книги из ГПНТБ / Артамонов, М. Д. Основы теории и конструкции автомобиля учебник

реакций (см. гл. VII). Для случая торможения автомобиля на горизонтальной дороге коэффициенты тР1 и /н.Р2 определяют по формулам:

Наибольшие значения коэффициентов изменения реакций т Р1 и тр2 во время торможения находятся соответственно в пределах

1 ,5 - 2 и 0 ,5 -0 ,7 .

Определив значения коэффициентов тр1 и тР2, можно найти величины нормальных реакций в Н: = mplG{, Z2 — mP2G2.

Максимальную интенсивность торможения можно обеспечить при условии полного использования сцепного веса автомобиля. Так как соотношение между тормозными силами Р тор1 и P.tор2, действующими на передние и задние колеса, ие изменяется, то суммарная сила Ртор может достигнуть наибольшего значения без скольжения колес только на дороге с определенной величиной коэффициента сцепления, равной, например ср0. На других дорогах полное использование сцепного веса без блокировки передних или задних колес невозможно.

Коэффициент |30 распределения тормозной силы между перед­ ними и задними колесами определяют по формулам

Оптимальным распределением тормозной силы считают такое ее распределение, при котором передние и задние колеса автомо­ биля могут быть доведены до блокировки одновременно. Для этого случая коэффициент

Большинство тормозных систем обеспечивают постоянное рас­ пределение тормозной силы между колесами автомобиля, что соответствует дороге с определенным значением коэффициента ср0. На других дорогах во время торможения первыми до юза доводятся или передние, или задние колеса. Однако в последнее время появи­ лись конструкции тормозной системы со статическим и динамиче­ ским регулированием распределения тормозной силы.

Так как распределение общей тормозной силы между колесами не соответствует изменяющимся во время торможения нормальным реакциям на них, то действительный минимальный тормозной путь оказывается на 20—40% больше теоретического. С целью при­ ближения результатов расчета к экспериментальным данным в фор­ мулы вводят коэффициент Кэ, который учитывает степепь использо­ вания полной теоретически возможной эффективности действия тормозной системы. Величина коэффициента эффективности тор­ можения К э в среднем равна 1,2 для легковых автомобилей и

170

\

1,4—1,6 — для грузовых автомобилей и автобусов. В этом случае расчетные формулы примут вид:

Пример. Определить пут,ь и время торможения, а также замедление легкового автомобиля ГАЗ-24 «Волга» при его торможении с отсоединенным двигателем со скорости 20 м/с до остановки на сухой горизонтальной дороге

§ 7. СПОСОБЫ ТОРМОЖЕНИЯ АВТОМОБИЛЯ

Совместное торможение автомобиля тормозной системой и двигателем

При таком способе торможения автомобиля тормозной момент на колесах создают одновременно тормоза и двигатель. Так как в этом случае нажатию на педаль тормоза предшествует отпуска­ ние педали управления дроссельной заслонкой, то угловая ско­ рость коленчатого вала двигателя должна была бы уменьшиться до угловой скорости холостого хода. Однако на самом деле ведущие колеса посредством трансмиссии принудительно проворачивают коленчатый вал. В результате'появляется дополнительная сила Р тд сопротивления движению, пропорциональная силе трения в дви­ гателе Ртд и вызывающая замедление автомобиля. Инерция махо­ вика противодействует тормозящему действию двигателя. Иногда это противодействие маховика оказывается больше тормозящего действия двигателя, вследствие чего интенсивность торможения несколько снижается.

Рассмотрим, в каких случаях выгодно применять совместное торможение тормозной системой и двигателем.

Обозначим через /а0тор замедление при совместном торможении, а через 7'зтор — замедление при торможении с отъединенным дви­

гателем. Тогда уравнение (179) можно написать в следующем виде:

Z a c o p - g ^ - щ , [ЯЛ)

171

Таким образом, целесообразность торможения только тормоз­ ной системой пли совместного торможения тормозами н двигате­ лем зависит от значений сил сопротивления движению Рд, Р в, Ртр, Рг, Ртд, а также от величин тормозной силы Ртор и коэффи­ циентов 8вр и б„.

