Двухконтурный пневматический тормозной привод. Двухконтурная тормозная система Двухконтурный тормозной

К атегория:

Рулевое управление и тормозная система

Двухконтурный гидравлический привод тормозов

В автомобилях ВАЗ -2101 «Жигули» и «Москвич-2140» применен двухконтурный гидравлический привод тормозов. У автомобиля ВАЗ -2101 передние и задние колеса имеют независимые гидравлические приводы тормозов от сдвоенного главного цилиндра. У автомобиля «Москвич-2140» один контур воздействует при помощи малых цилиндров на все колеса, а второй - на дисковые тормоза передних колес, которые для этой цели оснащены дополнительными большими колесными тормозными цилиндрами. При выходе из строя одного из контуров другой обеспечивает работу тормозов.

На автомобилях установлены также регуляторы изменения давления жидкости в задних колесных тормозных цилиндрах в зависимости от нагрузки, приходящейся на эти колеса. Необходимость подобной регулировки объясняется следующим. При торможении автомобиля, как известно, происходит перераспределение нагрузки: задняя часть кузова приподнимается, и нагрузка на задние колеса уменьшается. Это может вызвать при постоянном соотношении тормозных сил на передних и задних колесах блокировку колес заднего моста (движение юзом) и занос задней части автомобиля.

У автомобиля «Москвич-2140» тормозная система оснащена вакуумным усилителем, объединенным в блоке со сдвоенным главным цилиндром.

Сдвоенный (тандемный) цилиндр и регулятор давления автомобилей «Жигули» работают следующим образом. Перемещающиеся внутри чугунного корпуса цилиндра (рис. 207) поршни выталкивают жидкость по стальным омедненным трубкам соответственно к задним и передним колесным тормозным цилиндрам. В поршнях сделаны пазы для жидкости и для установочных болтов, ограничивающих перемещение поршней. Поршни имеют возвратные пружины, а также уплотнительные манжеты. На задний торец главного цилиндра надет резиновый чехол, защищающий его от пыли и грязи.

При отпущенной педали тормоза поршни пружинами отводятся в заднее положение; при этом манжета не соприкасается с поршнем, так как упирается в распорное кольцо, закрепленное установочным болтом. Между поршнем, манжетой и распорным кольцом образуется лабиринт, по которому жидкость из отверстия Г через отверстие Ж заполняет полость между поршнем и уплотнительной манжетой. Аналогично заполняется и левая секция цилиндра.

В процессе торможения под действием толкателя поршень перемещается влево и соприкасается с манжетой, которую прижимает к поршню пружина, упирающаяся другим концом в тарелку. Вследствие этого кольцевая щель закрывается, сообщение с питательным бачком через отверстие Г прекращается, свободный ход поршня заканчивается и давление жидкости перед поршнем возрастает.

Рис. 1. Сдвоенный главный тормозной цилиндр автомобиля ВАЗ -2101 «Жигули»

Рис. 2. Регулятор давления задних колес автомобилей «Жигули»:

При неисправности привода тормозов задних колес и утечке жидкости из передней полости Е цилиндра поршень «проваливается», сжимая пружину. Дойдя до установочного болта, поршень останавливается, а поршнем жидкость подается только к тормозам передних колес. Эффективность действия передних тормозов не изменяется. В случае повреждения привода тормозов передних колес поршень сжимает пружину и, действуя как удлинитель толкателя, перемещает поршень. При этом жидкость подается только к тормозам задних колес.

На кронштейне кузова установлен корпус регулятора давления, связанный с балкой заднего моста тягой и торсионным рычагом. Положение регулятора можно изменять, перемещая болт в пазу кронштейна. Из главного цилиндра жидкость вначале поступает в регулятор давления, а из него уже к колесным цилиндрам задних колес. Таким образом, регулятор давления работает как ограничительный клапан, отсекающий подачу тормозной жидкости к тормозам задних колес.

В зависим(эсти от расстояния между кузовом и балкой заднего моста торсионный рычаг оказывает различное воздействие на поршень-клапан регулятора, увеличивая давление при сближении заднего моста с кузовом и уменьшая давление при их расхождении.

