Назначение и типы тормозных систем

Тормозная система служит для уменьшения скорости и быст­рой остановки автомобиля, а также для удержания его на месте при стоянке. Наличие надежных тормозов позволяет увеличивать среднюю скорость движения, что повышает эффективность экс­плуатации автомобиля. Большинство автомобилей имеют три тор­мозные системы: рабочую, запасную и стояночную.

Рабочая тормозная система (ножной тормоз) предназначена для уменьшения (регулирования) скорости движения и полной остановки автомобиля. Эта тормозная система приводится в дей­ствие водителем нажатием ногой на педаль.

Стояночная тормозная система (ручной тормоз) служит для удержания остановленного автомобиля на месте. Она должна удер­живать полностью фуженый автомобиль на дороге с уклоном не менее 16%. Стояночная тормозная система срабатывает при воз­действии водителя рукой на рычаг.

Запасная тормозная система предназначена для остановки ав­томобиля в случае полного или частичного отказа рабочей системы. Она может быть выполнена как специальная автономная система или может являться частью рабочей системы, т.е. иметь общие с ней элементы. В качестве запасной системы часто используют сто­яночную систему при условии, что ее исполнение обеспечивает плавную и быструю остановку автомобиля.

Каждая тормозная система состоит из тормозных механизмов (тормозов) и тормозного привода.

Тормозные механизмы обеспечивают торможение вращающихся колес или одного из валов трансмиссии. По расположению они делятся на колесные и трансмиссионные, по форме вращающихся деталей — на барабанные и дисковые, по форме трущихся поверх­ностей — на колодочные и ленточные, последние не нашли приме­нения в тормозных системах автомобилей.

Управление тормозными механизмами осуществляется с помо­щью тормозных приводов. Они могут быть гидравлическими, пневма­тическими или механическими. У автомобилей большинства моделей в тормозные приводы включают усилители, облегчающие управле­ние тормозами, а также регуляторы тормозных сил и другие устрой­ства, повышающие эффективность торможения автомобиля.

Невратающисся рабочие детали барабанных и дисковых тор­мозов обычно изготавливают в виде колодок, на которые для уве­личения силы трения устанавливают фрикционные накладки из материала с высоким коэффициентом трения.

Устройство колодочного тормозного механизма и его привода показано на рис. 17.1. Колесный тормозной механизм представля­ет собой пару тормозных колодок 9, смонтированных внутри тор­мозного барабана 8. Принцип действия тормозных механизмов основан на использовании силы трения, возникающей при тормо­жении между тормозными колодками и тормозным барабаном. Если на автомобиле применяется гидравлический привод (рис. 17.1, а), то колодочный тормоз имеет рабочий цилиндр б, поршни /которо­го раздвигают колодки 9. При пневматическом приводе (рис. 17.1, б) разжатие тормозных колодок 9 осуществляется с помощью раз­жимного кулака /2, соединенного со штоком 13 тормозной каме­ры //.

Рис. 17.1. Схема тормозного механизма с приводом:

Воздух

а - гидравлическим; б— пневматическим; / — толкатель; 2 — цилиндр; 3 — поршень цилиндра гидропривода; 4— впускной кла­пан; 5 — выпускной клапан; б — рабочий иилиндр; 7— поршень рабочего цилиндра; £ - тормозной барабан; 9— тормозные колодки; 10— оттяжная пружина; // — юрмозная камера; 12— разжимной кулак; 13 — шток тормозной камеры; 14— мем­брана тормозной камеры

Работа тормозного механизма происходит следующим образом (см. рис. 17.1, а). При нажатии на тормозную педаль толкатель / цилиндра 2 гидропривода перемещает поршень 3, вследствие чего давление жидкости повышается, и выпускной клапан 5 открыва­ется. При этом давление жидкости по трубопроводу передается в рабочий цилиндр б, поршни 7 которого расходятся и прижимают колодки 9 к тормозному барабану 8. Трение колодок о барабан

вызывает торможение колеса После прекращения нажатия на педаль она возвращается в исходное положение вместе с толкателем / и поршнем 3. Одновременно с этим под действием оттяжной пру­жины 10 тормозные колодки 9 отходят от барабана 8, поршни 7 рабочего цилиндра сближаются и вытесняют жидкость по трубо­проводу в главный тормозной цилиндр через впускной клапан 4. Колесо при этом растормаживается и получает возможность сво­бодно вращаться.

