Что такое тормозной путь? Мощность торможения и мощность двигателя
Тормозной путь - это расстояние от момента нажатия водителем на педаль тормоза до момента остановки автомобиля.
Остановочный путь - это время, необходимое водителю до нажатия на педаль тормоза, время срабатывания тормозной системы и расстояние, пройденное за время остановки транспортного средства. В этом случае остановочный путь, дольше тормозного пути.
Характеристики шин и дорожные условия влияют на тормозной путь (и остановочный путь) автомобиля. Изношенные некачественные шины, мокрые и обледенелые дороги и т. Д. Что касается нашей темы, давайте поговорим о массе и скорости транспортного средства, которые влияют на тормозной путь. По мере увеличения массы автомобиля тормозной путь увеличивается с той же скоростью.
Увеличение скорости автомобиля значительно увеличивает тормозной путь. Другими словами, если скорость автомобиля увеличивается в 2 раза, тормозной путь увеличивается в 4 раза.
Например, если автомобиль, движущийся со скоростью 30 км / ч, останавливается через 10 метров, то же транспортное средство, движущееся со скоростью 60 км / ч, может остановиться через 40 метров при нажатии на тормоз. Скорость увеличилась вдвое, но остановочный путь увеличился в 4 раза.
Причина кроется в формуле энергии движения транспортного средства.
Энергия движения находится по формуле K = 1 / 2.m.v2. Здесь m - масса, V - скорость, как вы можете видеть, энергия движения равна половине массы, умноженной на квадрат скорости. Если скорость увеличивается вдвое, энергия увеличивается в четыре раза.
Взаимосвязь между скоростью автомобиля и тормозным путем
Пример:
Расчет кинетической энергии (расчет энергии движения)
Давайте найдем энергию автомобиля весом 1000 кг, движущегося со скоростью 50 км/ч. (берем скорость в м/с, 50 км/ч = 13,8 м/с)
K = (1/2). М v2 -> K = (1/2). 1000 кг. (13,8 м/с) 2
Энергия K = 95 220 джол.
Опять же, давайте найдем энергию 1000-килограммового транспортного средства, когда оно на этот раз удвоит свою скорость и разгонится до 100 км / ч. (Мы конвертируем скорость в м/с и получаем 100 км/ч = 27,7 м/с)
K = (1/2). М v2 -> K = (1/2). 1000 кг. (27,7 м/с) 2
Энергия K = 383 645 джоулей.
Поскольку скорость, показанная в примере, увеличилась в 2 раза, энергия увеличилась в 4 раза.
Поскольку эта энергия движения преобразуется в тепловую при торможении, когда энергия увеличивается в 4 раза, тормозной путь также увеличивается в 4 раза. Например, вместо остановки на 10 метрах он останавливается на 40 метрах.
Увеличивают ли широкие шины тормозное усилие?
Глядя на формулу тормозной силы (Fs = μ. FN), установка шин с более широкой поверхностью на одном и том же транспортном средстве не увеличивает тормозное усилие.
Fs= μ . FN
Fs: Сила трения (торможения) (сила, замедляющая автомобиль)
μ: Коэффициент трения (между дорогой и шиной) является наиболее важным фактором, коэффициент трения зависит от типа конструкции поверхностей трения (шина-асфальт). Другими словами, это зависит от асфальта, гравия, мокрой, заснеженной дороги и качества шины, а не от ширины покрытия.
FN : Вертикальная сила, действующая на шину (нормальная сила). Эта сила представляет собой вес, соответствующий каждому колесу транспортного средства.
Тормозной путь одного и того же автомобиля с широкими шинами и обычными шинами одинаков. Тормозное усилие передается на дорогу контактной поверхностью шины. Шины с большой площадью поверхности имеют больше контактных поверхностей, но это не влияет на коэффициент трения или трения (силу торможения).
Широкие шины имеют больше поверхностей контакта с дорогой, более широкая поверхность контакта снижает количество силы на единицу площади, то есть давление, оказываемое шиной на дорогу. В этом случае можно сказать, что на широких шинах происходит меньший износ.
Основная тема
Расчет тормозного усилия и коэффициента трения
Расчет тормозного усилия и сил, возникающих во время торможения
Существует два разных метода расчета тормозной силы: один - это «теоретическая (требуемая) тормозная сила», а другой - «передаваемая (фактическая) тормозная сила».
