3 Требования к конструкции тормозных систем

Основные требования к конструкции тормозных систем определены нормативными документами и заключаются в следующем:

1) АТС категорий М и N должны иметь не менее двух независимых органов управления различными тормозными системами;

2) износ фрикционных поверхностей тормозных механизмов должен компенсироваться системой ручного или автоматического регулирования;

3) тормозные системы должны быть оборудованы системой контроля и сигнализации;

4) РТС должна действовать на все колёса автомобиля;

5) действие РТС должно быть регулируемым и рационально распределяться по осям АТС;

6) привод РТС должен быть таким, чтобы при возникновении неисправности в какой-либо её части и при воздействии на орган управления РТС обеспечивала торможение с эффективностью не менее 30% (два контура);

7) при использовании энергии вакуума в приводе после остановки ДВС должно обеспечиваться пятикратное торможение с требуемой эффективностью;

8) запас хода органа управления РТС должен обеспечивать её работоспособность и эффективность с первого воздействия на орган управления;

9) время срабатывания привода, в котором не используется сжатый воздух, должно быть не более 0,6 с.;

10) допускается на АТС не предусматривать автономную ЗТС, если её функции выполняет СТС или РТС, привод которой устроен таким образом, что при возникновении неисправности в какой-либо её части обеспечивается торможение АТС с эффективностью ЗТС;

11) орган управления ЗТС может быть независимым или общим с органом управления РТС или СТС;

12) СТС должна обеспечивать неподвижность АТС на уклонах, в т.ч. при отсоединенной от ДВС силовой передаче при отсутствии водителя;

13) в приводе СТС допускается использовать энергию любого вида, однако затормаживание и удерживание тормозных механизмов в заторможенном состоянии должно осуществляться устройством, действующим механическим способом;

14) у автомобиля-тягача должны быть предусмотрены устройства, позволяющие затормозить автопоезд РТС автомобиля-тягача при выходе из строя ТС прицепа (полуприцепа) или при разрушении соединительных трубопроводов с заданной эффективностью;

15) при торможении автомобиля-тягача РТС, СТС, ЗТС должна срабатывать соответственно РТС, СТС, ЗТС прицепа (полуприцепа) с требуемой эффективностью;

16) при отрыве прицепа от тягача во время движения РТС прицепа должна автоматически обеспечивать его остановку с заданной эффективностью;

17) АТС категории О, оборудованное РТС, должно иметь СТС для его затормаживания при отсоединении от автомобиля-тягача, которое может приводится в действие из кабины водителя;

18) АТС категории О могут не иметь ЗТС.

4 Тормозная диаграмма и показатели эффективности торможения

На автомобиль при его торможении действуют силы, показанные на рисунке 2.

Рисунок 2- Силы, действующие на автомобиль при торможении

Сила трения между дорогой и колесом зависит от вертикальной нагрузки и сцепления колеса с дорогой, усилия нажатия на педаль. В последнем случае тормозная сила, создаваемая ТМ, ограничена силой трения между колесом и дорогой, равной

Р_т = R∙ , ( 1 )

где R –вертикальная реакция на колесо, Н;

- коэффициент сцепления колеса с дорогой.

Следует иметь ввиду, что вертикальная нагрузка и коэффициент сцепления при торможении могут изменяться в 3-4 раза. При этом на передних колесах нагрузка возрастает, а на задних- снижается.

R₁ =(1 + φ∙ h/l₂ )∙G₁ (2)

R₂ =(1 - φ∙ h/l₁ )∙G₂ (3)

Блокировка колеса также снижает сцепление колеса с дорогой. При 100% проскальзывании колеса сцепление его с дорогой снижается до30%, а при 20-30 % проскальзывании сцепление наибольшее ( рисунок 3). Последняя зависимость используется в работе АБС. Необходимо также знать, что при торможении происходит изменение вертикальных нагрузок на колеса передней и задней оси в 1,5- 2 раза.

µ_S – коэффициент сцепления в поперечном направлении; µ_HF – коэффициент сцепления в направлении движения; λ – величина относительного скольжения колеса

Рисунок 3 – Зависимость коэффициента сцепления от скольжения колеса

Блокировка колес оценивается относительным коэффициентом скольжения, равным

=(1- )∙ 100%, (4)

где -угловая скорость колеса, с^-1

–радиус колеса, м;

- скорость автомобиля, м/с.

Тормозная диаграмма представляет процесс торможения АТС, на которой изображена зависимость его замедления j (м/с² ) или тормозной силы P_т (Н ) от времени (рисунок 4). Характерные точки ее начало и конец торможения. Периодами торможения являются: время запаздывания, время нарастания замедления или тормозной силы, время срабатывания, время установившегося торможения, время растормаживания и время торможения – время от начала до конца торможения.

τ_с – время запаздывания тормозной системы; τ_н – время нарастания замедления; τ_уст – время торможения с установившимся замедлением; τ_с+ τ_н – время срабатывания тормозной системы; τ_раст – время растормаживания тормозной системы; j_уст – установившееся замедление тормозной системы; T – время торможения

Рисунок 4 – Тормозная диаграмма

Показателями эффективности торможения АТС являются:

тормозной путь (расстояние, проходимое за время торможения),

установившееся замедление (среднее замедление за время установившегося замедления),

тормозная сила (сила трения, возникающая между опорной поверхностью и колесами),

время срабатывания (время от начала торможения до начала установившегося замедления)

удельная тормозная сила (отношение суммы тормозных сил на всех колесах к произведению массы транспортного средства на ускорение свободного падения).

