Материал: Расчёт замедления автомобиля на разных дорожных покрытиях

На современных автомобилях используется антиблокировочная система тормозов (АБС), корректирующая силу торможения каждого колеса и предотвращающая их скольжение.

Зимой и летом состояние дорожного покрытия разное, поэтому для наилучшей реализации тормозных свойств необходимо применять шины, соответствующие сезону.

Максимальное установившееся замедление наступает при достижении максимально возможной продольной реакции Rx, т.е. при полном использовании сцепных качеств колеса с дорогой. При замедлении, меньшем по значению, чем максимально установившееся, продольная реакция Rx не достигает своего максимального значения, т.е. при торможении не происходит полного использования сцепных качеств колеса и дороги. Это происходит при служебном торможении, когда используется часть сцепных качеств. Иначе говоря, коэффициент сцепления можно рассматривать как переменную величину, меняющуюся от нуля до максимального значения, соответствующего экстремальному торможению. И замедление при торможении также может изменяться от нуля до максимально возможного по условиям сцепления.

Расчёт замедления автомобиля производится по формуле:

                                                                                           (1)

где J - замедление автомобиля, м/с2;

j - коэффициент сцепления шин с дорогой;

g - ускорение свободного падения, м/с2;

Kэ - коэффициент эффективности торможения, он учитывает степень использования теоретически возможной эффективности тормозной системы автомобиля, Kэ=1,3

Таблица 1

Из приведенной выше таблицы 1 выбираем коэффициенты сцепления шин с дорогой на обледенелой дороге. Данный коэффициент выбран не случайно, а именно для погоды за окном.

При j = 0,4 для обледенелого сухого покрытия:

J = (0,4*9,8)/1,3 = 3,01 м/с2.

При j = 0,3 для обледенелого мокрого покрытия:

J = (0,3*9,8)/1,3 = 2,26 м/с2

.2 Расчёт остановочного пути автомобиля при разных скоростях его движения

Остановочный путь автомобиля рассчитывается по формуле:

                                                   (2)

где V - скорость движения автомобиля, м/с;

tр - время реакции водителя, tр = 0,8 с;

tпр - время срабатывания тормозного привода, для автомобиля с гидравлическим приводом tпр = 0,4 с;

tн - время нарастания замедления, tн=0,6 c;

J - замедление автомобиля, м/с².

При V = 4,2 м/с для обледенелого сухого покрытия:

Sост = 4,2*(0,8+0,4+0,5*0,6) + 1,3*4,22/2*3,01 = 9,23 м

Аналогично проводим расчёт для значений V =5,6; 8,3; 11,1; 13,9; 16,6; 19,4; 22,2 м/с для мокрого обледенелого покрытия и результаты расчётов сводим в таблицу 2.

Таблица 2

На основании таблицы 2 строится график зависимости остановочного пути автомобиля от скорости движения Sост = f(V) для грунтового покрытия рисунок 1.

Рисунок 1 - График остановочного пути

При увеличении скорости движения автомобиля увеличивается и остановочный путь. Тип покрытия также влияет на длину остановочного пути: на обледенелом сухом покрытии остановочный путь менее 120 метров, а при гололеде при скорости движения 22,2 м/с, достигает 175,05 м.

.3 Расчёт тормозного пути автомобиля при разных скоростях его движения

Тормозной путь автомобиля определяется по формуле:

                                                              (3)

При V = 4,2 м/с для обледенелого сухого покрытия:

Sт = 4,2*(0,4 + 0,5*0,6) +1,3*4,22/2*3,01 = 3 м.

Аналогично проводим расчёт для значений V = 5,6; 8,3; 11,1; 13,9; 16,6; 19,4; 22,2 м/с для мокрого покрытия, и результаты расчётов сводим в таблицу 3.

Таблица 3

На основании таблицы 2 строится график зависимости тормозного пути автомобиля от скорости движения Sт = f(V) рисунок 2.

Рисунок 2 - График тормозного пути

Влияние тормозных свойств на среднюю скорость движения

Тормозные свойства влияют не только на безопасность движения, но и на среднюю скорость движения. Допустимая по тормозным свойствам скорость движения может быть определена из условия,

                                                                                              (4)

где Sв - расстояние видимости дороги или препятствия, м;ост - остановочный путь, определенный по формуле (2);б - расстояние безопасности, Sб=10 м.

При V=4,2 м/с для обледенелого сухого покрытия:

Sв = 9,23 + 10 = 19,23~ 20м.

Аналогично проводим расчёт для значений V = 5,6; 8,3; 11,1; 13,9; 16,6; 19,4; 22,2 м/с для мокрого покрытия, и результаты расчётов сводим в таблицу 4.

Таблица 4

В темное время суток при пользовании фарами

                                                                                  (5)

где Sосв - максимальная протяженность участка дороги, освещенного фарами, для дальнего света Sосв=150 м, для ближнего 50 м.

- коэффициент, учитывающий уменьшение расстояние видимости от скорости движения, (принимаем =1,8).

Для дальнего света:

При V = 4,2 м/с Sв = 150-1,8*4,2 = 143 м;

При V = 5,6 м/с Sв = 150-1,8*5,6 = 140м;

При V = 8,3 м/с Sв=150-1,8*8,3 = 136м

При V = 11,1 м/с Sв=150-1,8*11,1 = 131м;

При V = 13,9 м/с Sв=150-1,8*13,9 = 125м;

При V = 16,7 м/с Sв=150-1,8*16,7 = 121м.

При V = 19,4/с Sв=150-1,8*19,4 = 116м.

При V = 22,2 м/с Sв=150-1,8*22,2 = 111м.

Для ближнего света:

При V = 4,2м/с Sв=50-1,8*4,2 = 43м;

При V = 5,6м/с Sв=50-1,8*5,6 = 40м;

При V = 8,3м/с Sв=50-1,8*8,3 = 36м

При V = 11,1м/с Sв=50-1,8*11,1 = 31м;

При V = 13,9м/с Sв=50-1,8*13,9 = 25м;

При V = 16,7м/с Sв=50-1,8*16,7 = 21м.

При V = 19,4м/с Sв=50-1,8*19,4 = 16м.

При V = 22,2м/с Sв=50-1,8*22,2 = 11м.

Подставляем в уравнение (2) вместо Sост расстояние видимости Sв, получим квадратное уравнение,

                                                                  (6)

Решая данное уравнение, определим безопасную скорость движения. Данное уравнение имеет два корня, с положительным и отрицательным значениями. Положительная величина является безопасной максимальной скоростью.

Для различных условий видимости определяется безопасная скорость Vб и строятся графики зависимости Vб = f(Sв).

Сухое обледенелое покрытиеб = 3,92; 5,19; 7,6; 10,08; 12,47; 14,94; 17,41; 19,88

Мокрое обледенелое покрытиеб = 4,19; 5,6; 8,29; 11,1; 13,79; 16,6; 19,4;22,2

В темное время суток:

Дальний свет: Сухое покрытие Vб = 22,49;22,22;21,86;21,4;20,8;20,45;

,96;19,46.

Мокрое покрытие Vб = 19,84;19,6;19,29;18,89;18,4;18,06;17,64;17,2.

Ближний свет: Сухое покрытие Vб = 11,05;10,57;9,89;9;7,83;6,98;

,8; 4,46

Мокрое покрытие Vб = 9,89;9,47;8,88;8,09;7,07;6,32;5,29;4,1

Рисунок 3 - График безопасной скорости в светлое время суток

При увеличении расстояния видимости в светлое время суток безопасная скорость движения автомобиля увеличивается.

Тип покрытия также влияет на безопасную скорость движения: на обледенелом сухом покрытии безопасная скорость больше чем на мокром.

Рисунок 4 - График безопасной скорости в тёмное время суток при пользовании фарами дальнего света

При увеличении расстояния видимости в темное время суток при пользовании фарами дальнего света безопасная скорость движения автомобиля увеличивается. Тип покрытия также влияет на безопасную скорость движения: на обледенелом сухом покрытии безопасная скорость значительно больше чем на мокром.

Рисунок 5 - График безопасной скорости в тёмное время суток при пользовании фарами ближнего света

При увеличении расстояния видимости в темное время суток при пользовании фарами ближнего света безопасная скорость движения автомобиля увеличивается. Тип покрытия также влияет на безопасную скорость движения: на асфальтобетонном сухом покрытии безопасная скорость значительно больше чем при гололеде.

При увеличении расстояния видимости при движении в тумане или при осадках безопасная скорость движения автомобиля увеличивается. Тип покрытия также влияет на безопасную скорость движения: на асфальтобетонном сухом покрытии безопасная скорость больше чем при гололеде.

.4 Определение коэффициента перераспределения тормозных сил

Рассмотрим перераспределения тормозных сил на примере автомобиля «ВАЗ-2109».

Автомобиль малого класса ваз 2109, с пятидверным кузовом типа комби хэтчбек (по международной классификации класс С) оснащают двигателем 21083 рабочим объемом 1,5 л, мощностью 79 л.с, расположенным поперек моторного отсека.

Рисунок 6 - Габаритные размеры автомобиля ваз 2109

Таблица 5