На рис. 73, б приведен пример графического решения равен­ ства (203) для легкового малолитражного автомобиля при следу­ ющих значениях коэффициентов: 8вр = 1,08; би = 1,04; срл. = 0,6. Значения силы Р тд взяты из экспериментальных данных.

Кривые 1, 2 и 3 на рис. 73, б соответствуют различным значе­ ниям тормозной силы Ртор. На рисунке показана заштрихованная зона, в которой в данных условиях нецелесообразно совместное торможение, так как-замедления /ЗСТор (штриховые линии) оказы­ ваются меньше замедлений /ЗТоР (сплошные линии). Однако на доро­ гах с .малым коэффициентом сцепления совместное торможение повышает поперечную устойчивость автомобиля по условиям заноса. У сто й ч и во сть улучшается в этом случае в результате более

равномерного распределения дифференциалом тормозных сил между ведущими колесами автомобиля.

Торможение автомобиля с периодическим прекращением действия тормозной системы

Торможение с периодическим прекращением действия тормозной системы обеспечивает наибольшую его интенсивность. Вместе с тем этот способ можно рекомендовать только водителям высокой квалификации, так как для того, чтобы удержать колеса автомо­ биля на грани юза, не допуская их скольжения, необходимы опыт и большое внимание. При качении заторможенное нескользящее колесо воспринимает большую тормозную силу, чем при движении его юзом, так как коэффициент сцепления в последнем случае резко уменьшается. Во время скольжения шины по дороге частицы

172

материала протектора, находящиеся в соприкосновении с дорогой, нагреваются и размягчаются. Если же водитель последовательно несколько раз нажимает на педаль тормоза и затем частично отпус­ кает ее, то с дорогой соприкасаются несколько новых менее нагре­ тых элементов шины, вследствие чего максимальная величина силы сцепления сохраняется. В момент начала скольжения колеса водитель немного уменьшает силу давления на педаль тормоза, позволяя колесу перекатываться по дороге, в результате чего в контакт с пей входит часть протектора шины, которая не участ­ вовала в торможении.

§ 8. НОВОЕ В КОНСТРУКЦИИ ТОРМОЗНЫХ СИСТЕМ АВТОМОБИЛЯ

В связи со значительным ростом парка и скоростей движения авто­ мобилей безопасность движения автотранспорта в последние годы приобрела очень важное значение. Безопасность движения зависит от организации движения, состояния и типа дорожного покрытия, квалификации водителя и конструкции автомобиля.

Наиболее радикальным средством устранения скольжения (юза)

колес при торможении являются антиблокировочные устройства.

которые начинают устанавливать на автомобили. В настоящее вре­ мя ведутся теоретические и экспериментальные исследования влияния антиблокировочных устройств на процесс торможенпя автомобиля.

Для повышения надежности тормозной системы с гидравли­ ческим приводом используют разделитель привода тормозов, который автоматически отключает неисправный участок привода. На рис. 74 показан разделитель, устанавливаемый на автомобиль ГАЗ-24 «Волга». В корпусе 2 разделителя, закрытом пробками 6 с прокладками 11, расположено два поршня 7, которые уплотнены манжетами 9 и под действием пружин 10 находятся в среднем положении, упираясь в кольцо 8.

Если тормозная система исправна, то разделитель работает следующим образом. При нажатии на педаль тормоза тормозная жидкость, нагнетаемая гидровакуумным усилителем, по трубке 12 поступает в полость IV, а затем по каналу Б в полость II разделителя и, преодолевая сопротивление пружин 10, раздви­ гает >поршни 7. Одновременно часть жидкости, заключенная в полостях I и III разделителя, по каналам А и В и трубкам 5 и 1 перетекает в тормозные цилиндры задних и передних тормозов, вследствие чего происходит торможение автомобиля.

Когда водитель отпускает педаль тормоза, под действием возвратных пружин тормозные колодки сближаются, и жидкость из тормозных цилиндров тормозов перетекает обратно в полости

в усилитель и главный тормозной цилиндр.

