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.

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 Фх<0,4 следует принимать кэ= 1 для всех автомобилей.

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.

Ухудшение тормозной динамичности может также наступить вследствие проникновения в тормоза масла, воды или грязи, уменьшающих тормозной момент.

Значительное влияние на величину тормозного пути оказывает состояние покрытия. Новое покрытие имеет шероховатую поверхность, микроскопические выступы которой, вдавливаясь в резину покрышки, увеличивают её сцепление с дорогой. По мере износа покрытия микронеровности уменьшаются, поверхность становится гладкой и. коэффициент сцепления уменьшается.

На зимних заснеженных и обледенелых дорогах условия сцепления резко ухудшаются, и стирается различие в тормозной динамичности автомобилей всех типов, характерное при торможении на сухих покрытиях.

 

УСТОЙЧИВОСТЬ АВТОМОБИЛЯ

Под устойчивостью понимают способность автомобиля противостоять заносу (скольжению) и опрокидыванию. В зависимости от направления скольжения или опрокидывания различают продольную и поперечную устойчивость. Более вероятно нарушение поперечной устойчивости, возникающее вследствие действия боковых сил: центробежной силы, поперечной составляющей силы тяжести, бокового ветра, ударов о неровности дороги.

Устойчивость движущегося автомобиля зависит от следующих факторов: массы автомобиля, высоты его центра тяжести, базы, ширины колеи; размера шин, их конструкции и состояния; радиусов кривизны дороги и состояния ее поверхности; конструкции и состояния тормозов; скорости и направления движения; умения управлять автомобилем.

Установлено, что чем выше расположен центр тяжести автомобиля и чем уже колея, тем выше вероятность опрокидывания. Для повышения устойчивости колея должна быть возможно шире, а центр тяжести - ниже. Наличие груза в кузове, особенно крупногабаритного (контейнеров, тюков, прессованного сена и т. д.), увеличивает высоту центра тяжести, тем самым снижая устойчивость.

На повороте существенное влияние на устойчивость кроме перечисленных факторов оказывает также скорость поворота управляемых колес. Резкий поворот может в определенных условиях явиться основным фактором, вызвавшим нарушение устойчивости автомобиля.

Движение по косогору и по кривой связано с некоторыми дополнительными явлениями, усиливающими вероятность опрокидывания автомобиля. Сюда относится, например, перемещение пассажиров и грузов в сторону действия поперечной силы. Это перемещение вызывает изменение положения центра тяжести подрессоренных масс, вследствие которого возрастает опасность опрокидывания автомобиля. Под действием поперечных сил происходит деформация шин одновременно в двух направлениях - радиальном и поперечном.

При больших значениях поперечных сил шина соприкасается с проезжей частью дороги не только протектором, но и частью боковины, менее эластичной по сравнению с протектором. При весьма больших перегрузках возможно также полное сплющивание шин и врезание обода колеса в верхний слой дорожного покрытия. Механическое зацепление, возникающее в этом случае, резко увеличивает общую силу поперечного сцепления шин с дорогой, а вместе с этим и вероятность опрокидывания автомобиля.

Максимальную допустимую скорость движения автомобиля на поворотах до появления бокового скольжения можно определить по следующей формуле:

V3 = VgRФy

где Vз - максимальная скорость на повороте до появления бокового скольжения автомобиля, м/с;

g - ускорение силы тяжести, м/с2;

R - радиус поворота автомобиля, м;

фу - коэффициент поперечного сцепления шины с дорогой.

Во всех случаях заноса на автомобиль действует поперечная (центробежная) сила, которая появляется при всяком отклонении автомобиля от прямолинейного направления. Как видно из последней формулы, возникновение заноса наиболее вероятно при крутых поворотах автомобиля на скользкой дороге.

В практике редко наблюдается одновременное скольжение обеих осей в поперечном направлении. Гораздо чаще начинают скользить колеса одной оси передней или задней. Наиболее вероятен занос задней оси автомобиля, на колеса которой при разгоне и преодолении больших сопротивлений действует касательная реакция, в десятки раз большая, чем на переднюю ось. Во время торможения же сила сцепления задних колес уменьшается вследствие перераспределения нагрузки, что также способствует их заносу. Занос задней оси у большинства автомобилей не только вероятнее, но и опаснее заноса передней оси. Последний погашается автоматически, так как возникающие центробежная сила и инерционный момент противодействуют повороту передней части автомобиля в сторону заноса. Для гашения заноса задней оси обычно рекомендуется поворачивать управляемые колеса в сторону заноса, уменьшая тем самым величину центробежной силы. Если передние колеса будут повернуты на достаточно большой угол, центробежная сила направится в сторону, противоположную заносу, и он прекратится.

