Текст книги "Грузовые автомобили. Тормоза"

Грузовые автомобили
Тормоза

Тормоза

Для снижения скорости движения, остановки и удержания автомобиля в неподвижном состоянии предусмотрены механизмы торможения.

При отключении двигателя от ведущих колес на автомобиль, движущийся по горизонтальной дороге, будут действовать силы торможения и сопротивления воздуха и сопротивления качению. В этом случае, путь, пройденный автомобилем, до полной остановки, будет слишком длинным. Например, при скорости автомобиля 60 км /час путь до остановки превысит 500м.

Поэтому для остановки автомобиля применяют принудительный способ – тормозную систему: создают искусственное сопротивление движению, силу трения в тормозных механизмах. В этом случае кинетическаяэнергия движущегося автомобиля преобразуется в теплоту в трущихся деталях тормозов.

Рис. Тормозной механизм колеса. а – устройство, б – действие, 1 – тормозной барабан, 2 – опорный диск (щит), 3 – колодки, 4 – опорные пальцы колодок, 5 – рабочий тормозной цилиндр, 6 – пружина, 7 – регулировочный эксцентрик.

В тормозном механизме барабан 1 жестко соединен с колесом. На неподвижном опорном диске 2 укреплены пальцы 4, на которые шарнирно устанавливают тормозные колодки 3. При нажатии педели (рис б) разжимное устройство 5 раздвигает колодки и прижимает их к тормозному барабану с силой прижима, в результате чего между барабаном и колодками возникают силы трения, которые образуют пару сил на плече, равном диаметру тормозного барабана. Эта пара и создает момент трения, направленный в сторону, противоположную вращению колеса. Следовательно, момент трения противодействует движению колеса, а между колесом и дорогой возникает тормозная сила.

Максимальная тормозная сила, которая может быть реализована на колесе, ограничивается силой сцепления колеса с дорогой.

Общая тормозная сила, действующая на автомобиль, ограничивается, следовательно, суммой сил сцепления с дорогой всех колес и зависит от коэффициента сцепления. Величина коэффициента сцепления зависит от состояние дороги, дорожного покрытия, конструкции и состояния шин, скорости движения.

Остановочный путь автомобиля – это путь (м), проходимый автомобилем с момента обнаружения водителем препятствия на дороге до полной остановки автомобиля. Остановочный путь это сумма пути, проходимого автомобилем за время реакции водителя, пути, преодолеваемого за время срабатывания тормозной системы и тормозного пути. Тормозной путь зависит от технического состояния тормозов, состояния шин, дорожного покрытия, скорости автомобиля и др.

Различают несколько тормозных систем. Торможение, связанное с уменьшением скорости автомобиля называется рабочим. Тормозная система, обеспечивающая снижение скорости – рабочая тормозная система.

Тормозная система, позволяющая удерживать неподвижной машину на склонах называется стояночной тормозной системой.

Тормозная система, позволяющая автомобилю длительно двигаться с постоянной скоростью на уклонах или изменять скорость движения с малой интенсивностью, называется вспомогательной тормозной системой или замедлителем.

Запасная тормозная система предназначена для остановки автомобиля при выходе из строя рабочей тормозной системы.

Вспомогательная тормозная система для автомобилей категории №2 и №3 рассматривается как желательная, но необязательная. В связи с этим вспомогательной тормозной системой оборудован только дизельный автомобиль ЗИЛ-133ГЯ у которого позволяют это сделать особенности конструкции.

Рабочие и стояночные системы автомобилей ЗИЛ моделей 431410 и 133ГЯ имеют одни и те же тормозные механизмы, жестко связанные с колесами автомобиля с помощью деталей, поломка которых, в нормальных условиях эксплуатации исключена.

Тормозная система автомобилей состоит из тормозных механизмов и приводов к ним. Самое большое распространение получили фрикционные тормоза, принцип действия которых основан на использовании сил трения между неподвижными и вращающимися деталями. Фрикционные тормоза могут быть дискового типа и барабанного. В дисковом тормозе силы трения возникают на боковых поверхностях вращающего диска, в барабанном тормозе силы трения возникают на внутренней цилиндрической поверхности вращения.

