Teoria ruchu samochodu

Hamowanie

Andrzej Reński

Warszawa 2015

Uproszczony przebieg
procesu hamowania

Uproszczony przebieg procesu
zatrzymywania samochodu: a – siła
nacisku na pedał hamulca, b –
opóźnienie hamowania, c – prędkość:

t

r

- czas reakcji kierowcy, t

o

- czas

opóźnienia zadziałania (zwłoki)
hamulca

t

n

- czas narastania opóźnienia, t

v

-

czas pełnego hamowania z
opóźnieniem,

a

h

- opóźnienie hamowania przy

pełnym hamowaniu

Wartości czasów istotnych dla przebiegu procesu hamowania

Reakcja psychomotoryczna kierowcy

t

r

Czasy związane z

Reakcja psychofizyczna

Reakcja

motoryczna

działaniem układu

hamulcowego

Czas

postrzegani

a

Czas

reakcji

Czas

przeniesien

ia

Czas

zwłoki

hamulca

Czas

narastania

siły

hamowani

a

t

r1

[s]

t

r2

[s]

t

r3

[s]

t

o

[s]

t

n

[s]

Wartość

średnia

0,48

0,45

0,19

0,05

0,17

Dolna granica

przedziału

ufności (2%)

0,32

0,22

0,15

0,03

0,14

Górna granica

przedziału

ufności (98%)

0,55

0,58

0,21

0,06

0,18

Przebieg hamowania

Droga do

zatrzymania

DROGA DO

ZATRZYMANIA





S

v t t

t

v

a

h

r

o

n

o

h



 



0

1

2

2

2

t

r

= 0,7...1,35 s, średnio

1,10 s

t

o

= 0,03...0,06 s, średnio

0,05 s

t

n

= 0,14...0,18 s, średnio

0,17 s

= 0,8...1,5 s,

średnio 1,25

s

t t

t

r

o

n

 

1

2

Przebieg hamowania

Przebieg hamowania

a

h

= 4 m/s

2

a

h

= 8 m/s

2

0

10

20

30

40

50

60

70

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

5,5

6

Czas [s]

P

rę

dk

oś

ć

[k

m

/h

]

Porównanie przebiegu hamowania przy prędkości początkowej 50 i 60 km/h

i opóźnieniu hamowania 4 i 8 m/s

2

Przebieg hamowania

Przebieg hamowania

Porównanie przebiegu hamowania przy prędkości początkowej 50 i 60 km/h

i opóźnieniu hamowania 4 i 8 m/s

2

a

h

= 4 m/s

2

a

h

= 8 m/s

2

0

10

20

30

40

50

60

70

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

Droga [m]

P

rę

dk

oś

ć

[k

m

/h

]

Przebieg procesu hamowania

Odstęp przy jeździe w kolumnie

DROGA DO ZATRZYMANIA





S

v t t

t

v

a

h

r

o

n

o

h



 



0

1

2

2

2

v

0

- prędkość początkowa

t

r

= 0,7...1,35 s, średnio 1,10 s

t

o

= 0,03...0,06 s, średnio 0,05 s

t

n

= 0,14...0,18 s, średnio 0,17 s

= 0,8...1,5 s,

średnio 1,25 s

t

t

t

r

o

n

 

1

2

ODSTĘP ABSOLUTNIE BEZPIECZNY





d

v t t

t

v

a

abs

r

o

n

o

h



 



0

1

2

2

2

czas:

t

t t

t

v

a

abs

r

o

n

h

  



1

2

0

ODSTĘP WZGLĘDNIE BEZPIECZNY





d

v t t

t

wzgl

r

o

n



 

0

1

2

czas:

t

t t

t

wzgl

r

o

n

  

1

2

Odstęp przy jeździe w kolumnie

Porównanie wyników pomiarów odstępów pomiędzy pojazdami w

różnych warunkach drogowych z odstępem bezwzględnie i względnie

(1,2 s, 2 s i 3,6 s) bezpiecznym

odstęp bezwzgl.

odstęp 1,2s

odstęp 2s

odstęp w mieście

odstęp poza miastem

odstęp na symulatorze

odstęp 3,6s

odstęp na symulatorze
we mgle

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

0

20

40

60

80

100

120

140

160

Prędkość jazdy [km/h]

O

ds

tę

p

cz

as

ow

y

[s

]

.