Однако резкий поворот передних колес на чрезмерно большой угол может вызвать скольжение задней оси в обратную сторону и движение автомобиля в направлении повернутых колес. Поэтому сразу после прекращения заноса передние колеса следует повернуть в обратном направлении и вывести автомобиль на прямолинейное движение.

Поперечная сила может вызвать также опрокидывание автомобиля относительно опоры внешних колес. Максимальная скорость движения на повороте до опрокидывания определяется по формуле

(FAvtom01.gif)

где В - ширина колен автомобиля, м; h - высота центра тяжести, м.

Формула дает несколько завышенное (на 10 - 12%) значение допустимой скорости. Это объясняется тем, что в ней не учитывается ряд факторов, в частности таких, как крен кузова, неравномерное распределение груза по ширине кузова и т. д, Как видно из формулы, чем выше расположен центр тяжести автомобиля, тем ниже допустимая скорость движения на повороте по условиям опрокидывания,

В практике эксплуатации автомобилей потеря поперечной устойчивости наблюдается чаще всего при торможении. В этом случае в контактах шин с дорогой действуют большие тормозные силы, и колеса утрачивают способность воспринимать поперечные силы. При полной блокировке колес их движение становится неустойчивым. В случае блокировки колес задней оси автомобиль легко входит в состояние прогрессирующего заноса, из которого, однако, его можно вывести поворотом передних колес, если они еще не использовали полностью силу сцепления и не заблокированы. Если же раньше блокируются колеса передней оси, то прогрессирующего заноса автомобиля не возникает; однако он полностью утрачивает управляемость, так как поворот заблокированных колес не меняет направления движения.

Безопасность движения автомобиля должна быть сохранена в течение всего срока его работы. Из многочисленных факторов, изменяющихся во время эксплуатации, на устойчивость в большей степени влияет техническое состояние шин и тормозов.

По мере износа протектора шин ухудшается сцепление колеса с дорогой и увеличивается вероятность бокового заноса. Коэффициент сцепления шины, протектор которой изношен до полного исчезновения рисунка, почти вдвое меньше коэффициента сцепления новой шины. Поэтому эксплуатация автомобиля с изношенными шинами недопустима и запрещена правилами движения.

Неправильная регулировка тормозов может привести к различной величине тормозных моментов на колесах правой и левой сторон автомобиля, а возникающий при этом поворачивающий момент - вызвать потерю устойчивости. Неравномерность тормозных усилий на передних колесах опаснее, чем на задних.

Для безопасного вождения на высоких скоростях необходимо стремиться к повышению устойчивости автомобиля. Это достигается понижением центра тяжести, удлинением базы и расширением колеи автомобиля, а также правильной регулировкой тормозов и соблюдением скорости движения, соответствующей состоянию дороги.

 

УПРАВЛЯЕМОСТЬ АВТОМОБИЛЯ

Под управляемостью понимают способность автомобиля сохранять или изменять направление движения, заданное водителем, с минимальной затратой физической энергии. Именно поэтому управляемость автомобиля больше, чем другие его эксплуатационные свойства, связана с водителем. Для обеспечения хорошей управляемости автомобиля его конструктивные параметры должны соответствовать психофизиологическим особенностям водителя.

Управляемые колеса под воздействием случайных, ударов и толчков постоянно отклоняются от нейтрального положения даже во время прямолинейного движения автомобиля по дороге с ровным асфальтобетонным покрытием. Свойство управляемых колес сохранять нейтральное положение и автоматически в него возвращаться называется стабилизацией. Автомобиль с плохой стабилизацией колес произвольно меняет направление своего движения, вследствие чего водитель вынужден непрерывно поворачивать рулевое колесо то в одну, то в другую сторону, чтобы возвратить управляемые колеса в исходное положение. Плохая стабилизация требует значительных затрат физической энергии водителя, ухудшает устойчивость автомобиля, повышает износ шин и деталей рулевого механизма.

У автомобиля с хорошей стабилизацией колеса при выходе из поворота автоматически возвращаются в нейтральное положение, и автомобиль сохраняет прямолинейное направление, даже если водитель не держит рулевое колесо.

Для достижения хорошей управляемости конструкция автомобиля должна удовлетворять следующим требованиям:

- управляемые колеса при повороте должны катиться без бокового скольжения;

- рулевой привод должен обеспечивать правильное соотношение углов поворота управляемых колес;

- размеры направляющих элементов подвесок и упругие характеристики подвесок и шин должны быть подобраны таким образом, чтобы углы увода передней и задней осей находились в определенном соотношении;

- управляемые колеса должны иметь хорошую стабилизацию и отсутствие произвольных колебаний;

- в рулевом управлении обязательно наличие обратной связи, позволяющей водителю судить о величине и направлении сил, действующих на управляемые, колеса.

