Торможение двигателем и движение накатом

Торможение - автомобиля двигателем и движение нака­том в ходе ДТП редко встречаются в виде самостоя­тельных режимов движения. Гораздо чаще они либо пред­шествуют экстренному торможению, либо следуют за ним.

В первом случае водитель, сознавая возможность возникновения опасной обстановки (например, видя пешехода, стоящего на краю проезжей части), отпускает педаль управления дроссельной заслонкой или выключает передачу и применяет торможение, когда опасная обста­новка уже возникла (пешеход начал движение по проез­жей части). Во втором случае водитель отпускает тормозную педаль, хотя автомобиль еще не остановил­ся (например, в момент наезда на пешехода, велосипе­диста), после чего автомобиль до остановки движется накатом.

Динамичность автомобиля при этих режимах движения лучше всего исследовать путем следственного экспери­мента и в месте ДТП. Результаты такого.экспери­мента менее точны, чем при применении тормозной систе­мы, так как на автомобиль при торможении двигате­лем и движении накатом действуют разные силы пример­но одного порядка. Изменение хотя бы одной из них, не учтенное при эксперименте, может привести к сущест­венным изменениям конечных данных. Так, изменение температуры масла в коробке передач изменяет силу сопротивления трансмиссии, а изменение силы и направле­ния ветра приводит к изменению силы сопротивления воздуха. Поэтому, например, длина пути автомобиля в неизменном интервале скоростей при повторных заез­дах может оказаться различной. Для определения наибо­лее вероятного значения измеряемого параметра нужно стремиться к тому, чтобы состояние всех агрегатов автомобиля (а не только тормозной системы) как можно ближе соответствовало их состоянию во время ДТП. Для уменьшения разброса измеряемых параметров нужно повторять эксперимент 6—7 раз и осреднять результаты.

Для расчета движения автомобиля накатом (с отклю­ченным двигателем) используем уравнение силового ба­ланса

Р_И = Р_Д+Р_В+Р_ХХ (3.1)

где Ри — приведенная сила инерции автомобиля, Н; Рд и Рв — силы сопротивления дороги и воздуха соответственно, Н, Р_хх — сила сопротивления трансмиссии при холостом ходе (без нагрузки), приведенная к ведущим колесам, Н.

Рассмотрим эти силы. Сила инерции автомобиля

(3.2)

где G — фактический вес автомобиля, Н; _вр — коэффициент учета вращающихся масс; j_н — замедление автомобиля при движении накатом, м/с², g — ускорение силы тяжести; g = 9,81 м/с².

Значение _вр вычисляют по эмпирической формуле:

_вр= (3.3)

где u_к — передаточное число коробки передач; G_a — полный вес автомобиля, Н.

При движении накатом u_к = 0 и _вр == 1+ 0.03 G_a /С.

Сила сопротивления дороги

(3.4)

где f — коэффициент сопротивления качению; α_Д — угол про­дольного наклона дороги. При движении на подъеме его считают положительным, при движении на спуске — отрица­тельным, -коэффициент сопротивления дороги, == f соs α_Д +sin α_Д.

Сила сопротивления воздуха

(3.5)

где W_В — фактор обтекаемости автомобиля, Нс² / м².

Силу сопротивления трансмиссии при движении нака­зом (при холостом ходе) определяют по эмпирической формуле

(3.6)

Из выражений (3.1)—(3.6) получаем мгновенное зна­чение замедления при текущем значении скорости

(3.7)

где — коэффициент суммарного сопротивления движению.

Коэффициент

(3.7 а)

Задавшись несколькими значениями скорости, вычис­ляют мгновенные значения замедлений и после опреде­ления среднего замедления в каждом интервале скорости (например, от u_а до u_н):

(3.8)

определяют расстояние, пройденное автомобилем, при из­менении скорости в том же интервале

(3.9)

где u_ср - средняя скорость в интервале, равная полусумме скоростей u_а и u_н, м/с; ∆ u_а — приращение

скорости в том же интервале, м/с; ∆ u_а = u_а - u_н.

Суммируя значения ∆S, строят кривую S = S (u_a). Поль­зуясь ею, можно определить значения пути в любом интервале изменения скорости. Например, при измене­нии скорости от u₁ до u₂ длина пути равна S₁ (рис. 3.1). Можно также, зная длину пути и начальную (или конечную) скорость, определить конечную (или началь­ную) скорость. Так, при начальной скорости из и длине пути S₂, пройденного автомобилем в процессе наката, конечная скорость равна u₄ .

Время движения автомобиля определяют также графоаналитически, вычисляя в каждом интервале изме­нения скорости приращение времени

(3.10)

После этого, суммируя отдельные значения ∆t, строят кривую времени как функции скорости. По кривой определяют значения времени для известного перепада скорости.

Рассчитывая движение автомобиля при торможении его двигателем, используют тормозную характеристику двигателя: зависимость момента сопротивления двигате­ля (тормозного момента) М_ДВ от частоты вращения коленчатого вала (рис. 3.2). Тормозные характерис­тики, снимаемые предприятиями-изготовителями при стен­довых испытаниях двигателя, характеризуют сопротивление двигателя при полностью открытой дроссельной заслонке и выключенном зажигании. При торможении автомобиля двигателем в эксплуатационных условиях зажигание, как правило, не выключено, а дроссельная заслонка прикрыта. В результате энергия, необходимая для преодоления внутреннего трения в двигателе, меньше, чем определяемая при стендовых испытаниях.

