе или неисправности клапанов в главном тормозном цилиндре) увеличивается. Если тормоза срабатывают со второго нажатия на педаль, то оно повышается в среднем до 0,6 с, а при трех нажатиях - до 1,0 с.

Время запаздывания срабатывания пневматического привода тормозов колеблется в пределах t 2 = 0,4-0,6 с , а среднее его значение t 2 = 0,4 с. У автопоездов, имеющих пневматический привод, это время увеличивается: при одном прицепе t 2 = 0,6 с, а при двух - t 2 = до 1 с .

Время нарастания замедления t н. Временем нарастания замедления считается время от начала появления замедления или от момента соприкосновения накладок с тормозными барабанами до начала момента движения транспортного средства с установившимся максимальным замедлением или до момента полного прижатия накладок к тормозным барабанам, а при образовании следов торможения - до начала образования последних на проезжей части.

При экстренном торможении до момента блокировки колес это время практически изменяется пропорционально изменению загрузки автомобиля и величине коэффициента сцепления.

Время нарастания замедления зависит, главным образом, от типа тормозного привода, типа и состояния дорожного покрытия, массы транспортного средства.

Так, если известна начальная скорость автомобиля V a , то скорость V ю , соответствующую началу полного торможения, можно найти, считая, что в течение t у автомобиль движется равномерно замедленно с постоянным замедлением 0,5 j .

, м/с. (5.7)

Техническая возможность предотвращения ДТП

При анализе обстоятельств дорожно-транспортного происшествия после определения величины остановочного пути автомобиля S о необходимо определить:

Удаление автомобиля (S a ) от места наезда в момент, когда возникла опасность для движения;

Время, необходимое на остановку автомобиля, т. е. время на остановочный путь (t o );

Время пешехода (t п ), которое он затрачивает на движение от места возникновения опасности до места наезда;

Время (), в течение которого заторможенный автомобиль перемещался до наезда.

Время движения пешехода к месту соударения определяется:

, с, (5.8)

где: S n - путь пешехода от места возникновения опасной обстановки до места наезда, м ;

V n - скорость движения пешехода, определенная либо по табличным данным, либо экспериментальным путем, км/ч.

Если время движения пешехода к месту соударения меньше или равно суммарному времени реакции водителя и времени срабатывания тормозного привода (t n  t 1 + t 2 + 0,5t н = Т ), то пешеход окажется в полосе движения автомобиля, тогда как торможение еще не наступило. В таком случае технической возможности предотвратить наезд нет, независимо от значения скорости движения транспортного средства.

Если t a > Т, то анализ осуществляют в следующей последовательности:

Определяют расстояние S a между автомобилем и местом наезда в момент возникновения опасности для движения;

Сравнивают расстояние S а с остановочным путем транспортного средства S o .

Если остановочный путь автомобиля (S о ) меньше расстояния (S a ), то следует вывод о технической возможности избежания ДТП, в противном случае таковая у водителя отсутствует.

Для определения расстояния S a ВНИИСЭ рекомендует следующие формулы:

В случае наезда до начала торможения

, м, (5.9)

где L уд - расстояние от места удара автомобиля до его передней части, м;

В случае, если заторможенный автомобиль после наезда продолжал движение до остановки,

, м (5.10)

, м, (5.11)

где - расстояние, которое преодолевает автомобиль после наезда до полной остановки.

Тормозная сила. При торможении элементарные силы трения, распределенные по поверхности фрикционных накладок, создают результирующий момент трения, т.е. тормозной момент М тор, направленный в сторону, противоположную вращению колеса. Между колесом и дорогой возникает тормозная сила Р тор .