Значительное влияние на управляемость оказывает боковая эластичность шин. Это влияние возрастает с увеличением боковых сил, действующих на автомобиль и имеет существенное значение при движении автомобиля по криволинейной траектории.

Такая эластичность характеризуется углом бокового увода между плоскостью качения диска колеса и осью отпечатка шины на дороге, образуемым под действием боковой силы. Она зависит от конструктивных особенностей шины: высоты и ширины профиля, количества слоев кордной ткани, угла наклона нитей корда, жесткости боковины, нагрузки на колесо, внутреннего давления в шине.

Увод шин вызывает отклонение траектории движения автомобиля от той, которая определяется положением управляемых колес, т. е. задается водителем.

Качение колес с боковым уводом оказывает различное влияние на движение автомобилей разных конструкций в зависимости от распределения их массы по осям и величины сопротивления уводу передних и задних колес. В случае если угол увода передних колес больше угла увода задних колес, считают, что автомобиль обладает недостаточной поворачиваемостью. Такой автомобиль устойчиво сохраняет прямолинейное направление движения. В противоположном случае автомобиль характеризуется излишней поворачиваемостью. Он более склонен к потере управляемости и устойчивости. Однако недостаточная поворачиваемость затрудняет работу водителя, так как для изменения направления движения автомобиля требуется большая сила. Чтобы получить нужное значение показателя поворачиваемое(tm) автомобилей, конструкторы несколько уменьшают давление в передних шинах по сравнению с задними и стремятся расположить центр тяжести автомобиля ближе к передней части.

Управляемость автомобиля зависит от технического состояния его ходовой части и рулевого управления. Уменьшение давления з одной из шин увеличивает ее сопротивление качению и уменьшает поперечную жесткость. Поэтому автомобиль будет постоянно отклоняться в сторону шины с уменьшенным давлением. Изнашивание деталей рулевой трапеции и шкворневого соединения приводит к образованию зазоров, нарушающих установленные кинематические связи и облегчающих возникновение произвольных колебаний колес. Большие зазоры могут настолько увеличить виляние и подпрыгивание передних колес, что нарушится сцепление их с дорогой. Причиной колебаний колес может явиться и их дисбаланс. Этот недостаток особенно часто наблюдается при установке шин, отремонтированных методом наложения манжет. Как правило, отремонтированное место имеет большую массу по сравнению с близлежащими участками шины, вызывает влияние колеса, особенно заметное при движении с большими скоростями (более 80 км/ч) и затрудняющее управление автомобилем.

Стабилизация может ухудшиться и вследствие неправильной регулировки рулевого управления. Чрезмерная затяжка пробок продольной тяги, конических подшипников и рабочей пары рулевого механизма увеличивает момент трения, затрудняя возвращение колес в нейтральное положение, ухудшая обратную связь и усложняя управление автомобилем.

Управляемость автомобиля и точность выполнения маневра в большой степени зависит от квалификации водителя. Недостаточно опытные водители допускают при повороте много ошибок: выводят автомобиль за осевую линию дороги или за пределы занимаемого ряда, "срезают" углы при маневрировании, развивают скорость движения, не соответствующую кривизне дороги по условиям устойчивости, и т. д. Точное выполнение поворота возможно лишь при правильном согласовании скорости автомобиля с угловой скоростью управляемых колес. Вводя автомобиль в поворот и выходя из него, водитель должен правильно выбрать момент, в который следует начать вращение рулевого колеса, а также определить, какова должна быть его угловая скорость.

 

ПРОХОДИМОСТЬ АВТОМОБИЛЯ

Проходимость - это конструктивное свойство автомобиля, определяющее возможность его производительной работы в тяжелых дорожных условиях и вне дорог. Такие условия характеризуются труднопроходимыми участками с различного рода препятствиями, затрудняющими или ограничивающими движение автомобиля. К ним относятся грунтовые дороги, скользкие крутые подъемы и спуски, канавы, большие неровности, водные преграды.

По проходимости все автомобили условно делят на три группы:

- автомобили ограниченной проходимости - двухосные и трехосные с неведущей передней осью (колесные формулы 4X2, 6X4);

- автомобили повышенной проходимости - двухосные, трехосные со всеми ведущими осями (колесные формулы 4X4, 6X6);

- автомобили высокой проходимости, имеющие специальную компоновку или конструкцию, - четырехосные или многоосные со всеми ведущими осями, а также полугусеничные и автомобили-амфибии.

Автомобили повышенной и высокой проходимости, специально сконструированные для тяжелых дорожных условий, могут работать без снижения производительности, несмотря на препятствия и труднопроходимые, участки. Эти автомобили являются специфическими транспортными средствами, имеющими свои конструктивные и компоновочные особенности, продиктованные их назначением и характером использования.