Как влияют на устойчивость мотоцикла разные способы торможения

Наверное, каждый из нас, получив в ГАИ приятно похрустывающее удостоверение, свято верил, что с этого момента «стал настоящим водителем».

А потом приходило разочарование— вдруг выяснялось, что научиться просто быстро ездить это еще не все. Едва ли не самым важным в искусстве вождения оказывалось умение вовремя остановить мотоцикл (конечно, такими способами, которые бы позволяли потом на нем нормально ехать дальше!). На собственном опыте начинающие мотоциклисты убеждались, что торможение колес до появления юза (то есть их блокирования) приводит к заносу мотоцикла и опрокидыванию.

Особенно трудно новичку на скользких дорогах. Вот он катит по отличному шоссе: шины словно приклеены к асфальту. Но стоит начаться дождю, дорога в одну минуту превращается в каток. Первые редкие капли, размачивая слой пыли, покрывающей дорожное полотно, превращают ее в отличную смазку.

Опытный водитель сразу уменьшает скорость, нисколько не смущаясь тем, что его обгоняют коллеги: далеко не во всех случаях стремительная езда отличает «мастера» — нередко через несколько километров можно увидеть такого «скоростника» вместе с машиной в придорожной канаве.

Новичок же, подчас руководствуясь ложным чувством стыда, стремится ехать в такой ситуации с большой скоростью — иногда намного быстрее, чем это допустимо в конкретной обстановке на дороге. Тем самым он ставит себя и окружающих в опасное положение: случись что впереди, — нормально остановиться нет возможности. Пытаясь избежать аварии, он изо всех сил давит на педаль тормоза и почти всегда в этом случае вместо привычного замедления чувствует, как мотоцикл, раньше такой надежный и устойчивый, предательски скользит по дороге, разворачивается, наклоняется, падает... И даже в эту секунду не отпускает тормозов!

Как же избежать неприятных последствий? Как правильно пользоваться тормозами? Давайте разберемся.

Прежде всего заметим, что для машины-одиночки длительное блокирование любого из колес недопустимо, так как при этом неизбежны потеря устойчивости и падение. Одновременно скажем, что торможение с юзом вообще малоэффективно: сцепление шины с дорогой в этом случае оказывается меньшим, чем при вращающемся колесе, и тормозной путь увеличивается.

Блокированию колес способствуют ошибки, которые водители нередко допускают, стремясь погасить скорость. Самая распространенная из них — торможение заднего колеса с выжатым сцеплением или на «нейтрали».

Такие действия допустимы только на сухой дороге, когда сцепление между покрытием и шиной велико. При необходимости особо резко затормозить оцепление выключают, чтобы на тормоза не ложилась дополнительная нагрузка от вращающихся частей двигателя.
На скользкой дороге этот прием опасен. Резкие манипуляции газом, тормозами, рулем здесь недопустимы: любое скачкообразное изменение моментов, приложенных к колесам, может привести к юзу. Если разобщить двигатель с трансмиссией и затормозить заднее колесо, то на него действует, с одной стороны, сила сцепления с дорогой, а с другой— сила трения между тормозными колодками и барабаном, стремящаяся остановить вращение колеса. Миг, когда вторая сила превзойдет первую и колесо блокируется, наступает неожиданно для водителя.

Когда же водитель тормозит с включенным сцеплением, то, следя за работой двигателя, он контролирует вращение заднего колеса. При его блокировании мотор останавливается, и если быстро среагировать на уменьшение усилия, прилагаемого к педали тормоза, то колесо вновь нормально покатится по дороге и мотоцикл сохранит устойчивость.

Не забудем, что одновременно мотор играет и роль своеобразного буфера, смягчающего торможение. При включенном сцеплении силу торможения двигателем можно изменять плавно, без резких «скачков», какими нарастает трение между колодками и барабаном. Торможение становится более плавным и надежным.

Несколько иначе обстоит дело с передним колесом, которое непосредственно с мотором не связано. Многие мотоциклисты боятся пользоваться передним тормозом и, как правило, далеко не полностью используют возможности, которые он предоставляет. Из механики известно, что сила сцепления колеса с дорогой равна произведению его сцепного веса на коэффициент сцепления. Этот коэффициент изменяется в зависимости от типа и состояния покрытия. Наибольшие его значения (0,8—0,9) относятся к сухому бетонному покрытию, а наименьшие характерны для заснеженной или обледенелой дороги. Большое влияние на коэффициент сцепления оказывает и чистота дорожного полотна, и наличие на нем воды. Например, на чистом мокром асфальте этот коэффициент уменьшается почти вдвое (до 0,3—0,4), а в начале дождя, когда еще не смыт слой пыли и грязи, — до 0,1, и дорога становится скользкой, как лед.