Максимальная тормозная сила Р тор max равна силе сцепления шины с дорогой. Современные автомобили имеют тормозные механизмы на всех колесах. У двухосного автомобиля (рис. 2.16) максимальная тормозная сила, Н,

Проецируя все силы, действующие на автомобиль при торможении, на плоскость дороги, получим в общем виде уравнение движения автомобиля при торможении на подъеме:

Р тор1 + Р тор2 + Р к1 + Р к2 + Р п + Р в + Р т.д . + Р г – Р и = = Р тор + Р д + Р в + Р т.д . + Р г – Р п = 0,

где Р тор = Р тор1 + Р тор2 ; Р д = Р к1 + Р к2 + Р п – сила сопротивления дороги; Р т.д. – сила трения в двигателе, приведенная к ведущим колесам.

Рассмотрим случай торможения автомобиля только тормозной системой, когда сила Р т.д. = 0.

Учитывая, что скорость автомобиля во время торможения уменьшается, можно считать, что сила Р в ≈ 0. В связи с тем что сила Р г мала по сравнению с силой Р тор ею также можно пренебречь, особенно при экстренном торможении. Принятые допущения позволяют написать уравнение движения автомобиля при торможении в следующем виде:

Р тор + Р д – Р п = 0.

Из этого выражения после преобразования получим уравнение движения автомобиля при торможении на негоризонтальном участке дороги:

φ х + ψ – δ н a з /g = 0,

где φ х – коэффициент продольного сцепления шин с дорогой, ψ – коэффициент сопротивления дороги; δ н – коэффициент учета вращающихся масс на негоризонтальном участке дороги (при накате); a з – ускорение торможения (замедления).

В качестве измерителей тормозной динамичности автомобиля используют замедление а з при торможении и тормозной путь S тор , м. Время t тор, с, используют в качестве вспомогательного измерителя при определении остановочного пути S о.

Замедление при торможении автомобиля. Замедление при торможении определяют по формуле

а з = (Р тор + Р д + Р в + Р г)/(δ вр m ).

Если тормозные силы на всех колесах достигли значения сил сцепления, то, пренебрегая силами Р в и Р г

a з = [(φ х + ψ) / ψ вр ] g .

Коэффициент φ х обычно значительно больше коэффициента ψ, поэтому в случае полного торможения автомобиля величиной ψв выражении можно пренебречь. Тогда

a з = φ х g /δ вр ≈ φ х g .

Если во время торможения коэффициент φ х не изменяется, то замедление а з не зависит от скорости автомобиля.

Время торможения. Остановочное время (общее время торможения) – это время от момента обнаружения водителем опасности до полной остановки автомобиля. Общее время торможения включает в себя несколько отрезков:

1) время реакции водителя t р – время, в течение которого водитель принимает решение о торможении и переносит ногу с педали подачи топлива на педаль рабочей тормозной системы (в зависимости от его индивидуальных особенностей и квалификации составляет 0,4...1,5 с);

2) время срабатывания тормозного привода t пр – время от начала нажатия на тормозную педаль до начала замедления, т.е. время на перемещение всех подвижных деталей тормозного привода (в зависимости от типа тормозного привода и его технического состояния составляет 0,2...0,4 с для гидропривода, 0,6...0,8 с для пневмопривода и 1...2 с для автопоезда с пневмоприводом тормозов);

3) время t у, в течение которого замедление увеличивается от нуля (начало действия тормозного механизма) до максимального значения (зависит от интенсивности торможения, нагрузки на автомобиль, типа и состояния дорожного покрытия и тормозного механизма);

4) время торможения с максимальной интенсивностью t тор. Определяют по формуле t тор = υ/a з max – 0,5t у.

В течение времени t р + t пр автомобиль движется равномерно со скоростью υ, в период t y – замедленно, а в течение времени t тор – замедленно до полной остановки.

Графическое представление о времени торможения, изменении скорости, замедлении и остановке автомобиля дает диаграмма (рис. 2.17, а).

Чтобы определить остановочное время t о , необходимое для остановки автомобиля с момента возникновения опасности, нужно суммировать все названные выше отрезки времени:

t о = t р + t пр + t у + t тор = t р + t пр + 0,5t у + υ/a з max = t сум + υ/a з max ,

где t сум = t р + t пр + 0,5t у.

