Teória vozidiel

Brzdy cestných vozidiel

Brzdenie

Brzdenie môžeme rozdeliť na 4 druhy:

a) Prevádzkové

b) Núdzové

c) Parkovacie

d) Priebežné

Premenné používané pri výpočtoch:

doba reakcie – tr

doba účinku – tp

doba nábehu – tn

Priebeh brzdenia

Reakčná doba sa uvádza od momentu spozorovania prekážky, až kým nezačneme

pôsobiť na brzdový pedál. Dobu od okamihu začiatku pôsobenia na brzdový pedál po

prejavenie brzdiaceho účinku nazývame doba účinku brzdenia. Behom tejto doby sa

prekonávajú vôle v kĺboch a ložiskách tak aby brzdové obloženie doľahlo na treciu plochu

bŕzd. Na diagramoch sa dá určiť doba od začiatku brzdenia po zastavenie vozidla [ a)

oneskorenie vozidla; b) rýchlosť vozidla; c) dráha vozidla) ]

Dráha brzdenia a zastavenia

Celkovú dráhu spočítame ako súčet všetkých dráh, ktoré auto prejde za účinnú dobu a

dobu nábehu.

𝑠𝑐 = 𝑠1 + 𝑠2 + 𝑠3

Po úpravách vzorcov týchto jednotlivých dráh a po zanedbaní s1 (reakčnej doby vodiča)

dostávame rovnicu celkovej dráhy brzdenia

𝑠 = 𝑣0. 𝑡𝑝 +𝑡𝑛

2+

𝑣02

2 ሷ𝑥𝑢

Doba zastavenia vozidla t nezahrňuje reakčnú dobu a vypočíta sa :

𝑡 = 𝑡𝑝 +𝑡𝑛

2+

𝑣0

ሷ𝑥𝑢

Pomerné spomalenie a brzdné sily

Behom brzdenia je zrýchlenie vozidla záporné. Obvodové sily na kolesách sú tiež

záporné. Kvôli tomu aby sme nemuseli zmeniť znamienko si zavedieme iné označenie,

ktoré nazveme pomerným spomalením.

𝑧 = −ሷ𝑥

𝑔Záporné obvodové sily medzi kolesami a vozovkou označíme ako brzdné sily

𝐵𝑝 = −𝐻𝑝 ; 𝐵𝑍 = −𝐻𝑍Zo súčtu obvodových síl dostaneme

𝐻𝑝 + 𝐻𝑍 = 𝑚 ሷ𝑥

Teda platí

𝐵𝑝 + 𝐵𝑍 = 𝐺𝑧V ťažisku vozidla pôsobí zotrvačná sila 𝑚 ሷ𝑥 = 𝐺𝑧 a na nápravách brzdné sily 𝐵𝑝 a 𝐵𝑍.

Ak zanedbáme valivý odpor, vztlak, vzdušný odpor a zotrvačné momenty rotujúcich

kolies, potom zaťaženie náprav dostaneme z momentových podmienok rovnováhy

𝑍𝑝𝑙 − 𝐺𝑧ℎ − 𝐺𝑙𝑍 = 0; 𝑍𝑍𝑙 − 𝐺𝑧ℎ − 𝐺𝑙𝑝 = 0

Pomerné spomalenie a Brzdné sily

𝑍𝑝 = 𝐺𝑙𝑧𝑙+ 𝑧

ℎ

𝑙= 𝑍𝑝𝑠𝑡𝑎𝑡 + 𝐺𝑧

𝑙

ℎ

𝑍𝑧 = 𝐺𝑙𝑝

𝑙+ 𝑧

ℎ

𝑙= 𝑍𝑝𝑠𝑡𝑎𝑡 − 𝐺𝑧

𝑙

ℎ

Pri brzdení na kolesách začnú pôsobiť brzdné momenty účinkom trecích bŕzd. Schéma

síl a momentov pôsobiacich na brzdenej náprave je zobrazený na obr.

Pre prednú nápravu platí pohybová rovnica : −𝐽𝑝 ሷ𝜑𝑝 −𝑀𝐵𝑃 − 𝑍𝑝𝑒𝑝 + 𝐵𝑝𝑟𝑑 = 0

Pomerné spomalenie a brzdné sily

Brzdná sila na prednej náprave

𝐵𝑝 =𝑀𝐵𝑃

𝑟𝑑+ 𝐽𝑝

ሷ𝜑𝑝

𝑟𝑑+ 𝑍𝑝

𝑒𝑝

𝑟𝑑

Pre zadnú nápravu platí: 𝐵𝑧 =𝑀𝐵𝑧

𝑟𝑑+ 𝐽𝑧

ሷ𝜑𝑝

𝑟𝑑+ 𝑍𝑧

𝑒𝑝

𝑟𝑑

Po zanedbaní valivých odporov a zotrvačných účinkov dostaneme

𝐵𝑝 =𝑀𝐵𝑃

𝑟𝑑; 𝐵𝑧 =

𝑀𝐵𝑧

𝑟𝑑

Brzdné vlastností vozidla závisí na veľkosti brzdných momentov privádzaných na

nápravy MBP a MBZ . Preto je dobré definovať pomer brzdných momentov

𝑖 =𝑀𝐵𝑍

𝑀𝐵𝑃 +𝑀𝐵𝑍; 1 − 𝑖 =

𝑀𝐵𝑃

𝑀𝐵𝑃 +𝑀𝐵𝑍

Z pomeru brzdných momentov dostaneme pomer brzdných síl po dosadení Gz, Bp a Bz

𝑖 =𝐵𝑧

𝐵𝑃 +𝐵𝑍=𝐵𝑧𝐺𝑧

; 1 − 𝑖 =𝑀𝐵𝑃

𝑀𝐵𝑃 +𝑀𝐵𝑍=𝐵𝑧𝐺𝑧

Pomerné spomalenie a brzdné sily

Sily a momenty pôsobiace na brzdenej náprave

( obe kolesá jednej nápravy )

