Устройство и работа пневматической тормозной системы

Рабочие тормозные системы грузовых автомобилей

Рабочая тормозная система тягачей

Рабочая тормозная система грузового автомобиля, представляющая собой систему с дополнитель­ным источником энергии (рис. «Структура пневматической тормозной системы с управлением прицепом» и «Пневматическая система двухосного прицепа с ABS» ), может работать со сжатым воздухом или с сочета­нием пневматики и гидравлики.

В случае сбоя, например, повреждения тор­мозного контура, работающая часть системы должна сохранять способность достижения как минимум эффекта запасного торможения — с той же управляющей силой на обычном устрой­стве управления. Должна обеспечиваться воз­можность измерения эффекта, и на прицеп не должен влиять этот сбой, т.е. управляющий клапан прицепа должен иметь двухконтурную конструкцию. Эффект запасного торможения должен достигать не менее 50% от эффекта рабочей тормозной системы. Поэтому систему обычно делят на два тормозных контура, уже разделенных на стороне подача, хотя эта кон­фигурация законодательно предписана только в автобусах.

Подача энергии на прицеп должна гаран­тироваться даже во время торможения. Двухконтурная система стала обязательной после вступления в силу предписания RREG 71/320, но уже предлагалась и раньше под названием «Nato».

На прицеп по питающему шлангу непрерывно подается сжатый воздух под определенным давлением. Оно должно составлять от 6,5 до 8,0 бар у исправного тягача, независимо от рабочего давления тягача, регламентиро­ванного изготовителем. Прицеп должен быть заменяемым. Рабочей тормозной системой прицепа управляет второй трубопровод — тормозной. Этот трубопровод также регла­ментируется предписаниями, относящимися к заменяемости прицепа. Таким образом, давление в трубопроводе в режиме движения должно составлять 0 бар, а в режиме полного торможения — 6,0-7,5 бар.

Рабочая тормозная система прицепов

Прицеп имеет независимую рабочую тормоз­ную систему, которая лишь частично требует эффекта запасного торможения. Согласно требованиям RREG 71/320, эффекты тормо­жения рабочей тормозной системы в тягаче и в прицепе должны находиться в узком диа­пазоне допустимых отклонений как функция управляющего давления в тормозном трубо­проводе, идущем к прицепу, т.е. они должны быть примерно одинаковы (расчетный диа­пазон отклонений RREG 71/320 и ЕСЕ R.13).

При повреждении питающей линии или тормозного трубопровода должна обеспе­чиваться возможность полного или частич­ного торможения прицепа, либо он должен инициировать автоматическое торможение. У грузовых автомобилей с электронно-управ­ляемыми тормозными системами наряду с тормозным пневмопроводом имеется воз­можность электрического управления ра­бочей тормозной системой в прицепе. Оно осуществляется через стандартизированный электрический разъем ISO 7638; в разъеме может быть 5 или 7 контактов.

Тягачи и прицепы должны быть взаимо­заменяемыми. Поэтому в Приложениях 2 RREG 71/320 и ЕСЕ R13 определены условия их совместимости. Соответственно, соот­ношение между замедлением и давлением на «тормозной» соединительной головке в диапазоне, изображенном на рис. «Схема совместимости тягача и прицепа» должно находиться в диапазоне 0,2-7,5 бар на «тор­мозной» соединительной головке. Эта схема применима только к тягачу и прицепу. Для всех остальных транспортных средств и их сочетаний существуют другие схемы.

Возможные неисправности тормозной системы автомобиля

Признаками неисправности могут служить следующие «симптомы»:

  • когда машина тормознула, раздается резкий свист или скрежет;
  • торможение неэффективно и транспортное средство проделывает слишком большой тормозной путь;
  • у педали существенно увеличился ход;
  • педаль опустилась;
  • на панели индикаторы постоянно показывают низкий уровень жидкости в гидравлике (даже после обслуживания и дозаправки);
  • сильная вибрация педали.

Причин подобных проявлений может быть несколько. Вот наиболее распространенные.

