Воздушные тормоза на авто
3 причины, почему на грузовиках тормоза пневматические, а не гидравлические?
Услышать, что грузовик тронулся с места, можно с очень большого расстояния, так как перед тем, как машина поедет, раздаётся шипение тормозов. Многие автомобилисты задаются вопросом, а почему в грузовых машинах используется именно воздух в тормозах, а не привычная обычным водителям тормозная жидкость?
Надёжность и практичность
Пневматические тормоза используются из соображений практичности, так как они имеют простую конструкцию и не нуждаются в частом обслуживании. Более того, грузовые автомобили имеют существенно большую длину, по сравнению с легковушками, а сделать гидравлическую магистраль таких размеров будет непросто. Да и гидравлика склонна к протечкам, что для водителя грузовика было бы смертельно опасно.
Качество торможения
Пневматические тормоза гораздо лучше останавливают многотонный автомобиль, чем могли бы это сделать гидравлические механизмы. Такое поведение тормозом обусловлено физической особенностью сжатого воздуха, который в состоянии покоя может сохранять энергию. Гидравлика же может сжимать колодки только в тогда, когда к ней прикладывается усилие. Таким образом, если бы на грузовой машине стояли гидравлические тормоза, то после нажатия на педаль тормоза проходило бы очень много времени до того момента, пока начнут тормозить задние колёса, так как жидкость должна быть сжата по всей длине машины. Пневматические же тормоза срабатывают мгновенно.
Безопасность
Последняя причина, почему на грузовиках используется воздух, а не тормозная жидкость – это повышенные требования к безопасности грузовиков. В грузовой машине может быть сразу несколько видов тормозов – рабочий, запасной, стояночный и вспомогательный. Такое количество систем безопасности является жизненной необходимостью при перевозке тяжёлых грузов. Например, при отрыве от машины прицепа разрывается и воздушная магистраль, что приводит к срабатыванию на прицепе запасного тормоза, который блокирует колёса. Да и чтобы удерживать на склоне многотонную машину, необходимы мощные тормозные механизмы с большой силой сжатия.
Почему грузовики и автобусы в отличие от легковых авто оснащены пневматическим тормозом?
Когда грузовой автомобиль тормозит, он пыхтит. Это сжатый воздух из тормозных камер выдувается наружу.
Рядом с тормозящим легковым автомобилем мы ничего подобного не услышим: рабочим телом его тормозной системы является тормозная жидкость, никуда дальше расширительного бачка из системы не уходящая. У гидравлических тормозов есть ряд преимуществ, прежде всего быстродействие, большая отзывчивость, по причине несжимаемости тормозной жидкости (для скоростных и высокоманевренных машин это важный момент).
Но стандартом для тяжелого коммерческого транспорта выбрана пневматика. Почему? Во‑первых, потому, что она проще в обслуживании. Например, при сцеплении-расцеплении тягача и прицепа необходимо соответственно смыкать-размыкать их тормозные системы. Если бы здесь применялась гидравлика, пришлось бы проводить дополнительную операцию по изгнанию воздуха из системы. А в пневматическом тормозе воздух — это и есть рабочее тело, и изгонять его не нужно.
При утечке жидкости из гидросистемы потерю требуется обязательно компенсировать новой порцией тормозной жидкости. А в пневмотормозе нет никакой жидкости — есть всегда доступный воздух, который компрессор закачивает в систему. К преимуществам пневмотормоза относят и нечувствительность к небольшой разгерметизации, так как давление постоянно поддерживается компрессором.
Пневматическая тормозная система автомобиля
31.01.2018 Автор: Master Service 78030
Нас интересует именно автомобильный вариант пневматического тормозного привода. В статье мы расскажем о:
Классификация пневматических тормозных систем
Пневматические тормозные системы также классифицируют по количеству рабочих контуров-магистралей. Встречаются 3 вида систем:
Большой выбор тормозных суппортов
Конструкция пневматической тормозной системы
Конструкция пневматического тормозного привода примерно одинаковая для всех видов автомобилей. Отличаться могут отдельные узлы и элементы.
Компрессор. Нагнетает воздух в ресиверах (баллонах). Компрессор устанавливают в переднюю часть автомобиля возле блока двигателя. Агрегат работает от клиновидного ремня, который соединяет шкив компрессора и шкив радиаторного вентилятора.
Ресиверы или баллоны. В ресиверах хранится запас сжатого воздуха. Пневматические тормоза оборудованы двумя ресиверами. Первый баллон, который в народе называют “мокрым”, оборудован предохранительным клапаном и краном для слива конденсата. На втором ресивере есть только кран для слива конденсата. Предохранительный клапан, который контролирует давление во втором баллоне, установлен дальше по магистрали в тормозном кране.
Предохранительный клапан. Защищает систему от перегрузки и сбрасывает избыточное давление. Количество защитных клапанов зависит от типа конструкции и количество контуров магистралей.
Регулятор давления. Контролирует и поддерживает оптимальное давление в системе, а при необходимости впускает или выпускает воздух в устройство разгрузки компрессора.
Осушитель воздуха. Выделяет пары воды и другие примеси (например, пары масла) из всасываемого воздуха. В современных моделях автомобилей осушитель совмещен с регулятором давления, поэтому последний как отдельный узел отсутствует.