173

Так как объем тормозной жидкости при повышении и пони­ жении температуры изменяется, то для перетекания ее в разде­ лителе предусмотрены компенсационные отверстия Г и Д, пере­ крываемые поршнями во время торможения. Для прокачки гидрав­ лического привода тормозов с целью удаления из него воздуха установлен клапан 3 с уплотнением 4, предотвращающим при этом утечку жидкости.

В результате первого торможения после обрыва шланга или поломки трубки гидравлического привода из него выбрасывается

Рпс. 74. Разделитель при­ вода тормозов:

Г н Д — компенсационные от­ верстия; I n 5 — трубки, соеди­ няющие разделитель с колесны­

ми тормозными цилиндрами; 2 — корпус; з — клапан для про­

качки системы; t — уплотнения; 6 — пробка; 7 — поршень; s — кольцо; 9 —манжета; ю — пру­ жина; и — прокладка; 1 2 — трубка, соединяющая раздели­ тель с усилителем

около 9 см3 тормозной жидкости, что сопровождается некоторым «провалом» педали. Начало нарастания давления в исправной части привода происходит через 105—110 мм хода педали вместо обычных 14—15 мы, причем давление в ней может быть увеличено до 10 МН/м2. После того как водитель отпустит педаль, поршень разделителя, обслуживающий поврежденную часть привода, удер­ живают в крайнем положении силы трения и остаточное давле­ ние, а увеличивающийся объем полости II заполняет жидкость, поступающая из гидровакуумного усилителя. Когда в системе имеется остаточное давление, возможно произвести неограничен­ ное число последующих торможений без выбрасывания жидкости и с ощущением «жесткой» педали. Если же в системе остаточного давления нет (неисправны клапаны главного тормозного цилиндра)

174

плп поломалась трубка около разделителя, то провал педалп

ивыбрасывание жидкости происходят при каждом торможении. Для повышения безопасности движения, ограничения скорости

автомобиля на спусках и уменьшения износа тормозов основной тормозной системы на автобусы и грузовые автомобили средней

ибольшой грузоподъемности устанавливают замедлитель (допол­ нительную тормозную систему). В зависимости от конструкции замедлители разделяют на механические, воздушные, гидравлические

иэлектродинамические.

Механические замедлители представляют собой тормоза, изго­ товленные по типу тормозов основной тормозной системы, но отли­ чаются от них большими размерами и более эффективным охлаж­ дением. Наиболее распространенный замедлитель такого типа выполнен в виде дискового трансмиссионного тормоза, располо­ женного в корпусе, внутренняя полость которого заполнена водой и связана с системой охлаждения.

Принцип действия воздушных замедлителей основан на исполь­ зовании трения в двигателе для создания тормозного момента. В случае принудительного вращения коленчатого вала возникает тормозной момент, вызванный трением в двигателе и насосными потерями при тактах впуска и выпуска, т. е. сопротивлением прохождению смеси и газов через трубопроводы и клапаны. Тормозной момент двигателя можно увеличить, если выпускной трубопровод перекрыть заслонкой и, прекратив подачу топлива, перевести двигатель на решим работы компрессора. Указанный момент будет еще больше, если, создать также повышенное сопро­ тивление на впуске, прикрыв воздушную заслопку на входе воздуха во впускную систему двигателя. В результате тормозной момент двигателя увеличивается в среднем на 70—80% по сравне­ нию с моментом при обычном тормошении двигателем. Тормозной момент двигателя трансмиссия увеличивает настолько, что тор­ мозной момент на ведущих колесах оказывается достаточным для поддержания постоянной скорости автомобиля на спуске.