Тормозные механизмы устанавливают как на колесах автомобилей, так и на ведомом валу коробки (центральный тормоз). Центральные тормоза по другому называют трансмиссионными, так как они действуют на один из валов трансмиссии. Колесные тормоза используют в рабочей тормозной системе, а центральные в стояночной.

Чтобы заполнить гидравлическую систему привода тормозов существуют тормозные жидкости. У них должна быть низкая температура застывания, они не должны вызывать разбухания резиновых деталей гидравлического привода и коррозию металлических деталей.

На грузовых автомобилях используют тормозные жидкости типа «Нева», «Роса», «Томъ», они могут смешиваться и обладают высокими эксплуатационными свойствами. Не допускается попадание в жидкости воды и нефтепродуктов. Можно использовать также жидкости ГТЖ – 22М и БСК, но смешивать их не допускается, так как это приводит к расслоению жидкости.

Стояночная тормозная система

Тормозные колодки автомобиля ГАЗ имеют фрикционные накладки для увеличения коэффициента трения. Разжимным приспособлением служит гидравлический рабочий тормозной цилиндр 5 колеса.

Принцип действия тормозной системы заключается в следующем, при нажатии на педаль тормоза водитель передвигает поршни цилиндра 5, которые раздвигают колодки и прижимают их накладками к внутренней поверхности тормозного барабана. Возникающая сила трения останавливает колесо. Для отключения тормоза автомобиля необходимо отпустить тормозную педаль. В этом случае пружина 6 оттянет колодки от тормозного барабана и колесо получит возможность свободно вращаться.

Механизм стояночного (центрального) тормоза.

а – устройство, б – схема действия, 1 – барабан, 2 – колодки, 3 – щит, 4 – разжимной стержень, 5 – рычаг ручного тормоза, 6 – зубчатый сектор, 7 – тяга, 8 – стяжная пружина, 9 – корпус регулировочного устройства.

Состоит из барабана 1, укрепленного на корпусе коробки передач. На барабане симметрично размещены две тормозные колодки 2, которые присоединены к кронштейну 3, установленному на ведомом валу коробки передач, и разжимного устройства 4.

К тормозным колодкам снаружи прикреплены фрикционные накладки. Разжимное устройство 4 соединено через приводной рычаги тягу с рычагом ручного тормоза 5.

Для затормаживания автомобиля ручной тормоз 5 рукой перемещают назад. Под действием рычага 5, разжимное устройство прижимает колодки к барабану и затормаживает ведомый вал коробки передач и карданный вал, следовательно и ведущие колеса автомобиля. В заторможенном состоянии ручной тормоз фиксируется на секторе защелкой. Для того, чтобы выключить стояночный тормоз, надо нажать специальную фиксирующую кнопку, находящуюся на стояночном ручном тормозе и подать рычаг тормоза вперед. При этом разжимное устройство 4 тоже переместиться вперед и под действием стяжных пружин 8 колодки 2 отойдут в исходное положение.

На всех автомобилях применяют механический привод для ручного тормоза.

Этот привод состоит из рычага 5, с зубчатым сектором 6 и тяги 7 привода, действующей на устройство 4 для разжатия колодок.2.

Необходимый зазор между фрикционными накладками колодок и барабаном устанавливают регулирочным винтом, который расположен в корпусе регулировочного устройства 9.При ввертывании в корпус винт раздвигает опоры, приближая колодки к барабану.

После регулировки необходимо проверить действие стояночного тормоза.

Рабочая тормозная система

Тормозные рабочие механизмы размещают в колесах автомобиля, поэтому их называют колесными. Различают механический, гидравлический и пневматический привод тормозных механизмов.

В устройстве гидравлического привода используют свойств а жидкостей (закон Паскаля)

Рис. Схема гидравлического тормозного привода А – расположение, Б – соединение, В – действие тормозов. 1 – главный тормозной цилиндр, 2 – трубопроводы, 3 – тормозные цилиндры колес, 4 – тормозная педаль, 5 – присоединение шлангов, 6 – корпус главного тормозного цилиндра, 7 – гибкие шланги, 8 – бачок для тормозной жидкости, 9 – колодка, 10 – тормозной барабан.

Гидравлический привод состоит из главного тормозного цилиндра 1с резервуаром для тормозной жидкости, соединенного трубопроводами 2 с тормозными цилиндрами 3 колес, шланги, гидровакуумного усилителя.