Тормозные узлы с силовыми цилиндрами (тормозными камерами). Установлены на колесах автомобиля, отвечают за остановку транспортного средства. Каждый узел оборудован тормозным цилиндром, в который по трубопроводу под давлением поступает воздух и который прижимает тормозные колодки к барабану.
Разобщительный кран. Элемент встречается только в тягачах с прицепами. Через кран пневматическую тормозную систему тягача соединяют с тормозной магистралью прицепа. Кран объединяет две системы, увеличивает устойчивость и управляемость автомобиля, уменьшает риск заноса прицепа при торможении.
Пневмоусилители. Агрегаты увеличивают показатели давления до необходимого уровня и уменьшают нагрузку на компрессор. Количество усилителей отличается в различных моделях автомобилей.
Трубопровод. Система труб и шлангов соединяет все узлы и элементы. Количество ответвлений трубопровода зависит от количества контуров пневматической тормозной системы.
Педаль тормоза. Элемент передает усилие на поршни тормозного крана и открывает каналы для сжатого воздуха от ресиверов на тормозные камеры колес.
Рычаг ручного тормоза.
Принцип работы и функционал пневматического тормозного привода
Рассмотрим основные этапы и процессы, которые происходят в пневматической тормозной системе.
Пневмокомпрессор для автомобилей МАЗ с двигателем OM 906 LA
Регулятор давления, который расположен либо как отдельный узел, либо встроен в осушитель, контролирует и оптимизирует давление воздуха, а когда ресиверы заполнены полностью, обеспечивает холостой ход компрессора. Если регулятор давления не работает, его подменяет предохранительный клапан.
Ресиверы системы соединены последовательно. В нижней части первого баллона находится спускной кран, через который из энергоносителя выводится конденсат и пары масла. Второй баллон соединен с краном, который оборудован регулятором давления и предохранительным клапаном. Последние сбрасывают лишний воздух и нормализуют давление в системе, если оно превышает допустимое.
Большой выбор тормозных суппортов
Когда водитель нажимает педаль тормоза, тормозной кран открывает доступ для сжатого воздуха, который из ресиверов поступает в тормозные камеры колес. В цилиндрах увеличивается давление, разжимные кулаки прижимают колодки к тормозным барабанам колес и останавливают автомобиль. Когда водитель отпускает педаль, клапаны тормозных камер колес выводя воздух и колодки возвращаются в исходное положение.
Пневматический барабанный тормозной узел в сборе на автомобиле
Водитель может следить за состоянием пневматической тормозной системы по манометру, который показывают давление сжатого воздуха в ресиверах и тормозных камерах. Манометр соединен с датчиками давления, которые передают данные на приборную панель в кабину водителя.
Преимущества и недостатки пневматики
Чем пневматические тормоза лучше гидравлических:
Однако и у гидравлики есть свои преимущества:
Именно благодаря отличиям между двумя видами тормозных приводов каждый из типов занимает свою нишу и практически не конкурирует с аналогом.
Неисправности пневматической тормозной системы. Причины и признаки поломок. Как продлить срок службы тормозов
Основные неисправности пневматической тормозной системе:
Тормозная система грузового автомобиля: назначение, устройство и принцип работы
Тормозная система грузового автомобиля— ключевой узел, отличающийся большим количеством элементов, увеличенными размерами и массой, а также более высокими требованиями к надежности. Современные грузовики комплектуются тормозами с пневмоприводом, работающими на принципе сжатого воздуха и поддерживающими необходимое давление в системе.
Ниже подробно рассмотрим, какие бывают виды тормозных систем, в чем их отличия и особенности. Отдельно разберем порядок и нюансы работы пневматической тормозной системы, а также принципы взаимодействия ее узлов.
Отличия тормозной системы грузового и легкового автомобилей, классификация по принципу действия
Конструктивно тормозные системы грузовика и легковой машины почти не отличаются. Главной особенности являются габариты и вес комплектующих узлов. Условно тормоза грузовика бывают следующих видов (по принципу действия).
Механические
Применяются в системе ручного / стояночного тормоза. В состав механизма входят рычаги, тяговая система, уравнители и другие элементы. Приводной узел подает ручнику информацию о фиксации автомобиля на одном месте даже при нахождении под сильным наклоном. Применяется механизм на парковке, во дворе и других местах, когда необходимо обеспечить нахождение машины на одном месте и избежать ее скатывания.
Гидравлические
Распространенный вид приводного механизма, востребованный, как правило, на легковых автомобилях. Конструктивно в состав привода входит гидроусилитель, педаль, цилиндры тормозов и колес, трубки и трубопроводы. В такой системе сочетается эффективность работы, доступность, легкость обслуживания и возможность покупки комплектующих во всех автомобильных магазинах.
Конструктивно гидравлические тормоза бывают:
Дисковые
Отличаются надежностью и эффективностью. Конструктивно состоят из накладок, охватывающих диск, установленный и вращающийся на колесной ступице. При срабатывании тормоза работает приводной механизм, воздействующий на накладки. Последние сдавливают на диск с двух сторон, тормозят его и останавливают транспортное средство.
Барабанные
Более доступный вид тормозов, предусматривающий установку специальных накладок внутри барабанной полости. После нажатия педали колодки расходятся и контактируют со стенкой барабана, предотвращая вращение колеса. Чем сильнее нажатие на педаль, тем быстрей останавливается транспортное средство.
