Служебное торможение. 
Эксплуатация автомобилей

Служебным называют торможение, производимое с целью уменьшения скорости движения до нужной величины или до полной остановки в случае, когда нет необходимости создавать на колесах тормозные силы, максимально возможные по сцеплению.

Служебное торможение можно производить следующими различными способами:

1. Торможение двигателем, осуществляемое без приведения в действие тормозных систем. Водитель уменьшает или полностью прекращает подачу топлива (горючей смеси) в цилиндры двигателя, в результате чего мощность, развиваемая двигателем при данном числе оборотов, оказывается недостаточной для преодоления сил трения деталей двигателя, и двигатель превращается в тормоз. Кинетическая энергия, запасенная автомобилем, при этом расходуется как на преодоление внешних сопротивлений, так и на преодоление трения в двигателе и механизмах трансмиссии. В результате этого скорость автомобиля уменьшается.

Такой вид торможения применяется главным образом для уменьшения скорости движения в случае, когда замедления должны быть небольшими.

• 2. Торможение с отсоединенным от трансмиссии двигателем является основным видом служебного торможения и применяется в тех случаях, когда торможение двигателем не обеспечивает нужного замедления. При таком способе торможения отключают двигатель от трансмиссии (выключая сцепление или устанавливая нейтральную передачу в коробке передач) и плавно нажимают на педаль тормоза.
• 3. Торможение с не отсоединенным от трасмиссии двигателем является в ряде случаев выгодным с точки зрения увеличения долговечности тормозных механизмов и затраты водителем энергии на приведение в действие тормозной системы. Кроме того, на дорогах с малым коэффициентом сцепления такой способ торможения уменьшает возможность возникновения заноса автомобиля.

Торможение с не отсоединенным от трасмиссии двигателем является наиболее общим видом служебного торможения, поскольку в этом случае касательные реакции R_x] и R_x2 создаются как за счет действия тормозных моментов, так и за счет тормозного момента двигателя, передаваемого на колесо через трансмиссию, и трения в трансмиссии.

Если вывести уравнения для определения замедления и тормозного пути при торможении с неотсоединенным двигателем, то, как частный случай, можно получить уравнения для торможения двигателем и торможения с неотсоединенным двигателем. Для определения замедлений воспользуемся равенством (72).

Касательные реакции R_x] и R_xl найдем из рассмотрения качения колеса, используя формулу (10). Для колес, не связанных с двигателем, момент М, подводимый к колесу, создается только тормозными механизмами. Обозначая этот момент Л/_тор и принимая во внимание, что он направлен в сторону, противоположную, вращению колес, получим:

Знак «минус» уже учтен при выводе уравнения (72), поскольку в схеме сил, по которой выводилось это уравнение, R_x] и R_x2 были направлены в сторону, противоположную движению.

Принимая это во внимание, а также подставляя j₃ вместоу_а получим:

У колес, связанных с двигателем, момент М равен сумме момента М создаваемого тормозными механизмами колес, и момента, подводимого к колесу полуосью в результате тормозящего действия двигателя и механизмов трансмиссии.

Для определения момента М воспользуемся теоремой живых сил. Поскольку двигатель и трансмиссия в этом случае выполняют роль дополнительных тормозов, то для их вращения необходимо от колес через полуоси подвести некоторую мощность. Кроме того, мощность трения в двигателе и механизмах трансмиссии частично компенсируется за счет энергии вращающихся деталей двигателя и трансмиссии, отдаваемой при замедлении вращения этих деталей.

Тогда теорему живых сил можно записать:

где А — кинетическая энергия вращающихся деталей двигателя и трансмиссии; - мощность, подводимая к тормозу от трансмиссии, двигателя и колеса; N_Tp — мощность, теряемая на трение в механизмах трансмиссии; Л^_трд— мощность, теряемая на трение в двигателе; N_Top2 — мощность, теряемая в тормозных механизмах колес, связанных с двигателем.

Кинетическая энергия вращающихся деталей двигателя и трансмиссии равна:

где /_м — момент инерции вращающихся деталей двигателя и трансмиссии, приведенный к маховику двигателя.

Подставив выражение (85а) в (85), получим:

Принимая во внимание, что N_koji = Мсо_к; jV_tod2 = М_тор20)_к,.

Подставляя найденное значение в формулу (74) и принимая во внимание, что момент М направлен против вращения колеса, найдем:

Знак минус уже учтен при выводе уравнения (72).