В верхней части ступенчатой расточки в корпусе регулятора давления размещены детали клапана. Поршень-клапан имеет грибовидную форму. Площадь его верхней головки диаметром Дх больше площади хвостовика диаметром Д2, поэтому по мере возрастания давления возникающая гидростатическая сила стремится опустить поршень вниз, а подпирающий его конец торсионного рычага и пружина этому препятствуют. Чем больше расстояние между задней частью кузова и балкой заднего моста, тем выше торсионный рычаг стремится подня1ъ поршень. В этот момент жидкость подается в колесные тормозные цилиндры под более высоким давлением из главного цилиндра, что соответствует увеличенной нагрузке на задний мост. Жидкость через отверстие Б поступает из главного цилиндра в полость А регулятора давления. Заполнив кольцевые зазоры вокруг хвостовика и головки поршня, а также полость В, жидкость через отверстие Г поступает к тормозным цилиндрам задних колес.

На грузовых автомобилях средней и большой массы широко применяются пневматические приводы к тормозным механизмам колес. Они обеспечивают также эффективное торможение прице­пов и полуприцепов автопоездов.

В пневматических приводах для приведения тормозных меха­низмов в действие используется энергия предварительно сжатого воздуха, которая позволяет получить практически любые усилия, необходимые для торможения автомобиля при незначительных усилиях на тормозной педали. Наряду с этим в системе пневмати­ческого привода устанавливается следящее устройство, обеспе­чивающее пропорциональность между усилием нажатия на тор­мозную педаль и усилием, создаваемым воздухом на разжимном устройстве тормозных механизмов.

Принципиальная схема одноконтурного пневмопривода рабо­чей тормозной системы автомобиля-тягача и прицепа показана на рис. 17.14. Компрессор /, установленный на двигателе и приво­димый в действие клиновидным ремнем от шкива коленчатого вала, накачивает воздух в воздушные баллоны 8. Давление сжатого воздуха, поддерживаемое в диапазоне 0,б...0,77 МПа, ограничи­вается регулятором давления 2. Предохранительный клапан 9 ис­ключает возможность повышения давления сжатого воздуха в си­стеме более 0,9... 1,0 МПа. Подвод сжатого воздуха к тормозным механизмам осуществляется через тормозной кран 6 со встроен-

ным в него следящим устройством. При нажатии на педаль 5тор* мозной кран подает сжатый воздух из баллона 8 в тормозные ка­меры 3 и 10 соответственно передних и задних колес. Давление воздуха через мембраны 14 (см. рис. 17.1) тормозных камер пере* дается на разжимные кулаки тормозных механизмов.

При возвращении педали 5 (см. рис. 17.14) в исходное положе­ние тормозной кран 6 разобщает воздушные баллоны с тормоз­ными камерами, из которых сжатый возпух выходит наружу, вслед* ствие чего тормозные механизмы растормаживаются. Для выпуска 1 конденсата баллоны снабжены сливными кранами 7. Двухстрслоч­ный манометр 4, установленный в кабине, дает возможность кон­тролировать давление в баллонах и в магистралях, подводящих воздух к тормозным камерам.

Для связи привода тормозов прицепа и полуприцепа с тор­мозной системой автомобиля применяются гибкий шланг 13 и соединительная головка /2, состоящая из двух половин, одна из которых связана с автомобилем, а другая - с прицепом. С обеих сторон соединительной головки установлены разобщительные кра­ны 11 и 14, служащие для отключения или включения магистралей тягача или прицепа (полуприцепа).

В пневматическом приводе прицепного состава используется воздухораспределительный клапан /5, который управляет снаб­жением тормозных камер и баллона сжатым воздухом из системы тягача. При снижении давления воздуха в соединительной магист­рали клапан соединяет тормозные камеры 10 прицепного состава с воздушным баллоном £ прицепа или полуприцепа, а при нормаль­ном давлении соединяет пневмосистему тягача с баллоном прице­па или полуприцепа и тормозные камеры - с атмосферой через комбинированный тормозной кран 6 (показано стрелками).

Рассмотренная схема одноконтурного пневмопривода автопо­езда длительное время применялась на автомобилях семейства ЗИЛ-130 и в настоящее время сохранилась на ряде модификаций автомобиля семейства ЗИЛ-431410. Однако одновременно осуще­ствляется выпуск автомобилей этой модели с многоконтурным приводом. Наряду с этим на отдельных моделях грузовых автомо­билей для повышения их активной безопасности применяют двух- контурный пневматический привод, включающий в себя две раз­дельные ветви трубопроводов для питания тормозных камер пере­дних и задних колес.

Типичным примером применения двухконтурного привода яв­ляются автомобили МАЗ-5335. Они оборудованы раздельным пнев­матическим приводом передних и задних тормозных механизмов. В этом приводе воздух, нагнетаемый компрессором 1 (рис. 17.15), поступает через влагомаслоотделитель 2 к регулятору давления 3. При этом сброс конденсата во влагомаслоотделителе производит­ся автоматически, и из регулятора давления воздух проходит в конденсационный баллон 4 % из которого через двойной защит­ный клапан 5 подается в контуры привода передних и задних тор­мозных механизмов. Контур привода задних тормозов включает в

себя верхнюю секцию тормозного крана 13 с трубопроводом 9, воздушный баллон (рессивер) 6 и тормозные камеры 10 задних тормозных механизмов. Контур привода передних тормозов состо­ит из нижней секции тормозного крана 13, воздушного баллона 7 и тормозных камер 14 передних тормозных механизмов. При по­вреждении контура привода передних или задних тормозных меха­низмов двойной защитный клапан 5 перекрывает неисправный кон­тур и обеспечивает подачу сжатого воздуха только в один исправ­ный контур.

Из баллона б сжатый воздух подводится к клапану 8 управления пневмосистемой прицепа, который связан с разобщительным кра­ном 12 и головкой 11, присоединяемой к тормозной системе при­цепа. К баллону 7дополнительно подключены потребители возду­ха (пнсвмоусилитель сцепления и др.). В общей системе пневмо­привода установлены две сигнальные лампы и два манометра для контроля за давлением воздуха в контурах рабочей тормозной си­стемы.

Тормозная система автомобиля (англ. — brake system) относится к системам активной безопасности и предназначена для изменения скорости движения автомобиля вплоть до его полной остановки, в том числе экстренной, а также удержания машины на месте в течение длительного периода времени. Для реализации перечисленных функций применяются следующие виды тормозных систем: рабочая (или основная), запасная, стояночная, вспомогательная и антиблокировочная (система курсовой устойчивости). Совокупность всех тормозных систем автомобиля называется тормозным управлением.

Рабочая (основная) тормозная система

Главное предназначение рабочей тормозной системы заключается в регулировании скорости движения автомобиля вплоть до его полной остановки.

Основная тормозная система состоит из тормозного привода и тормозных механизмов. На легковых автомобилях применяется преимущественно гидравлический привод.

Схема тормозной системы автомобиля

Гидропривод состоит из:

• (при отсутствии АВS);
• (при наличии);
• рабочих тормозных цилиндров;
• рабочих контуров.

Главный тормозной цилиндр преобразует усилие, сообщаемое водителем педали тормоза, в давление рабочей жидкости в системе и распределяет его по рабочим контурам.

Для увеличения силы, создающей давление в тормозной системе, гидропривод оснащается вакуумным усилителем.

Регулятор давления предназначен для уменьшения давления в приводе тормозных механизмов задних колес, что способствует более эффективному торможению.

Контуры тормозной системы, представляющие собой систему замкнутых трубопроводов, соединяют между собой главный тормозной цилиндр и тормозные механизмы колес.

Контуры могут дублировать друг друга или осуществлять только свои функции. Наиболее востребована двухконтурная схема тормозного привода, при которой пара контуров работает диагонально.

Запасная тормозная система

Запасная тормозная система служит для экстренного или аварийного торможения при отказе или неисправности основной. Она выполняет те же функции, что и рабочая тормозная система, и может функционировать и как часть рабочей системы, и как самостоятельный узел.

Стояночная тормозная система

Основными функциями и назначением являются:

• удержание транспортного средства на месте в течение длительного времени;
• исключение самопроизвольного движения автомобиля на уклоне;
• аварийное и экстренное торможение при выходе из строя рабочей тормозной системы.