* Теоретическое (должное) тормозное усилие: это тормозное усилие, при котором используются переменные скорости-ускорения и массы транспортного средства и вычисляется тормозное усилие, необходимое для остановки транспортного средства за определенное время. Эта сила вычисляется по формуле F = m.a.
* Передаваемое (фактическое) тормозное усилие; эта сила на самом деле является тормозной силой между шиной и дорогой, эта фактически возникающая тормозная сила также дает максимальное тормозное усилие, которое может быть достигнуто, и эта тормозная сила не имеет ничего общего со скоростью.
Подробное описание этих двух тормозных сил приводится ниже.
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ (ДОЛЖНОЕ) ТОРМОЗНОЕ УСИЛИЕ
Формула силы торможения такая же, как формула силы Ньютона. F = m.a
F = Сила, единица: Ньютон (Н) (здесь мы называем это тормозной силой)
m = Масса, единица килограмм (кг)
a = ускорение, единица измерения (м / с2) метры на секунду в квадрате
(1 Ньютон - это сила, которая ускоряет или замедляет массу 1 кг с ускорением 1 м / с2.)
Здесь;
* F - тормозное усилие,
* m - масса автомобиля, например легковой автомобиль - около 1300 кг.
* a - ускорение - это замедление транспортного средства. По определению, ускорение - это изменение скорости в единицу времени.
Единица ускорения - м / с2. Также есть ускорение или замедление.
По формуле F = m.a. Сила торможения зависит от массы и ускорения (замедления) транспортного средства. Чем больше масса автомобиля или больше замедление (отрицательное ускорение), тем больше тормозное усилие, необходимое для остановки автомобиля.
Тормозное усилие (F), необходимое для остановки грузовика, движущегося со скоростью 100 км / ч (10 000 кг), также больше, чем тормозное усилие (F) автомобиля, движущегося со скоростью 100 км / ч (1500 кг).
Или, если два автомобиля одинакового веса движутся со скоростью 100 км / ч и одно останавливается за 5 секунд, а другое за 10 секунд, тормозное усилие транспортного средства, которое останавливается быстрее за 5 секунд, больше.
Пример:
В качестве примера тормозной силы: позвольте автомобилю весом 1500 кг двигаться со скоростью 100 км / ч, нажмите на тормоз и остановитесь через 5 секунд.
Ускорение при замедлении этого автомобиля: Ускорение рассчитывается по формуле (изменение скорости / изменение времени).
a = ΔV / Δt -> a = (100 км / ч) / (5 с) Здесь нам нужно указать единицу скорости, км / ч, в метрах / секунду. 100 км / ч = 27,7 м / ч.
В этом случае ускорение находится как a = (27,7 м / с) / (5 с) -> a = 5,54 м / с2.
Тормозная сила:
F = m.a -> F = 1500 кг. 5,54 м / с2 -> F = 8,310 Н (в Ньютонах).
(Другая единица Ньютона - кгм / с2.)
Обычному автомобилю среднего класса требуется около 10 секунд, чтобы разогнаться от 0 до 100 км / ч. Однако для достижения 0 со 100 км / ч, то есть для остановки, требуется менее 5 секунд.
Из этого можно сделать вывод, что тормозная сила каждого транспортного средства как минимум в 2 раза больше, чем сила привода двигателя. Эта разница может достигать 8 раз.
ПЕРЕДАВАЕМОЕ (ФАКТИЧЕСКОЕ) ТОРМОЗНОЕ УСИЛИЕ
Тормозной эффект транспортного средства, то есть эффект, который замедляет или останавливает транспортное средство, зависит от силы трения между шиной и дорогой. Мы также можем назвать силу трения тормозной силой, передаваемой от шины к дороге. Тормозное усилие создается за счет трения колодки о диск, но оно работает, когда оно передается с шины на дорогу, здесь важно то, что тормозное усилие, созданное в тормозной системе, может максимально передаваться на дорогу. Чем больше сила трения между шиной и дорогой, тем больше фактически достигается тормозная сила и тем легче тормозить транспортное средство.
Тормозное усилие получается за счет трения колодки и диска в тормозной системе, но в конечном итоге тормозная сила, которая нам нужна, является «передаваемой тормозной силой» между шиной и дорогой. Это эффект остановки автомобиля.
