4 Расчет параметров торможения автомобиля
4.1 Определение остановочного времени автомобиля с полной нагрузкой и без нагрузки
Остановочное время автомобиля определяется по следующей формуле:
(4.1)
где 
– время реакции водителя, с;
– время срабатывания тормозной системы, с;
– время нарастания замедления, с;
kэ – коэффициент эффективности торможения;
V0– 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:
(4.2)
где G– вес автомобиля с данной нагрузкой, Н;
b– расстояние от задней оси автомобиля до центра тяжести, м;
hц– расстояние от центра тяжести автомобиля до поверхности дороги, м;
k1–скорость нарастания тормозных сил, кН/с;
L– база автомобиля, принимаем 3,77м.
Расстояние от задней оси автомобиля до центра тяжести рассчитывается по формуле:
(4.3)
где М1 – масса автомобиля, приходящаяся на переднюю ось, кг;
М– масса всего автомобиля с данной нагрузкой, кг;
k1 выбирается в зависимости от типа тормозной системы:
для автомобилей с гидравлическим приводом тормозов k1 = 15 – 30 кН/с;
kэ выбирается в зависимости от типа автомобиля и его весового состояния из следующей таблицы.
Таблица 4.1 — Значения коэффициентов эффективности торможения
Коэффициент эффективности торможения kэ
Определение замедления автомобиля с нагрузкой
на уклоне и на подъёме
При торможении автомобиля на уклоне или на подъёме сила его инерции уравновешивается алгебраической суммой тормозной силы и силы сопротивления подъёму. При движении на подъем эти силы складываются, а на уклоне – вычитаются:
где PТОРМ. – тормозная сила, Н;
PП – сила сопротивления подъёму, Н;
М – масса автомобиля, кг;
Отсюда замедление автомобиля на уклоне или на подъёме:
,
Тормозная сила и сила сопротивления подъёму рассчитываются по следующим формулам:
,
G – вес автомобиля, Н;
jx – коэффициент сцепления колёс автомобиля с поверхностью дороги.
Конечная формула для расчёта замедления автомобиля на уклоне и подъёме будет иметь следующий вид:
.
Замедление автомобиля необходимо определять при углах подъема (уклона) a = 0,1 радиана.
Расчёт замедления автомобиля на разных дорожных покрытиях
Определение коэффициента перераспределения тормозных сил на примере автомобиля «ВАЗ-2109». Расчёт критической скорости опрокидывания порожнего и груженого автомобиля при разных радиусах поворота при мокром покрытии. Расчет параметров на скользкой дороге.
Министерство образования и науки РФ
Саратовский Государственный Технический Университет
На тему «Расчёт замедления автомобиля на разных дорожных покрытиях»
по дисциплине «Экспертный анализ дорожных условий»
Выполнил: студент группы ОБД-42
Около 1/3, всех дорожно-транспортных происшествий происходит на мокрых, обледенелых или заснеженных дорогах. Такие дороги имеют ухудшенные условия сцепления. Это значит, что увеличивается вероятность проскальзывания колес по поверхности дороги, а также их увода в сторону. В этих условиях автомобиль часто становится неуправляемым.
Скользкость дороги характеризуется коэффициентом сцепления. Нормальный коэффициент сцепления асфальтобетонных покрытий колеблется в пределах 0,6—0,8. Под воздействием метеорологических условий дорожные покрытия теряют свои качества, коэффициент сцепления снижается до опасных пределов. Минимально допустимым по условиям безопасности движения принят коэффициент сцепления 0,4.
Скорость движения также оказывает влияние на сцепление шин с дорогой, так как при высокой скорости начинают проявляться аэродинамические подъемные силы, которые уменьшают силу прижатия автомобиля к дороге.
Данная проблема очень актуальна, поскольку из-за плохого сцепления шин с дорогой случается большое количество ДТП, в которых страдают люди.
1. Дорожные условия
1.1 Скользкая дорога
Скользкой дорога бывает не только зимой. Такое явление наблюдается, когда на поверхность асфальтобетонного покрытия в жаркие дни выступает вяжущее вещество или в утренние часы осаждается влага из воздуха либо иней в холодную погоду. Когда начинается дождь, на проезжей части образуется смесь из воды, материала износа шин и дорожного покрытия, а также нефтепродуктов. В результате получается отличная смазка. Поэтому при моросящем мелком дожде дорога оказывается более скользкой, чем при сильном ливне.
