Автор работы: Пользователь скрыл имя, 06 Июня 2013 в 23:35, лекция
Процесс торможения движущегося автомобиля заключается в создании искусственного сопротивления этому движению. Обычно (за исключением рекордных автомобилей, для торможения которых могут использоваться парашютные системы) уменьшение скорости автомобиля вплоть до его полной остановки осуществляется путем создания реактивных тормозных сил в контакте колес с дорогой, направленных в сторону, противоположную движению. Тормозные силы создаются и для удерживания автомобиля на месте. В свою очередь, возникновение тормозной силы достигается за счет торможения колеса специальным, обычно фрикционным, устройством - тормозным механизмом.
Главные цилиндры изготовляют из серого чугуна, а поршни — из серого чугуна, алюминиевых сплавов или среднеуглеродистых сталей.
Усилители тормозного привода
Допустимая величина хода педали тормоза, как и любой другой орган управления, имеет анатомическое ограничение. Технически необходимый ход педали определяется величиной зазоров в тормозной системе и упругостью ее деталей (шлангов, колодок, накладок, тормозного барабана или скобы дискового механизма и т.д.). Отношение хода педали к ходу поршней исполнительных цилиндров является передаточным числом тормозного привода, которое определяет величину приводной силы, прикладываемой к колодкам. Ограниченность передаточного числа, с одной стороны, и ужесточение норм по усилию на педали, с другой стороны, привели к тому, что в настоящее время усилители тормозного привода применяются даже на легких автомобилях.
Во впускном тракте двигателей с искровым зажиганием всегда имеется некоторое разрежение, которое можно использовать для создания дополнительных усилий в тормозном приводе. Дизельные двигатели для обеспечения работы вакуумного усилителя снабжают небольшими вакуумными насосами.
Если усилитель, использующий для своей работы указанное разрежение, расположен между органом управления (педалью) и ГТЦ, его называют вакуумным. Включаемый непосредственно в гидравлическую часть привода усилитель, работающий по тому же принципу, называют гидровакуумным.
На рис. 17 показана конструкция и принципиальная схема гидровакуумного усилителя. Корпус 1 усилителя разделен на две полости А и Б мембраной 2, которая через тарелку 3 может, сжимая возвратную пружину 5, воздействовать на шток 4. Шток 4, направляемый деталями 20 и 21, упирается в поршень 16 усилителя, снабженный уплотнением 14. Внутри поршня расположен шариковый клапан 15. Помимо клапана в поршне 16 имеется расположенная вдоль диаметра прорезь, в которую свободно вставлена фасонная пластина 17, имеющая с одного торца две ножки, а с другого - носик. Пластина удерживается в прорези поршня благодаря штифту 22, проходящему через расположенное в пластине отверстие. Диаметр этого отверстия больше диаметра штифта, что позволяет пластине смещаться относительно поршня в осевом направлении.
При крайнем левом положении поршня 16 ножки фасонной пластины упираются в шайбу 18, а носик держит открытым клапан 15.
В левом конце цилиндра 19 усилителя имеются два отверстия, нижнее из которых соединено с полостью главного тормозного цилиндра. Через верхнее отверстие давление тормозной жидкости передается плунжеру 23, который приводит в действие систему, состоящую из двух клапанов 6 и 7, установленных в шайбах 8 , и реактивной мембраны 12, поджатой пружиной 11. Показанная на рис. 17-б полость Д через одеваемый на патрубок 9 воздушный фильтр соединена с атмосферой, полость Т при помощи трубопровода 10 соединяется с полостью А усилителя. Полость В связана с полостью Б, которая через обратный клапан 24 соединена с впускным трубопроводом двигателя.
В расторможенном состоянии при отсутствии давления в ГГЦ вакуумный клапан 6 открыт, а атмосферный 7 закрыт. В полостях А, Б, В и Г устанавливается разрежение, равное вследствие наличия обратного клапана 24 максимальному разрежению во впускном трубопроводе, которое бывает на холостом ходу двигателя.
Рис. 17. Гидровакуумный усилитель тормозного привода (а) и его конструктивная схема (б).
При торможении давление жидкости из ГТЦ воздействует на плунжер 23, который закрывает клапан 6 и открывает клапан 7. В результате давление в полости А начинает увеличиваться, на штоке 4 появляется сила, поршень 16 начинает смещаться вправо. Фасонная пластина отстает от движения поршня, и клапан 15 закрывается, после чего давление жидкости в тормозной магистрали начинает превышать давление жидкости в ГТЦ. Наличие реактивной мембраны 12 позволяет обеспечить пропорциональность усилия на штоке 4 величине давления в ГТЦ, так как закрытие атмосферного клапана происходит при давлении воздуха в полости А, пропорциональном давлению, действующему на плунжер 23.