При отсутствии экспериментальной тормозной харак­теристики можно применить эмпирическую формулу, дающую удовлетворительные результаты в диапазоне частоты вращения коленчатого вала 100...400 рад/с:

Рис. 3.1. Определение параметров движения автомобиля

Рис. 32 Тормозная характеристика двигателя

где а. и Ь —эмпирические коэффициенты; u_л — рабочий объем двигателя, л.

Для карбюраторных, двигателей а ==0,035...0,045.и 6=2...4; для дизелей а=0,06...0,08 и 6=2,5...4,5.

Для перехода от частоты вращения коленчатого вала к скорости автомобиля используют формулу

где r — радиус ведущих колес, м; u_тр — передаточное число трансмиссии.

Тормозная сила двигателя, приведенная к окружнос­ти ведущих колес автомобиля,

где М_ТР и Р_тр — момент и сила трения трансмиссии, приве­денные к ведущим колесам соответственно.

Значения М_ТР и Р_тр определяют экспериментально. Если опытные данные отсутствуют, то можно и в этом случае использовать эмпирическую зависимость:

где — коэффициент влияния нагрузки.

Коэффициент

= 0,97 ^R* 0.981 ^t *0.99 ^т

где R, t, m, — соответственно числа пар конических шестерен, пар цилиндрических шестерен и карданных шарниров, передающих нагрузку при торможении двигателем.

Зная отдельные силы, можно определить мгновенное замедление автомобиля J_тд при данном значении скорости:

J_тд= (3.14)

Скорость, время и путь автомобиля в этом случае рассчитывают так же, как и для случая движения авто­мобиля накатом, т. е. определяют вначале мгновенные, а затем средние значения замедлений и по формулам (3.9) и (3.10) находят приращения пути и времени. После этого строят кривые S = S(u_а) и t = t(u_а), по которым определяют искомые параметры (см. рис. 3.1).

Описанный метод определения S и t базируется на известных положениях теории автомобиля и дает воз­можность вычислить параметры с любой желаемой точ­ностью. Но применение метода осложнено необходи­мостью повторять вычисления и строить кривые пути и времени.

В процессе ДТП торможение двигателем или движение накатом продолжаются, как правило, недолго, и перепад скорости обычно невелик. В этих случаях можно счи­тать движение автомобиля равнозамедленным и в форму­лы (3.5) и (3.6) подставлять среднее значение скорости без вычерчивания графиков.

Подставив в приведенные выше формулы значения известных параметров автомобиля и дороги, находят значения сил Р_ТД, Р_Д и Р_В как функции средней скорости u_ср. Затем, используя формулу (3.7) или (3.11), определяют замедление, так же как функцию u_ср. мости между начальной (u_а), конечной (u_н) и (u_ср) скоростями движения следующие:

u_ср = 0,5(u_а + u_н);

u_а = 2 u_ср - u_н;

u_н = 2 u_ср – u_а;

Конечная скорость автомобиля может быть определена, если после торможения автомобиля двигателем или наката произошло торможение тормозной системой. Начальная скорость может быть определена, если интенсивное тормо­жение было прекращено, после чего автомобиль переме­щался накатом или с торможением его двигателем.

В зависимости от того, какая из скоростей (u_а или u_н) известна по обстоятельствам рассматриваемого ДТП, применяют одну из формул (3.12).

1. Известны u_а и u_н. Значения сил сопротивления движению и среднего замедления находят непосредствен­но, после чего определение пути и времени движения не представляет трудностей —уравнения (3.9) и (3.10).

2. Известны длина пути S и конечная скорость движе­ния u_н при торможении двигателем или при движении накатом. Из уравнений (3.9) и (3.12 б): 0,5 Sj_ср = (u_ср - u_н) u_ср

В результате подстановки в последнюю формулу численного значения u_н получаем квадратное уравнение с одним неизвестным - u_ср. Решив его по формуле (3.12,б), определяем начальную скорость u_а.

3. Известна длина пути S и начальная скорость авто­мобиля перед торможением двигателем или движением накатом. Из формул (3.9) и (3.12 в) получаем: 0,55 j_ср = (u_а – u_ср) u_ср.

Подставив в последнюю формулу значение На согласно выражению (3.11), получаем квадратное уравнение с од­ним неизвестным - u_ср. Решив его, находим u_н по формуле (3.12в).

Время движения автомобиля в рассматриваемом интервале скоростей можно определить по формуле t= S/u_cp или t = (u_a – u_н)/ j_ср

Расчеты можно еще упростить, если есть основания предполагать, что скорость автомобиля в процессе его движения уменьшилась незначительно (на 1—2 м/с). На

ровной горизонтальной дороге при эксплуатационных режимах движения такому перепаду скоростей соответ­ствует перемещение автомобиля на 30—50 м. Тогда в выражение для сил сопротивления движению вместо сред­ней скорости можно подставить значение конечной или начальной скорости в зависимости от того, какая из них известна.

Замена истинного мгновенного значения скорости в выражении (3.9) постоянным не приводит к большим ошибкам, так как от скорости зависят лишь относитель­но малые силы Р_В и Р_ТР. Наибольшее влияние на замедление оказывает сила сопротивления дороги, которая при f = const и α_Д == const остается также неизменной. После определения замедления в процессе торможения или наката вычисление начальной (или конечной) скорос­ти не представляет затруднений.

Если известна начальная скорость u_а, то конечная скорость u_н = . Если же известна конечная скорость, то начальная скорость u_а = .

Описанные упрощенные способы снижают трудоем­кость работы эксперта, не внося большой погрешности, что позволяет использовать их в экспертной практике.

Дата добавления: 2015-10-16