Булыжная мостовая имеет свои особенности: колесо стремится соскользнуть в промежуток между отдельными камнями: ведь булыжник, отполированный шинами, становится очень гладким, а между камнями всегда сохраняется «запас» пыли и грязи, играющей роль смазки, — такая дорога остается опасной для мотоциклиста все время, пока она мокрая.

Сцепление колеса с мостовой резко ухудшается и когда ее покрывает слой песка, гравия, пыли, опавшей листвы, хвои. На сельских дорогах бывают очень опасны участки, засыпанные соломой.

Другая величина, влияющая на силу сцепления, — вес, приходящийся на колесо (его еще называют сцепным весом), — зависит от характера движения мотоцикла. При торможении, как известно, увеличивается нагрузка на переднее колесо и уменьшается на заднее. При разгоне — наоборот. Очевидно, что чем выше нагрузка на колесо, а следовательно, и сцепной вес, тем больше сила сцепления его с дорогой.

Колодки, будучи прижаты к поверхности барабана, обеспечивают определенную тормозную силу, с которой колесо воздействует на дорогу. При нормальном (без блокирования) торможении эта сила не должна превышать силу сцепления.

Обратимся к примеру. По мостовой с коэффициентом сцепления, равным 0,5, движется мотоцикл, весящий вместе с водителем 200 кг. При равномерном движении сцепные веса колес равны (по 100 кг на каждое). При торможении они перераспределяются в зависимости от темпа замедления и высоты центра тяжести машины с водителем. Примем отношение этой высоты к базе мотоцикла равным 0,5. В этом случае, например, при замедлении 5 м./сек2 сцепной вес переднего колеса станет равен 150 кг, а заднего — всего 50 кг.

Рис. 1. Взаимосвязь силы (Р) торможения и замедления (а).

На графике (рис. 1) показаны результаты простейшего расчета. Здесь линия Р1 представляет зависимость силы сцепления переднего колеса (или предельно возможной силы его торможения) в зависимости от замедления мотоцикла, линия Р2 — то же, но для заднего колеса.

Итак, чем больше замедление, тем большую тормозную силу можно обеспечить торможением переднего колеса без риска его блокирования; в то же время тем вероятнее блокирование заднего колеса.

Суммарная предельная сила торможения (обоими тормозами) от замедления, как видим, не зависит и равна сумме сил сцепления обоих колес Р1 + Р2, что составляет в нашем примере

200 кг. При этом, когда известны масса мотоцикла с водителем и величина необходимого замедления, легко определить и нужную тормозную силу. Она растет пропорционально замедлению (на графике это линия Рт). Точка ее пересечения с прямой Р1 определяет максимально допустимое замедление при торможении только передним колесом —3,3 м/сек2 и соответствующую такому торможению тормозную силу — 66 кг. Если попытаться нажать сильнее на рычаг тормоза, то будет превышена сила сцепления колеса с дорогой, и оно блокируется. Для заднего колеса максимально возможное замедление (пересечение линии Рт с прямой Р2) составляет, как видим, лишь 2 м,/сек2, а тормозная сила равна 40 кг.

Таким образом, если конструкция тормозов позволяет получить силы указанных величин, то торможение передним колесом в нашем примере будет в 1,65 раза эффективнее торможения задним колесом.

К сожалению, приходится отметить, что на практике нередко эффективность переднего тормоза оказывается резко снижена из-за ряда обстоятельств. Сюда следует отнести не только конструктивные условия — размер рычага на руле ограничен возможностями кисти человека, а с перемещением этого рычага непосредственно связано действие переднего тормоза. На эффективности переднего тормоза сказываются и эксплуатационные причины: износ деталей, недостаток смазки там, где она требуется, или, напротив, ее присутствие на тормозных колодках и барабане. Вредное влияние на работу тормоза оказывают люфты в сочлененпях подвижных деталей, а также излишняя упругость троса и его оболочки, так как это заметно уменьшает полезный ход рычага.

При совместном торможении обоих колес максимальное замедление в заданных условиях равно 5 м/сек2. Такая эффективность достигается на грани блокирования колес и доступна только опытным мотоциклистам.

Молодой водитель должен приучить себя во всех случаях тормозить оба колеса: нередко это единственный шанс избежать аварии. Так, в нашем примере, когда начальная скорость равна 50 км/час, даже при торможении обоих колес остановочный путь равен 20 метрам, в случае же торможения только заднего колеса (замедление равно 2 м/сек2) — почти 50 метрам!