Если тормозные силы на всех колесах автомобиля одновременно достигают значения сил сцепления, то, принимая коэффициент δ вр = 1, получим

t о = t сум + υ/(φ х g ).

Тормозной путь – это расстояние, которое автомобиль проходит за время торможения t тор с максимальной эффективностью. Этот параметр определяют, используя кривую t тор = f(υ) и считая, что в каждом интервале скоростей автомобиль движется равнозамедленно. Примерный вид графика зависимости пути S тор от скорости с учетом сил Р к , Р в, Р т и без учета этих сил показан на рис. 2.18, а.

Расстояние, необходимое для остановки автомобиля с момента возникновения опасности (длину так называемого остановочного пути), можно определить, если принять, что замедление изменяется так, как показано на рис. 2.17, а.

Остановочный путь условно можно разделить на несколько отрезков, соответствующих отрезкам времени t р, t пр, t у, t тор:

S о = S р + S пр + S у + S тор.

Путь, пройденный автомобилем за время t р + t пр движения с постоянной скоростью υ, определяют так:

S р + S пр =υ (t р + t пр) .

Принимая, что при уменьшении скорости от υдо υ"автомобиль движется с постоянным замедлением а ср = 0,5 а з m ах, получим путь, пройденный автомобилем за это время:

ΔS у = [υ 2 – (υ") 2 ] / а з m ах.

Тормозной путь при уменьшении скорости от υ"до нуля во время экстренного торможения

S тор = (υ") 2 / (2а з m ах) .

Если тормозные силы на всех колесах автомобиля одновременно достигли значений сил сцепления, то при Р т.д. = Р в = Р г = 0 тормозной путь автомобиля

S тор = υ 2 / (2φ х g ).

Тормозной путь прямо пропорционален квадрату скорости автомобиля в момент начала торможения, поэтому при увеличении начальной скорости тормозной путь возрастает особенно быстро (см. рис. 2.18, а).

Таким образом, остановочный путь можно определить так:

S о = S р + S пр + S у + S тор = υ (t р + t пр) + [υ 2 – (υ") 2 ] / а з m ах + (υ") 2 / (2 а з m ах) =

= υ t сум + υ 2 / (2а з m ах) = υ t сум + υ 2 / (2φ х g ).

Остановочный путь, как и остановочное время, зависит от большого числа факторов, основными из которых являются:

скорость движения автомобиля на момент начала торможения;

квалификация и физическое состояние водителя;

тип и техническое состояние рабочей тормозной системы автомобиля;

состояние дорожного покрытия;

загруженность автомобиля;

состояние шин автомобиля;

способ торможения и т.д.

Показатели интенсивности торможения. Для проверки эффективности действия тормозной системы в качестве показателей используют наибольший допустимый тормозной путь и наименьшее допустимое замедление в соответствии с ГОСТ Р 41.13.96 (для новых автомобилей) и ГОСТ Р 51709–2001 (для автомобилей, находящихся в эксплуатации). Интенсивность торможения легковых автомобилей и автобусов по условиям безопасности движения проверяют без пассажиров.

Наибольший допустимый тормозной путь S тор, м, при движении с начальной скоростью 40 км/ч на горизонтальном участке дороги с ровным, сухим, чистым цементо- или асфальтобетонным покрытием имеет следующие значения:

легковые автомобили и их модификации для перевозки грузов……….14,5

автобусы с полной массой:

до 5 т включительно…………….…………………………18,7

более 5 т…………………………………...………………19,9

грузовые автомобили с полной массой

до 3,5 т включительно…………….………….….………..19

3,5... 12 т включительно………………………………..…18,4

более 12 т………………………………………………..…17,7

автопоезда с автомобилями-тягачами с полной массой:

до 3,5 т включительно…………………….………………22,7

3,5... 12 т включительно……………………………….….22,1

более 12 т……………………………………….…………21,9

Распределение тормозной силы между мостами автомобиля. При торможении автомобиля сила инерции Р и, (см. рис. 2.16), действуя на плече h c , вызывает перераспределение нормальных нагрузок между передними и задними мостами; нагрузка на передние колеса увеличивается, а на задние – уменьшается. Поэтому нормальные реакции R z 1 и R z 2 , действующие соответственно на передние и задние мосты автомобиля во время торможения, значительно отличаются от нагрузок G 1 и G 2 , которые воспринимают мосты в статическом состоянии. Эти изменения оценивают коэффициентами изменения нормальных реакций m р1 , и m р2 , которые для случая торможения автомобиля на горизонтальной дороге определяют по формулам

m р1 = 1 + φ х h c / l 1 ; m р2 = 1 – φ х h c / l 2 .

Следовательно, нормальные реакции дороги

R z 1 = m р1 G 1 ; R z 2 = m р2 G 2 .

Во время торможения автомобиля наибольшие значения коэффициентов изменения реакций находятся в следующих пределах:

m р1 = 1,5...2; m р2 = 0,5...0,7.

Максимальную интенсивность торможения можно обеспечить при условии полного использования сцепления всеми колесами автомобиля. Однако тормозная сила между мостами может распределяться неравномерно. Такую неравномерность характеризует коэффициент распределения тормозной силы между передними и задними мостами:

β о = Р тор1 / Р тор = 1 – Р тор2 / Р тор.

Этот коэффициент зависит от различных факторов, из которых основными являются: распределение веса автомобиля между его осями; интенсивность торможения; коэффициенты изменения реакций; виды колесных тормозных механизмов и их техническое состояние и т.д.

При оптимальном распределении тормозной силы передние и задние колеса автомобиля могут быть доведены до блокировки одновременно. Для этого случая

β о = (l 1 + φ о h c) / L.

Большинство тормозных систем обеспечивает неизменное соотношение между тормозными силами колес переднего и заднего мостов (Р тор1 и Р тор2 ), поэтому суммарная сила Р тор может достигнуть максимального значения только на дороге с оптимальным коэффициентом φ о. На других дорогах полное использование сцепного веса без блокировки хотя бы одного из мостов (переднего или заднего) невозможно. Однако в последнее время появились тормозные системы с регулированием распределения тормозных сил.

Распределение общей тормозной силы между мостами не соответствует нормальным реакциям, изменяющимся во время торможения, поэтому фактическое замедление автомобиля оказывается меньше, а время торможения и тормозной путь больше теоретических значений этих показателей.

Для приближения результатов расчета к экспериментальным данным в формулы вводят коэффициент эффективности торможения К э , который учитывает степень использования теоретически возможной эффективности тормозной системы. В среднем для легковых автомобилей К э = 1,1...1,2; для грузовых автомобилей и автобусов К э = 1,4...1,6. В этом случае расчетные формулы имеют следующий вид:

a з = φ х g / К э;

t о = t сум + К э υ/(φ х g );

S тор = К э υ 2 / (2φ х g );

S о = υ t сум + К э υ 2 / (2φ х g ).

Способы торможения автомобиля. Совместное торможение тормозной системой и двигателем. Такой способ торможения применяют с целью избежать перегрева тормозных механизмов и ускоренного изнашивания шин. Тормозной момент на колесах создается одновременно тормозными механизмами и двигателем. Так как в этом случае нажатию на тормозную педаль предшествует отпускание педали подачи топлива, то угловая скорость коленчатого вала двигателя должна была бы уменьшиться до угловой скорости холостого хода. Однако на самом деле ведущие колеса через трансмиссию принудительно вращают коленчатый вал. В результате появляется дополнительная сила Р тд сопротивления движению, пропорциональная силе трения в двигателе и вызывающая замедление автомобиля.