Подставляя значения Л, и R_г, в формулу (72) и решая полученное равенство относительно у', будем иметь:

где

Коэффициент учета вращающихся масс при торможении 5_врт несколько отличается от коэффициента 5 учета вращающихся масс при тяговом режиме. Можно для определения замедления при торможении пользоваться теми же значениями 5_вр, что и при расчете ускорений на тяговом режиме.

Введем обозначение:

Силы Р_тор и Р _д называют соответственно тормозная сила автомобиля и тормозная сила двигателя.

Тогда равенство (88) перепишется так:

Y р +р +р

г- ^ тор ¹ Тр. Д ^{1 л} В г-.

Будем называть отношение—----= D_T тормоз;

ным фактором автомобиля. Тогда величина замедления может быть выражена формулой:

Если известны зависимости ХР_тор и Р от скорости движения автомобиля, то могут быть построены графики D = fly которые называют тормозной характеристикой автомобиля. Пользуясь этими графиками, можно построить графики замедлений _/ =_Ду), и далее теми же методами, которые использовались для определения времени и пути разгона, определить время и путь торможения.

Уравнения (79) и (82) являются общими и могут быть использованы для определения замедлений, времени и пути торможения при любых режимах торможения. Например, если для уменьшения скорости движения автомобиля, нс выключая сцепления, закрывают дроссельную заслонку, нс пользуясь тормозами (торможение двигателем), то в формуле (83) следует считать.

р +р ₊р

г*. тор тр. д ‘в «.

О_л =-. Если торможение производится при помо;

^Ga.

щи тормозов, но с отключенным от трасмиссии двигателем, то.

При этом изменяется также коэффициент учета вращающихся масс 6_вр.

Поскольку вращающиеся детали трансмиссии, обладающие наибольшей кинетической энергией (маховик со сцеплением, вращающиеся детали двигателя), отключаются при подсчете 6_врт, можно считать /_м= 0. Следовательно, при торможении с отключенным от трасмиссии двигателем.

Если торможение производится одновременно и тормозами и двигателем, то тормозной фактор подсчитывается по формуле:

а коэффициент учета вращающихся масс определяется из формулы (91).

Сравнивая способы торможения с отсоединенным и не отсоединенным от трасмиссии двигателем, можно заметить, что во втором случае при прочих равных условиях тормозной фактор увеличивается (за счет слагаемого _д). Одновременно с этим увеличиваегся коэффициент 5 (за счет слагаемого —^{м |р} —).

^А^/Лтр Р’л

Поскольку в равенстве (93) D_r стоит в числителе, а 8_врт в знаменателе, то для получения желаемого значения замедления j в одних условиях при торможении с неотсоединенным двигателем тормозные силы Р должны быть меньшими, а в других условиях большими, чем при торможении с отсоединенным от трасмисси двигателем.

Очевидно, что торможение с нсотсосдинснным двигателем должно применяться только тогда, когда его применение уменьшает тормозную силу, необходимую для получения желаемого замедления. Это имеет место при малых значениях j,_s на высших передачах в коробке передач.

Формулой (93) можно пользоваться также для подсчета замедлений при движении накатом (свободном выбеге) автомобиля, т. е. при свободном движении автомобиля после отключения трансмиссии от двигателя путем установки нейтральной передачи в коробке передач. В этом случае в выражении для тормозного фактора следует считать = Р_{тр д} = 0. Для того чтобы учесть влияние мощности трения в трансмиссии на замедление автомобиля, в числителе выражения для определения D_i добав- 270W.

ляется член Р =-—, представляющий собой силу трения.

V.

а в трансмиссии при движении автомобиля накатом, приведенную к ведущим колесам. Мощность N _х или непосредственно сила />тр _х, как функция от v_a, определяется опытным путем. Таким образом, при движении накатом.

Коэффициент учета вращающихся масс в этом случае должен подсчитываться по формуле (84). Определив по формуле (83) замедление как функцию от скорости, построив трафик у, = /(v_a), можно определить путь и время движения автомобиля накатом, пользуясь той же методикой и теми же формулами, которые используются для определения времени и пути разгона.

В результате анализа различных способов торможения установлено, что торможение с не отсоединенным от трансмиссии двигателем целесообразно применять на дорогах с низким коэффициентом сцепления, при высоких начальных скоростях движения и при необходимости плавного снижения скорости на дорогах с высоким коэффициентом сцепления. Кроме того, торможение двигателем или торможение с не отсоединенным от трансмиссии двигателем широко используется для поддержания желаемой постоянной скорости на спусках.