КОЧЕЊЕ МОТОРНИХ ВОЗИЛА ЗАКОНИ КРЕТАЊА КОЧЕНОГ ВОЗИЛА

Transcript

1 Универзитет у Београду - Саобраћајни факултет Предмет: ВОЗНА ДИНАМИКА; проф. др Властимир Дедовић Предавање 6 КОЧЕЊЕ МОТОРНИХ ВОЗИЛА ЗАКОНИ КРЕТАЊА КОЧЕНОГ ВОЗИЛА Школска година 03 / 04 Београд, Април 04

2 Закони кретања коченог возила () УСПОРЕЊЕ () На основу II Њутновог закона R = -a*m Једначина равнотеже сила у правцу x-осе за возило са две осовине може да се напише у облику: R = - d/d * G/g У општем случају је: R = k A + f G cos G sin + G cos R v = k A - отпор ваздуха R f = f G cos - отпор котрљања R u = G sin - отпор успона X k = G cos - укупна сила кочења (сви точкови)

3 Закони кретања коченог возила () УСПОРЕЊЕ () Када се ове вредности уврсте у једначину и среде: d/d = - (g/g) (k A + f G cos G sin + G cos) Занемарујући: отпор ваздуха (што је тачно за <40 kmh) и отпор котрљању (на добрим путевима, са савременим пнеуматицима f<0.0), на хоризонталном путу се може сматрати да је максимално могуће успорење при кочењу: a kmax = g

4 Закони кретања коченог возила (3) КОЧНИ КОЕФИЦИЈЕНТ () Дефинише се из практичних разлога, као релативни однос успорења при кочењу и убрзања земљине теже: q = a k / g Представља меру искоришћења расположиве могућности успоравања возила, при чему максимум теоријски одговара убрзању земљине теже - g. Кочни коефицијент представља успорење возила при кочењу изражено у g. Помоћу њега су дефинисани многи прописи, поред осталих хомологацијски прописи и прописи за техничке прегледе. 3

5 Закони кретања коченог возила (4) КОЧНИ КОЕФИЦИЈЕНТ () Може да се изрази и преко односа укупне кочне силе и тежине возила: q = X k / M g = X k / G = X ki / Z i X k - укупна сила кочења на свим точковима Z i - тежина возила, одн. збир вертикалних реакција по осовинама Неки немачки аутори кочни коефицијент називају "нормирано успорење" 4

6 Закони кретања коченог возила (5) КОЧНИ КОЕФИЦИЈЕНТ (3) Степен доброте је величина дефинисана на истом принципу, као однос кочног коефицијента и коефицијента приањања: = q / Степен искоришћења приањања по осовинама представља однос кочне силе на i-тој осовини и одговарајуће вертикалне реакције те осовине, аналогно кочном коефицијенту, у облику: si = X i / Z i Приказује износ кочне силе по јединици вертикалне реакције и према Правилнику за хомологацију кочних система ECE-3 има посебан значај за дефинисање расподеле кочних сила по осовинама. Кочни коефицијент за возило може се изразити и као збир степена искоришћења приањања по осовинама: q X i Z si G m g i 5

7 Закони кретања коченог возила (6) ВРЕМЕ КОЧЕЊА Основне карактеристике кочног система возила у експлоатацији су време кочења и пут кочења. За кочење на низбрдици свим точковима, израз за време кочења у општем облику има облик: k d g ka f cos sin cos G - брзина возила на почетку кочења - брзина возила на крају кочења - коефицијент ротационих маса Уз већ коришћене предпоставке за упрошћење, као и, време кочења до заустављања дато је изразом: k g a k 6

8 Закони кретања коченог возила (7) ПУТ КОЧЕЊА Пут кочења може се одредити уз коришћење везе: a k d d d ds ds d d ds одакле је: d a d d d Пут кочења за случај максималног кочења возила свим точковима, на низбрдици, при успоравању од брзине до брзине одређен је изразом: s G ka n gka ka f f ds cos sin cos cos sin cos k / При кочењу на хоризонталном путу, са занемаривањем отпора ваздуха и искључивањем спојнице, израз за пут кочења има једноставнији облик: s g( f ) ak max одн., ако је = 0: s min a k max 7

9 Закони кретања коченог возила (8) ПАРАМЕТРИ КОЧЕЊА ЈЕДНОМ ОСОВИНОМ () До сада наведени изрази одређују параметре кочења када двоосовинско возило кочи свим точковима и посматра се као идеално тело. Стварно возило се тако не понаша. Постоје случајеви када се кочи само једном осовином (пољопривредни трактори, помоћна кочница, неисправност једног кочног круга). Тада се прорачун изводи аналогним поступком, на основу вертикалних реакција које су већ одређене. Изрази за максимално успорење, минимално време кочења и минимални пут кочења одређују се на начин аналоган описаном поступку. Коначан облик ових израза дат је на следећем слајду 8