Тормозные механизмы

На современных автомобилях в качестве рабочего колесного тормоза наибольшее распространение получили колодочные тор­моза барабанного типа с внутренним расположением колодок. Наряду с этим на легковых автомобилях широко применяются дисковые тормоза, устанавливаемые, как правило, на передних колесах.

Колодочные тормозные механизмы. Подавляющее большинство грузовых автомобилей оборудуется рабочими тормозными систе­мами с колодочными тормозными механизмами барабанного типа. Такой колесный тормоз (рис. 17.2) состоит из тормозного бараба­на 3, вращающегося вместе с колесом, и неподвижной части — стального опорного диска /7, на котором установлены тормозные колодки 5 и £ К диску прикреплен рабочий цилиндр 2, во внут­ренней полости которого находятся два поршня с уплотнитель- ными манжетами и пружиной между ними. С помощью поршней происходит разжатие колодок и прижатие их к рабочей поверхно­сти тормозного барабана. В нижней части опорного диска закреп­лены опорные пальцы 15 с эксцентриками 14_ч на которые надеты ушки колодок. В средней части колодки опираются на регулиро­вочные эксцентрики 12 и фиксируются от бокового смещения П-образной скобой 7. Верхние концы колодок с помощью оттяж­ной пружины 4 плотно входят в прорези наконечников поршней рабочего цилиндра 2, который с обеих сторон защищен от попа­дания фязи резиновыми колпачками /. К наружным поверхнос­тям обеих колодок приклеивают или приклепывают фрикцион­ные накладки, которые различаются длиной. Накладка 6 задней тормозной колодки 5 короче накладки передней тормозной ко­лодки 8.

Тормозные механизмы имеют две регулировки — частичную и полную. Частичная (текущая) регулировка производится для вос­становления нормального зазора между колодками и барабаном в процессе эксплуатации. При этом зазор между колодками и бара­баном регулируют эксцентриками /2, которые фиксируются в необходимом положении с помощью пружины И и болта 9 с шайбой 10:

12 34 5 Рис. 17.2. Колесный колодочный тормозной механизм барабанного типа:

 

а — устройство; б — силы, действующие в механизме; / — колпачки; 2 — рабо­чий цилиндр; 3 — тормозной барабан; 4 — оттяжная пружина; 5.8— тормозные колодки; б— накладка задней колодки; 7— скоба; 9— болт; 10 — шайба; // — пружина эксцентрика; 12 — регулировочный эксцентрик; 13 — пластина экс­центрика опорного пальца; 14 — эксцентрики опорных пальцев; 15 — опорные пальцы; 16 — гайка; 17 — опорный диск; Л — сила прижатия тормозных коло­док к барабану; Л» — сила трения между тормозным барабаном и колодками; Р₂ — реакция, создаваемая разжимным устройством; Я — равиодействуюшаяя

сил ^ и Рг

Полная регулировка производится после смены колодок или переклепки накладок. При этом сначала центрируют каждую ко­лодку относительно барабана с помощью эксцентрика 14\ кото­рый фиксируют в установленном положении через пластину 13 гайкой 16, а затем корректируют зазор эксцентриком 12.

Тормозные механизмы должны иметь высокую работоспособ­ность и обеспечивать торможение автомобиля с заданной эффек­тивностью. Существенное влияние на это оказывают конструкция разжимного механизма, а также размеры деталей фрикционного сопряжения.

Схема сил, действующих в описанном тормозном механизме, показана на рис. 17.2, б. При торможении автомобиля колодки силой Р\ прижимаются к тормозному барабану 3_% в результате чего между барабаном и колодками возникает сила трения которая образует пару сил на плече, равном диаметру тормозного барабана.

Силы Р^ и Р₂ (реакция, создаваемая разжимным устройством), складываясь, дают равнодействующую Я, стремящуюся при дан­ном направлении вращения (показано стрелкой) отжать от бара­бана заднюю (правую) колодку и прижать к нему переднюю (ле­вую) колодку, вследствие чего момент трения на передней ко­лодке значительно увеличивается. Поэтому переднюю колодку де­лают большей длины, чем заднюю, что способствует снижению удельных нагрузок на накладки, более равномерному их изнаши­ванию и повышению эффективности торможения.

