Устройство тормозов с пневмоприводом

Пневматический тормозной привод

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.

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.

Принципиальная схема пневматического привода тормозов грузового автомобиля и прицепа

Реальный пневматический привод современного автомобиля намного сложнее. Принципиальная схема пневматического привода тормозов грузового автомобиля и прицепа показана на рисунке. Привод тягача содержит аппараты подготовки воздуха, аппараты контуров рабочей, стояночной и запасной систем тягача, аппараты управления тормозами прицепа. Привод прицепа включает аппараты рабочей и стояночной систем.
Воздух от компрессора поступает через регулятор давления, влагоотделитель к четырехконтурному защитному клапану (все эти устройства составляют систему подготовки воздуха). Тормозная система выполнена многоконтурной. К контуру привода передних тормозных механизмов относятся: ресивер с запасом воздуха, одна из секций тормозного крана, модуляторы антиблокировочной системы (АБС) и тормозные камеры передних тормозных механизмов. К контуру задних тормозных механизмов принадлежит второй ресивер, вторая секция тормозного крана, регулятор тормозных сил, модуляторы АБС и две тормозные камеры с пружинными энергоаккумуляторами. На трехосных автомобилях тормозные камеры задних осей обычно входят в состав заднего контура. На многоосных автомобилях тормозные камеры группируются в контуры различными вариантами, например, 1–2 и 3–4 оси или 1–3 и 2–4 оси. Третий контур является контуром стояночной системы и состоит из ресивера, тормозного крана со следящим действием, которым управляет водитель, ускорительного клапана и энергоаккумуляторов. Контур вспомогательной системы содержит кран управления и два пневмоцилиндра. Для управления тормозами прицепа на автомобиле-тягаче также имеются одинарный защитный клапан, клапан управления тормозами прицепа и соединительные головки.
Привод полуприцепа или прицепа имеет две соединительные головки, два магистральных фильтра, воздухораспределительный клапан, ручной кран стояночной системы без следящего действия, ресивер, регулятор тормозных сил, модуляторы АБС, тормозные камеры с энергоаккумуляторами или без них. Соединение пневмопривода тягача и прицепа выполняют двумя трубопроводами, которые образуют питающую и управляющую магистрали.
Реальная схема конкретного автомобиля может отличаться от рассмотренной наличием или отсутствием дополнительных приборов.
Сжатие воздуха для пневматического тормозного привода осуществляется компрессором, приводящимся в действие непосредственно от двигателя автомобиля. Максимальное давление, создаваемое компрессором, может достигать 1,5 МПа. Максимальное рабочее избыточное давление воздуха в ресиверах привода составляет 0,65–0,8 МПа и автоматически ограничивается регулятором давления.
Атмосферный воздух имеет определенный процент влажности. При сжатии компрессором он нагревается, а при движении по трубопроводам и через аппараты привода — остывает. При этом из сжатого воздуха выделяется влага, которая ускоряет коррозию внутренних поверхностей системы, смывает смазку и, главное, может замерзнуть в трубопроводах и аппаратах при отрицательной температуре, что приведет к отказу тормозов. Для удаления влаги (очистки воздуха) в питающей части привода, до или после регулятора давления, устанавливают влагоотделители. Очистка сжатого воздуха от влаги в них осуществляется термодинамическим или адсорбционным способом. Третий способ защиты — перевод конденсата в состояние низкозамерзающей жидкости. Для этого в специальном аппарате — спиртонасытителе — при низких температурах окружающей среды в сжатый воздух вводят пары спирта, которые, смешиваясь с выделившейся влагой, образуют раствор (антифриз) с низкой температурой замерзания.
