Вот как можно рассчитать тормозной путь: формула

11.9. Распределение тормозных сил по колесам автомобиля

При торможении на горизонтальной дороге (см. рис. 11.1) дей­ствие силы инерции Р_и, приложенной в центре тяжести, которое характеризуется плечом, равным h_ц, приводит к перераспределе­нию нагрузки на колеса. При этом нагрузка на передние колеса увеличивается, а на задние уменьшается. Следовательно, нормаль­ные реакции R_Z1и R_Z2, воспринимаемые колесами при торможе­нии, значительно отличаются от нагрузок G₁и G₂, приходящихся на колеса в статическом состоянии.

Изменение нагрузок на колеса при торможении оценивается коэффициентами изменения реакций, которые для передних и задних колес соответственно равны

Для определения значений т_Р1и т_Р2найдем сначала нормаль­ные реакции R_Z1и R_Z2при торможении. С этой целью составим уравнение моментов относительно центра тяжести, пренебрегая силой сопротивления воздуха, так как при торможении скорость быстро падает и влияние силы незначительно:

При экстренном торможении на горизонтальной дороге

Тогда уравнение моментов примет вид

Спроецируем все силы на вертикальную плоскость и получим

Решим совместно два последних уравнения и найдем нормаль­ные реакции дороги, действующие на передние и задние колеса при торможении:

Используя полученные выражения для R_Ziи R_Z2и учитывая, что

 находим коэффициенты изменения реакций при торможении для передних и задних колес соответственно:

Как показали исследования, при торможении предельные зна­чения коэффициентов изменения реакций составляют 1,5… 2,0 для передних колес и 0,5…0,7 — для задних.

Наибольшая интенсивность торможения автомобиля достига­ется при полном использовании сцепления всеми его колесами, что возможно только на дороге с оптимальным коэффициентом сцепления φ_опт = 0,40…0,45.

На дорогах с другими значениями коэффициента сцепления полное использование сцепления невозможно без блокировки колес одного из мостов. Так, при торможении на дорогах с коэф­фициентом сцепления, большим оптимального (φ_х> φ_опт), первы­ми будут блокироваться (доводиться до юза) задние колеса, что может вызвать занос и нарушение устойчивости автомобиля. При торможении на дорогах с коэффициентом сцепления, меньшим оптимального (φ, < φ_опт), в первую очередь будут блокироваться передние колеса, что может привести к нарушению управляемо­сти автомобиля.

Тормозные системы автомобилей часто выполнены так, что между тормозными силами передних и задних колес существует неизменное соотношение. Оно оценивается коэффициентом рас­пределения тормозных сил по колесам

где P_TPl = R_Z1φ_x — суммарная тормозная сила передних колес;

Р_тор = Gφ_х — тормозная сила автомобиля.

Распределение тормозных сил по колесам автомобиля считает­ся оптимальным, если передние и задние колеса могут быть одно­временно заблокированы (доведены до юза). В этом случае коэф­фициент распределения тормозных сил

Для того чтобы торможение автомобиля в любых дорожных условиях происходило с максимальным замедлением, необходи­мо, чтобы тормозные силы на его колесах всегда были пропорцио­нальны нагрузкам или нормальным реакциям, приходящимся на колеса:

Такая пропорциональность между тормозными силами и на­грузками на колеса может быть достигнута различными конструк­тивными мерами, например с помощью регуляторов тормозных

сил, которые изменяют значение тормозной силы на колесах мо­ста в зависимости от нагрузки, приходящейся на мост.

От чего зависит тормозной путь?

Очевидно, что дистанция торможения будет различной в зависимости от ситуации и ее условий. Так, факторы, влияющие на величину этого пути, делят на две группы:

1. Факторы, которые зависят от автомобилиста.
2. Факторы, которые не зависят от автомобилиста.

К условиям, которые не зависят от того, кто управляет автомобилем, относят погоду и состояние дорожного покрытия. Что касается погоды, то логично, что в дождь, снег или гололед времени для остановки машины потребуется больше, чем в сухую погоду.

