Двухконтурная пневматическая тормозная система

В настоящее время подавляющее большинство современных грузовых автомобилей оснащено двухконтурной пневматической тормозной системой. Использование такой системы значительно повышает надежность в случае какого-либо отказа одного из контуров. Фактически это интеграция двух тормозных систем. На первый взгляд такая конструкция покажется достаточно сложной для понимания, но если был изучен принцип работы простейшей тормозной системы, то и двухконтурная система будет воспринята. Вообще говоря следует представлять, что в двухосном транспортном средстве один контур обеспечивает торможение колес передней оси, а второй контур выполняет торможение колес второй оси. В случае отказа одного из контуров, функцию торможения будет выполнять другой.

Итак, воздух закачивается компрессором во «влажный» ресивер, который защищен от избыточного давления предохранительным клапаном. Затем сжатый воздух поступает из «влажного» ресивера в первичный «сухой» ресивер и далее во вторичный «сухой» ресивер. С этого момента двухконтурная тормозная система готова к работе. По воздушным магистралям сжатый воздух из первичного «сухого» ресивера подведен к ножному клапаны с тормозной педалью. Аналогичная ситуация и со вторичным «сухим» ресивером, от которого воздух также поступает к ножному клапану. При этом ножной клапан состоит фактических из двух разделов, т.е. представляет собой два клапан в одном. Один из отделов обслуживает первичный тормозной контур, а второй отдел обслуживает вторичный тормозной контур. Когда выполняется торможение, воздух из первичного ресивера через ножной клапан подается на задние тормозные камеры. В то же время воздух из вторичного ресивера через подается на передние тормозные камеры. При утечке воздуха в первичном контуре, вторичный будет оставаться работоспособным, и наоборот. Первичный и вторичный контуры снабжены сигнализаторами о низком давлении, которые расположены в кабине. Кроме того, каждый грузовик, тягач или автобус оборудуется аварийным или стояночным тормозом. Принцип его работы основан на использовании мощной пружины для приложения тормозного усилия. Дело в том, что существует вероятность утечки воздуха из тормозной системы. В аварийном тормозе давление воздуха не дает пружине разжаться и произвести торможение. При утечке воздуха, когда давление в системе будет 20-30 фунтов на дюйм, пружина разожмется и тормоза автоматически сработают, транспортное средство остановится. Аварийный тормоз сильно зависит от регулировки пружины.

1 - компрессор, 2 - говернер, 3 - осушитель воздуха, 4 - "влажный" ресивер, 5 - первичный ресивер, 6 - вторичный ресивер, 7 - педаль тормоза с ножным клапаном, 8 - ограничительный клапан передней оси, 9 - ускорительный клапан, 10 - задняя тормозная камера, 11 - передняя тормозная камера,

Несколько более сложная тормозная система используется в автопоездах, т.е. в сцепке тягача с полуприцепом. Тормозная система полуприцепа подключается к системе тягача с помощью специальных гибких магистралей с разъемами, которые не допускают утечки воздуха. Перед подключением необходимо убедиться, что разъемы не загрязнены Состав входят также специальные предохранительные клапаны, которые не допускают утечку воздуха в тормозах тягача, если полуприцеп случайно оторвется. Кроме того на полуприцепе устанавливается ресивер, который обеспечивает нормальное или аварийное торможение, и некоторые другие клапаны.

Современные коммерческие транспортные средства оснащаются интегрированными электронными системами, к которым относятся антиблокировочная система (ABS - anti-lock brake system). ABS контролирует скорость вращения каждого колеса. Если во время торможения какое-либо колесо блокируется, то ABS уменьшает тормозное усилие на это колесо тем самым не позволяя колесу скользить на влажной или скользкой дороге, а также во время прохождения поворотов. В состав типичной ABS входят датчики и зубчатые кольца, электронный блок управления (ECU - electronic control unit), клапаны. ECU является мозгом системы. Датчики, установленные на каждом колесе, посылают в ECU информацию о скорости вращения колеса и при необходимости ECU дает команду об уменьшении тормозного усилия на это колесо. Как правило, в кабине водителя срабатывает специальная лампа, сигнализирующая о работе ABS. На полуприцепе может быть также установлена ABS.

Кроме ABS на транспортном средстве могут присутствовать и другие системы, обеспечивающие безопасность дорожного движения. Например, система автоматического управления тягой (ATC - automatic traction control), которая также как ABS отслеживает скорость вращения каждого колеса. При этом сравниваются скорости вращения задних ведущих и передних ведомых колес. Если какое-либо колесо вращается быстрее остальных, например, при попадании на скользкий участок дороги, то ATC его притормаживает.

Эффективным техническим решением стала система курсовой устойчивости (ESP - Electronic Stability Program), которая предотвращает занос или опрокидывание транспортного средства, а также «складывание» автопоезда. Система имеет три датчика, которые измеряют угол рыскания (отклонение от курса), поперечное ускорение и положение рулевого колеса. ECU анализирует эти данные и при необходимости притормаживает одно или несколько колес.

http://www.mehanik.ru

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.

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.

Гидравлический тормозной привод автомобилей является гидростатическим, т. е. таким, в котором передача энергии осуществляется давлением жидкости. Принцип действия гидростатического привода основан на свойстве несжимаемости жидкости, находящейся в покое, передавать создаваемое в любой точке давление во все другие точки при замкнутом объеме.

Принципиальная схема рабочей тормозной системы автомобиля :
1 - тормозной диск;
2 - скоба тормозного механизма передних колес;
3 - передний контур;
4 - главный тормозной цилиндр;
5 - бачок с датчиком аварийного падения уровня тормозной жидкости;
6 - вакуумный усилитель;
7 - толкатель;
8 - педаль тормоза;
9 - выключатель света торможения;
10 - тормозные колодки задних колес;
11 - тормозной цилиндр задних колес;
12 - задний контур;
13 - кожух полуоси заднего моста;
14 - нагрузочная пружина;
15 - регулятор давления;
16 - задние тросы;
17 - уравнитель;
18 - передний (центральный) трос;
19 - рычаг стояночного тормоза;
20 - сигнализатор аварийного падения уровня тормозной жидкости;
21 - выключатель сигнализатора стояночного тормоза;
22 - тормозная колодка передних колес

