Критерии оценки и нормативы эффективности торможения

ПРОЦЕСС ТОРМОЖЕНИЯ КОЛЕСНЫХ МАШИН и факторы, определяющие его стабильность

Классификация тормозов и основные требования к тормозным устройствам.

Исполнительные механизмы тормозных устройств – тормоза классифи­цируют по следующим признакам:

1. По конструктивному исполнению рабочих элементов различают тор­моза колодочные – с рабочим элементом в виде колодки, взаимодейст­вующей с наружной или внутренней поверхностью тормозного барабана; ленточные – с рабочим элементом в виде гибкой ленты, взаимодейст­вующей с тормозным барабаном; дисковые – с рабочим элементом в виде целых дисков или отдельных сегментных колодок; конические – с рабочим элементом в виде конуса (последние две конструктивные разновид­ности тормозов объединяются в одну группу тормозов с замыкающим усилием, действующим вдоль оси тормозного вала, – в группу тормозов с осевым нажа­тием); рельсовые – с рабочим элементом, взаимодействующим с плос­костью рельса, по которому перемещается машина, или со специальной на­правляющей.

2. По характеру приводного усилия тормоза разделяют на нор­мально закрытые, замыкающиеся под действием постоянной силы (усилия пружины, веса замыкающего груза и др.) при выключенном приводе, а размыкающиеся при включении привода; нормально открытые – замыкающиеся при включении привода, а размыкающиеся под действием раз­мыкающего усилия; комбинированные – работающие в нормаль­ных условиях эксплуатации как тормоза нормально открытые, а в аварийных условиях как тормоза нормально закрытые.

3. По принципу действия различают тормоза автоматические, нормально закрытые, замыкающиеся при отключении двигателя механизма, на котором установлен тормоз, или при срабатывании элементов защиты, и управляемые, замыкающиеся или размыкающиеся при воздействии обслуживающего персонала на орган управления тормозом.

4. По назначению тормоза разделяют на стопорные, которые оста­навливают механизм, и ограничивающие скорость движения в определенных пределах в течение всего периода работы соответствующего исполнительного механизма (спускные тормоза и регуляторы скорости).

При эксплуатации различают служебные (рабочие) и экс­тренные (аварийные или предохранительные) торможения. Служебные торможения обеспечивают преднамеренную остановку и регулирование скоро­сти машины или механизма при нормальных условиях эксплуатации. Экстрен­ные торможения, служащие для предотвращения аварии или наезда, произво­дятся внезапно, без предварительного снижения скорости, с максимальным за­медлением. При эксплуатации самоходных транспортных средств число экс­тренных торможений не превышает 5–10 % от общего числа торможений. Ин­тенсивность экстренных торможений составляет более 150 % от интенсивности служебных торможений.

К тормозным устройствам предъявляются следующие основные требова­ния: высокая надежность и стабильность действия; достаточный тормозной момент для заданных условий работы; плавность торможения; быстрое замы­кание и размыкание тормозов; прочность и долговечность элементов; простота конструкции, определяющая малую стоимость изготовления; удобство осмотра, регулирования и замены износившихся деталей; устойчивость регули­рования; минимальный износ трущихся элементов; температура поверхности трения, в процессе работы, не должна превышать предельную, установленную для уст­ройств данного типа при данном фрикционном материале; минимальные габа­ритные размеры и масса.

Оценка эффективности торможения колесных машин.

Эффективность торможения характеризует способность колесных машин к быстрой остановке. При этом важно не столько иметь изначально высокие показатели эффективности торможения, но и сохранять их в течение всего пе­риода эксплуатации и при любых дорожных ситуациях.

Критерии оценки и нормативы эффективности торможения.

Критериями эффективности рабочей тормозной системы при дорожных испытаниях колесных машин, и автомобилей в частности, являются тормозной путь и установившееся замедление [15, 23, 24]. Кроме того, в качестве критерия оценки эффективности торможения может использоваться время торможения [16]. Тормозной путь  и время торможения Т являются интегральными показателями эффективности торможения, поскольку учитывают начальную скорость торможения  и длительность динамической стадии процесса (включающую время запаздывания включения тормозов , время нарастания замедления  или тормозной силы от нуля до максимума). Замедление колесной машины является дифференциальной характеристикой эффективности торможения, оценивающей работу тормозных механизмов [16]. Замедление колесной машины не зависит от начальной скорости торможения и при торможении является величиной переменной. Изменение замедления во времени ха­рактеризует предложенная Н.А. Бухариным [10] тормозная диаграмма (рис. 2.1.). Параметры указанной тормозной диаграммы регламентируются соответ­ствующими документами [15, 23].

Можно считать, что замедление машины пропорционально общей тормозной силе . В этом случае площадь тормозной диаграммы равна изменению количества движения колесной машины при торможении, т.е. (допуская )

,                                   (2.1)

где т – полная масса машины;

 – изменение скорости движения машины за время торможения, м/с.

При торможении до остановки транспортного средства . Тогда время торможения можно определить, используя соотношение:

.                        (2.2)

Рис. 2.1. Схема тормозной диаграммы:

 – время запаздывания;  – время нарастания замедления или тормозной силы; +  – время срабатывания;  – время установившегося замедления;  – время растормаживания; Т – время торможения;  – установившееся замедление;  – общая тормозная сила,
                           приложенная к колёсам машины.

Реальная тормозная диаграмма, получаемая в результате испытаний (рис. 2.2), отличается от идеализированной (рис. 2.1). Установившееся замедление является критерием эффективности торможения и поэтому нормируется его минимально допустимая величина [15, 23, 24], т.е. должно выполняться условие , где  – нормируемая стандартами величина установившегося замедления.

 

Рис. 2.2. Пример действительной тормозной диаграммы

 

При обработке реальных тормозных диаграмм производят усреднение кривой на участке установившегося процесса торможения (рис. 2.2). Поэтому термин установившегося замедления дополняют словом "среднее" и сравнивают полученный результат с нормативным значением. Тормозной путь автомобиля, определяемый по параметрам тормозной диаграммы [24]:

.                          (2.3)

Эта формула была предложена О. Боде.

Формулы для расчёта тормозного пути были также предложены Д.П. Великановым, Я. Табореком [27], Норманом, М.О. Артамоновым [4], а также – в работах [5, 10].

Для оценки эффективности торможения могут использоваться также [16] средние по времени и пути торможения замедления машины, учитывающие динамическую стадию процесса.

Для оценки технического состояния тормозной системы используются, наряду с тормозным путём и средним установившемся замедлением, также максимальное замедление и максимальная тормозная сила.