Лаптанович Д.М., Путят В.А., Гурвич Ю.А.

Белорусский национальный технический университет

Некоторые аспекты тормозной системы

С целью выяснения физического смысла коэффициента нарастания амплитуды VA и сдвига по фазе между силой и угловым перемещением ψ. Отметим, что эти графики впервые помещены друг под другом. Это позволяет в функции η=P/K (где P – частота возмущающей силы; K – циклическая частота свободных колебаний) одновременно определить нарастание амплитуды и соответствующий ей сдвиг по фазе.

Сделаем попытку впервые распространить теорию вынужденных колебаний материальной точки на сложную механическую систему в виде тормозной системы автомобиля, с целью выяснения физического смысла сдвига по фазе между силой нажатия на тормозную педаль и перемещением колодок тормозного барабана.

Рисунок 19 - График нарастания амплитуды и сдвига по фазе

Тормозной путь в функцию времени автомобиля можно описать выражением:

t = t_р.в+ t_ин+ t_тс ,

где t – время, затраченное автомобилем на торможение;

t_р.в – среднее время реакции водителя;

t_ин – время движения автомобиля по инерции;

t_тс – время, затраченное на прижатие колодок, которое пропорционально сдвигу по фазе ψ = ψ (t) срабатывания тормозной системы.

Из выражения (54) видно, что величина t может изменяться за счет изменения каждого из слагаемых.

Рассмотрим физический смысл каждого из слагаемых формулы.

По данным ЮНЕСКО (Организация Объединённых Наций по вопросам образования, науки и культуры) было доказано, что время реакции водителя t_р.в колеблется от 0,5 до 2,5 секунд. На этот показатель может влиять только сам водитель транспортного средства, улучшая свою реакцию, пытаясь свести ее к значению, равному 0,5 секунды.

Так как время инерции автомобиля водитель изменить самостоятельно не может, то эту величину будем считать постоянной.

Рассмотрим пример.

Допустим, расстояние от транспортного средства до пешехода 10 метров, а транспортное средство движется со скоростью 10 м/с (36 км/ч), то при среднем времени реакции водителя, равным 0,5 с. транспортное средство пройдет путь 5 метров.

К данному расстоянию прибавится ещё расстояние, пройденное автомобилем по инерции.

Допустим, что время срабатывания тормозной системы t_тс= 0,5с. Тогда автомобиль пройдет еще 5 метров. И, следовательно, обязательно произойдет ДТП.

тормозная система

Рисунок 20 – Схема тормозного механизма

Для предотвращения ДТП необходимо внести изменение в конструкцию тормозной системы путем введения в нее такого элемента как ускоритель, который будет приводить тормозную систему в действие быстрее, чем без него. Это даст нам возможность уменьшить тормозной путь автомобиля, за счет уменьшения общего времени t формула.

ускоритель

Рисунок 21 – Схема тормозного механизма с ускорителем

Сдвиг по фазе отвечает за:

− быстродействие системы;

− устойчивость движения системы;

− безопасность движения системы.

Амплитуда отвечает за прочность и очень слабо влияет на устойчивость. Если сдвиг по фазе большой, то механическая система становится опасной в эксплуатации.