Глава 10. Тормозное управление (стр. 7 )

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 магистрали, свя­зывающей тягач с прицепом (питающей), постоянно пополняется запас воздуха в ресиверах прицепа, а другая (управляющая), давление в которой изменяется прямо пропорционально давлению в тор­мозных магистралях тягача, управляет воздухораспределителем при­цепа.

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:

,

где D = 2R - внешний диаметр диафрагмы;

ρ – текущий радиус интегрирования; R > ρ > r;

d = 2r - диаметр шайбы.

Давление на центральную шайбу:

Р'' = р·π·r2.

Полное давление на шток

Рш = Р' + Р" = πр(R2 + Rr + r 2).

Полная рабочая (активная) поверхность Fд:

Fд = π/3(R2 + Rr + r 2).

По мере увеличения хода штока сила Рш падает, так как диафрагма ложится на стенки камеры.

Рис. 21. Характеристики тормозных приборов:

а — кривые торможения (сплошные линии) и оттормаживания (штриховые линии) крана пневматического привода:

1 — для тягача; 2 — для прицепа;

б — кривые Рр = f (sm) для рабочего цилиндра (сплошные линии) и камеры (штриховые линии):

1 - теоретические; 2 — фактические.

Отношение d/D диафраг­мы тормозной камеры не должно превышать 0,8. В этом случае активная поверхность Рд достигает наибольших зна­чений. Однако при этом ход штока sш и прогиб диафраг­мы уменьшаются.

Силовая характеристика рабочей камеры и цилиндра в зависимости от положения диафрагмы представлена на рис.21, б. При исполь­зовании рабочего цилиндра линия Рш = f(sш) близка к прямой. У камеры сила Рш снижается при увеличе­нии хода штока. Поэтому для получения одинаковых и высоких величин Рш необ­ходимо обеспечивать малый и одинаковый ход штока для всех рабочих камер и цилиндров тормозов, распо­ложенных на колесах авто­мобилей.

Аппараты подготовки и хранения сжатого воздуха.

В пневматических и гидропневматических приводах рабочим телом является воздух, сжатие которого производится компрессором. Компрессор представляет собой устанавливаемую непосредственно на двигателе автомобиля энергетическую поршневую машину. На рис. 22 показан двухцилиндровый компрессор, в картере 1 ко­торого на шариковых подшипниках установлен коленчатый вал 2, приводимый клиновым ремнем при помощи шкива 3.

Регулирование натяжения клинового ремня при сборке или вследствие его удли­нения при эксплуатации осуществляется либо изменением межосе­вого расстояния шкивов (смещением корпуса компрессора), либо перемещением его на больший (меньший) радиус шкива смещением вправо (влево) конуса 6 шкива 3. Наряду с ременным приводом компрессора применяется и шестеренчатый привод.

Коленчатый вал 2 при помощи шатунов 5 и поршневых пальцев приводит в движение поршни 7. В головке компрессора 8 установлены впускные 12 и нагнетательные 9 клапаны. Они выполнены в виде пластин, прижимаемых пружинами к седлам, то есть являются обратными клапанами. Впускные клапаны открываются под дей­ствием разрежения в цилиндре, создающегося при ходе поршня вниз, а нагнетательные — под действием избыточного давления воздуха при рабочем ходе поршня.

10 11

Рис. 22. Двухцилиндровый поршневой компрессор.

Смазывание деталей компрессора осуществляется моторным маслом, подводимым через отверстие 11 из системы смазки дви­гателя. Под давлением обычно смазываются шатунные шейки ко­ленчатого вала, остальные детали смазываются разбрызгиванием. Охлаждаются цилиндры компрессора при помощи водяной рубашки 10, соединенной с системой охлаждения двигателя. При исполь­зовании двигателя с воздушным охлаждением компрессор охлаж­дается воздухом.