Максимальная тормозная сила, которая может быть использо­вана на колесе, ограничивается силой его сцепления с дорогой. Общая тормозная сила, действующая на автомобиль, определяет­ся как сумма сил сцепления всех колес с дорогой и зависит от коэффициента сцепления <р в пятне контакта каждого колеса с дорогой. Величина коэффициента <р зависит от типа и состояния дорожного покрытия, степени изношенности шин, скорости дви­жения автомобиля и других факторов. Об эффективности действия тормозов судят по тормозному пути автомобиля от начала нажа­тия на тормозную педаль до его полной остановки при движении по горизонтальному участку сухой дороги с асфальтобетонным покрытием.

Дисковые тормоза. На передних колесах многих легковых авто­мобилей (ВАЗ, ГАЗ, «Москвич» и др.) устанавливаются диско­вые тормоза, обеспечивающие более эффективное торможение, чем барабанные. Применение дисковых тормозов улучшает экс­плуатационные качества автомобиля, так как в этом случае более полно используется его сила тяжести, приходящаяся на каждое колесо передней оси при торможении. Наряду с этим дисковые тормоза по сравнению с барабанными при одинаковом тормоз­ном моменте имеют значительно меньшую массу, что позволяет снизить общую массу автомобиля или увеличить массу перевози­мого груза.

В дисковом тормозе, типовая конструкция которого показана на рис. 17.3, торможение производится с помощью сил трения, возникающих между закрепленным на ступице колесе чугунным

б

Рис. 17.3. Дисковый тормозной механизм:

а - общий вид: б — поперечный разрез; / — тормозной диск: 2 — кожух; 3 — тормозные колодки; 4 — суппорт, 5 — трубка; 6 — клапан для удаления воздуха; 7 - рабочий цилиндр; 8 — поршни; 9 — упругое у плотните л ьное кольцо поршня; 10 — резиновая манжета; // — фрикционные накладки

тормозным диском / (рис. 17.3, а) и прижимаемыми к нему с двух сторон тормозными колодками 3, установленными в гнезде суп­порта 4. Для защиты трущихся поверхностей диска и колодок от механических повреждений и загрязнения с внутренней стороны тормоз закрыт стальным штампованным кожухом 2, а с внеш­ней — диском колеса.

В гнезде суппорта (рис. 17.3, б) установлены два противолежа­щих рабочих цилиндра 7. В каждом цилиндре помещен поршень 8\ уплотняемый упругим резиновым кольцом 9, расположенным в кольцевой выточке цилиндра. При растормаживании вследствие упругости уплотнительных колец 9 поршень возвращается в ис­ходное положение. Внутренняя полость каждого цилиндра защи­щена от попадания пыли и грязи резиновой манжетой 10. Оба рабочих цилиндра одного колесного тормоза соединены между собой трубкой 5, вследствие чего давление из внутреннего ци­линдра передается в наружный. Для удаления воздуха из тормозно­го привода в корпусе каждого цилиндра установлен клапан б.

а

Поршни непосредственно упираются в колодки 3, установлен­ные на специальных пальцах, служащих для них направляющими. На колодки приклеивают фрикционные накладки 11 толщиной 11 мм. При торможении жидкость из главного тормозного цилин­дра под давлением подается в рабочие цилиндры 7, в результате

чего поршни, преодолевая сопротивление уплотнитсльных колец 9, выдвигаются из цилиндра, и через колодки 3 плотно прижимают фрикционные накладки II к тормозному диску /, препятствуя его вращению. При растормаживании давление в рабочих цилиндрах снижается, и поршни под действием упругости уплотнитсльных колец 9 освобождают колодки, отходя от них на 0,10...0,15 мм. Указанный зазор поддерживается автоматически до предельного изнашивания накладок, при котором их толщина не превышает 1,5 мм.

По мере изнашивания накладок при торможении увеличивает­ся только ход поршня рабочего цилиндра, что компенсирует их изнашивание. При растормаживании колодки по-прежнему отхо­дят от диска на 0,10...0,15 мм вследствие упругости резиновых колец 9 и наличия осевого биения тормозного диска, которое не должно превышать 0,15 мм.