Выключение усилителя происходит путем откачки воздуха из полостей А и Г через клапан 6, открывающийся при падении давления в ГТЦ. Клапан 15 облегчает торможение автомобиля при неработающем усилителе.
На рис. 18-в показана характеристика тормозного привода, снабженного таким усилителем. Линия ОАГ соответствует неработающему усилителю. В работающем усилителе при давлении в ГТЦ, равном P1, открывается атмосферный клапан. При давлении равном Р2 в полости А устанавливается атмосферное давление. Вид характеристики обусловлен, с одной стороны, невысокими возможностями усилителя (малой величиной максимального перепада давлений в полостях А и Б, равного примерно 0,05 МПа), а с другой — тем, что более логичная на первый взгляд характеристика ОАБ не обеспечивает достаточной эффективности усилителя при служебных торможениях.
Рис. 18. Вакуумный усилитель (а), его конструктивная схема (б) и характеристика (в).
Описанный усилитель соединяется с ГТЦ и двигателем только при помощи трубопроводов, поэтому он может располагаться в любом месте шасси автомобиля.
На рис. 18 показана конструкция и принципиальная схема вакуумного усилителя, который связан непосредственно с ГТЦ. В корпусе усилителя размещаются мембрана и поршень, обеспечивающий ее деформацию за счет удлинения цилиндрической направляющей. В трубчатой части поршня располагается плоский клапан 4, взаимодействующий с двумя седлами, наружным - вакуумным 2 и внутренним - атмосферным 3. Вакуумное седло принадлежит телу поршня и позволяет разобщить полости А усилителя. Атмосферное седло 3 принадлежит плунжеру 7, связанному со штоком 5 тормозной педали. Для облегчения понимания работы усилителя на рис. 18-б условно показано, что поршень взаимодействует со штоком главного тормозного цилиндра 1 через пружину 10, а плунжер 7 через пружину 11, а не через единую резиновую шайбу 8, как на самом деле. Полость А через патрубок 9 соединена с впускным трубопроводом двигателя.
В расторможенном состоянии при отпущенной педали седло атмосферного клапана 3 прижато к клапану 4, а между вакуумным седлом 2 и клапаном имеется щель, соединяющая полость Б через каналы Г и В с полостью А, в результате чего в обеих полостях устанавливается одинаковое разрежение.
При нажатии на тормозную педаль плунжер 7 выбирает зазор «а» (рис. 18-б), после чего продолжает движение влево вместе с поршнем и, толкая перед собой через пружину 11 шток 7, вызывает срабатывание ГТЦ. Одновременно происходит закрытие вакуумного клапана 2 и открытие атмосферного клапана 3. Воздух из атмосферы через фильтр 6 и канал Г поступает в полость Б. Перепад давлений между полостями Б и А создает силу, которая через пружину 10 передается на шток ГТЦ, суммируясь с силой, прикладываемой к этому штоку водителем через педаль, шток 5 и плунжер 7.
Давление воздуха в полости Б, определяющее силу, создаваемую усилителем, устанавливается в момент закрытия атмосферного клапана 3. Этот момент определяется соотношением координат расположения седел клапанов 2 и 3. Координата седла клапана 2 определяется величиной сжатия пружины 10, то есть давлением воздуха в полости Б. Координата седла 3 определяется сжатием пружины 11, то есть величиной силы, создаваемой водителем. Так как жесткости пружин постоянны, то между силой, прикладываемой к штоку 1 водителем, и усилием, прикладываемым к этому штоку со стороны поршня, существует линейная зависимость. На рис. 18-в она характеризуется участком между давлениями P1 и Р2.
В реальной конструкции с целью уменьшения размеров и упрощения узла пружины 10 и 11 заменены одним резиновым диском 8.
Недостатком
описанной конструкции
Пневматический и гидропневматический приводы.
Основным недостатком гидравлических приводов является ограниченность приводных сил, действующих на колодки тормозных механизмов. В приводах, не имеющих усилителей, величина приводных сил лимитируется физическими возможностями человека. Гидравлические приводы, снабженные усилителями, позволяют получить несколько большие тормозные моменты, но и их возможности ограничены. В усилителях, использующих разницу атмосферного и пониженного давления (разрежение на впуске ДВС), из-за относительно небольшой величины этой разницы приходится увеличивать диаметр силовой диафрагмы, что влечет за собой увеличение размеров усилителя. Компоновочное же пространство, которое может быть отведено усилителю, ограничено.