Скользкой может быть булыжная дорога, особенно в смоченном состоянии, дорога во время листопада или обычная сухая дорога, отполированная тысячами движущихся по ней автомобилей.
Водителю важно научиться определять (чувствовать) такую опасную для езды дорогу и своевременно изменять режим и тактику движения. Анализ ДТП с легковым таксомоторным транспортом, проведенный НИИАТ, выявил, что 49,6% из них произошли на мокрой, грязной или скользкой дороге. Основной ошибкой водителей были не учет скользкости дороги и неправильный выбор скорости.
Ясно, что скользкие участки дороги надо по возможности избегать, стараясь их объехать, либо пользоваться особыми приемами управления автомобилем. Рассмотрим более подробно, какие опасные участки надо стараться избегать.
Избегать нужно участки, имеющие масляные нефтяные пятна. Замасленная или покрытая свежими вяжущими материалами (например, свежий, только что положенный асфальт) дорога очень скользкая. Ищите любую возможность объехать такой участок. В жаркую погоду масляное пятно на дороге хорошо видно, не стоит проезжать по нему.
Так же следует объезжать участки дороги, скрытые под водой. Под водой могут быть разные опасности. К тому же после проезда глубокой лужи могут намокнуть тормозные колодки и отказать тормоза, может заглохнуть двигатель и т. д. Если четко различать колею, проложенную другими транспортными средствами, двигайтесь по ней. В колее сцепление шин с дорогой лучше. На полосах с более интенсивным движением транспорта лед быстрее тает, и поэтому движение по таким полосам безопаснее, чем там, где автомобилей мало, следовательно, ледовая корка на поверхности дороги дольше сохраняется.
Нужно также опасаться участков с не растаявшим льдом, встречающихся в тени деревьев или зданий. Лед на таких закрытых от солнца участках тает медленнее, а ближе к вечеру быстрее замерзает снова, даже если в течение дня чуть оттаял.
Следует снизить скорость при приближении к мостам или путепроводам. Там ледяная корка на дороге появляется раньше, чем повсюду, а исчезает позже. В этих зонах повышенной опасности не следует совершать резких движений рулем, газом, тормозом.
Так же следует избегать песчаные и снежные заносы, сугробы, грязь или сырые листья. Сырые листья делают поверхность дороги скользкой, как лед. Если вы, скажем, попытаетесь затормозить на дороге, покрытой мокрыми листьями, почти наверняка потеряете контроль над автомобилем.
Если требуется остановка, ищите на дороге место, свободное от перечисленных выше опасностей: льда, снега, листьев, песка. Если таких участков нет, скажем, при движении зимой по загородной дороге, предпочтительнее всего будет остановиться на сухом укатанном снегу. Если там часто останавливались и до вас, снег может быть отполирован до состояния льда. Остерегайтесь этого. И остановка и дальнейшее трогание с этого места будут очень трудными.
Остановка на подъеме может создать затруднения при трогании. Остановитесь лучше до начала подъема или за ним. Когда подъем и спуск затяжной, то быть на спуске, трогаться будет легче. Если движения по скользкой дороге не избежать, то постарайтесь определить степень ее скользкости. Для этого можно использовать несколько способов: визуально, торможением, изменением подачи топлива, выжимом педали акселератора. Человек с нормальным зрением почти всегда увидит скользкую поверхность, но не всегда сможет оценить, насколько она опасна. Если дорога свободна, то можно попробовать оценить скользкость, резко нажав на педаль тормоза. В других условиях следует проверять сцепление колес резким нажатием на педаль управления дросселем. Если ведущие колеса сорвутся в пробуксовку, значит, дорога достаточно скользкая, и при движении по ней надо выполнять следующие рекомендации.