10 Kizanje očka (%) Закони кретања коченог возила (9) др Властимир Дедовић - ВОЗНА ДИНАМИКА ПАРАМЕТРИ КОЧЕЊА ЈЕДНОМ ОСОВИНОМ () Кочење само задњом осовином уз услов X =Z Кочење само предњом осовином уз услов X =Z z h f g a max p h f g a max z h f g min p h f g min z h f g s min p h f g s min

11 Закони кретања коченог возила (0) СТВАРНЕ КАРАКТЕРИСТИКЕ КОЧЕЊА () Стварни процес кочења зависи од ситуације на путу, карактеристика возила и његовог кочног система и возача. Постоји много објективних и субјективних параметара који утичу на процес кочења. Известан период времена протекне док возач уочи потребу да кочи и реагује деловањем на команду. Од тада, сила на команди равномерно расте до свог максимума, на ком се задржава до краја кочења. Кочни систем реагује на команду са малим закашњењем, углавном због кретања флуида и поништавања механичких зазора у систему. Када се зазори пониште, почиње пораст сила кочења и успоравање возила. 0

12 Закони кретања коченог возила () СТВАРНЕ КАРАКТЕРИСТИКЕ КОЧЕЊА () Од тог момента успорење равномерно расте до максимума, задржавајући ту вредност до заустављања. Уколико возач прекине кочење пре заустављања, сила на команди готово тренутно пада на нулу, али успорење опада равномерно, иако релативно брзо (време откочивања). Време откочивања је веома важно код пнеуматских кочних система тешких транспортних возила јер може да неповољно утиче на безбедност саобраћаја. Дијаграми на следећем слајду дају графички приказ ових релација

13 Pu Brzina Usporenje Sia na komandi др Властимир Дедовић - ВОЗНА ДИНАМИКА Идеализовани дијаграми кочења () F p a) - време реаговања возача, од тренутка када уочи потребу за кочењем до почетка дејства на команду. ( s) a a k 3 3 reme b) 3 - време пораста силе на команди, потребно да сила на команди кочнице порасте до 90 % од жељене вредности (од 0-0.9F p ) ( s) 4 5 Zausavjanje reme c) - време одзива кочног система, између почетка промене силе на команди и почетка промене силе кочења ( s) s s 3 s s reme ak. kočenja Pu kočenja reme kočenja Zausavni pu 3 reme reme d) 4 - време активирања кочног система, успорење равномерно расте ( s) 5 - време пуног дејства кочнице, када се може сматрати да успорење и сила кочења имају константну вредност - брзина на почетку кочења reme zausavjanja u

14 Идеализовани дијаграми кочења () Време заустављања возила u једнако је: u = Време активног кочења је: ak = Времена одзива и активирања кочног система најчешће се посматрају заједно. Овако дефинисано време m користи се у прописима за хомологацију m = + 4 / Стварно време кочења k представља збир времена одзива система и времена активног кочења: k = + ak =

15 Упрошћени дијаграм кочења a a k a a k 4 5 reme + 4 / 4 /+ 5 reme Времена одзива и активирања кочног система најчешће се посматрају заједно. Овако дефинисано време m користи се у прописима за хомологацију m = + 4 / Стварно време кочења k представља збир времена одзива система и времена активног кочења: k = + ak =

16 Зауставни пут Укупни пут који возило превали за време целог процеса кочења је: s u s s s 3 ( 4 / ) a max На основу овог израза Правилник ECE- 3 прописује минималне потребне кочне карактеристике помоћу обрасца: s A B Фактор А представља збир времена ( + 4 / ) одн. време m. Фактор B представља двоструку вредност максималног успорења у (km/h/s). Фактори A и B имају различите вредности за различите врсте возила Врста возила A B Лака путничка Тежа путничка Теретна

17 Безбедно растојање () Безбедно растојање при кретању у колони Између два возила која се крећу у истом смеру и имају једнаке брзине мора се одржавати безбедно растојање. Оно зависи од квалитета и стања возача, брзине кретања, врсте и стања возила и метеоролошких услова. Безбедно растојање се може дефинисати као пут кочења до препреке коју представља изненада заустављено возило које се кретало испред. Може се изразити као дужина пута до заустављања или као временски интервал слеђења (време до заустављања). Модели дефинишу тзв. "чисто растојање" у које није укључена дужина возила, која често није безначајна (до 8 m за вучни воз) 6

18 Rasojanje pri vožnji u kooni (m) remensko rasojanje pri vožnji u kooni (s) др Властимир Дедовић - ВОЗНА ДИНАМИКА Безбедно растојање () ožnja na ovorenom puu Rasojanje s.5.0 ožnja na ovorenom puu Rasojanje s 60 ožnja u gradu Rasojanje. s 0 Rasojanje. s 0.5 ožnja u gradu kmh kmh Brzina kreanja vozia u kooni po eoriji apsouno bezbednog rasojanja za ( /) =. s i a k = 5 m/s po eoriji reaivno bezbednog rasojanja za ( /) =. s i s prema merenjima u gradu i na puu 7

