Глава 10. Тормозное управление (стр. 14 )

Регуляторы тормозных сил лучевого типа.

По другому алгоритму работают регуляторы тормозных сил, не использующие для регулирования соотношения давлений Р1 и Р2 информацию о деформировании упругих элементов подвески. На рис. 46 показан регулятор лучевого типа для гидравличес­ких систем. На входе в регулятор давление всегда равно РП , на вы­ходе — регулируемое давление РЗ. Регулятор работает следующим образом. При некотором (небольшом) давлении поршень 2 опуска­ется, и клапан 1 закрывается, Связь входной и выходной полостей осуществляется через поршень 2, шток 4, коромысло 5 и поршень 10. Для этого случая справедливо выражение

(А1·РЗ - F1)·а = (А2·РП - F2) ·b,

где А1 и А2 — площади поршней; F1 и F2 — силы пружин; а и b — плечи коромысла.

Рис.46. Регулятор лучевого типа для гидравлического тормозного привода:

а – конструкция; б – кинематическая схема.

Обозначив alb = i и преобразовав полученное выражение, получим:

А2·РП = i·А1·РЗ + F2 - i·Fl.

Из этого выражения следует, что при F2 - i·Fl = 0 (а это воз­можно при специальном выборе параметров пружин и геометрии регулятора) зависимость РП = (i·А1·РЗ)/А2 = КрЗ линейна, то есть характеристика регулятора имеет вид луча, угол наклона которого зависит от величины i. Плечи а и b переменны и определены поло­жением опоры 6 коромысла, которая передвигается по планке 7 при вращении вала 8. К валу 8 присоединен рычаг, связанный тя­гой с балкой моста, Корпус регулятора установлен на раме, поэтому при изменении прогиба подвески изменяется и угол наклона харак­теристики регулятора.

Рис.47. Рабочая характеристика регулятора тормозных сил лучевого типа.

Из симметричности перемещения опоры 6 следует, что amin = bmin и атах = bтах , поэтому imin = l /imax. Если предусмотреть поворот вала 8 в соответствие со степенью загрузки автомобиля, то будет получен регулятор тормозных сил с так называемой лучевой характеристикой (рис.47). Для данного типа регулятора диапазон изменения i достаточно высок, что позволяет использовать его на грузовых автомобилях, у которых статическая вертикальная нагрузка на задний мост изменяется в широких пределах.

При пневматическом приводе в регулятор (рис. 48) сжатый воздух, подводимый от тормозного крана под давлением рп, воздействует на поршень 9 сверху и перемещает его вниз. Смонтированный в поршне клапан 11 упирается в торец толкателя 5 и закрывает от­верстие в нем, отсекая выходную полость регулятора. Затем клапан приподнимается с седла, в результате чего входная и выходная по­лости регулятора сообщаются между собой.

Рис.48. Регулятор лучевого типа для пневматического тормозного привода.

Одновременно через кольцевой зазор между поршнем 9 и его направляющей 6 сжатый воздух поступает в подпоршневое пространство, воздействуя на поршень и диафрагму 7 давлением рД. При определенном значении давления поршень перемещается вверх до положения, при котором клапан 11, оставаясь прижатым к торцу толкателя 5, соприкасается с седлом в поршне. С этого момента устанавливается равновесие поршня, характеризуемое коэффициентом пропорциональности

К = рз /рп = А1/А2,

где А1 и А2 — активные площади поршня соответственно верхней и нижней полостей.

Площадь А2 переменна, что обусловлено оригинальным конструк­тивным решением. Поршень 9 снабжен радиальными ребрами 10, входящими в радиальные пазы вставки 8, нижний торец которой выполнен коническим. На нижнюю горловину поршня надета диа­фрагма 7, которая зажата между верхней и нижней частями корпуса 1.

Когда поршень находится в верхнем положении, диафрагма полностью опирается на вставку. По мере опускания поршня его ребра отделяют некоторую кольцевую часть диафрагмы от вставки и увеличивают активную площадь диафрагмы, Таким образом, чем выше находится поршень, при РП = const, тем больше должно быть давление РЗ для уравновешивания поршня. Высота поршня определяется положением рычага 3, который через ось 4 и рычаг 12 связан с балкой заднего моста.

Закон изменения давления РЗ в зависимости от прогиба подвески определяется формой торцовых частей поршня 9 и вставки 8, к ко­торым примыкает диафрагма 7, и положением плунжера 2,

Для того чтобы уменьшить износы и компенсировать давление воздуха РЗ на толкатель 5, рычаг 3 связан с поршнем 9 только в пе­риод торможения.