Вся система заполняется специальной тормозной жидкостью, не разъедающей резиновые детали автомобиля.

Жидкость в гидравлической системе тормозов подается от головного цилиндра 1 к цилиндрам 3 колес по металлическим трубкам 2 и специальным шлангам из прорезиненной ткани 7, выдерживающим высокие давления и действие масел. Такая конструкция позволяет управлять тормозами, несмотря на колебания мостов и колес.

Главный тормозной цилиндр.

Главный тормозной цилиндр соединяется с колесными цилиндрами при помощи системы трубопроводов, состоящей из металлических трубок, тройников, штуцеров и гибких шлангов из прорезиненной ткани.

Рис. Главный тормозной цилиндр автомобиля ГАЗ 1 – крышка, 2 – пополнительный бачок, 3 – питающий штуцер, 4 и 17 – корпусы, 5 – защитный колпачок, 6 – толкатель, 7 и 15 – поршни, 8 – упорный болт, 9 – уплотнительное кольцо головки, 10 – манжета, 11, 16 – головки поршня, 12 – упорный стержень, 13 – возвратная пружина, 14 – упор первичного поршня, 18 – упор вторичного поршня, 19 – клапан избыточного давления, А – штуцер выхода жидкости в контур тормозного привода задних колес, Б – штуцер выхода жидкости в контур тормозного привода передних колес, I и II – полости цилиндра.

Главный тормозной цилиндр создает давление в двух независимых гидравлических контурах тормозного привода, поршнем 7 в приводе задних колес, а поршнем 15 в приводе передних колес. Если один из контуров разгерметизируется и перестанет затормаживать связанные с ним колеса, другой будет продолжать работать. При этом у водителя сохранится возможность остановить транспортное средство, правда с меньшей эффективностью.

Поршни размещены в цилиндрах 4 и 17, корпуса которых соединены питающими штуцерами 3 с пополнительным бачком, а выходными штуцерами А и Б – с контурами тормозного привода соответственно задних и передних колес.

Роль перепускного клапана исполняют плавающие головки 11 , установленные на поршнях. В расторможенном положении между головкой и поршнем под действием возвратных пружин устанавливается зазор. Полости I и II цилиндра сообщаются с бачком 2. При нажатии педали тормоза, я поршень тормозного привода задних колес перемещается, а затем при помощи упорного стержня 12 перемещается поршень привода передних колес и нагнетается тормозная жидкость через клапан 19 в рабочие тормозные цилиндры колес. Под действием пружин головки 11 поршней прижимаются к их торцу, рассоединяя полости I и II с бачком и в тормозном приводе создается давление. С помощью клапанов 19 в тормозной системе поддерживается избыточное давление тормозной жидкости 40 – 80 кПа. После прекращения нажатия педали поршень возвращается в исходное положение пружиной 13.

Под капотом автомобиля расположен запасной бачок 2, изготовленный из прозрачного материала, что позволяет контролировать уровень жидкости в нем. Пополнительный бачок служит для питания тормозной системы. Цилиндр и бачок соединены отверстиями, через которые жидкость перетекает из бачка в цилиндр и обратно.

Уровень жидкости должен всегда находится на расстоянии 15 – 20 мм от кромки заливного отверстия.

Бачок имеет три изолированные секции, одна из которых питает систему привода сцепления, а две другие – систему раздельного привода тормозов.

На автомобилях установлен двухконтурный тормозной привод с раздельным торможением передних и задних колес, имеющий в каждом контуре гидровакуумный усилитель и вакуумный баллон с запорным клапаном, которые обеспечивают независимое питание каждого контура. Гидровакуумный усилитель служит для снижения усилия водителя, нажимающего на педаль тормоза, используя вакуум, возникающий во всасывающем трубопроводе двигателя.

Гидровакуумный усилитель состоит из корпуса (силовой камеры), гидравлического цилиндра 9 и клапана управления. В корпусе силовой камеры установлена диафрагма с упорной тарелкой, пружина и толкатель. Толкатель одним концом соединен с тарелкой диафрагмы, а с другой с поршнем цилиндра усилителя, в котором установлен шариковый клапан. Силовая камера разделена подвижной диафрагмой на две части, соединенные между собой хомутиками.