Инерция маховика противодействует тормозящему действию двигателя. Иногда противодействие маховика оказывается больше тормозящего действия двигателя, вследствие чего интенсивность торможения несколько снижается.

Совместное торможение рабочей тормозной системой и двигателем более эффективно, чем торможение только тормозной системой, если замедление при совместном торможении a зс больше, чем замедление при торможении с отсоединенным двигателем a з, т.е. a зс > a з.

На дорогах с малым коэффициентом сцепления совместное торможение повышает поперечную устойчивость автомобиля по условиям заноса. При торможении в аварийных ситуациях сцепление полезно выключить.

Торможение с периодическим прекращением действия тормозной системы. Заторможенное нескользящее колесо воспринимает большую тормозную силу, чем при движении с частичным проскальзыванием. В случае свободного качения угловая скорость колеса ω к, радиус r к и поступательная скорость υ к движения центра колеса связаны зависимостью υ к = ω к r к . У колеса, движущегося с частичным проскальзыванием (υ* ≠ ω к r к), это равенство не соблюдается. Разность скоростей υ к и υ*определяет скорость скольжения υ ск , т. е. υ ск = υ –ω к r к.

Степень проскальзывания колес определяется как λ = υ ск / υ к . Ведомое колесо нагружено только силами сопротивления движению, поэтому касательная реакция невелика. Приложение к колесу тормозного момента вызывает увеличение касательной реакции, а также увеличение деформации и упругого проскальзывания шины. Коэффициент сцепления шины с дорожной поверхностью повышается пропорционально проскальзыванию и достигает максимума при проскальзывании около 20...25 % (рис. 2.19, а – точка В ).

Рабочий процесс поддержания максимального сцепления шины с дорожным покрытием иллюстрирует график (рис. 2.19, б ). При увеличении тормозного момента (участок ОА) угловая скорость колеса уменьшается. Для того чтобы не дать колесу остановиться (заблокироваться), тормозной момент уменьшают (участок CD). Инерционность механизма регулирования давления в тормозном приводе приводит к тому, что процесс уменьшения давления происходит с некоторым запаздыванием (участок AQ) . На участке ЕF давление на некоторое время стабилизируется. Рост угловой скорости колеса требует нового увеличения тормозного момента (участок GА) до значения, соответствующего 20...25 % величины проскальзывания.

В начале скольжения увеличивается замедление колеса и нарушается линейная пропорциональность зависимости: ω = f(M тор ). Участки DЕ и FG характеризуются инерционностью исполнительных механизмов. Тормозная система, в которой реализуется пульсирующий режим управления давлением в рабочих цилиндрах (камерах), называется антиблокировочной. Глубина модуляции давления в тормозном приводе достигает 30...37 % (рис. 2.19, в).

Колеса автомобиля благодаря циклическому нагружению тормозным моментом катятся с частичным проскальзыванием, приблизительно равным оптимальному, и коэффициент сцепления ос­тается высоким в течение периода торможения. Введение антиблокировочных устройств уменьшает износ шин и позволяет повысить поперечную устойчивость автомобиля. Несмотря на сложность и высокую стоимость, антиблокировочные тормозные системы уже узаконены стандартами многих зарубежных стран, их устанавливают на легковые автомобили среднего и высшего классов, а также на автобусы и грузовые автомобили для междугородных перевозок.

Установившееся замедление , м/с 2 , рассчитывают по формуле

. (7.11)

=9,81*0,2=1,962 м/с 2 ;

=9,81*0,4= 3,942 м/с 2 ;

=9,81*0,6=5,886м/с 2 ;

=9,81*0,8=7,848 м/с 2 .

Результаты расчетов по формуле (7.10) сведены в таблицу 7.2

Таблица 7.2 – Зависимость остановочного пути и установившегося замедления от начальной скорости торможения и коэффициента сцепления

По данным таблицы 7.2 строим зависимость остановочного пути и установившегося замедления от начальной скорости торможения и коэффициента сцепления (рисунок 7.2).

7.9 Построение тормозной диаграммы атс

Тормозной диаграммой (рисунок 7.3)называется зависимость замедления и скорости движения АТС от времени.

7.9.1 Определение скорости и замедления на участке диаграммы, соответствующем времени запаздывания срабатывания привода

Для этого этапа ==const,= 0 м/с 2 .

В эксплуатации начальная скорость торможения = 40 км/ч для всех категорий АТС.

7.9.2 Определение скорости АТС на участке диаграммы, соответствующем времени нарастания замедления

Скорость
, м/с, соответствующую концу времени нарастания замедления, определяют по формуле

=11,11-0,5*9,81*0,7*0,1=10,76 м/с.

Промежуточные значения скорости на данном участке определяют по формуле (7.12), при этом
= 0; коэффициент сцепления для категории М 1
= 0,7.

7.9.3 Определение скорости и замедления на участке диаграммы, соответствующем времени установившегося замедления

Время установившегося замедления
, с, рассчитывают по формуле

, (7.13)

с.

Скорость
, м/с, на участке диаграммы, соответствующем времени установившегося замедления, определяют по формуле

, (7.14)

при
= 0
.

Величину установившегося замедления для рабочей тормозной системы автомобилей категории М 1 принимают
=7,0 м/с 2 .

8 Определение параметров управляемости АТС

Управляемость АТС – это его свойство сохранять в определенной дорожной обстановке заданное направление движения или изменять его в соответствии с воздействием водителя на рулевое управление.

8.1 Определение максимальных углов поворота управляемых колес

8.1.1 Определение максимального угла поворота наружного управляемого колеса

Максимальный угол поворота наружного управляемого колеса

, (8.1)

где R н1 min – радиус поворота наружного колеса.

Радиус поворота наружного колеса принимается равным соответствующему параметру прототипа –R н1 min = 6 м.

,

=25,65.

8.1.2 Определение максимального угла поворота внутреннего управляемого колеса

Максимальный угол поворота внутреннего управляемого колеса можно определить, приняв колею шкворней равной колее колес. Предварительно необходимо определить расстояние от мгновенного центра поворота до наружного заднего колеса.

Расстояние от мгновенного центра поворота до наружного заднего колеса
, м, рассчитывают по формуле

, (8.2)

.

Максимальный угол поворота внутреннего управляемого колеса
, град, можно определить из выражения

, (8.3)

,

=33,34.

8.1.3 Определение среднего максимального угла поворота управляемых колес

Средний максимальный угол поворота управляемых колес
, град, можно определить по формуле

, (8.4)

.

8.2 Определение минимальной ширины проезжей части

Минимальную ширину проезжей части
, м, рассчитывают по формуле

=5,6-(5,05-1,365)=1,915м.

8.3 Определение критической по условиям увода скорости движения

Критическую по условиям увода скорость движения
, м/с, рассчитывают по формуле

, (8.6)

где
,
– коэффициенты сопротивления уводу колес передней и задней оси соответственно, Н/град.

Коэффициент сопротивления уводу одного колеса
, Н/рад, ориентировочно определяют по эмпирической зависимости

где
– внутренний диаметр шины, м;
– ширина профиля шины, м;
– давление воздуха в шине, кПа.

К δ1 =(780(0,33+2*0,175)0,175(0,17+98) *2)/57.32=317,94, Н/град

К δ1 =(780(0,33+2*0,175)0,175(0,2+98)*2)/ 57.32=318,07,Н/град

.

Поворачиваемость проектируемого автомобиля – избыточная.

Для обеспечения безопасности движения должно выполняться условие

>
. (***)

Условие (***) не выполняется, так как при определении коэффициентов сопротивления уводу были учтены только параметры шин. В тоже время при определении критической по уводу скорости необходимо учитывать распределение массы автомобиля, конструкцию подвески и другие факторы.