Барабанный тормозной механизм проигрывает дисковому по всем параметрам. Чтобы сэкономить на изготовлении автомобиля, производители часто ставят дисковый вариант спереди, а «барабаны» остаются для задней оси.
Гидравлический привод появился еще в 1910-1915-х годах, а в автомобилестроении применяется с 1924-го. Популярность обусловлена одновременным торможением колес, небольшим временем срабатывания (до 0,2 с), высоким КПД на уровне 90%, небольшими габаритами / массой и простой конструкцией.
Пневматические
Тормозная система с пневматическим приводом— наиболее распространенный вид тормозов для грузовых автомобилей и специальной технике.
На легковых машинах они не применяются. По особенностям работы система имеет много общего с гидравлической с той разницей, что главным рабочим элементом является не жидкость, а воздух, поступающий под давлением с помощью компрессора.
После нажатия на педаль воздух направляется к тормозным элементам и обеспечивает их работу. Дополнительно применяются и другие виды тормозных систем— вакуумная, электрическая и комбинированная. Они используются реже, поэтому не будем останавливаться на них подробно.
Четыре типа тормозов
Для надежности в грузовых автомобилях применяется целый комплекс тормозных узлов. Так, система грузовика условно делится на четыре типа:
Оптимальный вариант, когда в грузовом автомобиле применяются одновременно все озвученные выше системы, обеспечивающие безопасность эксплуатации и своевременную остановку грузовика даже в сложных условиях.
Основные рабочие элементы тормозной пневмосистемы
Как отмечалось, в грузовых машинах чаще всего применяются пневматические тормоза, которые конструктивно состоят из следующих элементов.
Компрессор
Монтируется на маховике силового узла и обеспечивает подачу воздуха с необходимым давлением. Он поступает через трубопровод, очищается, а после подается к цилиндрам компрессора.
При достижении давления в 0,7 МПа останавливается подача в пневматическую систему, а при снижении до 0,65 МПа —прекращается выход в атмосферу. Компрессор монтируется в передней части грузовика в непосредственной близости от мотора.
Работает от клиновидного ремня, объединяющего шкивы вентилятора охлаждения и компрессорного механизма. Давление определяется по манометру. После нажатия на педаль воздух подается в тормозные отсеки, а на следующем этапе колодки сжимаются и обеспечивают торможение.
Главный тормозной цилиндр (ГТЦ)
Назначение узла состоит в восприятии усилия, которое передается от тормозной педали / рычага. Механизм отличается по конструктивным особенностям и принципу действия. В состав входит кожух цилиндра, поршень, уплотнители и соединительные узлы. В сложных конструкциях применяется два или более контуров с увеличенным количеством поршней. В некоторых версиях тормозных систем используются двойные цилиндры.
Возле ГТЦ предусмотрена емкость с тормозной жидкостью, которые соединяется с гидравлическим цилиндром. При использовании индивидуального бака он соединяется с ГТЦ с помощью резиновой трубы. Благодаря этой особенности, обеспечивается пополнение жидкости в случае течи, принятии лишнего рабочего состава при расширении и т. д.
К примеру, в грузовом автомобиле Газ 53 предусмотрено 2-контурная система, а ГТЦ имеет двухсекционное исполнение. Каждый из них работает со своим контуром. Также имеется две емкости, которые объединяются с ГТЦ через пру отверстий.
В новых моделях ГТЦ предусмотрены устройства, сигнализирующие об изменении объема жидкости в баке. В этом случае зажигается контрольная лампа на приборной панели, показывающая водителю о необходимости доливки.
Главными элементом является датчик, отличающийся поплавковой конструкцией и обеспечивающий замыкание контактной группы при снижении жидкости ниже допустимого уровня. При заливке системы необходимо удаление воздуха.
Колесные рабочие цилиндры
Один из главных узлов пневматической тормозной системы, обеспечивающий приведение в действие тормозов— рабочие цилиндры. Конструктивно состоят из двух поршней, которые обеспечивают передачу усилия и остановку автомобиля.
Для срабатывания этих элементов необходимо нажать на педаль тормоза. При ее удерживании происходит движение поршней, воздействующих на колодки и обеспечивающих замедление вращения барабана.
После отпускания педали происходит возврат поршня в первоначальное состояние, но с учетом установленного зазора. В случае износа тормозных колодок происходит смещение кольца вдоль цилиндра для поддержания оптимального расстояния.
Регулятор давления
В его функции входит контроль и поддержание необходимого давления в системе. При необходимости устройство подает дополнительный поток воздуха или спускает его для поддержания работоспособности системы.
Кроме рассмотренных выше узлов, пневматическая система грузовика включает в себя:
Принцип работы пневматических тормозов, взаимодействие рабочих элементов
При пуске мотора запускается компрессор, который принимает воздушный поток и направляет его в тормозную систему до создания нужного давления. Этот параметр контролируется регулятором, который при необходимости выводит излишний воздух за пределы механизмов грузового автомобиля. На следующем этапе поток направляется в осушитель, где из него удаляются лишние добавки и убирается влага.
Очищенный и высушенный поток является гарантией стабильной и бесперебойной работы системы, в первую очередь в холодную погоду. Как правило, осушитель и регулятор находятся в одном корпусе, где дополнительно предусмотрен ресивер для регенерации.
После подготовки воздуха производится его распределение с помощью 4-контурного клапана в следующих направлениях:
Ресиверы обеспечивают необходимый объем сжатого воздуха, подача которого регулируется водителем путем нажатия и опускания педали тормоза. Через специальный кран поток под давлением идет в камеры (сначала передние, а потом и задние). Далее штоки воздействуют на элементы разделения / сжатия колодок системы, и машина останавливается.
В контуре ручных и дополнительных тормозов воздух из накопителя идет к тормозному крану, управляющего воздушным потоком, к энергоАКБ. Последние монтируются на задней оси и имеют тормозной кран, обеспечивающий сброс лишнего давления.
Главным действующим элементом являются тормозные камеры, которые под действием пружин обеспечивают фиксацию автомобиля в стояночном положении. Наличие энергоАКБ позволяет исключить аварии, ведь остановка грузовика происходит даже при снижении давления ниже определенного уровня, то есть в аварийных ситуациях.
Параллельно из ресиверного механизма ручных и дополнительны тормозов идет питания к управляющему крану прицепа. Пневомсистемы машины и прицепного устройства объединяются с помощью специальных головок, а сигналы управления также подаются от тормозов машины.
При наличии прицепа магистрали питания и управления коммутируются отдельно. При установке тормозных камер на прицепном устройстве с энергоАКБ формируется управляющая цепь для этих устройств. По магистрали поток воздуха обходит тормозной кран и заполняет ресивер прицепной конструкции. Далее пневматический сигнал идет к управляющей цепи крана, управляемого одним-двумя регулятора.
АБС грузовой машины и прицепной конструкции контролируют равномерность торможения. Они работают, благодаря модуляторам, датчиком угловой скорости, ЭБУ и информирующим лампочкам.
Важный элемент пневмосистемы— манометр, по которому можно увидеть давление, а также лампы-индикаторы разных цветов, обеспечивающие контроль и своевременное информирование о наличии сбоев в работе системы. Все необходимые сведения выводятся водителю на приборную панель.
Итоги
Тормозная пневматическая система — сложный механизм, состоящий из множества узлов. Каждый из элементов очень важен, ведь обеспечивает адекватность и прогнозированность эксплуатации грузового автомобиля в разных условиях.
При этом шофер должен знать устройство, особенности работы и назначение главных элементов, а также уметь делать простой ремонт тормозной системы. При правильной эксплуатации и своевременном обслуживании тормоза грузовика никогда не подведут и выручат даже в экстремальной ситуации.
Тормозная система грузового автомобиля Камаз
Пневматическая тормозная система тягачей и прицепов. Конструкция
Большинство современных грузовых автомобилей, прицепов к ним и автобусов оснащено пневматической тормозной системой, работа которой связана со взаимодействием большого количества управляющих и исполнительных элементов. Проведение проверки технического состояния и инструментального контроля указанной системы требует от диагностов хорошего понимания общих принципов ее построения и функционирования. Поэтому целесообразно остановиться на конструктивных особенностях данной системы более подробно.
Пневматическая тормозная система — это тормозная система, привод которой осуществляется посредством использования энергии сжатого воздуха. При этом под тормозным приводом подразумевается совокупность элементов, находящихся между органом управления и тормозом и обеспечивающих их функциональную взаимосвязь. В тех случаях, когда торможение осуществляется целиком или частично с помощью источника энергии, не зависящего от водителя, содержащийся в устройстве запас энергии также считается частью привода.
Рис. Пневматическая одноконтурная тормозная система
Привод, как правило, подразделяется на две функциональные части:
При этом управляющие и питающие магистрали, соединяющие буксирующие транспортные средства и прицепы, не рассматриваются в качестве частей привода.
Привод управления — это совокупность элементов привода, которые управляют функционированием тормозов, включая функцию управления необходимым запасом энергии.
Энергетический привод — совокупность элементов, которые обеспечивают подачу на тормоза энергии, необходимой для их функционирования, включая запас энергии, используемой для работы тормозных механизмов.
Тормоз — это устройство, в котором возникают силы, противодействующие движению транспортного средства. Тормоз может быть фрикционным (когда эти силы возникают в результате трения двух движущихся относительно друг друга частей транспортного средства), электрическим (когда эти силы возникают в результате электромагнитного взаимодействия двух движущихся относительно друг друга, но не соприкасающихся частей транспортного средства), гидравлическим (когда силы возникают в результате действия жидкости, находящейся между двумя движущимися относительно друг друга элементами транспортного средства), моторным (когда эти силы возникают в результате искусственного увеличения тормозящего действия двигателя, передаваемого на колеса).
Рис. Схема простейшего пневмотормоза автомобиля: 1 — ресивер; 2 — педаль; 3 — кран; 4 — тормозной цилиндр; 5 — пружина; 6 — шток тормозного механизма; 7 — тормозная колодка
Элементы системы фрикционного тормоза называются тормозными механизмами.
В пневматических тормозных системах приводом управления являются элементы пневмопривода, с помощью которых подаются сигналы на автоматическое или регулируемое срабатывание элементов энергетического привода. На управляющих элементах пневмопривода (тормозных кранах, клапанах, регуляторах и т.п.) вход управляющего пневмосигнала всегда обозначается цифрой 4. Такое же обозначение данного сигнала имеет место на функциональных и структурных схемах.
Энергетическим приводом в пневматических тормозных системах являются элементы, с помощью которых осуществляется питание сжатым воздухом элементов привода управления или исполнительных элементов энергетического привода (тормозных камер, энергоаккумуляторов, пневмоцилиндров и т.п.). Науправляющих элементах пневмопривода вход питающей магистрали всегда обозначается цифрой 1. Следует отметить, что в ряде случаев управляющий сигнал может одновременно выполнять функции питающего. В этом случае на элементах и схемах пневмопривода вход такого сигнала все равно обозначается цифрой 1.
Любой выходной пневматический сигнал или воздействие обозначается на элементах управления или схемах цифрой 2.
В случае, когда какие-либо элементы управления имеют несколько входов или выходов, относящихся к различным контурам тормозной системы, они маркируются цифрами (в порядке возрастания), следующими после обозначения, указанного выше (например, 11, 12, 21, 22 и т.п.).
Цифрой 3 на элементах тормозного привода обозначается связь с атмосферой.
Рассмотрим функционирование пневмопривода тормозной системы и отдельных ее элементов на примере системы грузового автомобиля, предназначенного для буксирования прицепа и, соответственно, прицепа, буксируемого таким тягачом.
В целях обеспечения надежности работы пневматический привод разделяется на несколько контуров, относительно независимых друг от друга. Первый из них называется питающим и выполняет функцию подготовки сжатого воздуха к применению в пневмосистеме в качестве рабочего тела.
Компрессор — это воздушный насос, который нагнетает воздух в питающий контур и, как правило, осуществляет первичную регулировку его давления. Регулятор давления управляет подачей сжатого воздуха компрессором с целью поддержания его давления в заданных пределах. Осушитель воздуха производит подготовку сжатого воздуха для использования в пневмосистеме.
Основная его задача — отделение от воздуха паров воды и от- фильтровывание различных примесей (в основном паров масла). В современных системах осушитель совмещает функции отделения от примесей и регулировки давления, поэтому в таких системах регулятор давления как отдельный узел отсутствует. Поскольку большинство осушителей работает по принципу регенерации, они имеют отдельный ресивер, с помощью которого обеспечивается регенеративная функция.
В некоторых видах пневмосистем может применяться предохранитель от замерзания, смешивающий со сжатым воздухом летучую низкозамерзающую жидкость для предотвращения замерзания воды, конденсирующейся на элементах тормозного привода при низких температурах. Однако эти устройства в настоящее время применяются редко, так как современные модели осушителей обеспечивают подготовку сжатого воздуха с достаточной эффективностью.
Рис. Схема пневмопривода тормозной системы: а — грузового автомобиля-тягача; б — прицепа; 1 — компрессор; 2 — регулятор давления; 3 — осушитель воздуха; 4 — регенерационный ресивер; 5 — четырехконтурный защитный клапан; 6-8 — ресиверы контуров пневмопривода; 9 — дополнительные потребители воздуха; 10 — манометр; 11 — контрольные и аварийные сигнализаторы; 12 — ножной тормозной кран; 13 — модулятор АБС переднего колеса; 14 — тормозная камера переднего колеса; 15 — обратный клапан; 16 — ручной тормозной кран; 17 — ускорительный клапан; 18 — регулятор тормозных сил задней оси; 19 — модулятор АБС заднего колеса; 20 — тормозная камера с энергоаккумулятором; 21 — тормозной кран управления тормозной системой прицепа; 22, 29 — питающие соединительные головки; 23, 30 — соединительные головки управляющей магистрали; 24 — электронный блок управления АБС тягача; 25 — контрольные лампы АБС; 26 — датчик АБС переднего колеса; 27 — датчик АБС заднего колеса; 28, 44 — соединительная вилка АБС; 31, 32 — фильтры воздуха; 33 — тормозной кран прицепа; 34 — ресивер; 35 — кран растормаживания прицепа; 36 — клапан соотношения давлений; 37 — регулятор тормозных сил передней оси; 38 — модулятор АБС передней оси; 39 — тормозные камеры передней оси; 40 — регулятор тормозных сил задней оси; 41 — модуляторы АБС средней и задней оси; 42 — тормозные камеры средней оси; 43 — тормозные камеры задней оси; 45 — электронный блок управления АБС прицепа; 46 — диагностический разъем АБС прицепа; 47 — датчики АБС передних колес; 48 — датчики АБС задних колес
После прохождения через осушитель сжатый воздух поступает к четырехконтурному защитному клапану. Основные функции данного устройства:
Четырехконтурный защитный клапан распределяет воздух по следующим контурам:
Каждый из контуров имеет исполнительные элементы, которые и реализуют конечную функцию непосредственного воздействия на тормозной механизм, а контур тормозной системы прицепа имеет соединительные головки для подключения к управляющей и питающей магистралям тягача.
В контурах I и II рабочей тормозной системы сжатый воздух после ресиверов подается к ножному тормозному крану в верхнюю и нижнюю секции соответственно. Внутри данного элемента происходит формирование либо чисто управляющего, либо комбинированного (управляющего и одновременно питающего) сигнала, который поступает непосредственно (как показано на рисунке для тормозов передних колес) или через определенные управляющие элементы 18 (как показано на рисунке для тормозов задних колес) к исполнительным элементам тормозных систем (14, 20). В качестве дополнительных управляющих элементов могут выступать ускорительные (релейные) клапаны, регуляторы тормозных сил, обеспечивающие функцию ускорительных кранов, краны быстрого оттормаживания и т.п. В качестве исполнительных элементов могут служить простые диафрагменные тормозные камеры либо комбинированные тормозные камеры с энергоаккумулятором.
В контуре III сжатый воздух поступает к ручному тормозному крану аварийной и стояночной тормозных систем, где формируется, как правило, чисто управляющий сигнал, который при поступлении на ускорительный клапан 17 аварийной тормозной системы производит подачу или сброс давления воздуха из секции энергоаккумулятора комбинированной тормозной камеры. Воздухом этого же контура осуществляется питание тормозного крана управления тормозами прицепа. Через данный кран происходит питание тормозной системы прицепа посредством соединительной головки, а также формируется управляющий сигнал как результат воздействия сигналов от тормозных кранов рабочей, аварийной и стояночной систем. Этот сигнал подается на соединительную головку управляющей магистрали.
К контурам тормозной системы подсоединяются контрольно- измерительные приборы. Обычно это манометры, указывающие давление в контурах I и II, или один общий манометр. Кроме того, имеются контрольные лампочки, которые сигнализируют о падении давления в контурах пневмопривода.
К пневмосистеме тягача подключен ряд компонентов АБС, реализующих данную функцию для всего комбинированного транспортного средства. В их число входят датчики АБС, считывающие значения угловой скорости колес, электронный блок управления, суммирующий и анализирующий сигналы датчиков и формирующий сигнал для выходного воздействия, модуляторы АБС (электромагнитные клапаны), играющие роль исполнительных механизмов, соединительная вилка прицепа, а также контрольные и диагностические лампы, подающие сигналы о техническом состоянии системы.
Прицеп снабжается сжатым воздухом от тягача через питающую соединительную головку, окрашенную в красный цвет. Пройдя через фильтр и тормозной кран прицепа, воздух поступает в ресивер.
Управляющий пневматический сигнал проходит через соединительную головку управляющей магистрали, окрашенную в желтый цвет, и, пройдя через фильтр, подается на тормозной кран прицепа. Под воздействием этого сигнала в указанном кране формируется выходной управляющий сигнал, который корректируется регуляторами тормозных сил в зависимости от загрузки транспортного средства. На полуприцепах и прицепах, имеющих центральное расположение осей, устанавливается один регулятор тормозных сил. Прицепы с разнесенным положением осей в управляющей магистрали тормозной системы передней оси могут иметь дополнительный клапан согласования давлений, служащий для обеспечения благоприятного соотношения давления воздуха между данными осями. Скорректированный управляющий сигнал подается к модуляторам АБС, которые на прицепах могут играть, кроме того, роль ускорительных клапанов. В зависимости от исполнения системы, а также для соблюдения нормативных требований один модулятор на прицепах может питать исполнительные механизмы оси, отдельного колеса или нескольких колес по одному из бортов прицепа. В пневматической части модуляторов управляющий сигнал преобразуется в сигнал, приводящий в действие исполнительные элементы (тормозные камеры). В ряде случаев на прицепах используются в качестве исполнительных элементов тормозные камеры с энергоаккумуляторами. При этом имеется дополнительная пневматическая магистраль, осуществляющая подачу сжатого воздуха в секции энергоаккумулятора, и устройство приведения в действие стояночной тормозной системы, находящееся вне кабины водителя.
Элементы АБС прицепа включают следующие устройства:
Для проверки корректности работы системы служит диагностический разъем, а для электрического питания системы и поступления управляющих сигналов от тягача — соединительная вилка.
Колесные тормозные механизмы, являясь неотъемлемым звеном ходовой части автомобиля, должны обеспечивать стабильность заданных параметров эффективности торможения в процессе эксплуатации, иметь максимальную прочность и надежно функционировать в любых дорожных условиях. Помимо прочего необходимо обеспечить простоту обслуживания и ремонта важнейших с точки зрения безопасности деталей. В настоящее время на грузовиках и автобусах все шире стали использоваться дисковые тормозные механизмы, некогда ставшие символом прогресса в автомобилестроении.
Повышение надежности и снижение трудоемкости обслуживания — приоритеты в разработке дисковых тормозных механизмов для коммерческого транспорта.
Напомним, дисковый тормозной механизм по сравнению с барабанным имеет меньшую массу, более компактен и стабилен, легче охлаждается. Вдобавок ко всему меньшие зазоры между диском и колодками в расторможенном состоянии (0,05–0,1 мм) позволяют повысить быстродействие и передаточное число тормозного привода. Наконец, достигается более равномерное изнашивание фрикционных материалов в результате одинакового распределения давления по поверхности трения.
Облегченный тормозной механизм Haldex ModulT (DBT 22LT) рассчитан на использование в осях с посадочным диаметром шин 22,5”.
Конструктивно дисковый тормозной механизм обычно размещают в углублении обода колеса, что требует дополнительных средств для отвода тепла, например наличия внутренних вентиляционных каналов в тормозных дисках и отверстий в колесных. Такие меры обеспечивают оптимальное прохождение потока воздуха для уменьшения температуры тормозного механизма.
Корпуса (или скобы, как их называют специалисты) пневматических тормозных механизмов бывают неподвижные и подвижные (плавающие). В конструкции со скобой плавающего типа, применяемой в большинстве существующих конструкций дисковых тормозов для большегрузной техники, тормозная камера устанавливается на скобе с внутренней стороны диска. Скоба имеет возможность перемещаться совместно с тормозной колодкой в суппорте по направляющим штифтам. При подаче давления в тормозную камеру поршень прижимает к диску ближнюю, активную колодку. В свою очередь скоба, перемещаясь в противоположном направлении, прижимает к диску дальнюю, реактивную колодку. Для снижения вибрации подвижных деталей в механизме предусмотрены пластинчатые пружины. Именно поэтому производителями тормозных систем неоднократно делались попытки внедрения в среду коммерческого транспорта решений, ранее применимых только в легковых автомобилях. Речь идет о тормозных механизмах с фиксированной скобой, где поршни установлены по разные стороны от тормозного диска. Их основное преимущество — большая жесткость конструкции, а значит и высокая тормозная сила. Недостаток — худший теплоотвод.
Дисковые тормоза WABCO MAXX подходят для легких, средних и тяжелых грузовых автомобилей, автобусов и прицепной техники.
Проблему решают разными путями. Самый, пожалуй, необычный был реализован в тормозном механизме ModulD, разработанном компанией Haldex. Суть идеи заключалась в следующем. На ступицу с внешними шлицами монтируются два тормозных диска, возможность их взаимного перемещения достигается благодаря скользящей посадке. Внутренние рабочие поверхности дисков разделяет тормозная колодка. Еще две колодки размещены с внешних сторон дисков. За счет смещения дисков по шлицам происходит равномерное распределение усилия по поверхностям трения. Точно позиционированный пружинный механизм обеспечивает автоматическую регулировку зазора между колодкой и диском при компенсации износа. Максимальное значение тормозного момента составляет 27 кНм. В 2007 году такими механизмами оснащались некоторые модели прицепных осей Gigant. Планировалось распространить это решение на грузовые автомобили, однако этот проект так и не получил развития. Зато путь к совершенству продолжили дисковые тормозные механизмы с подвижной скобой. Далее о них и пойдет речь.
Сегодня приоритеты в разработке тормозных механизмов — это компактность, снижение массы тормозного механизма, повышение надежности и снижение трудоемкости обслуживания. В 2011 году компания Haldex представила новый тормоз для прицепных осей ModulT. Эта облегченная, но достаточно эффективная модель пришла на смену хорошо известному на рынке изделию ModulX. Полное наименование нового тормозного механизма, рассчитанного на использование в осях с посадочным диаметром шин 22,5”, — DBT 22LT.
Масса новинки в сборе с колодками составляет 31 кг. Это, как утверждает производитель, на 4,5 кг (или на 15 %!) меньше, чем у аналогичных конструкций, предлагаемых сегодня конкурентами. Существенное снижение веса узла, однако, не ставит под сомнение показатели надежности и стабильности торможения: как и у представителя предыдущего поколения тормозных механизмов — изделия ModulX, значение максимального тормозного момента при диаметре тормозного диска 430 мм составляет 20 кНм.
Инженеры Haldex считают, что современные тормозные системы для коммерческого транспорта сейчас как никогда требуют специфических решений исходя из ужесточения критериев, предъявляемых к изделиям автопрома. И поскольку автопроизводители стремятся к сокращению расхода топлива, облегченные конструкции надолго останутся в тренде. Использование дискового тормоза ModulТ позволяет сэкономить по 12 кг на каждую ось. Это означает, что трехосный полуприцеп, оснащенный такими тормозными механизмами, сможет взять на борт дополнительные 36 кг полезного груза.
Оптимизация массогабаритных параметров нового изделия проводилась несколькими путями. Во-первых, все детали тормозного механизма были просчитаны методом конечных элементов. На основании этих расчетов изначально задуманный дизайн подвергся существенной переработке.
Во-вторых, внесены изменения в кинематическую схему, отвечающую за передачу усилия от тормозной камеры к колодкам. Вместо обычной для изделий Haldex двухпоршневой схемы (что означает применение двух резьбовых втулок-толкателей) решено использовать однопоршневую. Наконец, в подвижном суппорте ModulT используются всего два направляющих стальных штифта, а не четыре, как в предыдущей модели.
Примененный в ModulT однопоршневой механизм благодаря использованию специальной конструкции резьбового упора обеспечивает равномерное распределение усилия прижима тормозных колодок к тормозному диску и, следовательно, лучшую равномерность износа фрикционного материала. Помимо прочего это минимизирует риск теплового разрушения колодок и диска.
Среди других важных особенностей «тэшки» следует упомянуть усиленную герметизацию направляющих штифтов подвижной скобы, применение необслуживаемых подшипников и использование тефлонового покрытия для улучшения скольжения в паре трения. Особая конструкция гофрированного пыльника позволяет надежно защитить резьбовую втулку нажимного устройства от внешних загрязнений, что в целом способствует повышению долговечности узла.
Если говорить об особенностях техобслуживания, в данном случае все операции максимально упрощены. Взять, к примеру, работу по демонтажу изношенных тормозных колодок, для чего достаточно сдвинуть фиксирующую их зажимную скобу. При этом не требуется специнструмент, а прикладываемое усилие минимально. Опционно доступен измеритель износа, показывающий остаточный ресурс колодок в процентах. В базовом исполнении ModulT предназначен для прицепных осей с нагрузкой до 9 тонн. Имеется отдельная модификация, которая рассчитана на применение в грузовиках и автобусах с ограниченным монтажным пространством в пределах ходовой части.
На выставке COMTRANS 2017 компания WABCO продемонстрировала ряд новых технологий, которые повышают безопасность и эффективность в работе коммерческого транспорта. В частности, гостям мероприятия был представлен однопоршневой пневматический дисковый тормоз MAXX — один из самых легких и эффективных тормозных механизмов для коммерческого транспорта. Устройство c подвижной скобой приводится в действие при помощи тормозной камеры, смонтированной на корпусе механизма. Для компенсации износа колодок и диска тормоз MAXX оборудован автоматическим регулятором зазора. В качестве опции предлагается система мониторинга остаточной толщины тормозных колодок. Посредством встроенного в плавающую скобу потенциометра это оборудование измеряет величину хода поршня в резьбовой втулке и высчитывает степень износа фрикционного материала. Вся информация поступает в систему бортовой диагностики автомобиля.
Монтаж диафрагменного механизма непосредственно на скобе позволяет получить очень компактный узел, а значит, оптимально использовать компоновочное пространство на транспортном средстве. Дисковые тормоза MAXX подходят к колесам с посадочным диаметром шин от 17,5 до 22,5” для легких, средних и тяжелых грузовых автомобилей, автобусов и прицепной техники. Таким образом, инновационные тормозные механизмы MAXX от компании WABCO могут быть применены совместно с колесными дисками практически всех размеров, используемых на коммерческом транспорте во всем мире.
В России WABCO поставляет тормозные механизмы MAXX на конвейер Горьковского автозавода, этими компонентами оснащаются новые модели грузовиков производства «Группы ГАЗ», в частности «ГАЗон NEXT», где используется пневматическая тормозная система.
Характеристики дискового тормоза превышают показатели барабанного. Основные преимущества нового тормоза MAXX — меньше компонентов, впечатляюще легкий вес, высокая надежность, повышенная производительность даже на плохих дорогах. MAXX оснащен новой моноблочной тормозной скобой и усиленным однопоршневым зажимным механизмом, который обеспечивает повышенные тормозные моменты со значением до 30 кНм для обеспечения максимальной безопасности управления автомобилем. Запатентованный однопоршневой тормозной механизм равномерно передает усилие от толкателя к колодке. Сниженное в два раза количество деталей, по сравнению с двухпоршневой системой, позволило повысить надежность всего механизма и снизить вес. Балансировочная пластина дает преимущество, обеспечивая равномерный износ тормозных колодок.
К слову, по сложности обслуживания тормоз MAXX ничем не отличается от двухпоршневой системы. При этом меньше времени требуется для его проверки, а механизм отвода и подвода колодок работает четче.
Как работает тормозная система с пневматическим приводом?
Итак, как же заставить воздух работать на нас? Чтобы разобраться в этом, давайте рассмотрим общее устройство пневмотормозов. Простейшая схема состоит из таких элементов:
Схема простейшего пневмотормоза автомобиля
Работают вышеперечисленные механизмы вместе следующим образом. Одним из ключевых игроков команды выступает компрессор, который постоянно во время движения закачивает под давлением воздух в ресиверы.
В остальной части системы в это время держится низкое давление, но как только Вы нажимаете педаль – всё меняется.
В момент нажатия поворотная пробка крана изменяет положение и соединяет ресиверы с тормозным цилиндром. Попавший в него под большим давлением воздух, давит на диафрагму, которая в свою очередь перемещает шток, соединённый одним концом с разжимным кулаком.
Этот кулак последнее препятствие между энергией сжатого воздуха и тормозными колодками, которые сдаются под его напором и зажимают тормоза.
Когда педаль отпущена, кран возвращается в исходное положение, тем самым соединяя тормозную камеру с атмосферой. Давление в ней падает, тормоза отпускаются.
Основные составляющие пневматической тормозной системы
Обсуждаемая тормозная система делится на несколько основных составляющих, благодаря которым весь узел может функционировать должным образом. Естественно, приведенный ниже список механизмов является неполным, но в нем, как уже говорилось, будет самое главное:
Стоит также сказать, что подавляющее большинство современных осушителей объединяют в себе помимо основных функций, еще и регенерирующую, а это значит, что в их комплектующие также входит и ресивер.
Пневматические тормоза: только воздух нам поможет
Почему лишь пневматический привод подходит для подобных транспортных средств? На самом деле вся проблема в человеке, а вернее в его ограниченных силах.
Эффективность привычных для нынешних легковушек гидравлических тормозов и уже тем более механических в любом варианте исполнения зависит от силы нажатия на педаль, и даже вакуумный усилитель, призванный помочь водителю, не всесилен.
А теперь представьте, с какой силой надо давить на педаль, чтобы остановить многотонный грузовик с прицепом.
Даже если создать гидравлическую систему, нагнетаемую, например, мощным насосом, то для того чтобы погасить энергию движения столь крупной техники, давление пришлось бы повысить до огромных величин, что влияло бы на надёжность всей схемы.
Как видите, тормозная система, это крайне сложный и важный механизм для любого автомобиля, особенно для тяжелых и негабаритных грузовых машин. Так что знать принцип ее работы, всевозможные тонкости строения и наличие как можно более большого количества деталей этого узла, крайне важно. Эти знания помогут вам правильно реагировать на различные ситуации происходящие на дороге и действительно могут спасти не мало жизней.