Двигаться на гололеде следует с пониженной скоростью, увеличив запас безопасности со всех сторон автомобиля. Большой запас безопасности необходим в связи с тем, что на такой дороге вам нужно значительно больше места, чтобы успеть остановиться. Ранее говорилось о необходимости соблюдения 2-секундной дистанции по отношению к лидеру, но это относится к нормальным дорожным условиям, сухому покрытию. Скорость должна быть постоянной, переключать нужно педалью очень осторожно, плавно, мягко. Никаких лишних движений. Скорость перед поворотами и перекрестками стоит снижать заблаговременно. Перекрестки, когда дорога скользкая, особенно опасны по двум причинам: существует угроза столкновения с другими транспортными средствами, водители которых, двигаясь по пересекаемому направлению, не рассчитали скорости и не справились с управлением; покрытие вблизи перекрестка может быть особенно скользким из-за постоянного торможения автомобилей.
На подъеме скорость должна быть постоянной. Нужно заблаговременно выбрать соответствующую передачу и скорость, чтобы не менять их на самом подъеме. Расчет должен быть очень точным, чтобы не прибавлять газ во время подъема.
На обледенелых спусках торможение должно производиться двигателем, включив на вершине вторую передачу. Если нажать на тормоз, то из машины получатся санки с бывшей стоимостью несколько тысяч рублей. То же самое может получиться при резком повороте руля: автомобиль как ехал прямо, так и будет ехать. У переднеприводных машин хотя и редко, но бывает, что передние колеса на скользком подъеме начинают буксовать; необходимо взять подъем задним ходом.
На скользком подъеме опасно переключать передачи, это надо сделать перед подъемом. С газом тоже надо аккуратно, иначе начнется буксование и даже сползание назад. Если дорога свободна лучше, аккуратно притормаживая, спуститься назад и попытаться снова взять подъем, учтя ошибки первого раза. В других случаях осторожно сдать назад в сторону обочины, затормозить, подложив упор под любое колесо, и подумать, как жить дальше. Необходимо проложить колею из песка и сухого цемента.
Опасно жать до упора на педаль тормоза: на льду колеса мгновенно блокируются на юз, и. автомобиль успешно скользит по льду на застывших колесах и не слушается руля. Следовательно, тормозить на юз нельзя. Для экстренной остановки на скользкой дороге можно использовать три приема торможения: тормоз с газом, прерывистое и ступенчатое торможение.
Если поздно заметили препятствие, надо тормозить, а под колесами гололед, то надо плавно, но решительно нажать одновременно на тормоз и газ. Тогда подводимый за счет двигателя крутящий момент к колесам будет препятствовать их блокировке и юзу и торможение окажется более эффективным, чем при торможении на юз. Но следует помнить: если двигатель начинает глохнуть, надо ослабить усилие ноги на тормоз.
Или нажмите плавно, но решительно на тормоз. Как только начался юз колес, надо отпустить на мгновение педаль. Затем опять нажать (но слабее) на тормоз и отпустите при блокировке колес. И так до полной остановки, каждый раз ослабляя нажатие. Этим приемом не дадите колесам постоянно скользить, поэтому тормозной путь автомобиля будет короче. При таком способе торможения необходимые действия рулевым колесом нужно производить на этапе «отпустил», когда педаль тормоза не нажата и колеса свободно вращаются. Таким образом, водитель полностью контролирует автомобиль, производит необходимые маневры и осуществляет торможение. Если тормозить резко, с полной блокировкой колес, то сразу же теряете контроль над автомобилем, ведь колеса не вращаются, автомобиль не слушается руля и мчится вперед по инерции, скользя, по скользкой поверхности дороги.
На поворотах на автомобиль начинает действовать боковая сила, стремящаяся сдвинуть автомобиль в сторону от поворота. Она тем больше, чем выше скорость и круче поворот. Поэтому перед скользким поворотом надо побольше снизить скорость. Тормозить на повороте опасно.
Если автомобиль заносит, выполняйте следующие правила поведения:
1. Не стоит тормозить. Это не поможет, а лишь усугубит занос. Очень трудно этого не делать: неведомая сила неудержимо тянет ногу к тормозу, однако надо устоять, иначе вы потеряете последний шанс.
2. Не стоит выжимать сцепление. Выжимать сцепление так же бесполезно, как, скажем, нажать при заносе на кнопку прикуривателя.