Одна часть связана с атмосферой, а другая с выпускным коллектором двигателя. Гидровакуумный усилитель работает следующим образом, когда педаль тормоза отпущена, воздушный клапан управления закрыт, а вакуумный открыт, и через него обе полости камеры сообщаются между собой.

При нажатии на педаль тормоза 1, водитель принудительно перемещает диафрагму, шариковый клапан поршня 10 усилителя открывается, и жидкость из главного тормозного цилиндра поступает к колесным тормозам, приводя их в действие и создавая дополнительную силу на штоке главного тормозного цилиндра, действующую в том же направлении куда перемещает шток нога водителя. В результате для достижения необходимой эффективности торможения нажимать на педаль тормоза можно с меньшим усилием.

Вакуумный усилитель рабочей тормозной системы действует только при работающем двигателе. Это необходимо учитывать при движении транспортного средства с неработающим двигателем (например, при буксировке неисправного транспортного средства). В последнем случае, чтобы снизить скорость или остановить автомобиль, на педаль тормоза придется нажимать с большим усилием, чем на транспортном средстве с работающим усилителем.

Тормозная система с пневмоприводом. Работа пневматической системы тормозов: в компрессоре создается запас воздуха под давлением, который хранится в воздушных баллонах. При нажатии на педаль тормоза воздействует на тормозной кран, который создает давление в тормозных камерах, которые приводят в действие через рычаг тормозной механизм, который и производит торможение и при отпуске педали прекращается торможение.

Пневмопривод применяют на автомобилях большой грузоподъемности. Он позволяет получать достаточно большие силы в тормозных механизмах при небольших силах, прикладываемых водителем к тормозной педали.

Рис. Схема пневматического привода тормозов автомобиля ЗИЛ. 1 – компрессор, 2 – манометр, 3 – воздушные баллоны, 4 – задние тормозные камеры, 5 – соединительная головка, 6 – разобщительный кран, 7 – соединительный шланг, 8 – тормозной кран, 9 – передние тормозные камеры.

В пневматический привод автомобиля входят компрессор 1, нагнетающий сжатый воздух в баллоны(ресиверы)3, тормозные камеры 4 и 9, тормозной кран 8, связанный с тягой тормозной педалью и соединительная головка 5 с разобщительным краном 6, позволяющая соединять тормозную систему прицепа к системе пневматического привода тормозов автомобиля – тягача.

Вал компрессора приводится во вращение от коленчатого вала двигателя ременной передачей. Создаваемое компрессором давление автоматически ограничивается регулятором давления. Величину давления контролируют манометром.

При нажатии на педаль тормоза, тормозной кран сообщает тормозные камеры всех колес с ресиверами. Тормозная камера приводит в действие тормозной механизм за счет энергии сжатого воздуха. Поступающий в каждую камеру сжатый воздух, который прогибает диафрагму к корпусу вместе с диском и перемещает шток.

Рис. Тормозная камера 1 – крышка корпуса, 2 – штуцер для подвода и отвода воздуха, 3 – диафрагма, 4 – корпус, 5 – шток, 6 – рычаг, 7 – червяк, 8 – фиксатор червяка, 9 – червячная шестерня, 10 – вал разжимного кулака тормозного механизма, 11 – пружины диафрагмы.

Шток повертывает рычаг 6, а вместе с ним и вал 10 разжимного кулака тормозного механизма колеса, прижимающего колодки к тормозному барабану. После отпускания педали тормоза колодки возвращаются в исходное положение, тормозной кран 8 разобщает с ресиверами тормозные камеры и соединяет их с атмосферой. Воздух из камер выходит, пружины 11 возвращают диафрагму в первоначальное положение и торможение прекращается. Вмонтированные в рычаг 6 червяк 7 и червячная шестерня 9 позволяют поворачивать вал 10 относительно рычага и этим регулировать зазор между колодками и барабаном тормозного механизма.

Компрессор является источником сжатого воздуха, питающим все агрегаты пневматической системы. На грузовых автомобилях и автобусах применяют одноступенчатые двухцилиндровые компрессоры одностороннего действия. Компрессор нагнетает воздух в воздушные баллоны.

Рис. Схема компрессора. 1 – поршень, 2 – нагнетательный клапан, 3 – трубопровод подачи воздуха в воздушный баллон, 4 – впускной клапан, 5 – воздухопровод от воздушного фильтра, 6 – регулировочный колпак, 7 – шток, 8 – блок шариковых клапанов, 9 – трубопровод от воздушного баллона, 10 – разгрузочный канал, 11 – плунжер разгрузочного устройства, А – блок цилиндров, Б – регулятор давления, В – отверстие.

При ходе поршня вниз, в цилиндре компрессора создается вакуум, открывается впускной клапан и через воздушный фильтр двигателя поступает воздух. При ходе поршня вверх, впускной клапан закрывается, сжатый воздух через открытый нагнетательный клапан 2, поступает через трубопроводы в головку и воздушные баллоны.

Регулятор давления Б поддерживает заданное давление воздуха в пневмосистеме автоматически. Конструкция регулятора включает в себя корпус и блок из восьми шариковых клапанов. При давлении в системе ниже 0,6 МПа шариковые клапаны опущены и нижний шарик закрывает отверстие, сообщающееся с воздушными баллонами. Через наклонные каналы штуцера и отверстие В в разгрузочное устройство попадает воздух из атмосферы.

Шариковые клапана поднимаются, когда давление в системе достигнет 0,75МПа, верхний шарик закроет наклонные канал штуцера, перекрыв доступ воздуха из атмосферы, в разгрузочное устройство начинает поступать воздух из баллонов. Сжатый воздух выключает впускные клапаны компрессора из работы. Верхний клапан открывается при давлении в системе 0,75МПа, а нижний при давлении менее 0, 6 МПа.

Регулировочным колпаком 6 можно регулировать затяжку пружины и устанавливать давление, при котором компрессор будет выключаться.

Воздушные баллоны необходимы для хранения сжатого воздуха. На баллонах имеются кран для слива конденсата, и на правом баллоне кран отбора воздуха. Объема воздушных баллонов хватает до 10 торможений.

Чтобы исключить повышения давления в системе пневматических тормозов, при неисправном регуляторе давления, на воздушном баллоне установлен предохранительный клапан, который открывается если давление в системе превысит 0,95 МПа.

Рис. Масловлагоотделитель.

Масловлагоотделитель – устанавливается перед баллонами и предназначен для очистки сжатого воздуха, поступающего из компрессора от масла и влаги. Масло оказывает вредное действие на резиновые детали пневматической системы, а пары воды, конденсируясь в узлах системы при отрицательных температурах замерзают, что приводит к нарушению работы основных элементов пневматической системы автомобиля.

В корпусе 1 установлен обратный клапан 2, прижимаемый к гнезду пружиной 3. Сверху корпус закрыт пробкой 4. Для уплотнения корпуса и стакана 7 установлено резиновое кольцо 8 (уплотнение происходит при затяжке конусного наконечника стяжного стержня 6). Воздух из компрессора поступает в отверстие А, проходит через латунную сетку элемента 5, отделяясь от масла и влаги, поступает в отверстие стержня, и, отжимая обратный клапан, выходит в трубопровод, связанный с баллоном.

Оставшееся на сетке масло и влага стекают в стакан 7. Для выпуска конденсата в нижней части стакана устанавливают сливной краник.

Рис. Сливной кран

Сливные краны предназначены для периодического слива конденсата из всех баллонов и масловлагоотделителя. Выпуск конденсата осуществляется наклоном клапана 3 с помощью кольца 5. Пружина 2 прижимает клапан к седлу 4 в нормальном состоянии. С помощью штуцера 1 кран вворачивается в баллон.

Для повышения надежности работы пневматической системы и исключения замерзания конденсата применяют антифризный насос, который устанавливают между масловлагоотделителем и регулятором давления. Он служит для подачи в пневматическую систему порции морозостойкой жидкости, которая находится в специальном бачке.

Антифризный насос должен работать только в холодное время года. В теплое время его снимают. Он заполняется смесью этилового (300 см³) и изоамилового (2 см³) спиртов.

Разгрузочное устройство. Работает от регулятора давления и расположено в блоке цилиндров компрессора. Когда давление сжатого воздуха в системе достигает 0,75 МПа срабатывает регулятор давления Б. Поступление воздуха в систему тормозов прекращается, так как открываются впускные клапаны 4 обоих цилиндров под действием воздуха попадающего из баллона через трубопровод в разгрузочный канал и поднимают плунжеры, которые в свою очередь открывают клапаны.

При снижении давления происходит обратный процесс. Плунжеры опускаются и на клапаны перестает действовать разгрузочное устройство.

Сжатый воздух поступает в баллоны, до тех пор, пока давление в них не достигнет 0,75 МПа.

Блок цилиндров и головку блока во время работы охлаждают жидкостью, поступающей из системы охлаждения в водяную рубашку блока цилиндров компрессора. По маслопроводу поступает масло, которое смазывает трущиеся детали компрессора.

Тормозной кран. Тормозной кран предназначен для управления колесными тормозами автомобиля и прицепа. Тормозной кран служит для управления тормозами автомобиля в результате регулировки подачи сжатого воздуха из баллонов к тормозным камерам.

Рис. Тормозной кран автомобиля ЗИЛ

1 – корпус рычагов, 2 – двойной рычаг, 3 – болт, 4 – кулачок, 5 – тяга, 6 – нлаправляющая, 7 – шток секции торможения прицепа, 8 – диафрагма, 9 и 12 – седла клапанов, 10 – впускной клапан, 11 – выпускной клапан, 13 – включатель стоп-сигнала, 14 – диафрагма стоп-сигнала, 15 – шток секции торможения автомобиля, 16 – корпус тормозного крана.

Тормозной кран обеспечивает постоянное тормозное усилие при неизменном положении тормозной педали и быстром растормаживание при прекращении нажатия на педаль.

Корпус тормозного крана разделен на две секции – нижняя управляет тормозами автомобиля, а верхняя – тормозами прицепа. В каждой секции между крышкой и корпусом закреплена диафрагма из прорезиненной ткани с гнездом выпуклого клапана. Крышки секций снабжены двойными клапанами, расположенными на одном стрежне и имеющих общую пружину. В корпусе тормозного крана расположены два штока с пружинами 7 и 15.

К корпусу тормозного крана прикреплен корпус рычагов, в котором, в свою очередь, находятся двойной рычаг 2 и тяга 5. Двойной рычаг состоит из двух половин, соединенных между собой подвижной осью.

Если нажать на педаль тормоза, то тяга5 смешается влево, увлекая за собой верхний рычаг 2, перемещает шток 7 верхней секции влево. Когда верхний шток 7 упрется в ограничительный болт 3, нижний конец верхней половины рычага отводит нижнюю половину рычага вправо вместе со штоком нижней секции. Тормоза прицепа включаются несколько раньше, чем тормоза автомобиля, что исключает столкновение прицепа с автомобилем.

Рис. Схемы действия тормозов: а – при растормаживании, б – при торможении. 1 – компрессор, 2 – тормозной кран, 3 и 13 – выпускные клапаны, 4 и 5 – впускные клапаны, 6 – разобщающий кран, 7 – воздухораспределитель, 8 – воздушный баллон прицепа, 9 – тормозная камера колеса прицепа, 10 – воздушный баллон автомобиля, 11 – тормозная камера колеса автомобиля, 12 – пружина впускного клапана, 14 – тяга.

верхней секции открыт в расторможенном состоянии, и сжатый воздух из баллонов проходит в воздухораспределитель и заряжает баллон прицепа.

Выпускной клапан 3 открыт и сообщает тормозные камеры автомобиля с атмосферой, при закрытом впускном клапане 4.

При нажатии на педаль тормоза, тяга 14 перемещается влево вместе со штоком и верхним концом рычага 2, отводя за собой седло клапана 13. Под действием пружины 12 впускной клапан верхней секции закрывается, а выпускной открывается. Сжатый воздух из баллона прицепа поступает в тормозные камеры 9, а воздух из воздухораспределителя выходит в атмосферу. Колеса прицепа будут заторможены.

Торможение на стоянке осуществляется механизмом ручного привода тормозов прицепа, соединенного с центральным тормозом автомобиля.

Манометр позволяет проверять давление воздуха как в воздушных баллонах, так и в тормозных камерах системы пневматического привода. Для этого он имеет две стрелки и две шкалы. По нижней шкале проверяет давление в тормозных камерах, по верхней – в воздушных баллонах.

Воздушный фильтр предназначен для очистки воздуха, поступающего от компрессора в пневматическую систему от влаги и от масла. Он установлен на поперечной балке крепления воздушных баллонов.