Дорожное покрытие тоже оказывает влияние на расстояние торможения. Если дорога гладкая без добавления камня, то дистанция, которая будет пройдена транспортным средством при торможении, также будет больше.

Гораздо больше факторов, которые зависят от водителя (владельца машины):

скорость. Логично, чем меньше скорость, тем короче расстояние торможения;
состояние и устройство тормозной системы

Важно, чтобы машина, в том числе ее тормоза, работала исправно, чтобы колодки не были изношены, а давление в шинах было достаточным.
вид установленных шин. Протектор не должен быть сильно изношен, а тип установленной резины должен соответствовать погодным условиям;
загрузка автомобиля

Чем легче транспортное средство, тем проще его остановить. Расстояние торможения нагруженного автомобиля будет более длинным;
наличие системы ABS. На сухом асфальте данная система поможет остановить машину быстрее, а вот в гололед она позволит сохранить управление, но дистанция торможения при этом станет длиннее;
трезвое состояние водителя. Адекватный водитель быстрее реагирует на быстро меняющуюся ситуацию на дороге, благодаря чему, он быстрее остановит свой транспорт при необходимости;
отсутствие отвлекающих факторов во время движения. Зачастую замедленная реакция автомобилиста связана с тем, что он отвлекается и не следит за дорогой. Самый распространенный фактор отвлечения внимания – это мобильный телефон. Из-за замедления реакции того, кто управляет авто, путь торможения увеличивается.

Статья в тему: Все о торсионной подвеске: преимущества и недостатки

Безопасность при управлении автомобилем

Существует несколько по-настоящему действенных принципов, которые сделают вождение максимально безопасным, заставляя прибегать к экстренному торможению только в самых чрезвычайных ситуациях, произошедших не по вине водителя.

И в первую очередь речь идет о соблюдении скоростного режима, предписанного для данного участка пути. А ведь статистика показывает, что абсолютное большинство ДТП происходит именно из-за превышения скорости.

Еще одно простое, но часто нарушаемое правило, заключается в обгоне только на участках с хорошей обзорностью, поскольку выезд на встречную полосу в поворотах и условиях слепой линии горизонта часто заканчивается лобовым столкновением, избежать которого не поможет даже экстренное торможение.

Ну и наконец, резина, которая должна соответствовать сезону, ведь если ездить на «лысых» покрышках по гололеду, то резкий удар по тормозам приведет только к одному – неконтролируемому заносу и вылету с дороги.

Тормозной путь автомобиля при скорости 60 кмч

Деформация кузова при столкновении на скорости 60 км/ч

Длина остановочного пути

также зависит не только от водителя, но и от других сопутствующих факторов: от качества дороги, скорости движения, погодных условий, состояния тормозной системы, устройства тормозной системы, шин автомобиля и многих других.

Обратите внимание, что вес легкового автомобиля не влияет на длину тормозного пути. Это связано с тем, что вес автомобиля увеличивает инертность автомобиля при выполнении торможения, препятствуя при этом торможению, но увеличивает сцепление шин с дорогой благодаря увеличенной массе авто

Эти физические свойства компенсируют друг друга, при этом практически не оказывая влияние на длину тормозного пути

Эти физические свойства компенсируют друг друга, при этом практически не оказывая влияние на длину тормозного пути.

Скорость торможения напрямую зависит от способа торможения. Резкий тормоз

до упора, приведет к заносу или движению машины юзом (если машина не оборудована системой ABS).

Постепенное нажатие

на педаль применяется когда на дороге хорошая видимость и спокойная обстановка, оно не подходит для экстренных ситуаций.При прерывистом нажатии можно потерять управляемость, но зато быстро остановиться. Также возможноступенчатое нажатие (схоже по эффекту с системой АБС).

Существуют специальные формулы, которые позволяют определить длину тормозного пути. Мы попробуем просчитать формулу по разным условиям, в зависимости от типа дорожного покрытия.

Тормозной путь на сухом асфальте

Вспоминаем уроки физики, где ?

– это коэффициент трения,g – ускорение свободного падения, аv – скорость движения машины в метрах в секунду.