Удельная тормозная сила определяется по выражению

j_т =∑ Р_т /m∙g , (5)

где ∑ P_т - сумма наибольших тормозных сил на колесах АТС, Н;

m- масса АТС, кг;

g- ускорение свободного падения, м/с².

Графики изменения показателей торможения представлены на рисунке 5 .

Рисунок 5- Показатели тормозных свойств автомобиля

Приближенные их значения (за время установившегося замедления и при полном использовании сцепного веса ) можно определить, используя рисунок 6, по cледующим выражениям

Рисунок 6- Диаграмма к определению остановочного пути

Замедление при экстренном торможении равно

j_з ≈ φ ∙ g , (6)

где φ - коэффициент сцепления колес с дорогой;

g- ускорение свободного падения, м/с².

Время торможения до полной остановки определится по формуле

t_тор ≈ v /35∙ φ, (7)

где v- скорость движения автомобиля перед торможением, км/ч.

Тормозной путь равен

S_тор ≈ v² /254∙ φ. (8)

Остановочный путь за время остановки t_o (путь за время реакции водителя -t_р, срабатывания привода- t_пр, увеличения замедления - t_у и установившегося замедления - t_тор) равен ( рисунок 6)

S_o ≈ (t_р +t_пр +0,5∙ t_у ) ∙ v/3,6 + v² /254∙ φ. (9)

∙

Технические требования к эффективности РТС и ЗТС при испытаниях в дорожных и стендовых условиях приведены в таблицах 2 –5.

Таблица 2 – Нормативы эффективности торможения рабочей тормозной системой при проверках на стендах

АТС	Категория АТС	Усилие на органе управления Рп, Н, не более	Удельная тормозная сила, γт, не менее
Автомобили пассажирские и грузопассажирские	M1	500	0,50
	M2, M3	700	0,50 0,48*
Грузовые автомобили	N1	700	0,45 0,5*
	N2, N3	700	0,43 0,45**
Прицепы и полуприцепы	O2 (кроме оборудованных рабочими тормозами инерционного типа), O3,O4	–––	0,40 0,43**
* Необорудованные АБС, либо получившие официальное утверждение типа до 01.10.1991 г. ** Получившие официальное утверждение типа после 1988 г.

Таблица 3 – Нормативы эффективности торможения рабочей тормозной системой при проверках в дорожных условиях ( V= 40 км./ч)

АТС	Категория АТС	Усилие на органе управления Рп, Н, не более	Тормозной путь ТС Sт, м, не более	Установившееся замедление Jуст, м/с^2, не менее	Время срабатывания тормозной системы tср, с, не более
Автомобили пассажирские и грузопассажирские	M1	500	14,7	5,8	0,6
	M2, M3	700	18,3	5,0	0,6
Легковые автомобили с прицепом	M1	500	15,4	5,4	0,6
Грузовые автомобили	N1, N2, N3	700	18,3	5,0	0,6
Грузовые автомобили с прицепом (полуприцепом)	N1, N2, N3	700	19,5	5,0	0,8
Примечание – Время полного приведения в действие органа управления тормозной системой не должно превышать 0,2 секунды.

Таблица 4 – Нормативы эффективности торможения аварийной тормозной системой при проверках на стендах

АТС	Категория АТС	Усилие на органе управления Рп, Н, не более	Удельная тормозная сила, γт, не менее
Автомобили пассажирские и грузопассажирские	M1	500 (400)	0,25
	M2, M3	700 (600)	0,25 0,24*
Грузовые автомобили	N1	700 (600)	0,20 0,22**
	N2, N3	700 (600)	0,19 0,20**
Прицепы и полуприцепы	O2 (кроме оборудованных рабочими тормозами инерционного типа), O3,O4	–––	0,20 0,21**
* Необорудованные АБС, либо получившие официальное утверждение типа до 01.10.1991 г. ** Получившие официальное утверждение типа после 1988 г.
Примечание – Значения в скобках предназначены для ТС с ручным управлением аварийной тормозной системы.

Таблица 5 – Нормативы эффективности торможения аварийной тормозной системой при проверках в дорожных условиях ( V = 40 км/ч)

АТС	Категория АТС	Усилие на органе управления Рп, Н, не более	Тормозной путь ТС Sт, м, не более	Установившееся замедление Jуст, м/с^2, не менее	Время срабатывания тормозной системы tср, с, не более
Автомобили пассажирские и грузопассажирские	M1	500(400)	25,3	2,9	0,6
	M2, M3	700(600)	30,6	2,5	0,6
Легковые автомобили с прицепом	M1	500(400)	26,8	2,7	0,6
Грузовые автомобили	N1, N2, N3	700(600)	33,8	2,2	0,6
Грузовые автомобили с прицепом (полуприцепом)	N1, N2, N3	700(600)	35,0	2,2	0,8
Примечание – Значения в скобках предназначены для ТС с ручным управлением аварийной тормозной системы.

При проверке на стендах РТС и ЗТС относительная разность тормозных сил колес одной оси (в процентах от наибольшего значения) должна быть не более 30% и определяется по выражению

F=│(P_тл─ P_тп) / P_{т max}│∙100%, (8)

где P_тл, P_тп - соответственно наибольшая тормозная сила на левом и правом колесах, Н;

P_{т max}- наибольшая из указанных тормозных сил, Н.

СТС при полной массе АТС должна обеспечивать при стендовых испытаниях удельную тормозную силу не менее 0,16, комбинированных транспортных средств – не менее 0,12, а при дорожных испытаниях – неподвижное состояние АТС полной массы на опорной поверхности с уклоном не менее 16%. Для АТС категорий M и N в снаряженном состоянии соответственно с уклоном не менее 23% и 31%.