Распределение тормозных сил между осями автомобиля
При торможении автомобиля на горизонтальной дороге (рис. 8.3) образуется сила инерции Pи, приложенная к центру тяжести и равная сумме тормозных сил. В этом случае происходит перераспределение нормальных нагрузок по осям: нагружается передняя, а разгружается задняя ось.
Рисунок 8.3 – Схема к расчету нагрузок на оси автомобиля при торможении
В статическом состоянии автомобиля нагрузки на оси определяются расстояниями a и b центра масс O от передней и задней осей:
 | (8.16) |
Нормальные реакции дороги, действующие на передние и задние колеса при торможении, определятся как:
 | (8.17) |
Нормальные реакции RZ1 и RZ2, воспринимаемые колесами при торможении, отличаются от нагрузок, приходящихся на колеса в статическом состоянии. Перераспределение веса по осям оценивается коэффициентами изменения реакций mp1, mp2, которые для горизонтальной дороги равны:
 | (8.18) |
Тогда нормальные реакции дороги имеют вид:
 | (8.19) |
При торможении предельные значения коэффициентов изменения реакций составляют 1,5–2,0 передних колес и 0,5–0,7 – для задних.
Наибольшая интенсивность торможения автомобиля достигается при полном использовании сцепления всеми колесами, что возможно только на дороге с оптимальным коэффициентом сцепления φопт = 0,40–0,45.
На дорогах с другими значениями коэффициента сцепления полное использование сцепления невозможно без блокировки колес одного из мостов. Так, при торможении на дорогах с коэффициентом сцепления, большим оптимального (φх > φопт), первыми будут блокироваться задние колеса, что может вызвать занос и нарушение устойчивости автомобиля. Πри торможении на дорогах с коэффициентом сцепления, меньшим оптимального (φх
Дата добавления: 2016-02-27 ; просмотров: 7389 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРУЗКИ ПО ОСЯМ И СТОРОНАМ АВТО
Что такое перераспределение веса?
На представленных рисунках показан общий принцип появления перераспределения веса. На торможении колеса создают силу, которая останавливает машину. Центр тяжести по инерции продолжает двигаться вперед, в результате чего появляется крутящий момент относительно пятен контактов колес. Физическая формула перераспределения веса будет выглядеть как:
F=(a*m*H)/L,
То есть на переднюю ось сила тяжести добавится, а с задней оси она уйдет. Во время разгона всё происходит с точностью до наоборот. Если присмотреться к формуле, то можно заметить, что уменьшить перераспределение веса можно только уменьшая вес автомобиля, высоту центра тяжести, и ускорение, с которым машина замедляется/разгоняется, или увеличить колесную базу.
Не питайте иллюзий! Никакие другие способы не помогут изменить такое положение вещей. Ни жесткие стабилизаторы и пружины, ни особые геометрии подвесок, не в состоянии хоть как-то повлиять на этот параметр. Все эти ухищрения могут помочь уменьшить углы кренов автомобиля, что тоже может благотворно повлиять на поворачиваемость автомобиля в предельных режимах, но с перераспределением веса они сделать ничего не смогут.
Та же самая картина происходит с автомобилем и в поворотах. Только там вместо колесной базы в уравнение надо поставить ширину колеи, а вместо «продольного» ускорения «боковое». Если машина одновременно и тормозит и поворачивает, то появляется еще и диагональное перераспределение веса.
А какие плюсы и минусы нам это может давать?
Честно говоря, минусов гораздо больше чем плюсов.
Первый минус заключается в том, что с той оси, с которой вес уходит, он уходит моментально. А на ту ось, на которую он приходит, в полном объеме он приходит только после того, как подвеска отработает свои ходы и «реакция опоры» уравновесит дополнительную нагрузку. То есть получается, что каждое перераспределение веса приводит к кратковременной потере некоторой общей силы сцепления шин с дорогой.
Второй минус заключается в том, что пружины подвески из-за дополнительной нагрузки сжимаются и уменьшается их рабочий ход. Если на торможении вы попадаете на кочку или яму, то оставшегося хода подвески может не хватить, чтобы отработать неровности дороги.