Ситуация следующая: едет водитель на автомобиле Lada скорость которого 60 км/час. Буквально в 70 метрах идет женщина преклонного возраста, которая забыв о правилах безопасности спешно догоняет маршрутное такси (стандартная ситуация для России).

Воспользуемся этой самой формулой: 60 км/ч = 16,7 м/сек. У сухого асфальта коэффициент трения равняется 0,7 , g – 9,8 м/с. На самом деле, в зависимости от состава асфальта, он равен от 0.5 до 0.8, но всё же возьмем усредненное значение.

Полученный по формуле результат 20,25 метров. Естественно, что данное значение уместно лишь для идеальных условий, когда на машину установлена качественная резина и тормозные колодки, тормозная система исправна, при торможении вы не уходите в юз и не теряете управление, от множества других идеализированных факторов, которые не встречаются в природе.

Также для перепроверки результата, существует еще одна формула определения тормозного пути

S = Кэ * V * V / (254 * Фс) , где Кэ – тормозной коэффициент, для легковых авто он равняется единице; Фс – коэффициент сцепления с покрытием 0,7 (для асфальта).

Подставляем скорость движения транспортного средства в км/ч.

Получается, что тормозной путь 20 метров для скорости 60 км/ч, (для идеальных условий), в том случае если торможение будет резким и без юза.

Тормозной путь на покрытии: снег, лед, мокрый асфальт

Автомобили BMW на испытаниях Коэффициент сцепления помогает обозначить длину остановочного пути при разных дорожных условиях. Коэффициенты для разных дорожных покрытий

• Сухой асфальт – 0,7
• Мокрый асфальт – 0,4
• Укатанный снег – 0,2

Попробуем подставить эти значения в формулы, и найдем значения длины тормозного пути для дорожного покрытия в разное время года и при разных погодных условиях

• Мокрый асфальт – 35,4 метра
• Укатанный снег – 70,8 метра
• Лед – 141,6 метра

Получается, что на льду длина тормозного пути практически в семь раз

выше, относительно сухого асфальта (так же как и подставляемый коэффициент). На длину тормозного пути влияет качество зимней резины, физические свойства.

Тестирование показало, что с системой АБС остановочный путь существенно снижается, но все же при гололеде и снеге АБС не влияет, а наоборот ухудшает эффективность торможения, если ее сравнивать с тормозной системой без ABS. Тем не менее, в АБС по большей мере все зависит от настроек и наличия системы распределения тормозного усилия (ЕБД).

Преимущество АБС в зимнее время

– полный контроль над управлением автомобиля, что сводит к минимуму возникновения неуправляемого заноса при выполнении торможения. Принцип работы АБС схож с выполнением ступенчатого торможения на автомобилях без АБС.

Система АБС уменьшает тормозной путь на: сухом и мокром асфальте, укатанном гравии, разметке .

На льду и укатанном снеге использование АБС увеличивает тормозной путь на 15 — 30 метров, но позволяет сохранить контроль над машиной, без увода машины в занос. Этот факт следует учитывать.

Что такое «масса»?

Для интерсующихся приведу физико-математическое доказательство и вначале кратко расскажу о понятии «масса». Массы в природе две: инертная и гравитационная. Есть, правда, еще и третий вариант – Фелипе Масса, пилот Формулы 1, уже который год выступающий за Ferrari, но сейчас не об этом 🙂

Инертная масса

Инертная масса mи – масса, которая «отвечает» за сопротивление движению тела. Чем тяжелее тело, тем сложнее привести в его движение или остановить, если оно движется.

В механике об этом говорит 2-й закон Ньютона:

a = F/mи

то есть ускорение (замедление) тела пропорционально действующей на него силе и обратно пропорционально инертной массе тела. Или в более привычной формулировке этот закон выглядит как

F = mи a

Инертная масса осложняет торможение

Это как раз то, о чем думает большинство водителей: чем тяжелее машина, тем сложнее ее остановить (а также и разогнать) и, якобы, тем длиннее тормозной путь. Остановить машину действительно сложнее, не спорю, но тормозной путь есть возможность сохранить — для этого нужно лишь затратить больше энергии. В этом нам поможет второе понятие массы.