4. Нужно повернуть руль в сторону заноса. Задняя часть машины пошла влево, туда же следует и руль, и наоборот. Это нужно довести до автоматизма, выполнять без рывков, но быстро. Руки вращают колесо на боковом секторе.
Следует обратить внимание, что передние колеса всегда смотрят в направлении движения. Лишний поворот руля в панике может не «утихомирить», а «разболтать» еще больше машину. Поэтому руль надо крутить в сторону заноса быстро, но в меру.
Итак, обобщая рекомендации, напоминаем, что любое движение, которое нужно делать на скользкой дороге, должно быть плавным, выверенным, контролируемым, чем на сухой дороге. Не нужно совершать резких поворотов руля, резкого торможения, резкого переключения передач. Плавное, мягкое, размеренное управление автомобилем придаст ему большую устойчивость, снизит вероятность заноса, которая всегда существует на скользком покрытии.
Улучшить свое положение на скользкой дороге можно, повысив сцепление шин с дорогой. Для этого можно использовать специальные шины («снежинки», с шипами или цепи противоскольжения) и дополнительно нагрузить ведущие колеса.
Наилучшее сцепление обеспечивают цепи противоскольжения. При наличии цепей остановочный путь автомобиля на льду значительно уменьшается. Однако цепи требуют особой заботы: всегда нужно удостовериться в том, что цепи надеты и подогнаны правильно. Периодически их надо проверять на торможение; при наличии цепей двигаться надо медленно; при движении по дороге безо льда или снега цепи нужно снимать. На сухом покрытии они не только бесполезны, но и вредны могут повредить шины и дорожное покрытие.
Чтобы улучшить тяговые свойства автомобиля на скользкой дороге, можно увеличить нагрузку на ведущие колеса. Делается это так: дополнительный груз, например песок и лопата (которые у вас должны иметься на случай устранения буксования колес), располагается в багажнике над задними колесами (для автомобиля с задними ведущими колесами).
Чего нельзя делать на скользкой дороге:
1. Перегружать автомобиль. Это не будет способствовать лучшему сцеплению шин с дорогой.
2. Снижать давление в шинах с целью улучшения сцепления на скользкой дороге. Некоторые водители думают, что снижение давления якобы способствует улучшению сцепления. Это неверно. У вас просто быстро износятся шины.
скорость тормозной скользкий дорога
2. Расчёт замедления автомобиля на разных дорожных покрытиях
2.1 Тормозные свойства
Возможность предотвращения ДТП чаще всего связана с интенсивным торможением, поэтому необходимо, чтобы тормозные свойства автомобиля обеспечивали его эффективное замедление в любых дорожных ситуациях.
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:
— коэффициент сцепления шин с дорогой;
Коэффициенты сцепления шин с дорогой при разных покрытиях
Вычисление полного тормозного пути на участке с заданным руководящим уклоном и начальной скоростью торможения
Тормозной путь определяется, как сумма подготовительного тормозного пути Sн и действительного пути торможения Sд.
где Vн – начальная скорость торможения, км/ч;
tн – время подготовки тормозов к действию,с;
где bt – удельная тормозная сила экипажа,
где 
– расчётный коэффициент трения тормозной колодки;
dр – расчётный коэффициент нажатия;
Действительный путь торможения Sд определяется по формуле:
где Vк – конечная скорость торможения в расчётном интервале, принимаем Vк через 10 км/ч;
x=120 – замедление экипажа при действии силы 1кг/т,км/ч2;
wо – основное удельное сопротивление движению экипажа, кг/т;
где qo – нагрузка от оси на рельс, т;
для порожнего вагона:
для груженного вагона:
для поржнего вагона:
для груженного вагона:
для поржнего вагона:
для груженног вагона:
В соответствии с пунктом 38 инструкции по сигнализации, тормозной путь установлен: Грузовые поезда: i
Замедление и время полного торможения определяются по формулам:
время торможения вагона:
Расчёт замедления и время торможения для порожнего вагона
 |  |  |  |  |  |  | t |
| 100-90 | 0,843 | 3,3 | 8,67 | 30,669 | 39,72 | ||
| 90-80 | 0,85 | 3,268 | 8,7 | 27,369 | 36,44 | ||
| 80-70 | 0,856 | 3,245 | 8,72 | 24,1 | 33,19 | ||
| 70-60 | 0,867 | 3,2 | 8,75 | 20,86 | |||
| 60-50 | 0,882 | 3,15 | 8,78 | 17,66 | 26,8 | ||
| 50-40 | 0,9 | 3,086 | 8,82 | 14,5 | 23,66 | ||
| 40-30 | 0,927 | 8,85 | 11,42 | 20,6 | |||
| 30-20 | 0,946 | 2,94 | 8,92 | 8,42 | 17,63 | ||
| 20-10 | 0,989 | 2,81 | 8,94 | 5,48 | 14,72 | ||
| 1,04 | 2,67 | 8,99 | 2,67 | 11,95 |
Расчёт замедления и время торможения для грузового вагона
| | | | | | | | t |
| 100-90 | 0,473 | 5,87 | 7,91 | 54,22 | 62,5 | ||
| 90-80 | 0,479 | 5,8 | 7,96 | 48,35 | 56,66 | ||
| 80-70 | 0,482 | 5,76 | 7,99 | 42,55 | 50,89 | ||
| 70-60 | 0,491 | 5,66 | 8,03 | 36,79 | 45,17 | ||
| 60-50 | 0,499 | 5,57 | 8,06 | 31,13 | 39,55 | ||
| 50-40 | 0,511 | 5,43 | 8,14 | 25,56 | 34,03 | ||
| 40-30 | 0,524 | 5,3 | 8,2 | 20,13 | 28,64 | ||
| 30-20 | 0,54 | 5,14 | 8,26 | 14,83 | 23,4 | ||
| 20-10 | 0,562 | 4,94 | 8,34 | 9,69 | 18,32 | ||
| 0,585 | 4,75 | 8,42 | 4,75 | 13,44 |
5.3. Расчёт температуры нагрева элементов трущихся пар.
Температура нагрева элемента трущейся пары в i-ом интервале:
где Qi – работа трения за единицу времени;
А – механический эквивалент тепловой работы, А=427 кг*м/ккал;
G – вес элементов трущихся пар, G=248 кг;
F – площадь охлаждающей поверхности, F=1,134 м2;
где с – теплоемкость, ккал/кгС°;
Температура нагрева для трущихся пар порожнего вагона.
| | | |  |  |  |
| 100-90 | 0,0293 | 8353,731 | 3,16 | 15,91 | |
| 90-80 | 0,028 | 8294,377 | 2,83 | ||
| 80-70 | 0,0265 | 8177,57 | 2,49 | ||
| 70-60 | 0,025 | 8016,796 | 2,14 | ||
| 60-50 | 0,0233 | 7769,051 | 1,77 | ||
| 50-40 | 0,0214 | 7395,6 | 1,4 | ||
| 40-30 | 0,0194 | 6829,196 | 1,03 | ||
| 30-20 | 0,017 | 5949,214 | 0,68 | ||
| 20-10 | 0,0141 | 4519,054 | 0,34 | ||
| 0,01 | 2018,343 | 0,07 |
Температура нагрева для трущихся пар груженного вагона.
| | | | | | |
| 100-90 | 0,0293 | 8783,563 | 5,91 | 30,52 | |
| 90-80 | 0,028 | 8789,406 | 5,34 | ||
| 80-70 | 0,0265 | 8736,933 | 4,72 | ||
| 70-60 | 0,025 | 8655,933 | 4,1 | ||
| 60-50 | 0,0233 | 8495,373 | 3,43 | ||
| 50-40 | 0,0214 | 8219,011 | 2,73 | ||
| 40-30 | 0,0194 | 7753,011 | 2,01 | ||
| 30-20 | 0,017 | 6962,197 | 1,38 | ||
| 20-10 | 0,0141 | 5539,776 | 0,73 | ||
| 0,01 | 2681,01 | 0,17 |
Температура нагрева трущихся колесных пар порожнего и груженного вагона не превышает допустимую температуру нагрева равную 70 град. Вагон оборудован эффективной тормозной системой.
6. Определить техническое содержание и приемку тормозного оборудования вагона.