  • Утечка. Приводит к таким «симптомам», как постоянный низкий уровень жидкости или увеличение тормозного пути. Вызывается повышенным износом или механическими повреждениями деталей (причем не только патрубков, по которым течет жидкость, но и цилиндров и даже колодок). Проблема решается обследованием авто на предмет утечки и заменой вышедшей из строя детали.
  • Неисправность главного цилиндра. Приводит к увеличению мягкости педали. На практике вызывается клином цилиндра из-за перегрева или износа. Сопровождается снижением эффективности торможения. В случае перегрева цилиндра из-за повышенного давления регулируют или меняют усилитель. Если проблема возникла по причине износа цилиндра, то замене подлежит именно он.
  • Повышенный износ диска. Сопровождается вибрацией педали при нажатии. Также может появляться скрежет. «Лечится» заменой диска.
  • Попадание воздуха в жидкость. Вызывается неправильным обслуживанием и заправкой, а также нарушением работы атмосферной камеры усилителя. Приводит к существенному снижению эффективности торможения и увеличению ходя педали. Устраняют проблему путем перезаправки жидкости. Если проблемы в усилители, то его ремонтируют или меняют.
  • Вибрация дисков. Вызывает визг при торможении. Решается расточкой диска и колодок или их полной заменой на новые.

Плюсы

Использование рассматриваемого устройства обусловлено рядом преимуществ, а именно:

  • Пневматический привод дает возможность создавать значительное прижимное усилие на колодках при малом воздействии на педали управления.
  • Доступность, безопасность и простота работы на обычном воздухе.
  • Возможность накопления значительного объема потенциальной энергии воздуха в специальных резервуарах, что позволяет обеспечивать длительное и эффективное торможение даже при выходе из строя компрессора.
  • Допускаются незначительные утечки воздушной смеси, которые частично компенсируются запасом сжатого воздуха.
  • Простота и удобство соединительных и проводящих деталей.
  • Высокий коэффициент полезного действия.
  • Возможность применения конструкции для работы различного дополнительного автомобильного оборудования.

Недостатки

Теперь рассмотрим минусы устройства:

  • Относительно медленное срабатывание по причине особенностей сжимаемого воздуха.
  • Ремонт пневматического привода требует полной или частичной замены элементов.
  • Сложность конструкции и высокая стоимость многоконтурной модификации.
  • Большие вес и размеры, по сравнению с гидравлическим аналогом.
  • Значительные затраты мощности на компрессорный привод.
  • Возможность поломки узла при замерзании конденсата зимой.

Тормозной пневмопривод обеспечивает высокое усилие, при этом содержит массу элементов. Например, на КамАЗе эта часть включает в себя порядка 25 приборов, 6 ресиверов, около 70 метров трубопроводов.

Детальное рассмотрение вопроса

Если немного углубится в принцип действия данного узла, все будет несколько интереснее. Тормозная система во время работы двигателя (движения автомобиля) накачивает воздух в баллоны, педаль тормоза при этом должна быть отпущена. Далее воздух под давлением устремляется к тормозному крану, а если к грузовику прикреплен прицеп, то от крана кислород по верхней секции переводится еще и в баллоны прицепа, образуя таким образом непрерывный контакт.

Как только водитель выжимает педаль тормоза, верхняя секция должны резко перекрыться, соответственно контактирование двух составляющих прерывается, и открывается тормозной кран. Далее, после открытия крана, воздух должен поступить пневматические камеры, и машина вместе с прицепом начинает торможение. Важный момент тут в том, что верхняя секция отвечает именно за приведение в работы тормозной системы прицепа.

Типы тормозных систем автомобиля

  • рабочая;
  • запасная;
  • стояночная;
  • вспомогательная.

Рассмотрим каждый из этих типов более подробно.

Рабочая

Под рабочей тормозной системой понимается совокупность деталей и узлов, которые обеспечивают штатную остановку транспортного средства. Ее устройство и схема работы описаны выше.

Запасная

Запасная система предусмотрена на тот случай, если откажет рабочая. Ее главное назначение – выполнение аварийного торможения и предотвращение дорожно-транспортного происшествия. Она может быть реализована по-разному, но чаще всего встречаются 2 варианта.

  • Контур рабочей. В этом случае она представляет собой отдельный замкнутый контур рабочей системы, который активизируется при отказе тормозов. Для такой системы используют название двухконтурная.
  • Отдельная подсистема. В данном случае запасная система выполняется в виде отдельной подсистемы, которая никак не связана с основной. Подобная конструкция считается более надежной, так как позволяет выполнить торможение даже в случае серьезных неисправностей.

