Углы установки и стабилизация управляемых колес, их влияние на эксплуатационные свойства.

Для создания наименьшего сопротивления движению, замедления изнашивания шин и снижения расхода топлива управляемые колеса должны катиться в вертикальных плоскостях, ||х оси авто. С этой целью управляемые колеса устанавливаются на авто с развалом в вертикальной плоскостити и со схождением – в горизонт. Угол развала управляемых колес – угол м/у плоскостью колеса и вертикальной плоскостью, параллельной продольной оси авто (развал считается положительным, если верхняя часть колеса наклонена от автомобиля наружу). Развал необходим для того, чтобы при загрузке авто управляемые колеса устанавливались перпендикулярно опорной поверхности. Развал обеспечивается конструкцией управляемого моста путем наклона поворотной цапфы и составляет 0…2⁰. У легковых авто развал колес регулируют с помощью предназначенных для этой цели деталей подвески (эксцентриковых втулок, прокладок и др.). У грузовых авто развал не регулируется, и его можно восстановить путем замены или правки соответствующих деталей.

При наличии развала колесо стремится катиться в сторону от авто по расходящимся дугам, что привело бы к проскальзыванию колес относительно дороги и быстрому износу шин. Для устранения отрицательных последствий развала колеса устанавливают со схождением. Угол схождения определяется разностью расстояний сзади и спереди по краям ободьев на высоте оси колес. Угол схождения у различных авто находится в пределах 0⁰20^’…1⁰, а разность расстояний 2…12 мм. Угол схождения как легковых, так и грузовых авто в эксплуатации регулируют изменением длины поперечной рулевой тяги.

Стабилизация управляемых колес – свойство этих колес сопротивляться отклонению от нейтрального положения (положения, соответствующего прямолинейному движению), и автоматически возвращаться к этому положению. Стабилизация осуществляется за счет трех стабилизирующих моментов: 1) упругого стабилизирующего момента (возникает из-за упругости шины); 2) скоростного стабилизирующего момента (возникает из-за продольного наклона шкворня); 3) весового стабилизирующего момента (возникает из-за поперечного наклона шкворня).

Упругий стабилизирующий момент шины вызван несимметричностью действия боковых реакций в контакте эластичного колеса, катящегося с уводом. Стабилизирующий момент не всегда оказывается достаточным для обеспечения оптимальной стабилизации, особенно у груз. авто, снабженных сравнит. жесткими шинами. Доп. стабилизирующие моменты получают в результате наклонного расположения осей шкворней. У большинства современных авто шкворень наклонен как в продольной, так и в поперечной плоскостях. Положительный продольный наклон шкворня (верхний конец наклонен назад) обуславливает создание доп. плеча боковой реакции R_y. Это приводит к созданию скоростного стабилизирующего момента, т.к.боковые реакции дороги зависят от квадрата V авто.

Для обеспечения стабилизации при движении с небольшими Vми шкворни имеют наклон и в поперечной плоскоcти. При повороте автомобиля колесо из-за поперечного наклона шкворня стремится опуститься ниже уровня опорной поверхности на определенную величину. В действительности поворачиваемое колесо, опираясь на дорогу, вызывает соответствующий подъем передней оси и центра тяжести авто. При отпущенном рулевом колесе управляемые колеса возвратятся в нейтральное положение за счет составляющей силы тяжести. Такой стабилизирующий момент называют весовым стабилизирующим моментом.

Соблюдение заданных углов установки шкворней оказывает большое влияние на БД и износ шин. Недостаточные углы наклона шкворней вызывают недостаточную курсовую устойчивость авто и обуславливают необходимость дополнительных усилий от водителя; слишком большие – затрудняют ввод авто в поворот.

Тормозные системы. Требования к тормозным системам как элементам активной безопасности ТС.

Тормозные системы:

1. Рабочая - для постоянного пользования во время движения авто. Для ↓ V движения авто вплоть до его полной остановки. Орган управления - педаль. У авто, предназначенных для инвалидов, педаль м.б. заменена рычагом.

2. Запасная - для замедления и остановки авто при выходе из строя рабочей системы. Как правило, ею является один из контуров рабочей системы.

3. Стояночная – для удержания неподвижного авто на месте. Эта система обычно действует на рабочие тормоз. механизмы и имеет механический тросовый привод или пружинные энергоаккумуляторы.