Четырехконтурный защитный клапан, разделяет привод на четыре, действующих независимо друг от друга, контура. Защитный клапан позволяет двигаться воздуху только в направлении к ресиверам, защищая запас воздуха в ресиверах при разгерметизации на участке аппаратов подготовки воздуха. Одновременно он защищает исправные контуры от неисправного в случае обрыва в одном из них, не позволяя выйти воздуху в атмосферу сразу из всех ресиверов привода. Одинарный защитный клапан отключает привод тягача в случае разрыва питающего трубопровода прицепа. На некоторых автомобилях вместо четырехконтурного применяют двойные или тройные защитные клапаны аналогичного назначения. Пройдя через четырехконтурный клапан, сжатый воздух заполняет ресиверы контуров.
Работой любого контура рабочей системы управляет одна секция тормозного крана. Тормозной кран — это следящий аппарат, через который воздух при торможении поступает из ресивера в рабочие аппараты. Он управляется тормозной педалью в кабине водителя. При растормаживании через тормозной кран воздух из привода выпускается в атмосферу. Регулятор тормозных сил и модулятор АБС корректируют давление воздуха в контурах при торможении.
Стояночной тормозной системой управляют с помощью ручного тормозного крана, установленного в кабине водителя. Исполнительным элементом контура являются энергоаккумуляторы. Между краном и энергоаккумулятором размещен ускорительный клапан. Тормозной кран уменьшает или увеличивает давление в полости ускорительного клапана, который в соответствии с этим либо пропускает из ресивера воздух в цилиндр энергоаккумулятора, а значит, повышает в нем давление, либо для снижения давления в цилиндре выпускает воздух из него в атмосферу. Чтобы обеспечить быстрый выпуск воздуха из энергоаккумуляторов при торможении ускорительный клапан располагают максимально близко от них. Два крайних, фиксированных, положения рукоятки соответствуют максимальному избыточному давлению воздуха в энергоаккумуляторах или атмосферному. При промежуточных положениях рукоятки давление также может принимать любое промежуточное значение, что позволяет использовать данный контур в качестве контура запасной тормозной системы и производить плавное торможение.
Контур вспомогательной системы позволяет включать в работу моторный тормоз — замедлитель. При нажатии кнопки крана воздух поступает в пневмоцилиндры контура, а при отпускании — выходит в атмосферу. Из-за малого расхода воздуха этот контур не имеет собственного ресивера.