Гидравлические замедлители обычно представляют собой гидромуфту в виде самостоятельного агрегата, который установлен за коробкой передач у автомобилей с механической трансмиссией, или гидромуфту, встроенную в гидромеханическую коробку пере­ дач. Замедлитель такого типа создает тормозной момент на кар­ данном валу. Ротор (пасос) замедлителя жестко связан с ведомым валом коробки передач, а статор (турбина) укреплен на раме автомобиля. При торможении кинетическая энергия, накоп­ ленная автомобилем, в гидромуфте преобразуется в тепловую энергию, что вызывает нагрев жидкости. Охлаждают гидромуфту обычно водой, которая поступает из системы охлаждения двига­ теля. Величина тормозного момента гидромуфты зависит от угло­ вой скорости ротора и от количества поступающей жидкости. При малых скоростях автомобиля гидравлические замедлители малоэффективны. Кроме того, они имеют большую массу.

175

Электродинамические замедлители представляют собой индук­ ционные муфты, принцип действия которых основан иа наведении вихревых токов в пх якоре. Якорн замедлителей могут быть коло­ колообразными или дисковыми. Ниже в качестве примера рассмот­ рен замедлитель с дисковым якорем. В неподвижном корпусе такого замедлителя установлены электромагниты. Его якорь состо­ ит нз двух металлических дисков, жестко связанных с ведомым валом коробки передач и имеющих на наружной поверхности ребра для улучшения охлаждения. Между якорем и полюсами электромагнитов имеется зазор (не менее 1,5—2 мм), от величины которого зависит величина тормозного момента.

Если во время торможения по обмотке электромагнита течет электрический ток, то в якоре, вращающемся в магнитном поле, возникают вихревые токи, создающие собственное магнитное поле. В результате взаимодействия магнитных полей возникает прило­ женный к якорю тормозной момент, величина которого зависит от скорости автомобиля. Замедлители этого типа не нуждаются в регу­ лировке и обслужпванци и более эффективны, чем гидравлические замедлители. Однако они дорогостоящи, имеют сравнительно большую массу и при торможении потребляют значительную электрическую мощность (0,5—1,2 кВт). По распространению элек­ тродинамические замедлители занимают второе место за воздуш­ ными замедлителями.

Регулятор тормозных сил

Тормозная система должна обеспечивать максимально возможную эффективность торможения автомобиля без потери им устойчи­ вости и управляемости на различных дорожных покрытиях и при разных нагрузках. Это возможно лишь в том случае, если все колеса автомобиля одновременно заторможены до предела, что осуществляется с помощью автоматически действующего

антиблокировочного устройства. Вероятность блокировки зад­ них колес и заноса автомобиля при торможении можно значи­ тельно снизить, если с повышением интенсивности торможения или с уменьшением нагрузки автомобиля уменьшать тормозные силы,' действующие на задние колеса. Для этого в двухконтурном гидравлическом тормозном приводе предусматривают устройство, автоматически ограничивающее во время торможбния давление в контуре задних тормозов. В результате повышается эффектив­ ность торможения автомобиля.

Вероятность блокировки задних колес автомобиля ВАЗ-2101 «Жигули» при торможении значительно уменьшает регулятор тормозных сил, автоматически снижающий давление в тормозных цилиндрах задних тормозов при уменьшении деформации пружин задней подвески, т. е. в случае повышения интенсивности тор­ можения или уменьшения нагрузки автомобиля.

176

Регулятор 1 (рис. 75. а), укрепленный на кронштейне кузова болтами 5, шарнирно соединен с задней осью с помощью тяги 6 и шарнирно связанного с ней торсиона 2, который одним концом

Рис. 75. Регулятор тормозных сил:

а — установка регулятора; б — регулятор открыт; е — регулятор закрыт;

17 — упорное кольцо; 18 — пружина Р, Р 1 и Р 2 — силы, действующие lia поршень

177

свободно установлен в пластмассовой втулке кронштейна 7-, а другим закреплен болтом в пальце 4 регулятора. При сближении задней оси и кузова, т. е. когда в результате увеличения деформа­ ции пружин задней подвески уменьшается расстояние Е, палец 4 поворачивается, а торснон, упираясь свободным концом в поршень 1 регулятора, закручивается на больший угол. Поэтому сила Р давления торспона на поршень регулятора при сближении задней оси и кузова увеличивается, а при их удалении — уменьшается.

К штуцерам 9 и 10 регулятора присоединены трубки, соединяющие его соответственно с главным тормозным цилиндром и тормозными цилиндрами задних тормозов. Для защиты регулятора от загряз­ нения служит резиновый кожух 3.