4. Вспомогательная ( тормоз-замедлитель) – для поддержания постоянной V движения на затяжных спусках без использования рабочей системы. При этом она предотвращает длительную работу, износ и перегрев рабочих тормозных механизмов. Принцип действия вспомогательной тормозной состоит в том, что при ее включении отключается подача топлива в двигатель и закрывается заслонка в выпускном трубопроводе, создавая сопротивление проворачиванию коленчатого вала. От надежности тормозных систем решающим образом зависит БД, поэтому к ее исправности предъявляют жесткие требования.

Требования: 1. ↑ эффективность — оценивается расстоянием, пройденным авто за время торможения (тормозным путем), и обеспечивается небольшим временем срабатывания тормозной системы, достаточной величиной тормозных моментов и правильным распределением тормозных сил м/у передними и задними колесами. 2. Обеспечение устойчивости авто при торможении — достигается путем синхронности срабатывания тормозных механизмов и равенства тормозных сил по бортам авто. 3. ↑ стабильность тормозных моментов, обеспечивающая выполнение предыдущих требований. 4. Обеспечение пропорциональности м/у управляющим усилием водителя и тормозным эффектом на всех режимах торможения и растормаживания. 5. Удобство управления — по действующим нормам расчетное замедление авто должно обеспечиваться при усилии водителя на педаль тормозной системы, не превышающем 500 Н для легковых и 700 Н для грузовых авто. 6. Повышенная надежность (д.б. гарантировано сохранение работоспособности ряда его элементов в течение всего срока службы авто, независимо от условий его эксплуатации).

Тормоз. система состоит из тормоз. механизмов, тормозного привода и усилителя тормозного привода (для гидравлич. привода).

Тормозные мех. препятствуют вращению колес, вследствие чего м\д колесами и дрогой возникает тормозная сила. При торможении кинетическая энергия авто переходит в работу трения м/у фрикционными накладками колодок и тормозными барабанами (или дисками), а т.ж. м/у шинами и дорогой. Для всех тормоз. систем (кроме вспомогательной) роль тормозного механизма выполняют фрикционные устройства с регулируемым моментом трения, создаваемым м\д вращающимися и неподвижными частями тормоз. механизм.

Оценочные параметры тормоз. механизмов 1) Коэффициент эффективности (отношение торм. момента к приводному). К_Э=М_ТОРМ/М_ПРИВ 2) Стабильность – зависимость К_Э от изменения коэффиц. трения (дисковые более стабильны, но менее эффективны). 3) Реверсивность – зависим. К_Э от направления движения авто. Если К_Э^вперд=К_Э^назад то тормоз реверсивен. 4) Уравновешенность – свойство тормоза при работе создавать нагрузки на подшипники ступицы колеса (если суммарные нагрузки =0, то уравновешен). По форме вращающающего элемента тормозные механизмы бывают барабанные, дисковые; по типу неподвижной детали – колодочные и ленточные. Наиболее распространенные колодочные.

Барабанные. Представляет собой неподвижный тормозной щит, на котором смонтированы две тормозные колодки, опирающиеся на один общий или два отдельных пальца (оси) и стянуты пружиной. С наружной стороны находится барабан, который крепится к ступице колеса и вращается вместе с ней. К поверхности колодок, обращенной к тормозному барабану, прикреплены фрикционные накладки. При торможении колодки раздвигаются кулаками или поршнями гидроцилиндра до соприкосновения с тормозным барабаном. Трение колодок о барабан вызывает торможение колес. После прекращения воздействия на тормозную педаль колодки возвращаются в исходное положение стяжной пружиной. Расположения опор колодок и характер приводных сил;

а) Тормоз с равными приводными силами и односторонним расположением опор. Момент силы действ. на колодку от барабана действует в ту же сторону, что и момент приводной силы, ↑ прижатие колодки - это первичная, активная, самоприжимная колодка. У вторичной, пассивной, самоотжимной момент силы от барабана направлен в обратную сторону относительно приводной силы и, следовательно, ослабляет прижатие колодки к барабану. При такой конструкции первичная колодка будет постоянно находиться под действием большей силы трения и быстрее износится, чем вторичная. Поэтому для равномерного изнашивания фрикционную накладку на первичной колодке делают больших размеров, чем на вторичной.

б) С равными приводными силами и разнесенными опорами. При размещении опор колодок на противоположных сторонах тормозного щита на обе колодки действуют одинаковые силы. Обе колодки работают как первичные. Этот тормозной механизм не создает доп. нагрузок на подшипники колес.