Третий минус особо проявляет себя при «боковом» перераспределении веса – появляется крен кузова, который может привести к уходу шины из приемлемого угла развала, в результате чего шина «ложится» на боковину, и сила сцепления с дорогой резко и внезапно падает. Для того, чтобы уменьшить эти моменты в гоночных автомобилях, инженеры борются за каждый лишний килограмм веса и стремятся опустить центр тяжести машины как можно ниже, а также максимально расширяют колею, насколько это позволяют технические регламенты соревнований.
А какие же плюсы можно найти в этом перераспределении веса? А плюсы тоже есть, хотя их не так много, как кажется. Самый главный плюс – если вы умеете аккуратно «разгружать» машину рулем, то можно использовать этот эффект при проезде неровностей, если они попадают только под одну сторону автомобиля. Если слегка разгрузить ту сторону, которая проезжает по кочкам или яме, то можно немного увеличить рабочий ход подвески с этой стороны и помочь пружинам и шинам справиться с ударной нагрузкой. Так же можно немного разгрузить колеса при проезде лежачих полицейских. На заднеприводных автомобилях на разгоне дозагружается задняя ось, сила сцепления на ней увеличивается и это позволяет гонщикам интенсивнее разгоняться на выходах из поворотов. На входах в повороты легкое дотормаживание позволяет дозагрузить переднюю ось и слегка скомпенсировать «недостаточную поворачиваемость», если она присуща вашему автомобилю.
А как же приемы «экстремального вождения», которые в основном и строятся на использовании перераспределения веса, спросите вы? Я вам отвечу, но многим мой ответ может не понравится!
Если вам пришлось пользоваться приемами «экстремального вождения», значит вы уже совершили грубую ошибку, и они вам, скорее всего, не помогут. В автоспорте же быстро едет не тот, кто едет экстремально, а тот, кто едет не превышая возможности своего автомобиля, плавно переводя нагрузку из «продольной» в «боковую», рационально пользуясь таким приемом как «Trail braking» (дотормаживанием в дугу), и старается как можно меньше создавать это самое перераспределение веса.
Система распределения тормозных усилий и подтормаживания автомобиля
1. Система распределения тормозных усилий
Современный автомобиль устроен так, что на заднюю ось приходится меньшая нагрузка, чем на переднюю (рис. 1, а). Для сохранения устойчивости автомобиля тормозные усилия должны распределяться таким образом, чтобы колеса передней оси блокировались раньше колес задней оси, что обеспечит сохранение определенной минимальной курсовой устойчивости.
При резком торможении происходит дополнительное перераспределение нагрузки на переднюю ось (рис. 1, б). Автомобиль накреняется относительно поперечной оси («клюет»), в результате чего нагрузка, приходящаяся на заднюю ось, и максимальная сила
Рис. 1. Распределение нагрузки на автомобиль: а — в статическом состоянии; б — при торможении
сцепления с дорожным покрытием уменьшаются, и задние колеса могут оказаться заблокированными. Автомобиль с заблокированными задними колесами неустойчив и может в любой момент сорваться в неконтролируемый занос. Для предотвращения блокировки задних колес используется система распределения тормозных усилий, которая реализуется за счет управления тормозным усилием задней оси.
Система распределения тормозных усилий представляет собой программное расширение антиблокировочной системы тормозов, т.е. использует конструктивные элементы системы ABS.
Общепринятыми торговыми названиями системы являются:
По данным датчиков частоты вращения колес блок управления ABS сравнивает тормозные усилия передних и задних колес. Когда разница между ними превышает заданную величину, включается алгоритм EBV. Блок управления ESP/ABS на основании входящих сигналов регистрирует, что на передней оси срабатывает ABS и водитель нажимает педаль тормоза достаточно быстро и сильно. Тогда система самостоятельно повышает тормозное давление задних колес до начала срабатывания на них ABS.
Для увеличения давления используется насос обратной подачи, оба впускных клапана задних колес остаются открытыми до тех пор, пока по данным датчиков угловой скорости задних колес не будет установлено, что задние колеса близки к блокированию. Тогда управление перенимает система ABS, регулирующая давление по трем фазам: «удержание давления», «сброс давления» и «увеличение давления» для полного использования тормозного потенциала задних колес с одновременным сохранением курсовой устойчивости автомобиля.