В корпусе 11 (рис. 75, б) расположен поршень 1 регуля­

тивления, то пружина 18, упираясь через кольцо 17 в выступ

главного тормозного цилиндра через отверстие Г, кольцевые зазоры вокруг хвостовика и головки поршня, кольцевую полость Б и отверстие Б поступает к тормозным цилиндрам задних тормозов. Так как площадь верхнего торца поршня больше площади нижней кольцевой поверхности его головки, а давления в полостях А п Б одинаковые, то равнодействующая сил давления жидкости Р± и Р2 паправлена вниз и стремится закрыть регулятор. Однако регулятор остается открытым вследствие того, что равнодейству­ ющая сил сопротивления пружины 18 и торспона 2 (силы Р) больше равнодействующей сил и Р,.

По мере увеличения давления жидкости при том же значении силы Р равнодействующая сил Р1 и Р2 возрастает настолько, что, преодолевая сопротивление пружины 18 и торспона 2, перемещает поршень вниз до упора его головки в кольцо 16 (регулятор закрыт, рис. 75, в). В результате регулятор ограничивает давление в поло­ сти Б и в тормозных цилиндрах задних тормозов. Чем интенсивнее торможение или меньше пагрузка автомобиля, тем меньше дефор­ мация пружин задней подвески, больше расстояние Е и меньше сила

178

Р, а следовательно, тем раньше и при меньшем давлении в полости

Бзакроется регулятор. В случае снижения интенсивности тормо­ жения или увеличения нагрузки автомобиля давление в полости Б увеличивается.

Таким образом при установке регулятора величина тормозных сил, действующих на задние колеса, зависит от значения верти­ кальной нагрузки на заднюю ось, что снижает вероятность бло­ кировки задних колес и заноса автомобиля при торможении. Так как после закрытия регулятора давление в тормозных цилин­ драх передних тормозов продолжает увеличиваться, то эффектив­ ность их действия и всей тормозной системы, имеющей регулятор тормозных сил, повышается (в большей степени используется сцеп­ ной вес, воспринимаемый передней осью).

Когда же водитель отпускает педаль тормоза, происходит оттормаживание задних тормозов, так как под действием давления в полости Б регулятора поршень вместе с.кольцом 16 переме­ щается вниз, вследствие чего регулятор открывается, и давленпе

в этой полости уменьшается.

§ 9. ПОНЯТИЕ ОБ АВТОТЕХНИЧЕСКОЙ ЭКСПЕРТИЗЕ ДОРОЖНО-ТРАНСПОРТНОГО ПРОИСШЕСТВИЯ

Автотехнической экспертизой называют научно-техническое иссле­ дование дорожно-транспортного происшествия специалистами автомобильного транспорта. К дорожно-транспортным происшест; виям относят происшествия, возникшие при движении автомобиля по улицам или дорогам и вызвавшие травмы или смерть людей, повреждения транспортных средств, искусственных сооружений и грузов или нанесшие какой-либо другой материальный ущерб.

Автотехническую экспертизу проводят для того, чтобы дать обоснованную научно-техническукг характеристику всех фаз дорожно-транспортного происшествия, установить объективные причины его возникновения и выяснить поведение отдельных его участников. Автотехнический эксперт устанавливает технические причины происшествий, для чего выясняет наличие неисправнос­ тей у автомобиля, участвовавшего в происшествии, и время их возникновения, определяет скорости движения, величины тормоз­ ного и остановочного путей и т. д.

Исходными данными для проведения экспертизы служат результаты осмотра места происшествия и автомобилей, а также результаты опроса участников и очевидцев происшествия.

Одним из наиболее распространенных видов дорожно-транспорт­ ного происшествия является наезд автомобиля на пешехода. При экспертном исследовании таких происшествий обычно возникает вопрос о величине скорости автомобиля в момент, предшествовав­ ший торможению, и о том, имел ли водитель возможность, приме­ нив экстренное торможение, избежать наезда на пешехода.

179