в) С равными перемещениями колодок («плавающие»). Нижние концы пружиной прижимаются к трапециевидному упору, закрепленному на тормозном щите. Концы колодок перемещаются по боковым граням упора. У таких колодок накладки изнашиваются одинаково.

г) Сервотормоз. Нижние концы колодок соединены плавающей тягой. При действии разжимающего устройства на верхние концы колодок левая колодка, имеющая более слабые пружины, первой прижимается к барабану и ч\з подвижный упор передает усилие на правую, прижимая ее к барабану. Обе колодки работают как активные.

Дисковые тормозные механизмы. Они обладают более ↑ эффективностью. Поскольку на передние колеса авто при торможении приходится более значительная часть тормозных сил, оснащение передних колес дисковыми тормозными механизмами улучшает эксплуатационные свойства авто. Тормозные механизмы с вращающимся диском отличаются способом установки невращающейся детали. Различают механизм с а) неподвижной скобой и б) механизм с плавающей скобой.

(а) состоит из тормозного диска, закрепленного на ступице колеса, который с двух сторон охвачен скобой, имеющего внутри гидроцилиндры, поршни которых прижимают к диску с двух сторон тормозные колодки, в результате чего происходит торможение.

(б)Подвижная (плавающая) скоба 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 др. стороны. В этом случае торможение происходит более равномерно.

Тормозной привод - для передачи усилия от органов управления к тормозным механизм., либо для управления посторонними источниками энергии, приводящими в действие тормозные механизмы. Время срабатывания тормозного привода зависит от его конструкции и технического состояния и изменяется от 0,2 до 0,4 с для гидравлических тормозов и от 0,6 до 0,8 с для пневматических тормозов. У автопоездов с пневматическими тормозами время срабатывания тормоза прицепа может достигать 2 с. После срабатывания тормозного привода замедление авто не сразу становится макс., а нарастает до макс. величины за определенное время. Для обеспечения возможности торможения в случае отказа какого-либо элемента рабочей тормозной системы привод тормозного механизма разделяют на независимые контуры, каждый из которых в случае отказа др. автоматически выполняет функцию запасной тормоз. системы.

Схемы образования независимых контуров: 1.Один контур обслуживает тормозные механизмы передних колес, а др. — задних (простейший случай). 2. Один контур обслуживает тормозные механизмы переднего левого и заднего правого колес, а др. — переднего правого и заднего левого колес (диагональные контуры). 3. Один контур обслуживает тормозные механизмы всех передних и задних колес (большой контур), др. — тормоз. механизмы передних колес (малый контур). 4. Один контур обслуживает тормоз. механизмы передних колес и правое заднее, а др. — передние колеса и левое заднее (L-образный контур). 5. Один контур обслужив. тормоз. механизмы передних и задних колес, др. — т.ж. обслуживает тормоз. механизмы передних и задних колес. Наилучшими свойствами обладает последняя схема — схема разделения на контуры, предусматривающая полное сохранение тормозных качеств в случае отказа одного из контуров рабочей тормозной системы. Она сложна и применяется в основном на дорогих легковых авто.

По виду применяемого рабочего тела приводы бывают: 1.Механические, 2. Гидравлические, 3. Пневматические, 4. Комбинированные (пневмо-гидравлич., электропневматич.).

1) Механический – система рычагов, тяг, валиков, тросов, ч\з которые усилие от педали или рычага управления передается к тормоз. механизмам. Применяется в качестве привода стояночной системы. Прост по конструкции, не нуждается в преобразователе энергии, так как педаль или рычаг управления являются его частью. «-»: - трудность одновременного торможения всех колес и необходимого распределение тормозн. усилия. – частые регулировки. – низкий КПД (0,4-0,6).

2) Гидравлический. Принцип действия основан на свойстве не сжимаемости жидкости, находящейся в покое, способности передавать создаваемое в любой точке давление одинаково всем точкам замкнутого объема жидкости. Применяется в качестве привода рабочей тормоз. системы легковых авто и грузовых авто малой и средней грузоподъемности.

«+»: - одновременность торможения всех колес (в принципе) и желаемое распределение тормозных сил; - ↑ КПД — 0,9 и выше при нормальной t° окружающей среды; - малое время срабатывания (экстренное торможение — 0,1 с); - простота конструкции и удобство компоновки.

«-»: - невозможность получения большого передаточного числа; - выход из строя при местном повреждении; - невозможность продолжительного торможения (↑ давление, нагрев тормозных накладок приблизительно до 500 °С); - ↓ КПД при низких t° (↑ вязкость тормозной жидкости). Привод состоит из педали, главного тормозного цилиндра, трубопроводов, колесных рабочих цилиндров, регулятора давления.

3) Пневматический. Применяется на авто большой грузоподъемности «+» - легкость управления, - удобство привода тормозов прицепов (полуприцепов), - возможность применения сжатого воздуха для различных целей (подкачка шин, управление агрегатами трансмиссии, снегоочистителя., звуковой сигнализации, - достаточная надежность. «-»: - большое время срабатывания, - ↑ масса, размеры, сложность конструкции, - ↑ стоимость.

Основные элементы – компрессор, ресиверы (воздушные баллоны), хранящие запас сжатого воздуха, кран, магистрали и исполнительные элементы, воздействующие на разжимные устройства тормоз. механизмов. Тормоза современных авто могут развивать тормозные силы, которые значительно превышают силы сцепления шин с дорогой. В такой ситуации авто движется с заблокированными (невращающимися) колесами. Проскальзывание колес в некоторых случаях приводит к заносу авто. Для повышения эффективности торможения устанавливают спец. устройства – усилители, АБС.

1) Усилители тормоз. приводов. Применяют в гидравлических приводах для облегчения торможения и сокращения тормозного пути. Для работы используют разряжение во впускном трубопроводе двигателя. Если он расположен м\д тормозной педалью и главным цилиндром – это вакуумный усилит. Если включен непосредственно в гидравлическую часть привода – это гидровакуумный.

2) АБС. Система, оснащенная устройствами управления с обратной связью, которые предотвращает блокировку колес во время торможения и сохраняет управляемость и устойчивость авто. Компоненты: - гидромодулятор, -датчики скорости вращения колеса, - электронный блок управления. Принцип действия: Датчик непрерывно передает в электрон. блок информацию о замедлении тормозящего колеса. Если угловая скорость колеса начин. резко ↓, блок дает команду модулятору уменьшить давление в приводе. При ↓ давления колесо начин. разгоняться.

3) Регуляторы тормозных сил устанавливают в контуре задних тормоз. механизмов с целью предотвращения их блокировки и заноса. Т.к. задние колеса больше склонны к самоблокировке в них устанавливают регулятор давления. Схемы соединения тягача с прицепом: 1) Однопроводная. Соединительная магистраль используется в качестве питающей и управляющей. При отпущенной педали тормоза ч\з воздухораспределить (ВР) происходит подкачка ресивера прицепа. При нажатии на педаль давление в соединительной магистрали падает. (тормозной кран обратного действия) ВР направляет сжатый воздух в тормоз. камеры прицепа. 2) Двухпроводная. 1 магистраль используется как питающая, др. управляющая. По питающей происходит постоянная подпитка ресивера. При нажатии на педаль давление по направляющей магистрали ↑ (используется тормозной кран прямого действия). ВР направляет сжатый воздух из ресивера в тормоз. камеры.

Тормозные механизмы, установленные на одной оси должны иметь одинаковую эффективность - это является одним из условий обеспечения устойчивости авто при торможении. Различие в эффект. правых и левых тормозных механизмов вызвано попаданием на тормозные колодки тормозной жидкости, масла или воды. При этом авто смещается в сторону и при неблагоприятных условиях может потерять устойчивость и опрокинуться. Для ↑ надежности рабочих тормозных систем предусмотрены двойные связи м/у педалью управления и тормозными механизмами. (тормоз с двухконтурным приводом). При выходе из строя одного контура второй обеспечив. торможение, хотя и с меньшей эффективностью. (20—30 % от эффективности исправной системы, хотя считается надежным если обеспечивает не < 50 % эффективн. торможения). Для ↑ безопасности и эффективности торможения на скользких дорогах применяются АБС. При торможении авто с АБС не теряется устойчивость и управляемость. Однако из-за ↑ стоимости эти систем применяются редко, в основном на дорогостоящих легк. авто единичного или мелкосерийного производства. Требования к эффективности тормоз. систем различных ТС. (Тормозной путьне > (м), и установившееся замедление не < (м/с²)): Легковые авто 14,7 и 5,8; Груз. и автобусы 18,3 и 5; груз. с прицепом (полуприцеп) 19,5 и 5; двухколесные мотоциклы и мопеды 7,5 и 5,5: мотоциклы с боковым прицепом 8,2 и 5.