2. Система замедления задних колес
Упрощенно систему замедления задних колес (Hinterachsvollverzögerung, HVV) можно представить себе как функцию, противоположную электронному распределению тормозных усилий EBV. Если EBV преследует цель не допустить избыточного торможения задних колес, то HVV обеспечивает такое увеличение тормозного давления задней оси, что на задних колесах происходит срабатывание ABS.
При торможении сильно нагруженного автомобиля из-за его большой массы и, соответственно, инертности, необходимы большие тормозные усилия. Цель системы HVV состоит в том, чтобы обеспечить оптимальное использование всего потенциала сцепления колес с дорогой для полностью нагруженного автомобиля.
Оптимальное торможение достигается в режиме работы ABS. Когда водитель нажимает педаль тормоза, в режим работы ABS сначала выводятся передние колеса, в то время как задние колеса все еще находятся вне зоны срабатывания ABS.
Система ABS срабатывает, когда колеса склонны к блокированию, но вследствие полной загрузки автомобиля колеса позже начинают проявлять эту склонность, так как из-за высокой нагрузки на заднюю ось увеличивается максимальная сила сцепления задних колес с дорогой и они могут воспринимать большие тормозящие усилия, чем передние. Поэтому на полностью загруженном автомобиле задние колеса сами по себе не реализуют максимальный тормозной потенциал до конца.
Для полного задействования этого потенциала и применяется функция HVV, которая самостоятельно повышает тормозное давление задних колес настолько, что и на них срабатывает ABS.
Принцип работы системы замедления задних колес (рис. 2) аналогичен принципу работы системы распределения тормозных усилий.
Рис. 2. Схема действия системы замедления задних колес
2. Торможение
Торможение
Колесо и дорога
Дело в том, что когда колесо катится без скольжения и в контакт с дорогой входят все новые участки протектора, их скорость относительно поверхности покрытия практически равна нулю. При этом сила трения получается наибольшей. Если же колесо заклинено, участок протектора, контактирующий с дорогой, начинает по ней скользить. Помимо того что происходит сильный износ протектора, открывающиеся частицы резины действуют, как маленькие катки. Это обстоятельство и то, что трение скольжения меньше статического трения, вместе резко уменьшают у заблокированного колеса коэффициент сцепления с дорогой φ.
Непосредственно с интенсивностью торможения связана и поперечная устойчивость автомобиля. Ведь максимальная сила сцепления колеса с дорогой в каждом конкретном случае ограничена определенной величиной. И чем большую часть этой силы мы используем на торможение, тем меньше остается для удержания колеса в поперечном направлении. Упомянутая закономерность объясняет механизм поведения автомобиля при торможении. Ею определяются основные правила и приемы торможения.
Силы продольного и поперечного сцепления шины с дорогой независимо от рисунка протектора практически одинаковы. Они увеличиваются пропорционально вертикальной нагрузке на колесо и коэффициенту сцепления (φ). Коэффициент определяют обычно опытным путем. Известно, что он зависит от степени износа шины, характера и состояния дорожного покрытия, давления воздуха в шине и от скорости вращения колеса. Средние значения коэффициента сцепления шины с универсальным рисунком для основных видов дорожных покрытий приведены в таблице.
Значение коэффициента сцепления шины с дорожным покрытием
На рис. 9 изображена зависимость между продольными и поперечными силами сцепления. Суммарная сила сцепления равна величине нагрузки на колесо Gk, умноженной на коэффициент сцепления φ, т. е. Ps = Gkφ. Когда продольная сила сцепления велика (большой газ на низшей передаче или сильное торможение), то поперечная мала. Этот случай показан на рисунке жирными стрелами. Значит, боковая устойчивость незначительна. Если нажать на тормозную педаль так, чтобы использовать для остановки всю силу сцепления (т. е. графически удлинить ее до штрих-пунктирного круга), то на долю поперечной составляющей совсем ничего не останется. А при юзе, когда резко упадет коэффициент φ, о какой-либо поперечной устойчивости и говорить нечего. Колесо, переставшее катиться, вообще не держит никакого направления и совершенно не может противостоять действию боковых сил.
Таким образом, при заблокированных торможением колесах неизбежен занос. Его легко вызовет самая незначительная боковая сила, каких при движении автомобиля всегда много. Например, горизонтальная составляющая силы тяжести, действующая в сторону уклона дороги, центробежная сила из-за всегда имеющихся искривлений траектории движения и т. д. Если же водитель вовремя ослабил торможение, почувствовав, что машину «повело», поперечная сила сцепления сразу вырастает в несколько раз. Прекратив на мгновение торможение полностью и сняв тяговое усилие, водитель может реализовать всю возможную в данных условиях силу сцепления колес с дорогой как поперечную, т. е. мобилизовать вез силы сцепления для маневров, требующих наибольшей устойчивости; или для быстрого восстановления устойчивости машины при заносе.
Перераспределение веса
Тормозной путь
Подсчитаем минимальное расстояние, на котором можно остановить автомобиль, если для торможения используется весь его вес.
Кинетическую энергию автомобиля массой М и скоростью V можно определить по формуле
эта энергия будет израсходована на преодоление тормозных сил на каком-то расстоянии S, т. е. Е = РтS. Наибольшая возможная тормозная сила Рт всех колес будет
Как видим, полный остановочный путь при идеальном торможении не зависит от веса и пропорционален квадрату (!) скорости.
Если принять, что замедление во время торможения постоянно, то его можно определить из уравнения, выражающего второй закон Ньютона: тормозная сила Gаφ равна замедлению i, умноженному на массу Ga/g, т. е.
Или словами: величина замедления автомобиля с отличными тормозами, действующими точно пропорциональна перераспределению веса между осями, зависит только от коэффициента сцепления.
Тормозным путем принято считать расстояние, которое проходит автомобиль с момента нажатия педали до остановки. Метры, пройденные машиной за те доли секунды, пока колодки только приближаются к барабанам, также включаются в тормозной путь.
Полная остановка
Полезно подсчитать, какова же длина полного остановочного пути при разных скоростях движения, например, при 30, 60, 90 и 120 км/ч. Если принять среднее время реакции водителя равным 0,8 сек, а время срабатывания тормозного привода 0,2 сек, то от момента возникновения замеченной шофером опасной ситуации до начала торможения проходит целая секунда. За это время автомобиль соответственно начальной скорости пройдет 8,3; 16,7; 25,0 и 33,4 м.
Если принять, что у легкового автомобиля при резком торможении среднее замедление составляет 5 м/сек 2 (для этого надо иметь хорошие тормоза), то, добавляя к тормозному пути расстояние качения по инерции, определим, что машина сможет остановиться через 15, 45, 85 и 145 м.
Вообще эксплуатационное снижение эффективности действия тормозов существует всегда и обусловливается множеством причин. Вкупе они учитываются коэффициентом К (для легковых машин его принимают 1,2-1,3).
Все предыдущие рассуждения относились к сухой дороге. На скользкой же практически тормозной путь следует считать вдвое большим.
Дистанция безопасности
Тормозная педаль
Опыт показывает, что при малой скорости движения колеса блокируются легче. На большей скорости для достижения такого же Эффекта необходимо сильнее надавить на педаль. Поскольку юза никогда не должно быть, первое правило торможения гласит: сначала сильно нажать на педаль, затем постепенно ослабить давление. Конечно, сила первого нажима не должна заклинить колеса. Следует учитывать и состояние дороги: асфальт у обочины часто бывает покрыт слоем песка, пыли, а иногда и грязью или снегом и льдом.
При торможении колеса могут заблокироваться у самого опытного водителя. Тогда надо мгновенно ослабить нажим и довести его снова до максимально возможного уровня. В такой ситуации опытный водитель отпускает педаль сразу автоматически, менее опытный не может побороть инстинктивного желания нажать еще сильнее, поскольку опасность становится все ближе. Способность перебороть себя без колебании надо вырабатывать с первых же дней. Впоследствии это не будет требовать больших нервно-психических усилий.
Приведем такой пример. Как-то зимой водитель второго класса спускался в центре Москвы по бульвару на грузовой машине с прицепом. Скорость была 10 км/ч. Увидев издалека красный сигнал светофора, он затормозил, и машина вошла в юз. Ее начало заносить, и она, двигаясь боком, сбила пешехода. Если бы водитель на 2-3 сек отпустил тормоз (до перекрестка было еще далеко), он сумел бы отрулить, восстановить нужное направление. К сожалению, как он объяснил на суде, он не смог пересилить себя и продолжал давить на педаль.
На скользкой дороге
Скользкая дорога ассоциируется у нас обычно со льдом и снегом. Поэтому многие опытные водители и настраивают себя на соответствующий лад лишь зимой. Однако и в тепло? время года дорога может быть скользкой. Особенно коварен бывает асфальт в начале дождя, когда еще не смылись, но уже успели раствориться пыль и грязь, не очень заметные в обычных условиях, и он покрывается «отличной» смазкой (рис. 10). А мокрая булыжная мостовая остается скользкой все время. Кроме пыли, компонентами смазочного состава являются и резиновые частицы изнашивающихся шин, а также автомобильное масло. Скользко бывает и ранним утром, когда на покрытие садится туман, и в жаркий полдень, когда на асфальтобетоне выступает вяжущее вещество.
Рис. 10. Снижение коэффициента сцепления асфальтобетонного покрытия в начале дождя
На скользкой дороге особенно важно уметь действовать быстро, рефлекторно, ибо блокировка здесь подстерегает водителя почти при каждом торможении. А попав пару раз в юз, можно потерять уверенность в себе. Тогда поездка превратится в пытку. Надо приучить себя мгновенно реагировать на юз и выходить из него, отпуская тормоз. После нескольких попыток это обязательно получится. Сознание, что можно быстро восстановить устойчивость машины, снова «зацепившись за землю», придает водителю уверенность, и на скользкой дороге он будет чувствовать себя нормально.
Вместе с двигателем
Торможение с двигателем происходит плавно, меньше изнашиваются тормозные накладки и барабаны, уменьшается износ шин. Этот способ широко используют во многих случаях, кроме одного, когда необходимо затормозить очень резко. Тогда инерция вращающихся масс двигателя будет помехой и ляжет дополнительной нагрузкой на тормоза. Зато на длинных спусках помощь двигателя неоценима.
Известно, что кинетическая энергия автомобиля при торможении превращается в тепло. Обеспечить отвод этого тепла от тормозов и его рассеивание очень важно. Если этого не сделать, тормоза перегреются и потеряют эффективность. Дело в том, что трение между тормозными накладками и барабанами, как и между накладками дисков сцепления и маховиком, резко уменьшается при повышении температуры. При нагревании этих деталей до 200-300°С коэффициент трения уменьшается в 2-4 раза.
В начале торможения, когда детали тормозных механизмов еще холодные, они поглощают тепло и нагреваются. Остывать они будут после окончания торможения. Об этом надо помнить не только при длительном беспрерывном торможении, но и тогда, когда тормозить приходится часто как например, при движении в потоке транспорта во время затора. Если оно продолжается долго, колодки и барабаны перегреются и тормоза в конце концов откажут. Тормозная жидкость в колесном цилиндре может закипеть. Образуются паровые пробки. Теперь понятно, почему на длинных затяжных спусках лучше всего тормозить двигателем.
Кстати, при сильно нагретых тормозах не следует торопиться останавливать машину. Выделившееся тепло обычно растекается по заднему мосту и через диски колес переходит в шины, которые при движении хорошо обдуваются воздухом Воздушное охлаждение шин сразу прекращается при остановке. А тепло в них продолжает поступать. В результате резко возрастает температура покрышек и камер, приводящая а порче резины.
Какова эффективность?
Если прикрыть дроссель, тормозной эффект двигателя несколько увеличится. Он также увеличивается при выключении зажигания, но незначительно. Взглянем на кривые 4 и 5 рис. 11, показывающего, как замедляется движение катящегося под углом автомобиля при различных способах торможения. На участке снижения скорости от 30 до 10 км/ч торможение получается практически одинаковое, разве что такое же снижение скорости при выключенном зажигании достигается на какую-то секунду раньше.
Рис. 11. Эффективность различных способов торможения двигателем
График показывает, что торможение двигателем весьма эффективно. Выключать зажигание не имеет смысла. Дроссель надо прикрыть. Чем больше передаточное число (чем более низкая передача включена), тем торможение сильнее.
После всего сказанного ясно, что чем круче спуск, тем на более низкой передаче надо тормозить. Тогда при той же скорости вращения колес двигатель вынужден делать во столько раз больше оборотов, во сколько передаточное число следующей низшей Передачи больше предыдущей. Отсюда следует, что умение сходу включить низшую передачу для торможения двигателем, когда тормоза перестали держать, а машина, успела значительно разогнаться, чрезвычайно важно.
Проще и надежнее
Огромную помощь водителю оказывает двигатель при торможении на скользкой дороге. Поскольку в этих условиях юз наступает при малейшей неосторожности, обеспечение плавного торможения просто необходимо.
Торможение на скользкой дороге двигателем нравится всем водителям. Оно уменьшает напряжение и не требует особенной осторожности. При таком торможении чувствуется большая поперечная устойчивость. Дело не только в субъективном ощущении. Имеются и реальные причины.
И еще одна тонкость: на колесе, на котором тормозное усилие меньше, передается трение, возникающее в механизме дифференциала. В результате создается небольшой поворачивающий момент, противоположный тормозному.
Прерывистое торможение
Из предыдущего ясно, что тормозить надо так, чтобы не допустить блокировки колес. Наилучшее торможение характеризуется сильным нажимом на грани юза, но все-таки без юза.
При способе нажал-отпустил водитель более внимателен к силе нажима на педаль и к результатам каждого «качка». А это обостряет его ощущения, позволяет легче установить, какое наибольшее усилие можно приложить без опасения заблокировать колеса.
Тормоз отказал.
Конечно, с неисправными тормозами никто не выезжает. Это просто запрещено Правилами движения. Однако в пути бывает всякое. Вдруг обнаруживается, что одного нажиме на педаль недостаточно для полного торможения. Тормоз начинает работать «с подкачкой».
Бывает, что неисправен обратный клапан главного цилиндра, например, села пружина. Тогда в тормозной системе не поддерживается избыточное давление. Жидкость не вытекает, но система при отпускании педали постоянно подсасывает воздух через манжеты колесных цилиндров. Прокачки помогают, но ненадолго. Вскоре педаль снова пружинит.
Такого рода неисправностей не возникает у автомобилей с устройствами, поддерживающими постоянным зазор между колодками и барабанами.
Раздельный привод
Хотя технически выполнить раздельный привод к тормозам передних и задних колес можно было много лет назад, это стали делать лишь в последнее время. Сейчас все больше новых моделей автомобилей во всем мире оборудуются раздельным приводом. Так что если лопнет гибкий шланг, повредится трубопровод, в общем нарушится герметичность системы одного тормозного механизма, одного колеса, машина больше не грозит катастрофа. Просто сработает вторая часть тормозной системы, затормозятся другие колеса. Например, у последней модели «Волги» (ГАЗ-24) специальный разделитель разобщает трубопроводы передних и задних тормозов при выходе из строя одной из систем. Тормоза в таком случае не отказывают совсем, только тормозной путь существенно удлиняется.
Кстати, разрыв шлангов и прочие неприятности чаще всего происходят при очень резком нажиме на педаль. Несколько лет назад автору как эксперту довелось осматривать автобус, водитель которого сбил женщину. Шланг гидропривода левого переднего колеса медленно и долго перетирался рычагом незакрепленного амортизатора, но прорвался именно во время рокового торможения. Вплоть до аварии тормоза (так считал водитель) работали исправно.
На последних моделях шведских автомобилей «Волво» обеспечивается работа двух тормозных цилиндров каждого переднего колеса и одного заднего независимо от других, поскольку они включены в два самостоятельных контура тормозной системы. Таким образом, при повреждении одного контура всегда тормозятся оба передних колеса, хотя и несколько слабее, чем обычно, и одно заднее. В результате сохраняется примерно 80% номинальной эффективности исправной тормозной системы. Правда, возникает опасность заноса, во всяком случае руль должно тянуть в сторону, но это уже меньшее зло. Видимо, в какой-то степени помогает и свободно катящееся заднее колесо, которое для противодействия заносу имеет полную боковую силу сцепления.