Клапаны ограничения давления.

Несмотря на то, что график функции оптимального распреде­ления тормозных сил между передними и задними колесами грузовых автомобилей ближе к прямой, чем такой же график для легковых автомобилей, все же между ним и прямой имеются существенные отличия. Поэтому при отсутствии регулирования тормозных сил или при наличии регулятора лучевого типа при малых замедлениях автомобиля наблюдается перетормаживание передних колес. Этот эффект может приводить к повышенному изнашиванию тормозных накладок тормозных механизмов передних колес при служебных торможениях и к опасному блокированию колес при торможениях на скользкой дороге.

Для устранения данного недостатка в пневматических тормозных приводах иногда применяют показанный на рис. 49 клапан огра­ничения давления, который можно отнести к регуляторам тормозных сил.

Ввод II соединяет клапан с тормозным краном, вывод I с тормозными камерами передних колес, а вывод III — с атмосфе­рой. В расторможенном состоянии поршни 2 и 4 находятся в верх­нем положении, воздушный клапан 3 закрыт, а атмосферный кла­пан 1 открыт. При подаче сжатого воздуха на ввод II поршень 2 опускается, клапан 1 закрывается, а клапан 3 открывается. Давление воздуха на выводе I, действуя снизу на поршень 2, стремится закрыть клапан 3. Большая величина нижней площади ступенчатого порш­ня 2 приводит к тому, что давление воздуха в камерах передних тормозных механизмов будет нарастать медленнее, чем давление воздуха, устанавливаемое тормозным краном.

После достижения оп­ределенного давления на вводе II начнет опускаться вниз поршень 4, который в результате посадки на поршень 2 изменит соотношение рабочих площадей поршней, вследствие чего произойдет перелом характеристики клапана.

Рис. 49. Клапан ограничения давления.

Таким образом, наличие в тормозном при­воде клапана ограничения давления приводит к снижению тормоз­ной силы передних колес при торможении с малой интенсивностью. Выпуская воздух через вывод III при растормаживании, клапан работает подобно клапану быстрого растормаживания. Полость А сообщается с атмосферой для того, чтобы находящийся в ней воздух не создавал сил, действующих на поршни 2 и 4. Сила пружины, определяющей момент включения в работу поршня 4, при настройке клапана устанавливается подбором регулировочных прокладок 5.

7. Антиблокировочные системы

При торможении на неоднородном дорожном покрытии (например, левые колеса находятся на сухом асфальтобетоне φ1 = 0,8, правые колеса на обледенелом покрытии φ2= 0,2), на колесах возникают разные тормозные силы. Эта разность создает момент вокруг вертикальной оси, под действием которого автомобиль стремится к развороту (рис.50).

φ1 = 0,8 φ2= 0,2

Рис. 50. Появление момента разворота из-за разности коэффициентов сцеплений:

Мyaw - момент разворота; FВ - тормозная сила; φ - коэффициент сцепления; 1 - колесо с высоким коэффициентом сцепления; 2 - колесо с низким коэффи­циентом сцепления.

Для сохранения управляемости и курсовой устойчивости автомобиля во время торможения на современных автомобилях применяют антиблокировочные системы.

Антиблокировочные системы (АБС, или ABS) автомобилей представляют собой системы, оснащенные устройствами управления с обратной связью, которые предотвращают блокировку колес во время торможения и сохраняют управляемость и курсовую устойчивость автомобиля.

Основными компонентами АБС являются: модулятор, датчики скорости вращения колес, электронный блок управления (рис.51). Датчик скорости вращения колеса. Индуктивный колесный датчик скорости вращения обеспечивает электронный блок управления необходимой информацией о скорости вращения колеса.

Рис. 51. Контур управления АВS:

1 - соленоидный клапан; 2 - главный тормозной цилиндр; 3 - колесный тормозной цилиндр; 4 - электронный блок управления; 5 - датчик скорости вращения колеса.

Если в движении одного из колес появляются признаки блокировки, то резко возрастают замедление вращения колеса и его скольжение. Если они превышают критические значения, то блок управления посылает сигналы к соленоидному распределительному клапану для прекращения роста или уменьшения давления в тормозном механизме до прекращения опасности блокировки. Затем замедление должно быть восстановлено для предотвращения недотормаживания колеса. Во время автоматического управления торможением необходимо постоянно определять диапазоны устойчивого и нестабильного качения колес и модулировать тормозное давление, создавая максимальное тормозное усилие.