Стабилност на автомобила при спиране

Осигуряването на стабилност на спирачно превозно средство при всякакви условия на шофиране е основната задача за подобряване на спирачните системи. Според британски изследователи броят на пътнотранспортните произшествия, причинени от загуба на стабилност по време на спиране, е до 50% от общия им брой.

Стабилността на автомобила се разбира като свойството му да поддържа посоката на скоростта на движение и ориентацията на надлъжната и вертикалната си ос в определени граници. Има траектория и стабилност на посоката на движение на автомобила. Без да навлизаме в подробности, ние имаме предвид стабилността на траекторията свойството на автомобила с достатъчна точност да следва дадена криволинейна траектория (завой), под заглавието едно - да следва права линия (не променя посоката на движение).

Фигура: 22. Динамични характеристики на спирането на колелата

Ясно е, че колкото по-голям е Rx, т.е. колкото повече се спира спирачното колело, толкова по-лоша е неговата стабилност и следователно, толкова по-лоша е стабилността на самия автомобил.

Мощността на съвременните спирачки е такава, че дори на най-добрия път водачът може да блокира колелата на автомобила.

В този случай са възможни следните случаи: загуба на устойчивост на траекторията при блокиране на предните колела. Тези колела губят способността да предават странични реакции на автомобила и следователно той не може да се върти и се движи само прав, въпреки че водачът завърта волана. Когато колелата на предната ос са блокирани, може да се получи плъзгане при скорост v3 (фиг. 23.6).

Фигура: 23. Схема на буксуване на автомобилни мостове:
а - буксуване на задния мост; b - буксуване на предния мост

Максималният коефициент на триене ftax е функция на много променливи. Видът и състоянието на пътната настилка имат решаващо влияние върху стойността на fNax. Трудно е да си представим начин за регулиране на този фактор. Определена стъпка в тази посока обаче може да се счита за използване на противоплъзгащи се шипове, сезонни гуми или гуми, изработени от специален хидрофилен каучук. Всички тези решения обаче са скъпи и ефективни само при постоянни метеорологични условия. Освен това шиповете износват пътната настилка, разрушават маркировката и образуват коловози.

В края на 60-те години сред местните и чуждестранните изобретатели стана популярен друг метод за въздействие върху прилепването на колелото към пътя - автоматичното изхвърляне на специални рогозки с високи фрикционни свойства под колелата. Основният и далеч не единственият недостатък на този метод е, че приплъзването на колелото, което, както ще бъде показано по-долу, може да се регулира, се заменя тук от плъзгача на рогозката по пътя, който не може да се регулира.

Като любопитство трябва да споменем и предложенията да се изстреля мощен щифт в пътното платно, свързан с кола с кабел или верига.

Нормалната реакция на пътя Rz зависи от масата на автомобила, положението на центъра на масата му, конструкцията на окачването, естеството на пътните неравности и др. Ако не вземем предвид динамиката на взаимодействието на колелото с нередности, водещи до забележими колебания в Rz, около стойността, съответстваща на нормалното натоварване на колелото Pz, считайте, че реакцията Rz се определя изцяло от съответния дял от масата на превозното средство.

Нормалното натоварване на колелата Pz е променлива величина. В допълнение към масата на превозното средство и позицията на центъра на масата, режимът на шофиране също му влияе. Така че, по време на ускорението, задните колела се натоварват допълнително, а предните колела се разтоварват, докато спирачките - обратно. Освен това на завоя има бордово преразпределение на масата. Наклонът на пътя също прави своите корекции. Ясно е, че големината на такова преразпределение на масата, а оттам и големината на нормалните товари на колелата, зависят от ускорението на превозното средство. Единственият практически постижим начин за контрол на нормалните товари е да се контролира ускорението на автомобила.

По този начин единственият целесъобразен начин за осигуряване на неравенство, изразяващ изискването за едновременно осигуряване на достатъчна спирачна ефективност и добра стабилност при шофиране, е регулирането на спирачния момент чрез промяна на налягането в спирачното задвижване.

Нека разгледаме възможните начини за прилагане на такова регулиране. За да опростим въпроса, ние се ограничаваме до праволинейното движение на автомобила. Трябва да се каже, че всъщност една права траектория е последователен набор от конюгирани извити участъци, освен това страничните сили постоянно действат върху колелото, причинени от неравни пътни настилки, въздушни течения, биене на колелата и др. При спиране поради неравномерно действие на спирачните механизми на автомобила започва да действа моментът на завиване, който в рамките на полето на сцепление се компенсира от действието на страничните реакции на пътя. По този начин, дори когато автомобилът се движи по права линия, спирането може да доведе до загуба на стабилност.

Първият и най-прост начин за регулиране е да се промени усилието на спирачния педал от водача въз основа на субективна оценка на сцеплението на колелото. Опитните шофьори, когато спират на хлъзгави пътища, понякога успяват чрез прилагане на импулсно спиране, т.е. бързо заключване и отключване на колелата (най-добре е да спирате на ръба на блокирането, но това е практически невъзможно). Този метод е ненадежден, тъй като твърде много зависи от квалификацията и вниманието на водача, скоростта на промените във външните условия и т.н.

Трябва да се отбележи, че някои възможности за улесняване на задачата на водача могат да бъдат реализирани при проектирането на превозно средство.

Фигура: 24. Приблизително разпределение на спирачните сили и нормалните натоварвания по оста на камион

В този случай е възможно задните колела изобщо да не се блокират. Когато ffmax = y - 0,28, колелата на двете оси се заключват едновременно. Когато плоскостите = = y> -0,28, задните колела ще бъдат блокирани първо. Тъй като последният случай изглежда по-опасен, възможно е чрез промяна на съотношението на спирачните сили да се намали съответната зона.

Автомобилните производители широко използват този метод, за да подобрят стабилността и спирачните характеристики. Задните колела на камионите обикновено носят голям нормален товар и следователно правят спирачките им по-мощни. Например, като се използват спирачни камери с по-голяма ефективна площ на диафрагмата. Напротив, при леките автомобили статичните тежести на оста са приблизително еднакви, което означава, че дори при най-неефективното спиране, нормалното натоварване отпред е гарантирано по-високо от задното. Предните спирачки на леките автомобили обикновено са по-мощни от задните (това обикновено се постига чрез избор на спирачна верига).

Недостатъците на този метод са очевидни: той е ефективен само с коефициента на сцепление, полезния товар и тези координати на центъра на масата, които дизайнерите са очаквали.

На фиг. 24 пунктираната линия показва връзката за същото превозно средство в изправно състояние. Вижда се, че в този случай в целия диапазон на коефициента на сцепление първо ще бъдат блокирани задните колела.

По този начин може да се твърди, че изборът на необходимото количество спирачни сили чрез регулиране на налягането в задвижването от водача е неефективен поради промени в нормалните натоварвания на оста. Очевидно този недостатък може да бъде преодолян чрез промяна на разпределението на спирачните сили в съответствие с промяната в условията на спиране (включително нормални аксиални натоварвания).

Този метод се оказа изключително обещаващ. Това направи възможно прилагането на втория начин за увеличаване на стабилността на автомобила при спиране - автоматично регулиране на спирачните сили на автомобила. Средствата за такова регулиране са специални спирачни устройства - регулатори на спирачната сила и сложни антиблокиращи спирачни системи.