Стояночная

Используется для того, чтобы удерживать транспортное средство на одном месте в течение длительного времени. Срабатывает при включении ручного тормоза. В подавляющем большинстве случаев является механической и не использует для усиления гидравлику или пневматику.

Вспомогательная

Предназначена для поддержания постоянной скорости машины в течение продолжительного времени (например, при длительных спусках, или там, где нужно долго ехать на холостом ходу). Устанавливается на грузовых автомобилях с пневматической системой торможения. Подразумевает подачу в цилиндры не топливной смеси, а воздуха под давлением. В результате силовой агрегат не только не приводит транспортное средство в движение, но и препятствует такому движению.

Воздух в цилиндры подается непосредственно из пневмосистемы – она связана с ними посредством специальной заслонки, которая открывается после нажатия соответствующей кнопки, установленной в салоне автомобиля.

Использование вспомогательной системы значительно снижает нагрузку на рабочую, тем самым предотвращая ее преждевременный износ и возникновение неисправностей. Кроме того, подобное передвижение гораздо безопаснее – если один из узлов выйдет из строя, то его функции выполнит второй. Это особенно актуально для большегрузных авто.

Смазка и охлаждение

Пневматический тормозной привод имеет комбинированную систему смазки. Масло подается из главной магистрали по трубе во внутреннюю часть коленчатого вала. Шатунные подшипники помещены в антифрикционный раствор и смазываются принудительно. Остальные элементы получают масло способом разбрызгивания. Отработка из картера отправляется в емкость двигателя через специальный отвод.

Система охлаждения компрессора пневматического привода – жидкостного типа. Она связана с аналогичным узлом силового агрегата. Когда один из поршней опускается в нижнее положение, создается разряжение и воздух поступает в него путем очистителя и впускного клапана. После подъема поршня происходит сжатие воздушной смеси, далее она поступает через клапан в баллоны и основную систему. Затем весь процесс повторяется.

Показатель давления воздуха ограничивается специальным регулятором, который снижает затраты мощности мотора на привод компрессора, что увеличивает рабочий ресурс узла. Конструкция с регулятором размещена под клапанами, содержит пару плунжеров и уплотнителей с толкателями. Плунжерное коромысло соединяется пружиной, полость под впускными клапанами агрегирует с трубопроводом очистителя, а плунжерный канал с контроллером давления.

Что такое тормозной кран?

Тормозной кран — управляющий элемент тормозной системы транспортных средств с пневматическим приводом; пневматический кран с приводом от педали тормоза, обеспечивающий подачу сжатого воздуха на исполнительные механизмы (тормозные камеры) и иные детали системы при выполнении торможения.

На грузовых автомобилях и иной колесной технике самое широкое применение находят тормозные системы с пневматическим приводом, которые по эффективности и надежности превосходят гидравлические системы. Управление агрегатами системы осуществляется специальными приборами — кранами и клапанами. Одну из ключевых ролей в пневмосистеме играет тормозной кран, посредством которого осуществляется управление колесными тормозными механизмами.

Тормозной кран выполняет несколько функций:

  • Обеспечение подачи сжатого воздуха в тормозные камеры при необходимости выполнения торможения;
  • Обеспечение «чувства педали тормоза» (пропорциональной зависимости между степенью торможения автомобиля и усилием на педали, что позволяет водителю правильно оценивать ход торможения и корректировать этот процесс);
  • Двухсекционные краны — обеспечение нормальной работы одного контура при утечке воздуха в другом.

Тормозной кран с педалью

Именно с помощью тормозного крана осуществляется управление тормозной системой на всех режимах движения, поэтому данный узел крайне важен для нормальной эксплуатации автомобиля. Неисправный кран должен быть отремонтирован или заменен, а для его верного выбора необходимо разобраться в существующих типах, конструкции и принципе работы данных устройств.

Управление системой

Гидравлический пневматический привод для управления оснащается краном. Он позволяет регулировать подачу сжатого воздуха к рабочим камерам. Также при его помощи обеспечивается стабильная тормозная сила и быстрое растормаживание.

Корпус данной детали зафиксирован на раме. Диафрагма изготовлена из прорезиненного тканевого материала, помещена между крышкой и остовом. В ее центре имеется седло выпускного клапана, опирающееся на стакан контрольной пружины. Рабочая полость сообщается с атмосферой через впускное окно и клапан. Пружина возвратного типа стабильно воздействует на диафрагму и впускной клапан. Седло последнего элемента зажато в крышке штуцером. Благодаря прижатию клапана воздух из баллонов не поступает к тормозным камерам.

Принцип работы пневматической тормозной системы

Начнем, пожалуй, с того, что в основу работы пневматической тормозной системы заложен принцип использования силы сжатого воздуха, который сосредоточен в специальных баллонах и нагнетается при помощи компрессора. Этим она отличается от всех остальных типов узлов торможения и это ее основная особенность.

Если описывать работу данной тормозной системы совсем просто, то все выглядит следующим образом. Из специальных баллонов в компрессор системы под давлением подается определенное количество воздуха. Далее, после того, как водитель нажмет на педаль тормоза, усилие передастся к тормозному крану, который создаст давление в тормозных камерах.

Сами же камеры задействуются благодаря рычагу тормозного механизма, который в принципе и позволяет осуществить процесс торможения. Как только водитель отпустит педаль тормоза, рычаг ослабиться, перестанет действовать и весть остановочный процесс прекратится.

Вопросы выбора, ремонта и замены тормозных кранов

Тормозной кран является одним из важнейших элементов управления тормозной системой, поэтому он нуждается в регулярном техническом обслуживании, а при неисправности должен быть как можно скорее отремонтировать или заменен в сборе.

На замену следует брать кран только того типа и модели, который был установлен на автомобиле ранее, при необходимости можно использовать аналоги с подходящими характеристиками (рабочим давлением и производительностью), установочными размерами и типом привода. Монтаж нового крана должен выполняться в соответствии с инструкцией по ремонту транспортного средства, при установке следует использовать необходимый крепеж, уплотнительные элементы и смазочные материалы.

Кран подвергается регулярному ТО в соответствии с указаниями производителя автомобиля. Каждое ТО-2 осуществляется визуальный осмотр агрегата и проверка его герметичности (поиск утечек осуществляется с помощью специальных средств или мыльной эмульсии и на слух), а также смазка трущихся деталей. Каждые 50-70 тысяч пробега кран демонтируется и полностью разбирается, промывается и подвергается дефектовке, изношенные или неисправные детали меняются на новые, при последующей сборке обновляется смазка и уплотнительные элементы. При этом может потребоваться регулировка хода клапанов и привода крана. Данные работы должны проводиться квалифицированным специалистом.

При верном выборе и замене, а также при регулярном техническом обслуживании тормозной кран будет надежно работать, обеспечивая эффективное управление тормозной системой автомобиля на всех режимах движения.

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:

  • компрессор;
  • ресивер (воздушный баллон);
  • кран;
  • тормозной цилиндр (камера);
  • колодки;
  • педаль.

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.

Общий принцип действия тормозной пневмосистемы.

Упрощенно принцип действия можно описать так. воздушный насос – компрессор который имеет привод от двигателя накачивает в систему воздух из атмосферы. Благодаря регулятору давления, в системе создается и поддерживается предусмотренное характеристиками давление воздуха. Запас воздуха, сжатого компрессором, накапливается в специальных баллонах – ресиверах, крепящихся к раме транспортного средства. При надавливании педали тормоза водителем, воздух из ресиверов по трубкам и шлангам заполняет тормозные камеры. Своими штоками камеры приводят в действие механизмы тормозных колодок. Тормозные колодки передают энергию сжатого воздуха тормозным барабанам (дискам) колес. Движение транспорта замедляется. При отпускании водителем педали тормоза, воздух из тормозных камер возвращается в атмосферу. Механические детали системы с помощью встроенных пружин принимают исходное положение. Машина вновь набирает скорость.

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:

  • Привод управления — данная тормозная система подразумевает под приводом управления наличие элементов пневмопривода. При помощи этих частей, осуществляется автоматическое или намеренное регулирование некоторых частей энергетического привода, о котором поговорим в следующем пункте.
  • Энергетический привод — этот механизм пневматической тормозной системы представляет из себя набор элементов (деталей) благодаря которым происходит обогащение воздухом, находящимся под давлением, привода управления. Таким образом, механизмы представленные в первых двух пунктах (этом и предыдущем), так сказать дополняют один другого.
  • Тормоз — самое «центровое» устройство! Именно здесь, в этом механизме сосредоточены все силы, сопротивляющиеся дальнейшему движению машины в какую-либо сторону. Тормоз бывает нескольких разных типов:
  1. Фрикционный — останавливающая величина появляется во время соприкосновения двух частей транспортного средства, которые движутся, друг другу навстречу.
  2. Электрический — те же самые силы трения возникают под воздействием электромагнитного поля, но при этом объекты не соприкасаются.
  3. Гидравлический — тут опять-таки присутствуют два объекта, идущие навстречу один другому, но взаимодействие происходит при возрастании давления в жидкости между ними.
  4. Моторный — тормозящая величина возрастает в результате того, что двигатель искусственным образом повышает тормозящее действия, при этом кинетика передается прямиком на колеса машины.
  • Компрессор — с подобным устройством многие встречались в бытовых ситуациях, не относящихся к машинам. По сути, это воздушный насос, отвечающий за то, чтобы тормозная система получала необходимые количества воздуха, а также регулирующий давление внутри системы. В составе этого механизма присутствует регулятор давления, на который и возлагается миссия слежения и управления подачей сжатого кислорода компрессором, для того чтобы значения колебались в строго заданных разработчиками пределах. Если показания датчика нарушаются, система может не выдержать и дать сбой, вследствие чего, есть шанс появления неисправности в тормозной системе грузовика.
  • В компрессоре также присутствует подсушиватель воздуха, основной задачей которого является подготавливать воздух непосредственно для пневмосистемы, убирая из него излишние молекулы влаги, испарения от воды, а также других вредоносных примесей, таких как масляные отложения и прочее.

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.

Тормозная система может быть снабжена еще одним интересным агрегатом, однако он задействуется далеко не везде, и имеет место быть в основном в серьезных комплектациях, называется он предохранителем от замерзаний. Принцип его работы и назначение очень просты, в холодное время года, данный девайс помешивает в баллоны со сжатым воздухом специальный химический состав. Таким образом, конденсат, который в любом случае будет присутствовать на деталях системы, не будет замерзать и создавать дополнительные проблемы.

Вспомогательная тормозная система

Используемые колесные тормоза не предна­значены для непрерывного задействования. Длительное торможение (например, на за­тяжных спусках) может привести к перегреву тормозов. Это приводит к снижению эффекта торможения, а в худшем случае — к полному отказу тормозной системы.

Неизнашиваемой тормозной системой называют вспомогательную тормозную си­стему (тормоз-замедлитель). В Германии она регламентируется Правилами StVZO §41 с. 15 для использования в автобусах снаряженной массой более 5,5 т и в других транспортных средствах снаряженной массой более 9 т. Тормоз-замедлитель должен быть рассчи­тан на удержание полностью загруженного автомобиля при движении по спуску 7% на расстояние 6 км со скоростью 30 км/ч.

Рабочий тормоз должен соответственно рассчитываться и для прицепов. Работа тормоза-замедлителя в тягаче не должна обуславливать задействование рабочего тормоза в прицепе (см. также StVZO §72 и Ведомости Федерального законодательства 199011 Р. 885,1102).

В заключение

Конструкция одноконтурного пневматического привода проста. Однако современные стандарты безопасности движения не приемлют его эксплуатации по причине низкой надежности. На автомобили устанавливают многоконтурные аналоги, которые оснащаются несколькими автономными приводами. В современной системе предусмотрено два обязательных минимальных контура, а также до шести схем других систем.

Кроме того, в конструкцию узла входит масса приборов, предназначенных для обеспечения нормальной работы тормозных элементов. Также они выполняют контроль состояния привода на тягаче и прицепе. Рассматриваемой системой оснащаются популярные отечественные грузовики. Особенно актуален данный механизм на автопоездах. На машинах с удлиненной базой часто применяют комплексный гидропневматический привод тормозов. В нем для придания необходимого усилия используется сжатый воздух, а передача к механизму осуществляется посредством рабочей жидкости. Подобная система увеличивает скорость срабатывания конструкции, однако существенно ее усложняет.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Андрей Измаилов
Наш эксперт
Написано статей
116
Добавить комментарий