Магистраль, питающая ресивер прицепа сжатым воздухом (питающая магистраль), начинается от одинарного защитного клапана, а управляющая процессом торможения прицепа — от клапана управления тормозами прицепа. Подача сжатого воздуха в ресивер прицепа производится постоянно, независимо от того, происходит торможение тягача или нет. Управляющая магистраль используется для подачи команды на прицеп о начале торможения и его интенсивности. Команда подается путем изменения давления воздуха в управляющем трубопроводе. Чем больше давление в трубопроводе, тем интенсивнее тормозится прицеп. Максимальной интенсивности торможения соответствует максимальное давление в магистрали, при расторможенном состоянии полуприцепа избыточное давление в магистрали отсутствует. Давление в управляющей магистрали изменяется с помощью клапана управления тормозами прицепа. Он соединен с обоими контурами рабочей системы через контур стояночной системы. При торможении рабочей системой тягача воздух от обоих контуров поступает в клапан, который срабатывает и увеличивает давление в управляющей магистрали. Если выходит из строя один из рабочих контуров, торможение прицепа осуществляется по команде от исправного контура. При торможении стояночной системой тягача уменьшение давления в ее контуре приводит к срабатыванию клапана, и также осуществляется торможение прицепа.
Помимо штатного режима торможения клапан обеспечивает аварийное управление тормозами прицепа при разрыве питающей магистрали. Для этого он снабжен специальным устройством обрыва, который уменьшает давление в питающей магистрали, если командное давление от контуров тягача на вход аппарата поступает, а давление на выходе аппарата не увеличивается.
Для управления торможением прицепа его воздухораспределитель соединен с управляющей и питающей магистралями, с ресивером и тормозными камерами. По своим функциям воздухораспределительный клапан прицепа аналогичен тормозному крану на тягаче, но управляется он не педалью, а командным давлением воздуха, поступающим от тягача. В расторможенном состоянии воздух по питающей магистрали через воздухораспределитель заполняет ресивер прицепа, при этом давление в управляющей магистрали отсутствует. Максимальное давление воздуха в ресивере прицепа равно максимальному давлению в ресиверах автомобиля.
При торможении тягача с помощью рабочей или стояночной тормозной системы давление в управляющей магистрали увеличивается, что приводит к срабатыванию воздухораспределителя, который подает воздух из ресивера прицепа в тормозные камеры. Когда давление в управляющей магистрали снижается, прицеп растормаживается. Кроме того, торможение прицепа происходит всегда при уменьшении давления воздуха в питающем трубопроводе ниже 0,48 МПа, что может происходить при обычной расцепке тягача от прицепа на стоянке или при срабатывании клапана обрыва на тягаче. Такое затормаживание остановит прицеп при его полном отрыве от тягача во время движения. Растормаживание осуществляется или автоматически при последующем увеличении давления свыше 0,48 МПа, или вручную — специальной кнопкой на воздухораспределителе. Регулятор тормозных сил и модулятор АБС предназначены для корректирования давления воздуха, поступающего от воздухораспределителя к тормозным камерам.
Торможение прицепа стояночной системой производится краном, который выпускает воздух из энергоаккумуляторов тормозов прицепа. Некоторые прицепы могут снабжаться электромагнитным клапаном, который служит для включения тормозной системы прицепа при торможении автомобиля вспомогательной тормозной системой (моторным тормозом-замедлителем). При подаче электросигнала электромагнитному клапану от тягача он обеспечивает поступление сжатого воздуха из ресивера к тормозным камерам.