Сила трения (Fs) и тормозная сила взаимозаменяемы. Фактически, сила трения между шиной и дорогой - это сила, которая обеспечивает удержание на дороге, то есть эта сила также заставляет транспортное средство ехать и останавливаться, единственное изменение - это направление и источник силы.
Тормозное усилие определяется путем умножения коэффициента трения на вертикальную силу, действующую на шину в результате массы транспортного средства.
Fs = μ. FN
Fs: Сила трения (торможения)
μ: коэффициент трения (между дорогой и шиной) (произносится mu)
FN: Вертикальная сила, действующая на шину. (Нормальная сила)
Что такое вертикальная сила (нормальная сила)?
Как можно понять из формулы, если вес (масса) транспортного средства увеличивается или увеличивается коэффициент трения, тормозная сила транспортного средства также увеличивается. Тормозная сила шины загруженного транспортного средства больше, чем у пустого транспортного средства. Конечно, тормозное усилие, которое необходимо создать в тормозной системе (колодка-диск), также должно быть больше (достаточным). Если тормозная сила на колодке-диске недостаточна, тормозная сила (сила трения) между шиной и дорогой практически не имеет значения.
Возможно, вы видели, что зимой в транспортные средства кладут мешки с песком или что люди прыгают на колесах буксирующего транспортного средства, логика и цель всего этого одна и та же; Это увеличение массы транспортного средства на колесах, то есть увеличение вертикальной силы, действующей на шину, и, таким образом, увеличение силы трения (сцепления с дорогой) между шиной и дорогой. Водитель пикапа, который зимой кладет себе в машину мешок с песком, увеличивает сцепление и тормозную силу шин автомобиля на снегу.
Что такое коэффициент трения? (μ)
Коэффициент трения - самый важный фактор при получении тормозного усилия. Коэффициент трения зависит от конструкции дороги и шины, то есть от свойств материала двух поверхностей трения. Например, на заснеженно-обледеневшей дороге значение коэффициента трения уменьшается, что увеличивает тормозной путь.
Коэффициент трения на сухой асфальтовой дороге - 0,8 и это наилучшее значение, коэффициент трения на мокрой дороге - около 0,5, коэффициент трения на заснеженной обледенелой дороге - около 0,2.
Летние шины зимой твердеют на морозе и коэффициент трения снижается, в то время как зимние шины не твердеют на морозе зимой и их коэффициент трения не уменьшается, они обеспечивают лучшее сцепление с дорогой (сила трения) с помощью их зубчатой, рифленой поверхности.
Расчет тормозной силы, образующейся на шине.
Пример: Давайте рассчитаем максимальное тормозное усилие, которое может быть получено от шины транспортного средства массой 1200 кг.
Fs = μ. FN
FN: 300 кг эквивалентно одному колесу, если мы переведем килограммы в ньютоны (1 кг = 10N)
FN: становится 3000N
μ: 0,7
ПС :?
Fs = μ. FN -> Fs = 0,7. 3000N
Fs = 2100N (тормозная сила)
Общая тормозная сила автомобиля определяется путем сложения тормозной силы 4-х колес.
Fs = 0,7 для 4-х колес. 12000N = 8400N.
Когда это же транспортное средство движется по обледенелой дороге, максимальное тормозное усилие будет намного меньше.
μ: 0,2 (коэффициент трения между шиной и дорогой на обледенелой дороге)
Fs = μ. FN -> Fs = 0,2. 3000N
Fs = 2100N (тормозная сила)
Производительность тормозов - проверка тормозов
Эффективность торможения транспортных средств определяется приборами измерения тормозов на станциях техосмотра. Эффективность торможения транспортных средств определяется путем деления тормозной силы транспортного средства на массу транспортного средства и выражается в процентах. Обычно это соотношение должно быть не менее 50%.
Формула расчета тормозов выглядит следующим образом:
Z = (F / G). 100%
Z: скорость торможения
F: тормозная сила
G: вес автомобиля
В приведенном выше примере, если тормозная сила транспортного средства на сухой дороге составляет 8400N, а масса транспортного средства составляет 1200 кг = 12000N;
Z = (F / G). 100% -> Z = (8400/1200). Вычислить можно вот так: 100% -> Z = 70/100 = 70%.
Основная тема