Дисковые тормоза
Чем резче водитель останавливает автомобиль, тем больше тепла в единицу времени должны рассеять его тормозные барабаны. Увеличивать размеры барабанов, усиливать их оребрение можно лишь до какого-то предела. И предел был достигнут. Сначала на гоночных и спортивных автомобилях, а затем и на достаточно тяжелых машинах среднего класса.
Тогда пришлось перейти на дисковые тормоза, в которых роль тормозного барабана выполняет диск, постоянно открытый потоку воздуха, благодаря чему отвод тепла значительно улучшен. Тепло рассеивается в воздух прямо с рабочей поверхности. Накладки колодок дискового тормоза прижимаются к диску лишь на небольшом участке. Поэтому в каждый последующий момент они трутся уже по более холодному месту. В обычном же колодочном тормозе колодки постоянно прижимаются к нагретой внутренней поверхности барабана. Выделяющееся тепло здесь отводится медленно, ибо сначала оно проходит через стенку и лишь затем сдувается воздушным потоком.
Интересно, что конструкция дисковых тормозов была запатентована еще на заре развития автомобилестроения. Однако настоящее признание она нашла только в последнее время, а именно после 1953 г., когда на 24-часовых гонках спортивные машины, оборудованные дисковыми тормозами, заняли первые места.
Дисковые тормоза тоже не лишены недостатков, однако их преимущества несомненны и они находят все большее распространение. В первую очередь их устанавливают на передних колесах легковых автомобилей, тормоза которых больше нагружены. Примером может служить хотя бы модель ВАЗ-2101, которую недавно начали выпускать в г. Тольятти. Кстати, сначала многим конструкторам дисковые тормоза не нравились, поскольку они не защищены от воды и грязи. Однако опыт показал, что вода удаляется с диска при первом же обороте сильно прижатыми к нему накладками. Когда автомобиль выезжает из лужи, дисковые тормоза быстрее восстанавливают свою работоспособность, чем колодочные.
Борьба с заносом
Силы торможения, создаваемые тормозами передних и задних колес каждого автомобиля, рассчитаны конструкторами на одну конкретную величину коэффициента сцепления шин с дорогой. На деле же состояние дороги всегда меняется, изнашиваются протекторы и т. д. Перераспределение нагрузок на оси зависит от того, насколько загружен автомобиль и как размещен груз. Поэтому опасность заблокировать колеса, особенно при экстренном торможении, всегда имеется.
Конструкторы упорно работают над устройствами, предохраняющими машину от блокировки задних колес. Эффективность действия тормозов значительно увеличилась, когда передние тормоза стали делать сильнее. Однако в процессе торможения перераспределение веса меняется, поэтому водитель не всегда может полностью использовать сцепной вес. Нажав сильнее, он заблокирует колеса или, боясь заноса, будет тормозить слабее, чем это возможно в каждый конкретный момент.
Нельзя ли автоматизировать выход оптимальной силы торможения? В принципе можно. Более того, устройства, обеспечивающие, например, опережающий рост давления в тормозных цилиндрах передних колес по мере увеличения замедления, были разработаны и успешно испытаны. Напомним, что такое опережение нужно потому, что перераспределение веса меняется пропорционально увеличению замедления. Устройства представляли собой системы с двумя главными цилиндрами (один для передней и один для задней оси), между которыми при помощи маятникового или другого инерционного датчика изменялось силовое передаточное число. Имеются и устройства, учитывающие изменение нагрузки на заднюю ось легковых автомобилей (есть сзади пассажиры или нет).
В последние годы появились ограничители тормозной силы. Они решают ту же задачу, только противоположным способом: обеспечивают отставание роста давления в тормозных механизмах задних колес. Редукционный клапан перекрывает подвод жидкости к задней оси после того, как давление в ее тормозах возрастает до предельного, угрожающего блокировкой. Предельное давление принимается из расчета хороших дорожных условий. Существуют и более совершенные конструкции с электронными датчиками замедления, не допускающие блокировки при любых значениях коэффициента сцепления. Пока их широко не применяют из-за сложности, дороговизны, недостаточной надежности.