Гравитационная масса

Гравитационная масса mг – масса, которая «отвечает» за взаимное притяжение тел, в частности, за притяжение тел к Земле. Чем тяжелее тело, тем больше сила тяготения и тем сильнее тело давит на опору (пол, дорогу и т.д.).

А об этом в механике говорит закон всемирного тяготения Ньютона:

F = G mг1 mг2/r2

Или, по-русски, сила притяжения двух тел пропорциональна массам (гравитационным) этих тел и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

Эта формула упрощается для тела в поле тяготения Земли:

F = mг g

где mг – гравитационная масса тела, а g – ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с2

Гравитационная масса помогает торможению

Применительно к разговору о тормозном пути это означает, что чем тяжелее машина, тем сильнее она давит на колеса, тем лучше прижимает их к дороге и тем лучше сцепление шин с дорогой. Ведь, согласно закону Кулона, сила сила трения покоя (в нашем случае — сила сцепления шин с дорогой, она же – «держак» на гоночном жаргоне) пропорциональна весу тела N:

Fтр = k N = k mг g

где mг – гравитационная масса машины, k – коэффициент сцепления шин с дорогой, g – ускорение свободного падения.

Тогда, чем больше масса автомобиля, тем выше сила сцепления шин с дорогой и тем сложнее тормозам заблокировать колеса и пустить машину в «юз» (ну или включить АБС, если она есть).

Тормоза важны

Поговорим о тормозах. Размеры тормозных дисков, материалы колодок и прочее устройство тормозных механизмов важны для машины, но не могут влиять на тормозной путь напрямую, поскольку он ограничивается сцеплением шин с дорогой. Но хочу отменить следующее. Каждые тормозные механизмы расчитаны на погашение определенной кинетическиой энергии, которая пропорциональна массе и квадрату скорости. Обычно запас тормозов расчитывают так, чтобы даже Форд Фокус остановился с мешком картошки в багажнике со 100 км/ч за те же 40 метров, что и без мешка. Но вот ежели вы в машину загрузите лишних 500 кило, будьте готовы к тому, что ваши тормозные механизмы, рассчитанные под меньшую массу, перегреются и не справятся с задачей, и проедете вы куда больше прежних 40 метров.

Или еще пример. Можно взять Жигули со штатными тормозными дисками и колодками и поставить на нее гоночные слики

А что, на Формулах 1 как раз шины 13-дюймового диаметра, аккурат подойдут 🙂 Конечно, придется серьезно переделать саму машину, но это сейчас не столь важно. Так вот, слики имеют почти вдвое больший коэффициент сцепления с дорогой, а значит для торможения юзом на тормоза Жигулей ляжет нагрузка вдвое больше обычной

И вариантов развития событий тоже два: либо тормоза перегреются с первой же попытки, либо вовсе не смогут довести колеса до грани блокировки… И то, и другое означает для нас увеличение тормозного пути (по сравнению с тормозным путем на этих же сликах и гоночными тормозами) даже для пустой машины. А если ее еще и догрузить как следует, то ситуация еще более усугубится, и тормозной путь таких Жигулей еще как будет зависеть от массы авто.

Таким образом, мы можем говорить о независимости тормозного пути от массы машины, если она соответствует общепринятым нормам безопасности: на машине с загрузкой, не превышающей допустимую производителем, штатные тормоза должны быть способны заблокировать колеса (или включить АБС) на штатных шинах.

От чего зависит тормозной путь

И прежде всего, нужно изучить ключевые факторы, влияющие на величину ТП, которые принято условно делить на зависящие и независящие от того, кто за рулем. К первой категории следует отнести:

• техническое состояние автомобиля и его тормозной системы;
• наличие антиблокировки колес;
• вид используемой на автомобиле резины;
• загруженность транспортного средства;
• выбранный скоростной режим.

