Типы тормозных систем, применяемых на автомобилях. Рабочая тормозная система с гидравлическим приводом: устройство, работа. Гидровакуумный усилитель тормозов.
Тормозная система служит для уменьшения скорости авто вплоть до его остановки, а также для удержания авто в не подвижном состоянии на стоянках.
В современных авто применяются различные тормозные системы:
1. Рабочая тормозная система, предназначена для торможения и остановки авто.
2. Стояночная тормозная система, предназначена для удержания авто на месте во время стоянки.
3. Запасная тормозная система, предназначена для остановки авто при отказе рабочей тормозной системы.
Рабочая тормозная система наиболее важный элемент в обеспечении безопасности движения авто.
Рабочие тормозные системы по своему устройству подразделяются на:
С гидравлическим приводом.
С пневматическим приводом.
Комбинированная.
Механическая.
По числу контуров различают одноконтурные, двукотурные и многоконтурные тормозные приводы.
Тормозной механизм – устройство, предназначенное для изменения сопротивления движения. В тормозных механизмах для создания сопротивления движению используются фрикционные устройства.
Критерии оценки эффективности рабочей тормозной системы являются: величина тормозного пути, величина установившегося замедления и время срабатывания тормозной системы.
Тормозные системы с гидравлическим приводом.
Гидравлический привод рабочей тормозной системы применяют, как правило, на грузовых авто полной массой до 7,5 тонн и на всех легковых авто.
Достоинствами гидравлического привода являются:
1. Малое время срабатывания (менее 0,2 секунды).
2. Соответствие тормозных сил при одинаковых тормозных механизмах.
3. Высокий КПД.
4. Удобство компоновки.
Недостатки:
Снижение КПД при низких температурах.
Большая вероятность полного отказа рабочей системы при повреждении одноконтурного привода.
Основными элементами гидропривода тормозов являются:
Главный тормозной цилиндр.
Трубопроводы.
Рабочие тормозные цилиндры (по числу колес).
Тормозные колодки.
Работа гидравлической системы.
При нажатии на педаль тормоза через рычаги и шток тормозного цилиндра перемещается поршень в ГТЦ, который выдавливает жидкость из ГТЦ через трубопроводы в колесные цилиндры. Поршень колесного цилиндра, выдвигаясь разжимает тормозные колодки, которые прижимаются к тормозному барабану, обеспечивая торможение вращения колеса. При отпускании педали тормоза стяжные пружины сжимают колодки и жидкость возвращается в ГТЦ.
Вакуумный усилитель тормозов является самым распространенным видом усилителя, который применяется в тормозной системе современного автомобиля. Он создает дополнительное усилие на педали тормоза за счет разряжения. Применение усилителя значительно облегчает работу тормозной системы автомобиля, и тем самым уменьшает усталость водителя.
Конструктивно вакуумный усилитель образует единый блок с главным тормозным цилиндром. Вакуумный усилитель тормозов имеет следующее устройство:
корпус усилителя;
диафрагма;
следящий клапан;
толкатель;
шток поршня главного тормозного цилиндра;
возвратная пружина.
Схема вакуумного усилителя тормозов
Корпус усилителя разделен диафрагмой на две камеры. Камера, обращенная к главному тормозному цилиндру, называется вакуумной. Противоположная к ней камера (со стороны педали тормоза) – атмосферная.
Вакуумная камера через обратный клапан соединена с источником разряжения. В качестве источника разряжения обычно используется область в впускном коллекторе двигателя после дроссельной заслонки. Для обеспечения бесперебойной работы вакуумного усилителя на всех режимах работы автомобиля в качестве источника разряжения может применяться вакуумный электронасос. На дизельных двигателях, где разряжение во впускном коллекторе незначительное, применение вакуумного насоса является обязательным. Обратный клапан разъединяет вакуумный усилитель и источник разряжения при остановке двигателя, а также отказе вакуумного насоса.
Атмосферная камера с помощью следящего клапана имеет соединение:
в исходном положении - с вакуумной камерой;
при нажатой педали тормоза - с атмосферой.
Толкатель обеспечивает перемещение следящего клапана. Он связан с педалью тормоза.
Со стороны вакуумной камеры диафрагма соединена со штоком поршня главного тормозного цилиндра. Движение диафрагмы обеспечивает перемещение поршня и нагнетание тормозной жидкости к колесным цилиндрам.
Возвратная пружина по окончании торможения перемещает диафрагму в исходное положение .
Для эффективного торможения в экстренной ситуации в конструкцию вакуумного усилителя тормозов может быть включена система экстренного торможения, представляющая собой дополнительный электромагнитный привод штока.