Smerová stabilita vozidla

Maximálne obvodové aj brzdné sily sú obmedzené priľnavosťou trecej dvojice

pneumatika – vozovka. Najväčšie brzdné sily, ktoré sa dajú preniesť sú :

𝐵𝑝 = 𝜇𝑣𝑍𝑝 ; 𝐵𝑧= 𝜇𝑣𝑍𝑧

Kde 𝜇𝑣 je súčiniteľ priľnavosti v pozdĺžnom smere valenia pneumatiky.

Pri zatáčaní vznikajú ešte bočné sily pôsobiace na plochu dotyku pneumatiky a

vozovky. Ak nemá dôjsť ku šmyku, nesmie geometrický súčet obvodovej a bočnej sily

prekročiť hodnotu, ktorá závisí od priľnavosti. Za predpokladu, že priľnavosť je rovnaká v

pozdĺžnom aj v priečnom smere tak platí :

𝑅𝐾 = 𝐵𝐾2 + 𝑆𝐾

2 ≤ 𝜇𝑣𝑍𝐾

𝐵𝐾 - brzdná sila kolesa, 𝑆𝐾 - bočná vodiaca sila,

𝑍𝐾 - radiálna reakcia kolesa. Geometrickým miestom

koncových bodov vektora 𝑅𝐾 (prenositeľná vodorovná sila)

je kružnica s polomerom 𝜇𝑣𝑍𝐾 :

𝐵𝐾 = 𝐵𝐾𝑚𝑎𝑥 = 𝜇𝑣𝑍𝐾

Smerová stabilita vozidla

Pomery priľnavostí vozidla v závislosti od rýchlosti

Systém ABS

Systém ABS je časťou brzdovej sústavy, ktorý samočinne riadi sklz v smere otáčania kolesa, na jednom alebo viacerých kolesách vozidla.

Ak sa na vozidle pri brzdení zablokuje jedno alebo viac kolies, tak systém ABS zníži tlak v brzdovej sústave. Vtedy sa vozidlo stáva opäť ovládateľné a je možné plynule dokončiť brzdenie. Väčšinou systém ABS skracuje brzdnú dráhu.

Systém ABS musí spĺňať tieto požiadavky :

- behom regulovaného brzdenia musí byť zachovaná riaditeľnosť a stabilita vozidla

- nutná korekcia (natáčanie volantu) musí byť čo najmenšia, taktiež pri brzdení na vozovke s rôznou priľnavosťou na ľavej aj pravej strane vozidla tzv. 𝜇 – split

- regulácia musí pracovať v akejkoľvek rýchlosti

- regulačná sústava musí optimálne využívať priľnavosť kolies k vozovke, pričom riaditeľnosť má prednosť pred skrátením brzdnej dráhy

- regulácia sa musí veľmi rýchlo prispôsobiť zmenám priľnavosti vozovky

- pri brzdení na nerovnej (vlnitej) vozovke musí byť vozidlo ovládateľné pri ľubovoľne prudkom brzdení; regulácia musí vhodne rozpoznať aquaplaning a vhodne reagovať

- pri poruche ABS systému sa musí systém vypnúť a vodič o poruche musí byť informovaný (kontrolka ABS)

- pri poruche ABS musí byť zachovaná plná funkčnosť základnej brzdovej sústavy bez ABS

Systém ABS

Systém ABS sa skladá z:

- snímač otáčok (1), ktorý je upevnený na kolese ( prípadne na pastorku

stáleho prevodu hnacej nápravy) snímajúci okamžitú rýchlosť otáčania

kolesa ( prip. hnacieho hriadeľa)

- elektrické riadiace jednotky (2), ktoré spracovávajú signály od snímača

otáčiek kolesa

- akčný člen (3) tzv. modulátor brzdného tlaku, ktorý v závislosti na

elektrických signáloch mení tlak v brzdovom kolesovom valci a tým mení

brzdný moment kolesa

Systém ABS

Princíp činnosti ABS systému:

Pri normálnom brzdení prúdi brzdová kvapalina od hlavného brzdového

valca do kolesového brzdového valca. Stupňový piest v jednotke pre

uvoľňovanie tlaku zostáva v hornej polohe. Ak má koleso sklon k

zablokovaniu, pôsobí signál prichádzajúci od kolesa cez riadiacu

jednotku na magnetický a regulačný ventil. Tlak oleja pôsobí na piest

jednotky pre uvoľňovanie tlaku a tlačí ho dole. Objem brzdovej

kvapaliny nad stupňovým piestom sa zväčšuje, tým klesne brzdový tlak

a poklesne brzdný moment. Súčasne s uzatvárajúcim sa guľôčkovým

ventilom preruší vlastný brzdový okruh, nezávisle na tom, či vodič

stláča brzdový pedál alebo nie.

Ďakujem za pozornosť