Устройство тормозной системы автомобиля

Основой тормозной системы являются тормозные механизмы и их приводы.

Тормозной механизм служит для создания тормозного момента, необходимого для торможения и остановки транспортного средства. Механизм устанавливается на ступице колеса, а принцип его работы основан на использовании силы трения. Тормозные механизмы могут быть дисковыми или барабанными.

Конструктивно тормозной механизм состоит из статичной и вращающейся частей. Статичную часть у барабанного механизма представляет тормозной барабан, а вращающуюся – тормозные колодки с накладками. В дисковом механизме вращающаяся часть представлена тормозным диском, неподвижная – суппортом с тормозными колодками.

Управляет тормозными механизмами привод.

Гидравлический привод не является единственным из применяемых в тормозной системе. Так в системе стояночного тормоза используется механический привод, представляющий собой совокупность тяг, рычагов и тросов. Устройство соединяет тормозные механизмы задних колес с рычагом стояночного тормоза. Также существует электромеханический стояночный тормоз, в котором используется электропривод.

В состав тормозной системы с гидравлическим приводом могут быть включены разнообразные электронные системы: антиблокировочная, система курсовой устойчивости, усилитель экстренного торможения, .

Существуют и другие виды тормозного привода: пневматический, электрический и комбинированный. Последний может быть представлен как пневмогидравлический или гидропневматический.

Принцип работы тормозной системы

Работа тормозной системы строится следующим образом:

1. При нажатии на педаль тормоза водитель создает усилие, которое передается к вакуумному усилителю.
2. Далее оно увеличивается в вакуумном усилителе и передается в главный тормозной цилиндр.
3. Поршень ГТЦ нагнетает рабочую жидкость к колесным цилиндрам через трубопроводы, за счет чего растет давление в тормозном приводе, а поршни рабочих цилиндров перемещают тормозные колодки к дискам.
4. Дальнейшее нажатие на педаль еще больше увеличивает давление жидкости, за счет чего срабатывают тормозные механизмы, приводящие к замедлению вращения колес. Давление рабочей жидкости может приблизиться к 10-15 МПа. Чем оно больше, тем эффективнее происходит торможение.
5. Опускание педали тормоза приводит к ее возврату в исходное положение под действием возвратной пружины. В нейтральное положение возвращается и поршень ГТЦ. Рабочая жидкость также перемещается в главный тормозной цилиндр. Колодки отпускают диски или барабаны. Давление в системе падает.

Важно! Рабочую жидкость в системе нужно периодически менять. Сколько тормозной жидкости потребуется на одну замену? Не более литра-полутора.

Основные неисправности тормозной системы

В таблице ниже приведены наиболее распространенные неисправности тормозной системы автомобиля и способы их устранения.

Заключение

Тормозная система является основой безопасного движения автомобиля. Поэтому на нее всегда должно быть обращено пристальное внимание. При неисправности рабочей тормозной системы эксплуатация транспортного средства запрещается полностью.

Для обеспечения возможности торможения в случае отказа ка­кого-либо элемента рабочей тормозной системы тормозной привод разделяют на независимые контуры, каждый из которых в случае отказа другого автоматически выполняет функцию запасной тор­мозной системы. Схемы образования независимых контуров могут быть различны.

В простейшем случае (рис. 14.18 а) один контур обслуживает тормозные механизмы передних, а другой - задних колес. Однако вертикальные реакции передних и задних колес, определяющие максимально возможные тормозные реакции Лт, а следовательно, и замедление автомобиля, создаваемое передними или задними ко­лесами, могут отличаться весьма значительно. Так, например, пе­реднеприводные легковые автомобили в статике имеют вертикаль­ную реакцию передних колес большую, чем вертикальная реакция задних колес. При торможении неодинаковость статических вер­тикальных реакций усугубляется их динамическим перераспреде­лением. Рассчитанные на большую вертикальную реакцию передние тормозные механизмы таких автомобилей создают большие тор­мозные реакции Лт1, чем менее эффективные тормозные механизмы задних колес. Поэтому в случае отказа переднего контура макси­мальное замедление автомобиля будет невелико, примерно 0,33 от замедления исправного автомобиля. Примерно такое же замедление, но в случае отказа заднего тормозного контура, будет иметь грузовой автомобиль классической компоновочной схемы, у которого при­мерно двукратное превышение вертикальной реакции задних колес над вертикальной реакцией передних колес в статике не может быть скомпенсировано динамическим перераспределением реакций при торможении.