Важно помнить, что на ТП будут влиять и такие моменты, как состояние самого автомобилиста (трезвость, усталость, самочувствие), а также наличие отвлекающих факторов, среди которых наиболее опасными будут разговоры по телефону

Большое значение имеет и водительский опыт, а также обувь, в которой ему приходится ездить, поэтому каждая сменная пара является поводом для опробования тормозной системы.

Так, на скользкой дороге тормозить придется гораздо дольше и труднее, поэтому делать это необходимо заблаговременно, учитывая качество покрышек и собственные водительские способности.

В условиях гололеда вообще приходится применять прерывистое торможение, чтобы колеса не шли накатом, и от этого момента также будет зависеть дистанция ТП.

Имеет значение и так называемый фактор внезапности, ведь если на дорогу резко выбежит пешеход или автомобилист вдруг увидит любое другое препятствие, то ему придется прибегать к приемам экстренного торможения, максимально сокращая эту дистанцию, что чревато серьезными последствиями для идущих сзади ТС.

Понятие тормозного пути автомобиля

Тормозной путь — это расстояние, проходимое автомобилем от начала торможения (момента срабатывания привода) и до полной остановки.

Какие факторы влияют на тормозной путь?

Жизнь человека бесценна. В экстренной ситуации (ДТП) тормозной путь является решающим фактором, который нельзя игнорировать. Потому что каждый метр может стоить жизни.

Изучите факторы, которые влияют на тормозной путь. Эти знания помогут сохранить здоровье и избежать ДТП:

• водитель вовремя примет меры по снижению скорости;
• пешеход будет иметь возможность оценить безопасность перехода.

1) Состояние автомобильных шин. Шины являются одним из наиболее важных элементов колеса. В процессе движения транспортного средства они обеспечивают безопасность.

При выборе шины необходимо обратить внимание на высоту протектора. Что такое протектор? Это элемент шины

Он защищает шину от повреждений, а также проколов. Правильно выбранные шины обеспечат хорошее управление машиной.

Показатель сцепления ТС с дорогой напрямую зависит от технического состояния протектора. На рынке представлен большой ассортимент покрышек. Глубина протектора составляет 5–17 мм.

При этом нужно разделять зимние и летние шины:

• протектор зимних покрышек составляет 8,5–9,5 мм.;
• протектор летних покрышек составляет 7,5–8,5 мм.

По результатам проведённых экспериментов было выяснено, что при износе протектора значительно увеличивается тормозной путь машины. В процессе эксплуатации протектор изнашивается. Поэтому значительно уменьшается сила трения.

В зимнее время обязательно используйте только зимние шины. Тогда как в летнее время —летние шины. В таком случае вы обеспечите оптимальное управление машиной. Для изготовления зимних шин используют специальную мягкую резину.

Такие изделия имеют глубокие канавки, а также ребристый рисунок. Данные особенности обеспечивают превосходное сцепление в зимнее время года. А для изготовления летних шин используют жёсткую резину.

2) Состояние тормозной системы. Это система предназначена для остановки автомобиля, а также для снижения скорости движения. Это одна из самых важных систем в машине. Потому что она обеспечивает безопасность.

Рассмотрим пункт 2.3.1. ПДД. Запрещается передвижение автомобиля с неисправными тормозами. Неисправность этой системы приводит к потере эффективности торможения транспортного средства.

Обязательно нужно учитывать время срабатывания этой системы. Согласно требованиям, время срабатывания не более 0,6 с.

Рассмотрим факторы, которые влияют на время срабатывания:

• конструкция системы;
• тип;
• состояние;
• качество.

Длина тормозного пути зависит от времени срабатывания этой системы.

3) Начальная скорость транспортного средства. Чем выше ваша скорость, тем длиннее будет путь.

4) Покрытие дороги.

5) Состояние машины.

6) Погодные условия.

7) Способ торможения:

• ступенчатое нажатие (полная блокировка колёс);
• прерывистое нажатие (транспортное средство быстро останавливается, при этом может теряться управляемость);
• постепенное усиление давления (используется при хорошей видимости и в спокойной обстановке);
• резкое нажатие до упора (такой способ может привести к неуправляемому износу).

Навыки водителя. Опытный водитель сможет быстро сориентироваться в экстренной ситуации.