Источник

Устройство тормозной системы

Устройство пневмопривода

Переходим от изучения общего устройства тормозной системы автомобиля к современным тормозным системам

Основным недостатком гидравлических приводов является ограниченность приводных сил, действующих на колодки тормозных механизмов. В приводах, не имеющих усилителя, величина приводных сил лимитируется физическими возможностями человека. Гидравлические приводы, снабженные усилителями, позволяют получить несколько большие тормозные моменты, но их возможности ограничены. В усилителях, использующих разницу атмосферного и пониженного давления, из-за относительно небольшой величины этой разницы приходится увеличивать диаметр силовой диафрагмы, что влечет за собой увеличение размеров усилителя. Пространство, которое может быть отведено для усилителя, ограничено.
Поэтому на автомобилях полной массой более 9 т применяют пневматический привод, который может создавать практически неограниченное приводное усилие со стороны тормозных механизмов (в автомобилестроении пневматический привод применяется с ).

Устройство пневмопривода:

Компрессор пневмосистемы, ресиверы (воздушные баллоны), хранящие запас сжатого воздуха, кран, магистрали и исполнительные элементы, воздействующие на разжимные устройства тормозных механизмов. При торможении автомобиля кран соединяет ресиверы с магистралями, устанавливая в них давление воздуха, пропорциональное силе, приложенной водителем к тормозной педали. При снятии усилия с тормозной педали кран отсоединяет магистрали от ресиверов и соединяет их с окружающей средой. Подобно гидравлическому, пневматический привод разделяется на контуры, причем отдельные контуры имеют свои ресиверы и управляются отдельной секцией крана.
Особенно часто пневматический привод используется на автопоездах. Исполнительные механизмы привода тормозной системы прицепа (полуприцепа) питаются от установленных на них отдельных ресиверов и дополнительного крана, который называется воздухо распределителем.
Соединение тормозных систем тягача и прицепа может быть однопроводным или двухпроводным. При однопроводном приводе прицеп соединен с тягачом с помощью одной магистрали, через которую осуществляется как наполнение ресиверов прицепа сжатым воздухом, так и передача на прицеп команд на торможение с заданной водителем интенсивностью. Преимуществом однопроводного привода тормозной системы прицепа является простота, а также то, что при отрыве автопоезда он автоматически, без применения дополнительных устройств, затормаживает прицеп вследствие того, что давление в разорвавшейся соединительной магистрали падает до нуля.
В двухпроводном приводе посредством одной магистрали, связывающей тягач с прицепом (питающей), постоянно пополняется запас сжатого воздуха в ресиверах прицепа, а другая (управляющая), давление в которой изменяется прямо пропорционально давлению в тормозных магистралях тягача, управляет воздухораспределителем прицепа.
Обеспечивая высокое усилие, пневматический привод имеет массу, гораздо большую массы эквивалентного по эффективности гидравлического привода, заметно выше его стоимость (автомобиль марки «КамАЗ» 25 аппаратов на тягаче, длина трубопроводов 70 м, в шести ресиверах 180 м3 сжатого воздуха). Время срабатывания такого привода весьма велико—у одиночных автомобилей составляет 0,4—0,7 с, а у автопоездов может достигать 1,5 с, время растормаживания — 1,2 с.

Схема устройства пневмопривода тормозной системы автомобиля ЗИЛ:

1 — компрессор; 2 — тормозные камеры передних колес; 3 — клапаны контрольного вывода; 4 — клапан ограничения давления; 5 — пневмоэлектрические датчики включения сигнала торможения; 6 — кран вспомогательной тормозной системы; 7 — воздухораспределитель; 8 — кран аварийного растормаживания стояночной тормозной системы; 9 и 11 — ресиверы рабочей тормозной системы; 10— конденсационный ресивер; 12 — краны для слива конденсата; 13 — пневмоэлектрические датчики падения в тормозных системах, а также датчик включения стояночной тормозной системы; 14 — тройной защитный клапан; 15 — кран стояночной тормозной системы; 16 — пневмоцилиндры привода механизмов вспомогательной тормозной системы; 17— двухстрелочный манометр рабочей тормозной системы; 18— двухсекционный кран рабочей тормозной системы; 19 — двойной защитный клапан; 20— регулятор давления; 21 — спиртовой влагоотлелитель; 22 — ресивер стояночной тормозной системы; 23 — ресивер вспомогательной тормозной системы; 24 — клапан управления тормозной системой прицепа (полуприцепа) с однопроводным приводом; 25 — клапан управления тормозной системой прицепа (полуприцепа) с двухпроводным приводом; 26 — одинарный защитный клапан; 27— ускорительный клапан; 28— тормозные камеры задних колес; 29 — корпус энергоаккумулятора; 30— клапан быстрого растормаживания; 31 — регулятор тормозных сил; 32 — двухмагистральные перепускные клапаны; 33 и 34 — соединительные головки.

Схемы расположения колодок барабанных тормозных механизмов:

a — на обшей опоре; б и в — на отдельных опорах с раздвигающими усилиями соответственно от кулака и поршней гидроцилиндра; г — с размещением опор на противоположных сторонах тормозного диска; д — плавающих; е — с опорой на подвижный упор; 1 — колодка; 2— фрикционная накладка колодки; 3 — тормозной барабан; 4 — разжимной кулак; 5 — стяжная пружина; 6 —пальцы колодок.