19 8 Безбедно растојање (3) др Властимир Дедовић - ВОЗНА ДИНАМИКА Апсолутно безбедно растојање одређује се помоћу израза: Релативно безбедно растојање и одговарајуће време слеђења дати су изразима: k abs a d ) ( 4 k abs a 4 ) ( ) ( 4 d re ) ( 4 re Одговарајуће време слеђења је:

20 Кочење - силе и моменти: Кочени точак На точак делују: вертикалне силе силе у равни контакта моменти од мотора и спољних и унутрашњих сила M K M K Вертикалне силе: део тежине возила (G ) вертикална реакција (Z ). Силе у равни контакта: подужне (силе кочења и погонске) и бочне силе (центрипетална и управљачка) Из једначине равнотеже момената око осе точка следи: X K (M K + M f ) / r d r d Z M f G X K X K - кочна сила M K - момент кочења r d - динамички полупречник пнеуматика M f - момент отпора котрљања Прочитати: Динамика возила (Дедовић), стр

21 Кочење - силе и моменти: Пренос тежине при кочењу Сила инерције R ik на краку h остварује момент који тежи да преврне возило преко ослонца предње осовине ("преко носа"). Дејство тог момента ствара ефекат преноса тежине: вертикална реакција на задњем точку се смањује, а на предњем повећава. Ефекат "преноса тежине" утиче на могућност реализације максималних кочних сила. Z +ΔZ X R ik h G Z X - ΔZ 0

22 Општи случај кретања возила при успорењу () Gsin h R v R ik Gcos G B X h v A X Z Z Из услова равнотеже момената за тачку B: Z = G cos h G sin - R v h v + R ik h Из услова равнотеже момената за тачку A добија се: Z = G cos h G sin + R v h v - R ik h

23 Општи случај кретања возила при успорењу () Уводећи предпоставку да је h v h, нормалне реакције тла при кочењу ће, у општем случају, бити: Z Z G cos h ( Rik Rv Gsin) G cos h ( Rik Rv Gsin) Једначина равнотеже сила у правцу кретања (у правцу x - осе) при кочењу је: X + R f = R ik - R v G sin При чему је X = X + X укупна кочна сила која делује на обе осовине, одн. на цело возило. ПАЖЊА! Мах. кочна сила је производ вертикалне реакције и коефицијента приањања: X k max = Z

24 Општи случај кретања возила при успорењу (3) Уз раније наведене предпоставке и упрошћења, изрази за нормалне реакције тла при кочењу у општем случају добијају нешто једноставнији облик: Z G cos h ( X fg cos ) Z G cos h ( X fg cos ) 3

25 Кочење помоћу једне или помоћу две осовине Кочење само ПРЕДЊИМ точковима: Реакције тла су: Кочење само ЗАДЊИМ точковима: Реакције тла су: Кочење СВИМ точковима: Реакције тла су: Z G cos h h f Z G cos h h ( f ) Z G cos h ( f ) Z G cos h h ( f ) Z G cos h h f Z G cos h ( f ) па је расположива максимална кочна сила: X К = X = Z па је расположива максимална кочна сила: X К = X = Z па је расположива максимална кочна сила: X К =X +X = G cos 4

26 Однос величина кочних сила Однос реакција тла при макс. кочењу само једном осовином (предњом или задњом) дат је изразом: Z Z ( h ( h )( )( h h f ) f ) Однос величине кочних сила при макс. кочењу свим точковима (обе осовине) има облик: X X h h ( ( f ) f ) Једнаке кочне силе на обе осовине (X = X ) би се могле остварити уколико би положај тежишта био одређен релацијом: h ( f ) ПАЖЊА: Односи величина кочних сила зависе од: размака осовина (), положаја тежишта (, и h ) и величине коефицијената и f. 5

27 Дефинисање услова за расподелу момената по осовинама () Ако би моменти кочења били једнако расподељени на обе осовине, растерећење задње осовине при кочењу би проузроковало брзо блокирање задњих точкова. Због тога би возило губило стабилност. Да би се избегла блокада задњих точкова и губитак стабилности, потребно је обезбедити расподелу момената кочења која следи закон промене кочних сила X и X. 6

28 Дефинисање услова за расподелу момената по осовинама () Захтеви за велику стабилност при кочењу с једне, и високе кочне карактеристике (велико успорење, мали зауставни пут) с друге стране, супротстављају се један другом. инсистирање на стабилном кретању коченог возила за последицу има недовољно успорење и предугачак зауставни пут инсистирање на максималним преформансама кочења може да изазове нестабилност. 7

29 КРАЈ 6. ПРЕДАВАЊА