Дальнейшим развитием вакуумного усилителя тормозов является т.н.активный усилитель тормозов. Он обеспечивает работу усилителя в определенных случаях и, следовательно, нагнетание давления без участия водителя. Активный усилитель тормозов используется в системе ESP для предотвращения опрокидывания и ликвидации избыточной поворачиваемости.
Принцип действия вакуумного усилителя тормозов основан на создании разности давлений в вакуумной и атмосферной камерах. В исходном положении давление в обеих камерах одинаковое и равно давлению, создаваемому источником разряжения.
При нажатии педали тормоза усилие через толкатель передается к следящему клапану. Клапан перекрывает канал, соединяющий атмосферную камеру с вакуумной. При дальнейшем движении клапана атмосферная камера через соответствующий канал соединяется с атмосферой. Разряжение в атмосферной камере снижается. Разница давлений действует на диафрагму и, преодолевая усилие пружины, перемещает шток поршня главного тормозного цилиндра.
Конструкция вакуумного усилителя обеспечивает дополнительное усилие на штоке поршня главного тормозного цилиндра пропорциональное силе нажатия на педаль тормоза. Другими словами, чем сильнее водитель нажимает на педаль, тем эффективнее будет работать усилитель.
При окончании торможения атмосферная камера вновь соединяется с вакуумной камерой, давление в камерах выравнивается. Диафрагма под действием возвратной пружины перемещается в исходное положение.
Максимальное дополнительное усилие, реализуемое с помощью вакуумного усилителя тормозов, обычно в 3-5 раз превышает усилие от ноги водителя. Дальнейшее повышение величины дополнительного усилия достигается увеличением числа камер вакуумного усилителя, а также увеличением размера диафрагмы.
Тормозная система с пневматическим приводом. Группы приборов пневматического тормозного привода и их назначение. Устройство и работа тормозной камеры с пружинным энергоаккумулятором.
Тормозная система с пневматическим приводом
Общее устройство:
Компрессор с регулятором давления.
Трубки и шланги.
Тормозной кран.
Манометр.
Воздушные баллоны (ресиверы).
Предохранительный клапан.
Разобщительный кран прицепа.
Разобщительная головка прицепа.
Пневмокамеры.
Тормозные механизмы.
Устройство тормозного механизма:
Тормозной барабан.
Тормозные колодки.
Разжимной кулак.
Стяжные пружины.
Опорные пальцы колодок.
Механизм развода колодок.
Принцип действия: При работающем двигателе и отпущенной педали компрессор накачивает воздух в баллоны, где он хранится под давлением. Из баллонов воздух поступает к тормозному крану, от тормозного крана воздух поступает через верхнюю секцию в баллоны прицепа. При нажатии на педаль тормоза верхняя секция закрывается, и воздух прекращает поступать к прицепу. Тормозной кран прицепа открывается, и воздух из баллонов прицепа поступает в пневмокамеры прицепа, и прицеп начинает затормаживать. Нижняя секция тормозного крана автомобиля открывается, и воздух поступает из баллонов автомобиля к пневмокамерам автомобиля, и автомобиль начинает затормаживать. Воздух, поступая в пневмокамеры, давит на диафрагму, она, сжимая пружину, смещается и давит на толкатель, а он передаёт усилие на рычаг и валик разжимного кулака. Разжимной кулак поворачивается и разводит колодки. Колодки прижимаются к барабану, и за счёт трения затормаживают его. При отпускании педали тормоза всё возвращается в исходное положение за счёт возвратных пружин, а воздух из пневмокамер выходит в атмосферу через кран.
Тормозные камеры предназначены для приведения в действие тормозных механизмов колес промежуточного и заднего мостов при включении рабочей, стояночной и запасной тормозных систем. При включении рабочей тормозной системы тормозные механизмы приводятся в действие штоками диафрагменных тормозных камер, которые закреплены на кронштейнах валов разжимных кулаков.
При включении стояночной тормозной системы тормозные механизмы приводятся в действие силовыми пружинами энергоаккумуляторов, цилиндры которых закреплены болтами на фланцах крышек диафрагменных тормозных камер. В этом случае на штоки тормозных камер воздействуют толкатели поршней энергоаккумуляторов.
При включении запасной тормозной системы тормозные механизмы также приводятся в действие силовыми пружинами энергоаккумуляторов. Разница заключается только в том, что при работе стояночной тормозной системы сжатый воздух либо заполняет пространство под поршнями силовых пружин при их движении, либо сжатый воздух полностью удаляется при затормаживании автомобиля на стоянке. При работе же запасной тормозной системы воздух из цилиндров энергоаккумуляторов выпускается не полностью, а лишь в меру необходимой эффективности торможения автомобиля, что соответствует промежуточным нефиксированным положениям рукоятки ручного крана. Характеристика крана такова, что обеспечивается прямая зависимость давления сжатого воздуха в цилиндре энергоаккумулятора от угла поворота рукоятки, поэтому от величины угла поворота рукоятки крана зависит и величина тормозной силы на колесах, т. е. эффективность торможения.
Корпус тормозной камеры с крышкой соединен двумя полукольцами стяжного хомута. Между корпусом и крышкой зажата диафрагма. Диск со штоком соединен с помощью подпятника, навернутого на шток и закрепленного контргайкой через шайбу. Подпятник вместе со штоком имеет возможность перемещаться относительно диска, что обеспечивает дополнительный ход штока при работе пружинного энергоаккумулятора в случае ограничения хода диска.
К фланцу крышки восемью болтами прикреплен фланец цилиндра пружинного энергоаккумулятора. Для герметизации между цилиндром и фланцем установлено резиновое уплотнительное кольцо. Внутри штампованного стального цилиндра установлена мощная силовая пружина, воздействующая на штампованный стальной поршень на который надет резиновый уплотнитель. Снизу в поршень вставлена опорная шайба и впрессована стальная труба, в которую ввернут толкатель, уплотненный кольцом. Труба уплотняется во фланце крышки кольцом. Во фланец вставлено также направляющее уплотнительное кольцо, выполненное из сополимера. Внутри трубы смонтировано устройство для механического оттормаживания тормозного механизма. Оно состоит из стального винта, ввернутого в бобышку цилиндра и упорного стопорного кольца, запирающего подшипник с обоймами на хвостовике винта. Для предотвращения произвольного перемещения подшипника на винт надето резиновое кольцо.
Верхняя полость цилиндра энергоаккумулятора связана дренажной трубкой с внутренней полостью корпуса тормозной камеры, которая в свою очередь связана с атмосферой через дренажные отверстия, выполненные в корпусе. Шток камеры закрыт резиновым чехлом.
При движении сжатый воздух из воздушного баллона постоянно подводится через вывод в подпорщневое пространство. Поршень с трубой и толкателем находится в верхнем положении, силовая пружина полностью сжата.
При торможении рабочей тормозной системой сжатый воздух подается через другой вывод в наддиафрагменную полость. Диафрагма, прогибаясь, воздействует на диск, который через шайбу и контргайку перемещает шток и поворачивает регулировочный рычаг с разжимным кулаком тормозного механизма. Торможение задних колес происходит так же, как и торможение передних колес.
При включении стояночной тормозной системы воздух из-под поршня выпускается, пружина разжимается, и поршень перемещается вниз. Толкатель через диафрагму воздействует на подпятник штока, который, перемещаясь, поворачивает регулировочный рычаг. Происходит затормаживание автомобиля на стоянке.
При выключении стояночной тормозной системы сжатый воздух поступает через вывод под поршень, который вместе с трубой и толкателем перемещается вверх, сжимая пружину и давая возможность штоку тормозной камеры под действием возвратной пружины вернуться в исходное положение.
При чрезмерно большом зазоре между колодками и барабаном тормозного механизма, т. е. при чрезмерно большом ходе штока из-за несвоевременной регулировки, диск может не обеспечить необходимого хода штока и торможения не произойдет. В этом случае надо включить ручной тормозной кран и выпустить воздух из-под поршня. Толкатель под действием силовой пружины продавит середину диафрагмы и продвинет шток на имеющийся дополнительный ход, обеспечив затормаживание автомобиля.
В случае нарушения герметичности и потери сжатого воздуха в воздушном баллоне стояночной тормозной системы воздух из-под поршня через вывод уходит в атмосферу через поврежденную часть контура. Происходит аварийное затормаживание автомобиля стояночной тормозной системой. Для дальнейшего движения, т. е. съезда автомобиля с опасного участка дороги, предусмотрена система аварийного оттормаживания стояночной тормозной системы, которая наполняет цилиндры с пружинными энергоаккумуляторами сжатым воздухом из другого неповрежденного источника. Если невозможно произвести оттормаживание стояночной тормозной системы с помощью сжатого воздуха, то следует вывернуть винты устройства для механического оттормаживания. При этом винт, вращаясь в резьбовой бобышке цилиндра, перемещается вверх и через упорный подшипник, воздействуя на поршень через шайбу, перемещает его вместе с трубой и толкателем в крайнее верхнее положение, сжимая при этом силовую пружину и давая возможность штоку тормозной камеры под действием возвратной пружины вернуться в исходное положение.