Теоретические основы, расчет и построение тормозной части паспорта

Необратимое преобразование кинетической энергии автомобиля в тепловые потоки колесных тормозных механизмов, трансмиссии и двигателя, работающего в режимах принудительного холостого хода или компрессора, можно обеспечить только при вращении колес дорогой и мостами вопреки действию тормозных моментов М_т – задаваемых приводом РТС помех вращению колес дорогой и распределенной между колесами массой m_а.

Согласно экспериментальным данным разных исследователей скорость юза имеет критическое значение υ_{s, кр}, при котором замедление j_хт и коэффициент продольного сцепления

(4.38)

имеют максимальные значения, порождающие максимум мгновенной мощности наката колеса на тормозной путь

. (4.39)

Поэтому тормозной момент М_т как управляемая помеха вращению колеса неподвижной дорогой и подвижной массой m_кт должен иметь значения

(4.40)

при мгновенной угловой скорости колеса

, (4.41)

коэффициенте юза

(4.42)

и КПД тормозящего колеса

. (4.43)

Дорога как приспособленная для безопасного движения автотранспортных средств поверхность искусственного сооружения должна обеспечивать своими реакциями состояние мгновенного относительного покоя переменным поверхностям протектора шины каждого из колес, катящихся с одинаковым замедлением расчетной скорости в режиме экстренного торможения и сохранения управляемости и устойчивости автомобиля.

Водитель, обладающий профессиональным мастерством и «чувством автомобиля, дороги и среды», может применять сто (!) приемов торможения [5, с. 69]. В отличие от самых современных АВS биофизическое тело тренированного водителя способно ощущать скорость замедлений dj_хт/dτ в зоне критической скорости юза υ_{s, кр} и работать ногами с частотой импульсного (ступенчатого) экстренного торможения до 8 Гц. Поэтому частота импульсов j_хт , принятая в тормозной части паспорта равной 1 Гц, далека от достижимой мастерами экстра-класса.

Согласно ГОСТ Р 51709-2001 тормозной путь автомобиля при дорожной проверке рабочей тормозной системы определяется по формуле

, (4.44)

где нормированное при начальной скорости υ_о = 40 км/ч (~ 11м/с) установившееся замедление

(4.45)

является средней величиной, пропорциональной коэффициенту продольного сцепления φ_хт, зависимому более чем от 47 факторов [7, с.57]. Часть этих факторов уже учтена в зависимости (4.30), таблице 4.3 и графиках φ_υс = f(υ_т), φ_υм = f(υ_т) и φ_υмз = f(υ_т), позволяющих прогнозировать текущие значения замедлений (4.45) и их скорость dj_хт/dτ в каждом импульсе нажатия на тормозную педаль и вместо принятого в АВS «перетормаживания», порождающего блокировку и юз колес, задавать их «недотормаживание» или «персональный юзовый почерк» мастера – водителя на дороге, характеризуемый минимальным отношением длины дискретных следов юза к длине их безюзовых «разрывов», обеспечивающих курсовую устойчивость и управляемость автомобиля при экстренном торможении безаварийно-эффективной скорости υ_а, входящей в формулу (3.14). Через эту формулу инженер может придать традиционной функции надзора за людьми и техникой новое, рыночное содержание при периодической проверке технического состояния подвижного состава и уровня водительского мастерства не только по персональному юзовому почерку на дороге, но и первым четырем слагаемым остановочного пути. На рисунке1 Приложения А субъективное время τ_р + τ_з исключено по причине неопределенности его значений, а при дорожно-автодромной проверке уровня водительского мастерства может быть измерено и вместе с юзовым почерком определять оплачиваемую классность водителя. В курсовом проекте (работе) начало замедлений j_хт = f (τ) тоже можно сместить вверх на величину τ_р + τ_з и вместо тормозной части паспорта автомобиля рассматривать тормозную характеристику системы водитель-автомобиль-дорога.

Графики j_хт = f (τ) и υ_хт = f (τ), зависимые от текущих значений коэффициента сцепления φ_υс, φ_υм или φ_υмз, строим последовательными графоаналитическими «шагами»:

1. Из принятого значения начальной скорости υ_а проводим вертикаль до пересечения с кривой φ_υс, φ_υм или φ_υмз, ординату точки пересечения проектируем по горизонтали до пересечения с наклонной прямой g на левом поле (графически умножаем φ_υ на g) и полученную точку пересечения проектируем по вертикали на шкалу замедлений j_хт. Это начальное замедление при линейном его нарастании за время τ < τ_н после времени запаздывания τ_с соответствует не максимальному, а реализованному при дорожных испытаниях среднему значению коэффициента сцепления

φ_υс ~ φ_{υс, max} – 0,2. (4.46)

Поэтому начальный (первый) «клевок» замедлений может иметь максимальное значение

j_хт,max ~ φ_υс g + 2. (4.47)

Однако такое увеличение замедления порождает «перетормаживание», блокировку и юз колес. Поэтому при выбранной частоте 1 Гц замедление j_{хт, max} необходимо за 0,5с уменьшить до значения j_хт = φ_υс g при начальной скорости υ_а, завершив первый импульс частичным отпусканием тормозной педали.

2. Из построенной части графика j_хт = f (τ) определяем время τ_н нарастания замедления, среднее замедление

j_{хт, ср} ~ 0,5j_хт,max , (4.48)

уменьшение начальной скорости за время τ_н нарастания замедления

Δυ_н = j_{хт, ср}· τ_н = 0,5j_хт,max· τ_н, (4.49)

среднее замедление за время Δ τ_от ≈ 0,5с частичного отпускания педали

j_{хт, от} = 0,5(j_хт,max + φ_υс g) (4.50)

и уменьшение скорости за это время

Δυ_от = 0,5(j_хт,max + φ_υс g) Δ τ_от. (4.51)

3. На среднем верхнем поле строим график скорости υ_хт = f (τ), последовательно откладывая влево от вертикали, проходящей через принятое значение υ_а, найденные уменьшения Δυ_н и Δυ_от, определяющие скорость

υ₁ = υ_а - Δυ_н - Δυ_от (4.52)

в конце первого тормозного импульса.

4. Из найденного значения υ₁ проводим вертикаль до пересечения с кривой φ_υс, φ_υм или φ_υмз, полученную точку проектируем по горизонтали до пересечения с наклонной g на левом поле и вертикалью из найденной точки определяем минимальное замедление во втором импульсе. Максимальное замедление в этом и следующих импульсах задаем несколько меньшим (4.47) с целью уменьшения длины следов юза.

Поскольку принятая продолжительность (период) второго и следующих импульсов Δ τ₂ = Δ τ₃ = …= Δ τ_n = 1с, то уменьшение скорости во втором и следующих импульсах численно равно возрастающему среднему замедлению в этих импульсах торможения автомобиля до его остановки за какое-то время, «отсекаемое» кривой υ_а = f (τ) на правой вертикальной шкале левого поля.

5. Текущие значения пути s_т = f (τ) определяем методом графического интегрирования средних значений скорости υ_а = f (τ) в конце секундных интервалов общего времени импульсно-ступенчатого торможения с возрастающей интенсивностью.