Но вернемся к самому обычному массовому автомобилю, пока еще не оборудованному таким автоматическим помощником водителя. Занос происходит быстро, мгновенно, так что неопытный водитель просто не успевает ничего предпринять. Такая ситуация показана на рис. 12, б. А что можно сделать?
Большое боковое смещение тоже опасно, сбоку могут быть другие транспортные средства, препятствия, люди.
Теперь представим, что водитель действует более активно и поворачивает слишком энергично. Тогда ЦП переместится по другую сторону автомобиля, и центробежная сила РiII, изменив свое направление, будет уже не форсировать занос, а станет помогать водителю, препятствуя скольжению задних колес. Противодействие центробежной силы может быть настолько велико, что занос задних колес, прекратившись, начнется в другом направлении, и водителю придется снова повернуть руль обратно, в сторону нового скольжения. Такие манипуляции требуют от сидящего за рулем быстроты реакции и виртуозности. Занос нужно как можно раньше гасить рефлекторно, быстрым поворотом руля.
Теперь о торможении при заносе. Отпустив моментально тормоз, опытный водитель может тут же продолжить торможение. Но тормозить нужно очень осторожно, чтобы не только не вызвать повторной блокировки, но и обеспечить достаточный запас боковой силы (рис. 13).
Вообще говоря, редкие водители умеют уверенно выходить из заноса. Учебные пособия уделяют этому важному моменту недостаточно внимания. Советы и разъяснения скупы: «. Поверните руль в сторону заноса». А на сколько? Что дальше? Разберем ситуацию подробно.
Водитель затормозил. Заднюю ось занесло. Прежде всего надо отпустить тормоз. Если занос не сильный, он прекратится. Если нет, моментально поворачиваем руль в сторону заноса. Чем скорее, тем лучше. К такого рода мгновенной реакции надо себя приучить с помощью специальных тренировок. А опытным водителям надо стараться поддерживать стойкость таких рефлексов, устраивая (там, где это возможно и абсолютно безопасно) самому себе искусственные заносы, особенно на скользкой дороге. Итак, водитель должен быть готов, не задумываясь, сразу ответить на занос поворотом руля. Но так же важно быть готовым и начать вращение руля обратно еще до полного прекращения заноса: сначала руль быстро в сторону заноса, и тут же обратно. Так же, как мы это делаем в конце поворота, простого, обыкновенного поворота.
Новичок, повернув руль, ждет, когда после поворота машина станет прямо и затем, обнаружив, что она почему-то продолжает поворачиваться, начинает возвращать руль в прямое положение. Но уже поздно. За это время автомобиль уйдет в сторону, его придется выравнивать. Если не повернуть руль заранее, получится заезд в другую сторону.
Конечно, никто из водителей со стажем так не виляет. Обычно руль начинают возвращать много раньше, чтобы к моменту, когда корпус машины займет нужное положение, колеса успели тоже стать прямо. Точно так же следует действовать при выводе машины из заноса: не дожидаясь полного прекращения, движения задней части автомобиля, а только почувствовав эффект от поворота руля, надо начинать обратное его вращение, опережая новый занос. Иначе машину занесет в другую сторону.
Так часто и случается с неопытным водителем. Повернув руль в сторону заноса, что само по себе уже хорошо, он замирает, ждет результатов. Вроде бы помогло: скорость заноса резко уменьшилась, опасность миновала. Но впечатление обманчиво, В следующее мгновение он замечает, что машину уже несет в другую сторону. Спохватившись, водитель резко перехватывает руль обратно (ведь только что помогло!) и снова замирает. Он уже не командует, а как бы бегает вслед за заносом, вдобавок все время запаздывая. Автомобиль виляет из стороны в сторону, каждый раз отклоняясь все больше. Кончается обычно тем, что машина разворачивается на 180°.
Практически не должно быть момента, когда руль неподвижен, не следует ждать полного прекращения заноса. После поворота надо тут же вращать руль обратно, опережая новый занос. А главное, быть заранее к нему готовым.
На «кинограмме» (см. рис. 13) показаны все эти действия водителя. Пунктирная колея передних колес помогает представить еще и сводное правило: передние колеса практически должны следовать в том направлении, в котором автомобиль двигался до заноса. Другими словами, как бы машина ни виляла, быстро и упорно заставляйте передок двигаться как прежде.