Гораздо лучшими свойствами обладает схема разделения на кон­туры, показанная на рис. 14.186. Каждый из тормозных механизмов передних колес приводится от обоих контуров, причем эффектив­ность привода различна. В гидравлическом приводе это обеспечи­вается за счет разности диаметров приводных (рабочих) цилиндров. Цилиндры меньшего диаметра включены в контур, общий с задними тормозными механизмами, а цилиндры большего диаметра приводят только передние тормозные механизмы. Соотношение диаметров цилиндров выбирается таким, чтобы при отказе любого контура автомобиль сохранял бы 50-процентную эффективность торможения. Очевидно, что на грузовом автомобиле с двойной ошиновкой задних колес привод от обоих контуров должны иметь задние тормозные механизмы.

Такие же с точки зрения сохранения эффективности торможения при отказе одного контура свойства имеет показанная на рис. 14.18 в диагональная схема. Однако большая разница в эффективности передних и задних тормозов автомобиля приводит в данном случае к заметным отрицательным последствиям. В легковом автомобиле большая тормозная реакция дороги переднего, например левого, колеса исправного контура - Ят,л (рис. 14.18е) по сравнению с мень­шей тормозной реакцией правого заднего колеса - /?т2п приведет к смещению вбок их равнодействующей Лт1. Наличие плеча h между равнодействующей /?TS и силой инерции pj приведет к воз­никновению крутящего момента Л/, поворачивающего автомобиль влево.

Рис. 14.18. Схемы двухконтурных тормозных приводов

Из рис. 14.18е видно, что продольная касательная реакция уп­равляемого колеса на радиусе, примерно равном плечу обкатки «а» (измеряемому от середины отпечатка шины до точки О, - пере­сечения дороги осью поворота колеса), создает крутящий момент, стремящийся повернуть колесо вокруг оси поворота. В случае тор­можения исправного автомобиля эти моменты, приложенные к пра­вому и левому колесам, замыкаются трапецией рулевого привода и компенсируют друг друга. При торможении автомобиля одним диагональным контуром момент Л/2 = я/?т]п поворачивает управ­ляемые колеса влево за счет зазоров в рулевом управлении, упругости его звеньев и упругости рук водителя. Таким образом, отрицательные эффекты от поворачивающих моментов mi и Л/2 складываются, что приводит к весьма неприятным последствиям. Для устранения указанного недостатка при диагональном разделении тормозного привода применяют отрицательное плечо обкатки «-а» (рис. 14.18 ж). Данное мероприятие при определенном сочетании конструктивных и эксплуатационных факторов позволяет свести суммарное действие моментов mi и Л/2 к нулю или, во всяком случае, радикально его уменьшить.

Наилучшими свойствами обладает показанная на рис. 14.18д схема разделения на контуры, предусматривающая полное сохра­нение тормозных качеств в случае отказа рабочей тормозной сис­темы. Необходимо только иметь в виду, что в этом случае к педали тормоза необходимо прикладывать существенно большее усилие. Однако такая схема сложна и применяется в основном на больших, дорогих легковых автомобилях.

Также редко применяется и показанная на рис. 14.18 г схема, которую можно рассматривать как некоторое сочетание двух пре­дыдущих.

Пневматический тормозной привод для затормаживания автомобиля или прицепа использует сжатый воздух. Преимущества и недостатки пневматического привода во многом противоположны гидравлическому приводу.

Так, к преимуществам относят неограниченные запасы и дешевизну рабочего тела (воздух), сохранение работоспособности при небольшой разгерметизации, т. к. возможная утечка компенсируется подачей воздуха от компрессора, возможность использования на автопоездах для непосредственного управления тормозами прицепа, использование в других устройствах, таких как пневматический звуковой сигнал, привод переключения многоступенчатых коробок передач, усилитель сцепления, привод дверей автобуса, подкачка шин и т. п.