Рис. 2. Зависимость остановочного пути и замедления при различных скоростях движения.

На рис. 2 показана зависимость остановочного пути от замедления, то есть, в сущности, от способа торможения и дорожных условий, а также от величины начальной скорости. В самом деле, действуя передним и задним тормозами одновременно, мы получим замедление 5 м/сек2, и остановочный путь при скорости 50 км/час составит 20 метров. При действии раздельно передним или задним тормозом замедление будет меньшим — соответственно 3,3 и 2,0 м/сек2. Это означает, что при таком же коэффициенте сцепления у (равном 0,5) остановочный путь со скорости 50 км/час удлинится соответственно до 30 и 50 метров. Аналогичные расчеты можно сделать, пользуясь номограммой на рис. 2, и для скоростей 30, 40 и 60 км/час. Для этого надо провести вертикаль от точки пересечения кривой, соответствующей нужной нам скорости, с горизонтальной линией, соответствующей принятому коэффициенту сцепления. Пересечение этой вертикали с горизонтальной осью и даст интересующий нас результат. Если мы сравним величины остановочного пути для скорости, скажем, 30 и 60 км/час, то увидим, что повышение скорости вдвое приводит к увеличению остановочного пути в четыре раза!

Э. КОНОП, инженер

1972N09P34-35

Теперь рассмотрим, как влияют на устойчивость мотоцикла разные способы торможения. Заметим вначале, что мотоцикл-одиночка устойчив только в движении, и это его свойство связано со способностью вращающихся колес держать заданное направление. Если же колесо блокировано, не катится, а скользит, то направление его движения определяют боковые силы, возникшие в данный момент от поперечного уклона дороги, неровностей покрытия, ветра и т. л. Мотоцикл вследствие этого теряет устойчивость и может опрокинуться, если в начале заноса не растормозить блокированное колесо.

Здесь возможны следующие случаи (рис. 3).

Рис. 3. Схемы действия сил на мотоцикл при разных способах торможения.

1. Оба колеса заторможены, а заднее — еще и блокировано. Значит, сила торможения Р2 значительно меньше, чем Р1. Заднее колесо, как мы говорили, готово сместиться в любую сторону. Мотоцикл находится как бы в неустойчивом равновесии, при котором сила инерции Рн стремится повернуть его вокруг точки контакта переднего колеса с дорогой и вызвать занос заднего колеса.

2. Переднее колесо блокировано, заднее тормозится. Мотоцикл в этом случае практически неуправляем. Поэтому, хотя заднее колесо нормально останавливается, а группа сил Р1, Р2 и Рн не стремится развернуть мотоцикл (то есть продольно он устойчив), такая ситуация обычно приводит к падению.

3.Переднее колесо блокировано, заднее не тормозится. Мотоцикл так же неуправляем, как во втором случае, но к тому же и продольно неустойчив. Силы Р1 и Рн стремятся вызвать занос переднего колеса. Как правило, он развиться не успевает, поскольку при достаточно длительном блокировании переднего колеса быстро наступает падение (нормально подобный занос может развиться у мотоцикла с коляской или у автомобиля).

4.Переднее колесо но заторможено, заднее же — блокировано. Мотоцикл в отношении действующих сил Ри и Рг продольно устойчив, а поперечно — по-прежнему нет, и длительное блокирование приводит к падению мотоцикла.

5.Блокированы оба колеса. Об устойчивости можно говорить только в момент, когда мотоцикл будет лежать на боку!

Таким образом, торможение любого из колес до появления юза нарушает поперечную устойчивость мотоцикла, а при блокировании переднего колеса полностью теряется и управляемость.

Одновременно может нарушиться продольная устойчивость и привести к заносу мотоцикла с разворотом его на 180 градусов. В последнем случае особую опасность представляет падение водителя через мотоцикл, если машина, скользя боком, наткнется на какое-либо препятствие (крышку люка, выбоину в асфальте, участок дороги с большим коэффициентом сцепления и др.).

Блокирование колес обычно происходит в критических ситуациях, когда испуганный мотоциклист, не контролируя свои действия, слишком сильно давит на рычаги тормозов. Чем грамотнее торможение, тем меньше вероятность, что мотоцикл пойдет юзом. Торможение двумя колесами самое эффективное, и поэтому наиболее безопасное, оно часто позволяет получить необходимое замедление, не доводя колеса до блокирования.

