Силы, действующие на автомобиль при торможении

При отключении двигателя от ведущих колес на автомобиль, движущийся по горизонтальной дороге, будут действовать рассмотренные в разделе Силы, действующие на движущийся автомобиль, силы сопротивления воздуха F_ω и сопротивления качению F_к. В этом случае автомобиль через некоторое время остановится.

Но путь, проходимый им до остановки, будет недопустимо длинным. Например, при скорости автомобиля 60 км/ч путь до остановки превышает 500 м. Поэтому такой способ остановки автомобиля почти не применяют.

Для принудительного торможения автомобиля используют тормозную систему: создают искусственное сопротивление движению — силу трения в тормозных механизмах. В этом случае кинетическая энергия движущегося автомобиля преобразуется в теплоту в трущихся деталях тормозов.

В тормозном механизме барабан 1 жестко соединен с колесом. На неподвижном опорном диске 2 укреплены пальцы 4, на которые шарнирно устанавливают тормозные колодки 3. 

Тормозной механизм колеса

Тормозной механизм колеса:

а — устройство; б — действие;
1 — тормозной барабан; 2 — опорный диск (щит); 3 — колодки; 4 — опорные пальцы колодок; 5 — рабочий тормозной цилиндр; 6 — пружина; 7 — регулировочный эксцентрик. 

 При нажатии педали разжимное устройство (рабочий колесный цилиндр 5) раздвигает колодки и прижимает их к тормозному барабану с силой Р_п, в результате чего между барабаном и колодками возникают силы трения Р_тр, которые образуют пару сил на плече, равном диаметру тормозного барабана.

Эта пара сил создает момент трения М_тр, направленный в сторону, противоположную вращению колеса. Следовательно, момент М_тр противодействует движению колеса, а между колесом и дорогой возникает тормозная сила.

Максимальная тормозная сила, которая может быть реализована на колесе, ограничивается силой F_c сцепления его с дорогой (смотрите раздел Силы, действующие на движущийся автомобиль).

Общая тормозная сила, действующая на автомобиль, ограничивается, следовательно, суммой сил сцепления с дорогой всех колес и зависит от коэффициента сцепления φ. Величина коэффициента сцепления зависит от состояния и вида дорожного покрытия, конструкции и состояния шин, скорости движения.

Остановочный путь S₀ — путь (м), проходимый автомобилем с момента обнаружения водителем препятствия на дороге до полной остановки:

где: S_р — путь, проходимый автомобилем за время реакции водителя; S_cp — путь, преодолеваемый за время срабатывания тормозной системы; S_т — тормозной путь.

Тормозной путь вычисляют по формуле:

где: К_э коэффициент эксплуатационных условий; и скорость автомобиля; φ коэффициент сцепления шины с дорогой.

Коэффициент К_э должен учитывать фактическую нагрузку автомобиля, состояние тормозной системы и другие факторы. Таким образом, тормозной путь зависит от технического состояния тормозов, шин, профиля дороги, скорости автомобиля и др.