Недостатками пневмопривода являются: большое время срабатывания вследствие медленного поступления сжатого воздуха к удаленным воздухонаполняемым объемам через трубопроводы с малым диаметром, сложность конструкции, большие масса и размеры агрегатов из-за относительно небольшого рабочего давления, возможность выхода из строя при замерзании конденсата в трубопроводах и аппаратах при отрицательных температурах.

Рисунок 1- Простейший пневматический тормозной привод автомобиля:

1 - ресивер;

2 - педаль;

3 - кран;

4 - тормозной цилиндр;

5 - пружина;

6 - шток тормозного механизма;

7 - тормозная колодка

Простейший пневматический тормозной привод автомобиля (а) состоит из ресивера, в который подается сжатый воздух из компрессора, крана, приводимого в действие от педали, и тормозной камеры, шток которой связан с разжимным кулаком тормозного механизма.

При торможении поворотная пробка крана соединяет внутреннюю полость тормозной камеры с ресивером и сжатый воздух, воздействующий на диафрагму, приводит в работу тормозной механизм (б).

Давление воздуха в тормозной камере устанавливается такое же, как в ресивере. При повороте пробки крана в другое положение (а) сжатый воздух выходит из камеры в атмосферу. Разжимной кулак возвращается в первоначальное положение и происходит растормаживание.

Тормозную систему с пневматическим приводом применяют на большегрузных грузовых автомобилях и больших автобусах. Тормозное усилие в пневматическом приводе создается воздухом, поэтому при торможении водитель прикладывает к тормозной педали небольшое усилие, управляющее только подачей воздуха к тормозным механизмам. По сравнению с гидравлическим приводом пневмопривод имеет менее жесткие требования к герметичности всей системы, так как небольшая утечка воздуха при работе двигателя восполняется компрессором. Однако сложность конструкции приборов пневмопривода, их габаритные размеры и масса значительно выше, чем у гидропривода. Особенно усложняются системы пневмопривода на автомобилях, имеющих двухконтурную или многоконтурную схемы. Такие пневмоприводы применяют, например, на автомобилях МАЗ, ЛАЗ, КамАЗ и ЗИЛ-130 (с 1984 г.).

Наиболее простую схему имеет пневмопривод тормозов на автомобиле"ЗИ Л-1 3 0 выпуска до 1984 г.. В систему привода входят компрессор 1, манометр 2, баллоны 3 для сжатого воздуха, задние тормозные камеры 4, соединительная головка 5 для соединения с тормозной системой прицепа, разобщительный кран 6, тормозной кран 8, соединительные трубопроводы 7 и передние тормозные камеры 9.

При работе двигателя воздух, поступающий в компрессор через воздушный фильтр, сжимается и направляется в баллоны, где находится под давлением. Давление воздуха устанавливается регулятором давления, который находится в компрессоре и обеспечивает его работу вхолостую при достижении заданного уровня давления. Если водитель производит торможение, нажимая на тормозную педаль, то этим он воздействует на тормозной кран, открывающий поступление воздуха из баллонов в тормозные камеры колесных тормозов.

Рисунок 2- Схема пневмопривода тормозов автомобиля ЗИЛ-130

Тормозные камеры поворачивают разжимные кулаки колодок, которые разводятся и нажимают на тормозные барабаны колес, производя торможение.

При отпускании педали тормозной кран открывает выход сжатого воздуха из тормозных камер в атмосферу, в результате чего стяжные пружины отжимают колодки от барабанов, разжимный кулак поворачивается в обратную сторону и происходит растормаживание. Манометр, установленный в кабине, позволяет водителю следить за давлением воздуха в системе пневматического привода.

На автомобилях ЗИЛ-130 начиная с 1984 г. введены изменения в конструкцию тормозной системы, которые удовлетворяют современным требованиям безопасности движения. С этой целью в пневматическом тормозном приводе использованы приборы и аппараты тормозной системы автомобилей КамАЗ.

Привод обеспечивает работу тормозной системы автомобиля в качестве рабочего стояночного и запасного тормозов, а также выполняет аварийное растормаживание стояночного тормоза, управление тормозными механизмами колес прицепа и питание других пневматических систем автомобиля.