Тормозной путь при идеальных тормозах от веса машины не зависит. Из практики же мы знаем, что, чем тяжелее нагружен мотоцикл, тем труднее его остановить. Ведь чем выше сцепной вес, приходящийся на колесо, и потребная для остановки тормозная сила, тем крепче должны тормозные колодки прижаться к рабочей поверхности тормозного барабана и, значит, тем сильнее водитель должен давить на рычаги тормозов.

Коэффициент сцепления шины с хорошим сухим покрытием дороги может достигать величины 0,7—0,8. В этих условиях для наиболее эффективной остановки машины нужно, чтобы тормоза обеспечивали тормозную силу, равную 70—80 процентам сцепного веса! Практически это означает, что на мотоциклах (таких, например, как ИЖ или Ява) она на каждом колесе должна быть около 100 кг. В противном случае с увеличением нагрузки мотоцикла начнет расти тормозной путь, а это уже тревожный сигнал — тормоза со своей задачей не справляются. Нужно их налаживать.

Но дело не только в состоянии тормозов. Следует всегда думать и о шинах. Трудно оправдать водителя, который, например, из «экономических соображений» ездит на лысых покрышках. Рисунок протектора и степень его износа, конструкция и материал шины, монтаж ее на ободе и внутрикамерное давление в ней оказывают серьезное, а порой решающее влияние на поведение мотоцикла.

Практически непригодной следует считать покрышку, если высота рисунка протектора составляет 1—1,5 мм. Такая шина, во-первых, больше подвержена проколам, порезам и другим механическим повреждениям и, во-вторых, не обеспечивает устойчивости мотоцикла, особенно на мокрой или грязной дороге.

Гладкая поверхность изношенной шины не способна нормально вытеснять воду, а тем более прослойку грязи, как это делает новый протектор. В результате шина может полностью потерять контакт с твердой поверхностью дороги и вызвать занос.

Иногда, чтобы увеличить сцепление колеса, водители снижают внутрикамерное давление. Это оправдано только при езде по мягкой грунтовой, песчаной, снежной или болотистой дороге. На мокром твердом покрытии это ничего не дает, а если шина сильно изношена — просто недопустимо. Как показывают исследования, при недостаточном давлении, то есть большем «пятне» контакта между дорогой и колесом, может появиться так называемый водяной клин. На больших скоростях шина всплывает, полностью утрачивая контакт с покрытием шоссе.

Мотоциклист обязан регулярно контролировать давление в шинах и поддерживать его нормальную величину. Шинный манометр — необходимый «бортовой» инструмент.

При торможении нужно мгновенно оценить состояние дороги перед мотоциклом. Обычно вблизи перекрестков, в местах частых остановок транспортного потока асфальт бывает сильно изношен, заглажен и замаслен, в нем могут быть глубокие выбоины, нередко он имеет волнообразную поверхность. В последнем случае, особенно при плохо работающих амортизаторах или при чрезмерном давлении в шине, колесо начинает отскакивать от поверхности дороги, легко блокируясь в воздухе. Неверно думать, что хорошие амортизаторы — это только комфорт. В первую очередь — это безопасность.

Неисправная рама, изношенные подшипники рулевой колонки и колес, выработанные втулки телескопической вилки, колеса, стоящие в разных плоскостях или имеющие большое биение, изношенные до корда шины — любой из этих дефектов обесценивает самые идеальные тормоза.

Управляя мотоциклом, водителю следует помнить, что для всякого маневра он располагает лишь силой сцепления колес с дорогой, и не больше.

При повороте значительная часть силы сцепления расходуется для удержания мотоцикла на криволинейной траектории, и к ней прибавляется еще сила инерции от торможения. Важно, чтобы эта сумма сил не превысила силу сцепления, иначе неизбежен занос. Вот почему на крутых поворотах, когда центробежная сила близка по величине к силе сцепления, торможение опасно. Водитель должен до начала поворота правильно выбрать скорость его прохождения. Попытка резко уменьшить скорость на повороте чаще всего приводит к печальному результату — заносу и падению. Если приходится тормозить на повороте, то делать это надо очень осторожно!

Торможение на повороте требует от водителя большого искусства еще и потому, что тормозная сила переднего колеса при этом не лежит в плоскости симметрии мотоцикла, в результате чего появляется опрокидывающий момент, который затрудняет управление (мотоцикл плохо вписывается в поворот). Поэтому пользоваться тормозом переднего колеса на поворотах следует особо осторожно.

Еще одно замечание. При резком, «на пределе», торможении не рекомендуется делать резкие повороты руля, наклоны мотоцикла и т. п. — это так же легко приводит к заносу.

Э. КОНОП, инженер

1972N10P20-21