механического привода тормозов ГАЗ-24

Нам дана схема «плавающих» колодок. Нижние концы пружиной прижимаются к трапециевидному упору, закрепленному на тормозном щите. Концы колодок могут перемещаться по боковым граням упора. В этом случае силы трения затягивают колодки в направлении вращения барабана, давая им возможность самоустанавливаться по внутренней поверхности барабана.
Тормозной механизм с серводействием представлен на схеме , е. При действии разжимающего устройства на верхние концы колодок левая колодка, имеющая более слабые пружины, первой прижимается к барабану и через подвижный нижний упор передает усилие на правую колодку, прижимая ее к барабану, обе колодки действуют как первичные.
По схеме, а, выполнены тормозные механизмы автомобиля МАЗ. Автомобили марок «КамАЗ» и «ЗИЛ» имеют тормозные механизмы, конструкция которых соответствует схеме, показанной на , 6. Тормозные механизмы передних и задних колес указанных автомобилей имеют одинаковую конструкцию и отличаются только размерами деталей. Тормозной механизм автомобиля ГАЗ-53 выполнен по схеме, показанной в, у автомобилей «Волга» по такой схеме выполнены лишь задние тормозные механизмы. По схеме, приведенной на , е, выполнен стояночной тормозной механизм автомобиля ГАЗ-53.
В тормозном механизме автомобилей марки «КамАЗ» тормозные колодки опираются на эксцентрики осей, закрепленных на тормозном щите (суппорте). На тормозные колодки установлены фрикционные накладки. При торможении колодки раздвигаются кулаком и прижимаются к внутренней поверхности барабана. Ролики, установленные между разжимным кулаком и колодками, улучшают эффективность торможения. Пружины возвращают при растормаживании колодки в первоначальное положение.

Тормозные механизмы автомобилей:

а ГАЗ-53; б ЗИЛ; в — МАЗ; 1 и 5 — тормозные колодки; 2 — колесный тормозной цилиндр; 3 — экран колесного тормозного цилиндра; 4 — стяжная пружина; 6 — фрикционная накладка колодки; 7 — направляющая скоба колодки; 8 — болт регулировочного эксцентрика; 9 — шайба; 10 — пружина эксцентрика; 11 — регулировочный эксцентрик; 12 — пластина опорных пальцев; 13 — эксцентрик опорных пальцев; 14 — пружинная шайба; 15 — опорный палец тормозной колодки; 16 — суппорт; 17 — ось; 18 — опора ролика; 19 — ролик; 20 — разжимной кулак; 21 —тормозной барабан.

Тормозные механизмы автомобилей КамАЗ-5320 и МАЗ:

а — колесный тормозной механизм автомобиля КамАЗ-5320; б — регулировочный рычаг тормозного механизма автомобиля КамАЗ-5320; в — колесный тормозной механизм автомобиля МАЗ; 1— ось колодок; 2 — суппорт; 3 — щиток; 4 — гайка оси; 5 — накладка оси колодок; 6 — чека оси колодки; 7 — колодка; 8 — пружина; 9 — фрикционная накладка; 10 — кронштейн разжимного кулака; 11 — ось ролика; 12 — разжимной кулак; 13 — ролик колодки; 14 — регулировочный рычаг; 15 — ось червяка; 16 — шарик фиксатора; 17 — червяк; IS — червячное колесо; 19 — распорная втулка; 20 — барабан; 21 — тормозная камера; 22 — вилка; 23 — шток; 24 — мембрана.