Вследствие изложенного на автомобилях, имеющих большую полную массу порядка 9 тонн и более, применяют пневматический привод, который может создавать практически неограниченное приводное усилие тормозных механизмов. Основными элементами пневматического привода являются компрессор, ресиверы (воздушные баллоны), хранящие запас сжатого воздуха, тормозной кран, тормозные магистрали и исполнительные элементы, воздействующие на разжимные устройства тормозных механизмов.
Компрессор, обычно связанный с двигателем автомобиля клиноременной передачей, создает в ресиверах запас сжатого воздуха. При торможении автомобиля тормозной кран соединяет ресиверы с тормозными магистралями, устанавливая в них давление воздуха, пропорциональное силе, приложенной водителем к педали. При снятии усилия с тормозной педали тормозной кран отсоединяет тормозные магистрали от ресиверов и соединяет их с атмосферой. Подобно гидравлическому, пневматический привод разделяется на контуры, причем отдельные контуры имеют свои ресиверы и управляются отдельной секцией тормозного крана.
Особенно часто пневматический привод используется на автопоездах. Исполнительные механизмы тормозного привода прицепа (полуприцепа) нельзя непосредственно присоединять к тормозной магистрали тягача, так как из-за очень большой ее длины время срабатывания такой системы будет недопустимо велико. Поэтому на прицепах устанавливают отдельные ресиверы и дополнительный тормозной кран, называющийся в этом случае воздухораспределителем.
Соединение тормозных систем тягача и прицепа может быть однопроводным или двухпроводным. При однопроводном приводе прицеп соединен с тягачом при помощи одной магистрали, через которую осуществляется как наполнение ресиверов прицепа сжатым воздухом, так и передача на прицеп команд на торможение с заданной водителем интенсивностью. Практически это возможно только тогда, когда давление в этой соединительной магистрали будет обратно пропорционально давлению в тормозной магистрали тягача. В это случае во время движения без торможения происходит пополнен ресиверов прицепа, а при торможении величина падения давления в соединительной магистрали служит информацией для воздухораспределителя прицепа о том, какое давление он должен установить в тормозной магистрали прицепа. Преимуществом однопроводных приводов тормозов прицепа является простота, а также то, что при отрыве автопоезда он автоматически, без применения дополнительных устройств, затормаживает прицеп, вследствие того что давление в разорвавшейся соединительной магистрали падает до нуля.
Однако в связи с использованием одной и той же магистрали для наполнения ресиверов прицепа и для передачи информации на прицеп о заданной водителем интенсивности торможения в ресиверах прицепа не всегда успевает восстанавливаться давление и эффективность тормозов прицепа падает.
В двухпроводном
приводе посредством одной
Пневмогидравлический привод. Обеспечивая высокое усилие, пневматический привод имеет массу существенно большую массы эквивалентного по эффективности гидравлического привода, заметно выше его стоимость. К тому же и время срабатывания такого привода весьма велико. Последнее объясняется тем, что воздух упруг и сильно уменьшает свой объем при сжатии. Поэтому в начале торможения через тормозной кран необходимо пропустить достаточно большое количество воздуха, который сожмет воздух, находившийся в тормозных магистралях ранее, и создаст необходимое приводное усилие. Вследствие этого время срабатывания пневматического тормозного привода у одиночных автомобилей составляет 0,4—0,7 секунды, а у автопоездов может достигать 1,5 секунды.
По сравнению с пневматическим приводом гидропневматический тормозной привод обладает более высоким быстродействием. Он представляет собой комбинацию пневматического и гидравлического приводов, связанных между собой посредством пневмогидравлического цилиндра, преобразующего давление воздуха в большее давление жидкости. Показанная на рис. 19 конструкция такого цилиндра с целью уменьшения диаметра пневматической части выполнена с двумя рабочими полостями, действующими параллельно.
Рис. 19. Пневмогидравлический цилиндр.
Гидропневматический привод мало отличается от пневматического по стоимости но имеет заметно меньшую массу, в основном за счет более легких исполнительных механизмов. Быстродействие его выше из-за того, что объем, заполняемый сжатым воздухом при торможении, меньше вследствие меньшей длины пневматических трубопроводов.
Расчет пневмогидравлического привода. Общий вид двухкамерного пневмогидравлического рабочего (колесного) цилиндра с двумя последовательно включенными пневматическими камерами 1 и 2, воздействующими через шток 5 на поршень 4 главного тормозного цилиндра гидравлического привода, представлен на рис.20.
Рис. 20. Пневмогидравлический рабочий привод.
Жидкость в гидравлический цилиндр подается из резервуара 3. Полость под диафрагмой сообщается с атмосферой через отверстие 6. Сила Р', передаваемая от гибкой диафрагмы камеры на центральную шайбу при давлении воздуха на диафрагму р, будет: