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.

 

Тормозная система с пневматическим приводом[править]

 

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.

 

 

 

 

 

53 антиблокировочная система (АБС, ABS; нем. Antiblockiersystem, англ. Anti-lock braking system) — система, предотвращающая блокировку колёс транспортного средства при торможении. Основное предназначение системы — предотвращение блокировки тормозов и сохранение контроля над курсовой устойчивостью и поворачиваемостью. Тем не менее АБС не гарантирует уменьшения тормозного пути.

В настоящее время АБС, как правило, является более сложной электронной системой торможения, которая может включать в себя противобуксовочную систему, систему электронного контроля устойчивости, а также систему помощи при экстренном торможении.

АБС устанавливается на легковых и грузовых автомобилях, мотоциклах, прицепах, а также на колёсном шасси самолётов. Авторы журнала «За рулём» считают, что по состоянию на 2008 год антиблокировочная система ставится на 75 % выпускаемых автомобилей[1].

Принцип действия АБС[править]

При движении транспортного средства пятно контакта его колёс находится в неподвижности относительно дорожного полотна, то есть на колесо действует сила трения покоя. Так как эта сила больше, чем сила трения скольжения[2], замедление при вращении колёс со скоростью, соответствующей скорости движения транспортного средства, будет эффективнее, чем замедление при проскальзывании колёс относительно дорожного полотна. Кроме того, транспортное средство, одно или несколько колёс которого находятся в скольжении, теряет управление. Грубо говоря, система предотвращает стопорение колёс и предотвращает юз при торможении, что положительно сказывается на устойчивости и управляемости транспортного средства в режиме торможения.

Устройство системы[править]

АБС состоит из следующих основных компонентов:

датчики скорости либо ускорения (замедления), установленные на ступицах колёс транспортного средства;

управляющие клапаны, которые являются элементами модулятора давления, установленные в магистрали основной тормозной системы;

блок управления, получающий сигналы от датчиков и управляющий работой клапанов.

Модуляторы

 

Выполняют эту команду модуляторы, содержащие, как правило, два электромагнитных клапана. Первый перекрывает доступ жидкости в магистраль, идущую от главного цилиндра к колесу, второй - при избыточном давлении открывает путь тормозной жидкости в резервуар гидроаккумулятора.

Принципиальная схема пневматического модулятора АБС:

1, 2 — электромагнитные клапаны;

3 — следящий поршень;

4, 6 — пружина;

5 — корпус впускного и атмосферного клапанов;

7 — седло атмосферного клапана;

А — полость, соединяющая тормозной кран с модулятором;

Б — полость, соединяющая модулятор с атмосферой;

В — полость, соединяющая воздушный баллон с модулятором;

Г — полость, соединяющая модулятор с рабочей полостью тормозной камеры;

Д — полость, соединяющая тормозную камеру через модулятор с атмосферой

 

Модулятор АБС имеет, как правило, диафрагменную конструкцию. Такая конструкция обеспечивает более высокое быстродействие по сравнению с поршневой. Модулятор имеет два электроклапана 1 и 2 и два пневмоклапана. Выходы модулятора подключены к тормозному крану, к тормозной камере и к атмосфере.

При торможении без срабатывания АБС воздух поступает от крана на выход к тормозному крану, отжимает диафрагму верхнего пневмоклапана и проходит на выход к тормозной камере. Одновременно он поступает через большой канал к нижнему пневмоклапану, который дополнительно прижимается к своему седлу, перекрывая атмосферный выход. Верхний пневмоклапан находится в открытом положении, так как полость соединена с атмосферой через электроклапан отсечки. При растормаживании тормозным краном воздух проходит через модулятор в обратном направлении, от выхода к тормозной камере к тормозному крану.

При работе АБС модулятор обеспечивает трехфазный рабочий цикл.

В фазе сброса давления на оба электроклапана модулятора подается напряжение от электронного блока управления. Электроклапан отсечки закрывает атмосферный выход и одновременно пропускает воздух от выхода к тормозному крану через малый канал в полость. Давление с обеих сторон диафрагмы верхнего пневмоклапана выравнивается, и он усилием пружины закрывается. Одновременно из-за срабатывания электроклапана сброса открывается нижний пневмоклапан. Через него воздух из тормозных камер выходит в атмосферу.

Выдержка тормозного давления (вторая фаза) на постоянном уровне производится при подаче напряжения только на электроклапан отсечки. В этом случае оба пневмоклапана закрыты. В третьей фазе электроклапаны обесточены и воздух проходит из тормозного крана в тормозную камеру.

Установка трехфазовых модуляторов около каждого колеса автомобиля позволяет реализовать любой принцип регулирования.

Несмотря на установленную на автомобиле АБС рекомендуется сохранять в тормозном приводе регулятор тормозных сил, хотя это и не требуется нормативами. Считается, что регулятор сохраняет комфортабельность движения и расход воздуха и снижает вероятность вступления в работу АБС.

Неисправность АБС не может быть полностью исключена, поэтому необходимо выбирать такое подключение датчиков и модуляторов, которое обеспечит сохранение свойств системы даже при наличии некоторых отказов. Часто выбирается диагональная схема подключения. К каждому процессору подключаются датчик и модулятор двух колес по диагонали: одного переднего и одного заднего. В этом случае при единичной неисправности отключается только одна диагональ. Одно незаблокированное переднее колесо и одно заднее колесо обеспечат остаточную устойчивость и управляемость автомобиля. Лампа, сигнализирующая о неисправности АБС, подключается параллельно к обоим каналам блока управления. Поэтому, даже если она горит, одна из диагоналей еще может находиться в исправном состоянии. Самодиагностика исправности АБС начинается при включении зажигания и производится непрерывно при движении ТС. Концепция двухканальной электроники с диагональным распределением каналов считается важным элементом надежности АБС для грузовых автомобилей и автобусов, т. к. единичный отказ в АБС не может застать врасплох водителя, привыкшего к помощи системы при торможении. К блоку управления АБС может подключаться тормоз-замедлитель. Электроника автоматически отключает замедлитель, когда АБС вступает в работу.

Опыт эксплуатации АБС свидетельствует о высокой надежности этой системы. Отказы составляют около 0,2 %. Наиболее часто отказывают электрические соединения блока управления, датчиков и модуляторов, а также соединения между тягачом и прицепом. Отказы модуляторов (в том числе из-за замерзания) незначительны. Неисправности датчиков связаны в основном с увеличением зазоров в подшипниках ступицы колеса.

 

Подвеска автомобиля предназначена для обеспечения упругой связи между колесами и кузовом автомобиля за счет восприятия действующих сил и гашения колебаний. Подвеска входит в состав ходовой части автомобиля.

Подвеска автомобиля имеет следующее общее устройство:

направляющий элемент;

упругий элемент;

гасящее устройство;

стабилизатор поперечной устойчивости;

опора колеса;

элементы крепления.

 

Направляющие элементы обеспечивают соединения и передачу сил на кузов автомобиля. Направляющие элементы определяют характер перемещения колес относительно кузова автомобиля. В качестве направляющих элементов используются всевозможные рычаги: продольные, поперечные, сдвоенные и др.

Упругий элемент воспринимает нагрузки от неровности дороги, накапливает полученную энергию и передает ее кузову автомобиля. различают металлические и неметаллические упругие элементы. Металлические упругие элементы представлены пружиной, рессорой и торсионом.

В подвесках легковых автомобилей широко используются витые пружины, изготовленные из стального стержня круглого сечения. Пружина может иметь постоянную и переменную жесткость. Цилиндрическая пружина, как правило, постоянной жесткости. Изменение формы пружины (применение металлического прутка переменного сечения) позволяет достичь переменной жесткости.

Листовая рессора применяется на грузовых автомобилях.