Устройство гидропривода тормозов

Гидравлические приводы тормозных

механизмов автомобилей гидростатические,

в них передача энергии осуществляется

На конце вала разжимного кулака на шлицах установлен регулировочный рычаг червячного типа, соединенный со штоком тормозной камеры и предназначенный для поворота разжимного кулака и уменьшения зазора между колодками и тормозным барабаном. В корпусе регулировочного рычага установлен червяк с запрессованной в него осью, имеющий квадратный хвостовик для осуществления поворота при регулировании и лунки для фиксирующего шарика с пружиной. При вращении оси червяк поворачивает червячное колесо и через шлицевое соединение ось поворотного кулака. В процессе торможения регулировочный рычаг поворачивается штоком тормозной камеры.
В тормозном механизме задних колес автомобиля ГАЗ-53 тормозной щит прикреплен к фланцу кожуха полуоси ведущего моста, а тормозной щит переднего тормозного механизма — к фланцу поворотного кулака переднего моста. Тормозные колодки свободно посажены на опорных пальцах (осях). На наружных концах пальцев поставлены метки для регулирования и сделаны головки под ключ. В верхней части колодки опираются на регулировочные эксцентрики, под которые поставлены фиксирующие пружины. Зазор между колодками и барабаном регулируют с помощью эксцентриков. К трущимся поверхностям колодок прикреплены имеющие различный угол охвата накладки. Верхние концы колодок упираются в поршни колесных цилиндров, которые защищены от нагрева экраном. От бокового смещения колодки удерживаются скобами с пластинчатыми пружинами. Тормозной барабан прикреплен к ступице колеса.
Дисковые тормозные механизмы. В настоящее время на передних колесах легковых автомобилей устанавливают дисковые тормозные механизмы. По сравнению с барабанными они обладают более высокой эффективностью. Поскольку на передние колеса автомобиля при торможении приходится более значительная часть тормозных сил, оснащение передних колес дисковыми тормозными механизмами улучшает эксплуатационные свойства автомобиля. Тормозные механизмы с вращающимся диском отличаются способом установки не вращающейся детали. Различают механизм с неподвижной скобой и механизм с плавающей скобой.
Конструкция дискового механизма с неподвижной скобой а и б состоит из тормозного диска, закрепленного на ступице колеса, который с двух сторон охвачен скобой, имеющего внутри гидроцилиндры, поршни которых прижимают к диск)’ с двух сторон тормозные колодки, в результате чего происходит торможение. Подвижная (плавающая) скоба , д может перемещаться перпендикулярно плоскости тормозного диска. При неподвижной скобе под действием поршней колодки одновременно с двух сторон прижимаются к диску, в этом случае получается более жесткая, но чувствительная к перегреву конструкция. При подвижной плавающей скобе поршень, расположенный с одной стороны скобы, прижимаясь к вращающему диску, заставляет перемещать скобу, тем самым прижимая к диску вторую неподвижную колодку, расположенную с другой стороны. В этом случае торможение происходит более равномерно.
Дисковый тормозной механизм передних колес автомобиля ГАЗ-3102 состоит из тормозного диска, закрепленного на ступице колеса, и скобы, прикрепленной к поворотному кулаку. Скоба состоит из внутреннего и наружного корпуса, которые неподвижно соединены между собой. Каждый корпус имеет по два цилиндра, выполненных как одно целое с корпусом. Большие цилиндры (0 42,28 мм) внутреннего и наружного корпусов соединены между собой каналами (малый контур). Такими же каналами (большой контур) соединены и малые цилиндры (0 33,96 мм).
Дисковый тормозной механизм передних колес с подвижной (плавающей) скобой автомобиля АЗЛК-2141 д имеет скобу, состоящую из чугунного суппорта, рамы и алюминиевого корпуса цилиндров, в которых перемещаются два стальных хромированных поршня разных диаметров (меньший — большого контура, больший — малого контура). Рама вместе с корпусом гидроцилиндров имеет возможность перемещаться в направлении, перпендикулярном рабочим поверхностям тормозного диска.

Дисковые тормозные механизмы:

а и б — схемы дисковых тормозных механизмов с неподвижной и подвижной скобой; в и г — общий вид и разрез по цилиндрам тормозного механизма передних колес автомобиля ГАЗ-3102 «Волга»; д — переднего колеса автомобиля АЗЛК-2141; 1— диск; 2 и 5 — половинки скобы; 3 — гидроцилиндры; 4 — каналы; 6 — тормозные колодки; 7 — шланги; 8 — поворотный рычаг; 9 — стойка передней подвески; 10 — грязезащитный диск; 11 — шпильки крепления колодок; 12 — клапаны выпуска воздуха; 13 и 16 — резиновые кольца; 14 и 15 — малый и большой поршни соответственно; 17 — тормозной щит; 18 — корпус цилиндров; 19 — суппорт; 20 — рама.

Источник