Принципиальная схема гидропривода тормозов показана на рисунке. Привод состоит из главного тормозного цилиндра, поршень которого связан с тормозной педалью, колесных цилиндров тормозных механизмов передних и задних колес, трубопроводов и шлангов, соединяющих все цилиндры, педали управления и усилителя приводного усилия.
Трубопроводы, внутренние полости главного тормозного и всех колесных цилиндров заполнены тормозной жидкостью. Показанные на рисунке регулятор тормозных сил и модулятор антиблокировочной системы , при их установке на автомобиле, также входят в состав гидропривода.
При нажатии педали поршень главного тормозного цилиндра вытесняет жидкость в трубопроводы и колесные цилиндры. В колесных цилиндрах тормозная жидкость заставляет переместиться все поршни, вследствие чего колодки тормозных механизмов прижимаются к барабанам (или дискам). Когда зазоры между колодками и барабанами (дисками) будут выбраны, вытеснение жидкости из главного тормозного цилиндра в колесные станет невозможным. При дальнейшем увеличении силы нажатия на педаль в приводе увеличивается давление жидкости и начинается одновременное торможение всех колес.
Чем большая сила приложена к педали, тем выше давление, создаваемое поршнем главного тормозного цилиндра на жидкость и тем большая сила воздействует через каждый поршень колесного цилиндра на колодку тормозного механизма. Таким образом, одновременное срабатывание всех тормозов и постоянное соотношение между силой на тормозной педали и приводными силами тормозов обеспечиваются самим принципом работы гидропривода. У современных приводов давление жидкости при экстренном торможении может достигать 10–15 МПа.
При отпускании тормозной педали она под действием возвратной пружины перемещается в исходное положение. В исходное положение своей пружиной возвращается также поршень главного тормозного цилиндра, стяжные пружины механизмов отводят колодки от барабанов (дисков). Тормозная жидкость из колесных цилиндров по трубопроводам вытесняется в главный тормозной цилиндр.
Преимуществами гидравлического привода являются быстрота срабатывания (вследствие несжимаемости жидкости и большой жесткости трубопроводов), высокий КПД, т. к. потери энергии связаны в основном с перемещением маловязкой жидкости из одного объема в другой, простота конструкции, небольшие масса и размеры вследствие большого приводного давления, удобство компоновки аппаратов привода и трубопроводов; возможность получения желаемого распределения тормозных усилий между осями автомобиля за счет различных диаметров поршней колесных цилиндров.
Недостатками гидропривода являются : потребность в специальной тормозной жидкости с высокой температурой кипения и низкой температурой загустевания; возможность выхода из строя при разгерметизации вследствие утечки жидкости при повреждении, или выхода из строя при попадании в привод воздуха (образование паровых пробок); значительное снижение КПД при низких температурах (ниже минус 30 °С); трудность использования на автопоездах для непосредственного управления тормозами прицепа.
Для использования в гидроприводах выпускаются специальные жидкости, называемые тормозными . Тормозные жидкости изготавливают на разных основах, например спиртовой, гликолевой или масляной. Их нельзя смешивать между собой из-за ухудшения свойств и образования хлопьев. Во избежание разрушения резиновых деталей тормозные жидкости, полученные из нефтепродуктов, допускается применять только в гидроприводах, в которых уплотнения и шланги выполнены из маслостойкой резины.
При использовании гидропривода он всегда выполняется двухконтурным, причем работоспособность одного контура не зависит от состояния второго. При такой схеме при единичной неисправности выходит из строя не весь привод, а лишь неисправный контур. Исправный контур играет роль запасной тормозной системы, с помощью которой автомобиль останавливается.

Способы разделения тормозного привода на два (1 и 2) независимых контура

Четыре тормозных механизма и их колесные цилиндры могут быть разнесены на два независимых контура различными способами, как показано на рисунке.
На схеме (рис. 5а) в один контур объединены первая секция главного цилиндра и колесные цилиндры передних тормозов. Второй контур образован второй секцией и цилиндрами задних тормозов. Такая схема с осевым разделением контуров применяется, например, на автомобилях УАЗ-3160, ГАЗ-3307. Более эффективной считается диагональная схема разделения контуров (рис. б), при которой в один контур объединяют колесные цилиндры правого переднего и левого заднего тормозов, а во второй контур - колесные цилиндры двух других тормозных механизмов (ВАЗ-2112). При такой схеме в случае неисправности всегда можно затормозить одно переднее и одно заднее колесо.
В остальных схемах, представленных на рис. 6.15, после отказа сохраняют работоспособность три или все четыре тормозных механизма, что еще больше повышает эффективность запасной системы. Так, гидропривод тормозов автомобиля Москвич-21412 (рис. в) выполнен с использованием двухпоршневого суппорта дискового механизма на передних колесах с большим и малым поршнями. Как видно из схемы, при отказе одного из контуров исправный контур запасной системы действует либо только на большие поршни суппорта переднего тормоза, либо на задние цилиндры и малые поршни переднего тормоза.
В схеме (рис. г) исправным всегда остается один из контуров, объединяющий колесные цилиндры двух передних тормозов и одного заднего (автомобиль Volvo). Наконец, на рис. 6.15д показана схема с полным дублированием (ЗИЛ-41045), в которой любой из контуров осуществляет торможение всех колес. В любой схеме обязательным является наличие двух независимых главных тормозных цилиндров. Конструктивно чаще всего это бывает сдвоенный главный цилиндр тандемного типа, с последовательно расположенными независимыми цилиндрами в одном корпусе и приводом от педали одним штоком. Но на некоторых автомобилях применяют два обычных главных цилиндра, установленных параллельно с приводом от педали через уравнительный рычаг и два штока.