Odstęp przy jeździe w kolumnie

Porównanie wyników pomiarów odstępów pomiędzy pojazdami w różnych

warunkach drogowych z odstępem bezwzględnie i względnie (1,2 s, 2 s i 3,6

s) bezpiecznym

odstęp bezwzgl.

odstęp 1,2s

odstęp 2s

odstęp w mieście

odstęp poza
miastem

odstęp na symulatorze

odstęp 3,6s

odstęp na symulatorze
we mgle

0

20

40

60

80

100

0

20

40

60

80

100

120

140

160

Prędkość jazdy [km/h]

O

ds

tę

p

[m

]

.

Kategoria

M

1

M

2

M

3

N

1

N

2

N

3

Siła nacisku
na pedał
[daN]

50

70

Hamowanie
z
odłączonym
silnikiem

prędkość
v [km/h]

80

60

60

80

60

60

droga
hamowania
[m]

opóźnienie
hamowania
[m/s

2

]

5,8/6,43*

5,0

Dla N

1

– 6,43*

Hamowanie
z
dołączonym
silnikiem

prędkość
v = 0,8 v

max

lecz nie
większa niż
[km/h]

160

100

90

120

100

90

droga
hamowania
[m]

opóźnienie
hamowania
[m/s

2

]

5,76

4,0

Dla N

1

- 5,76*

150

v

v

1

,

0

2



130

v

v

5

1

,

0

2



130

v

v

1

,

0

2



103

v

v

5

1

,

0

2



Droga hamowania przy badaniu skuteczności działania hamulców
zasadniczego układu hamulcowego wg Regulaminu 13 (dla kategorii M

2

, M

3

,

N

1

, N

2

i N

3

) oraz 13H (dla M

1

)

*) Wg ECE R13H

WYMAGANIA DLA HAMULCÓW POSTOJOWYCH

- Postojowy układ hamulcowy powinien umożliwiać utrzymanie

obciążonego pojazdu nieruchomo na spadku lub wzniesieniu o
nachyleniu 20 % dla kategorii M

1

i 18 % dla pozostałych kategorii.

- Postojowy układ hamulcowy pojazdu ciągnącego powinien

umożliwiać utrzymanie zestawu pojazdów nieruchomo na spadku
lub wzniesieniu o nachyleniu 12 %.

Stateczność hamowania

Siły działające na samochód
w czasie hamowania

Zmiany pionowych obciążeń osi

kół przednich





h

l

l

g

m

l

h

a

m

l

l

g

m

Z

2

12

12

h

12

2

1

γ















h

l

l

g

m

l

h

a

m

l

l

g

m

Z

1

12

12

h

12

1

2

γ











kół tylnych

Intensywność hamowania:

γ = a

h

/g

Stateczność hamowania

Suma sił hamowania:

F

h1

+ F

h2

= m a

h

= m g γ

F

Przy założeniu stałego
rozdziału sił hamowania
między osie:

K

F

F

2

h

1

h



γ

γ

g

m

1

K

1

F

g

m

1

K

K

F

2

h

1

h









Stateczność hamowania

Współczynniki
przyczepności (względne
siły przyczepności) kół
przedniej i tylnej osi:





h

l

l

1

K

K

h

l

l

g

m

g

m

1

K

K

Z

F

2

12

2

12

1

1

h

1

γ

γ

γ

γ

μ





















h

l

l

1

K

1

h

l

l

g

m

g

m

1

K

1

Z

F

1

12

1

12

1

1

h

2

γ

γ

γ

γ

μ

















Stateczność hamowania

Warunek wcześniejszego
blokowanie kół przedniej
osi:



1

>



2

h

l

l

1

K

K

2

12

1

γ

γ

μ







h

l

l

1

K

1

1

12

2

γ

γ

μ









1



2

h

l

l

1

K

1

h

l

l

1

K

K

1

12

2

12

γ

γ

γ

γ











h

l

h

l

K

1

2

γ

γ







h

l

l

1

K

K

Z

F

2

12

1

1

h

1















h

l

l

1

K

1

Z

F

1

12

2

2

h

2















Współczynnik przyczepności (względna siła
przyczepności) w funkcji intensywności hamowania,

γ ≥ 0,1 + 0,7 ( –

0,2)

Stateczność hamowania

Wg R13H stateczność
hamowania jest
zachowana jeśli dla
0,15 ≤ γ ≤ 0,8



1

> 

2

a ponadto dla 0,2 <  <

0,8

h

l

1

K

K

l

m

12

2

m

1













h

l

1

K

1

l

m

12

1

m

2













Wykres współczynnika wykorzystania przyczepności
 w funkcji współczynnika przyczepności przylgowej

m. Wpływ współczynnika rozdziału siły hamowania

K (K2 < K1 < K2)

h

l

1

K

K

l

m

12

2

m

1

1

















Intensywność
hamowania z warunku
nie zerwania
przyczepności

kół przednich:

kół tylnych

Współczynnik wykorzystania
przyczepności

h

l

1

K

1

l

m

12

1

m

2

2

















Stateczność hamowania

Zmiany pionowych obciążeń osi

ko aprzednie

Z mg

l

l

ma

h

l

ko aty e

Z mg

l

l

ma

h

l

h

h

ł

ł

ln

1

2

12

12

2

1

12

12



































12

12

2

m

1

m

1

l

h

l

l

g

m

Z

F



























12

12

1

m

2

m

2

l

h

l

l

g

m

Z

F





















12

12

2

1

h

l

h

l

l

g

m

F





















12

12

1

2

h

l

h

l

l

g

m

F

Idealne wykorzystanie przyczepności

Stateczność hamowania





















12

12

2

1

h

l

h

l

l

g

m

F





















12

12

1

2

h

l

h

l

l

g

m

F

Idealne wykorzystanie przyczepności

12

1

1

h

l

h

l

g

m

F









12

2

2

h

l

h

l

g

m

F









Jednostkowe siły
hamowania

0 , 2

0 , 2

0 , 4

0 , 4

0 , 6

0 , 6

0 , 8

1 , 0

0

1 , 0

0 , 8

0 , 4

0 , 6

1 , 2

A

B

C

D

E

F / m g

h 2

F / m g

h 2

 

= 1 , 0

m 2

 

= 1 , 0

m 1

 

= 0 , 4

m 2

 

= 0 , 4

m 1

z

h 1

Stateczność hamowania, rozdział sił hamowania

Wykres jednostkowych sił hamowania

γ

Rozdział sił hamowania, korektor

Schemat układu hamulcowego z korektorem

Rozdział sił hamowania, korektor

Wykres jednostkowych sił hamowania

0

,2

0

,4

0

,4

0

,6

0

,6

0

,8

1

,0

0

1

,0

0

,8

0

,4

0

,6

1

,2

F /m

g

h

2

a

/g

h

A

B

F /m

g

h

1

Citroen DS 21

(1955-1975)

Rozdział sił hamowania

Zawieszenie hydropneumatyczne

Ciśnienie z zawieszenia tylnego

Powrót

Powrót

Ciśnienie z zawieszenia przedniego do
12/67 lub ciśnienie znamionowe po
12/67

Hamulce przednie

Hamulce tylne

Ciśnienie z zawieszenia tylnego

Układ hamulcowy Citroen DS 21 –
rozdział ciśnienia w hamulcach w
zależności od ciśnień w elementach
zawieszenia hydropneumatycznego

Rozdział sił hamowania