Глава 10. Тормозное управление (стр. 9 )

Корпус 2 разделен на три полости 3, 5 и 8 двумя стенками 4 и 6. Пневматический вывод I связан с атмосферой, вывод II — с исполнительной, в данном случае тормозной маги­стралью, вывод III — с ресивером. Полости крана, а следовательно, и выводы I, II, III могут сообщаться между собой при помощи клапанов 9 и 10, соединенных общим стержнем. В показанном на рисунке положении управляющий шток 7 выдвинут из корпуса, клапан 9 закрыт под действием пружины 7, а клапан 10 открыт и тормозная магистраль через указанный клапан, трубчатое окон­чание 12 штока, отверстие 11 и вывод I соединена с атмосферой.

При нажатии на управляющий шток клапан 10 закрывается, отсоединяя тормозную магистраль от атмосферы, а затем клапан 9 соединяет ее с ресивером, в результате чего в тормозной магистрали установится давление, равное давлению воздуха в ресивере. При выдвигании штока из корпуса сначала закроется клапан 9, а затем через открывшийся клапан 10 воздух выйдет в атмосферу.

Необходимо отметить, что после открытия клапана 9 на штоке появится выталкивающая сила, равная давлению воздуха в полости 5, умноженному на площадь круга, имеющего диаметр «d». В связи с малостью указанного диаметра эта сила будет невелика, но ее можно увеличить, присоединив к штоку реактивный поршень (рис. 26-б), в качестве которого можно использовать стенку 4 из схемы, показанной на рис. 26-а, выполненную специальным об­разом. В этом случае мы получим устройство, обладающее отри­цательной обратной связью. Как только давление воздуха в полости 5, действующее на реактивный поршень, создаст силу, равную силе Р, приложенной к штоку, клапан 9 закроется, установив в тормозной магистрали давление, пропорциональное силе, приложенной к што­ку, например, со стороны педали.

Рис.26. Конструктивные схемы приборов управления пода­чей воздуха.

Перемещение штока, необходимое для срабатывания клапанов, обусловлено необходимой величиной проходного сечения клапанов и невелико. Следовательно, небольшим будет и ход педали. Но природа создала человека таким образом, что если орган управления (педаль, рукоятка и т. п.) не имеет достаточно большого перемещения, то человек сильно ошибается в дозировании усилия, которое нужно прикладывать к этому органу управления. Для устранения указанного недостатка между штоком и его трубчатым окончанием, как показано на рис. 26-в, устанавливают пружину 13. Пружину устанавливают с натягом, который не позволяет ей сжиматься и тем самым умень­шать проходное сечение клапана 9 в начале впуска воздуха в тор­мозную магистраль, когда давление в полости 5 еще мало. Такое мероприятие несколько уменьшает одно из отрицательных свойств пневматического привода - медленное срабатывание.

Очевидно, что отличия между кранами, показанными на рис. 26-б и рис. 24-в, количественные, но на практике их принято считать отличающимися принципиально. Считается, что кран, по­казанный на рис. 26-б, обладает «следящим действием по силе», а изображенный на рис. 26-в - «следящим действием по пере­мещению». Термин «следящее действие» в данном случае подменяет более точный термин «отрицательная обратная силовая связь».

Описанные краны при небольшом усложнении способны решать весьма разнообразные задачи. Если, как показано на рис. 26-г, и другую стенку корпуса крана выполнить в виде поршня 14, взаи­модействующего со вторым управляющим штоком, то получится конструкция, позволяющая управлять давлением воздуха в тормоз­ной магистрали от двух сигналов независимо. Поршень 15 в данном случае применен для уравновешивания силы, действующей на пор­шень 14 со стороны сжатого воздуха в полости 8.

В некоторых случаях в тормозной магистрали необходимо ус­танавливать давление не прямо пропорциональное силе, действую­щей на орган управления, а обратно пропорциональное этой силе. В таких случаях применяют так называемые краны обратного дей­ствия (рис. 26-д), содержащие пружину 16. В этой конструкции для срабатывания крана необходимо не нажимать на шток, а вы­тягивать его. Управляющая сила на штоке в данном случае вычи­тается из силы пружины 16, поэтому увеличению управляющей силы соответствует снижение суммарной силы, приложенной к пор­шню 4, и снижение величины давления в полости 5.

Пружина, аналогичная пружине 13 на рис. 26-в, позволяющая увеличивать ход органа управления при том же ходе штока, ради упрощения на схеме отсутствует.

Не следует думать, что при полностью отпущенном штоке или при полностью нажатой педали (рис. 26-в) клапан 9 будет обязательно открыт и на выводе II будет такое же давление воздуха, как и на входе III. Если пружины 13 (рис. 26-в) и 16 (рис. 26-д) не делать слишком сильными, то после того, как в полости 5 установится определенное давление, клапан 9 закрывается независимо от величины силы, приложенной к органу управления, и от положения этого органа.

Описанные схемы конструкций тормозных кранов основаны на использовании двух соединенных стержнем клапанов. Аналогичных результатов можно достичь, применив, как показано на рис. 26-е один плоский клапан 17, взаимодействующий с двумя кольцевыми седлами.

На рис. 27 показана конструкция тормозного крана, управ­ляющего подачей воздуха в двухконтурном тормозном приводе гру­зового автомобиля. Основу конструкции составляют два плоских клапана 10 и 15, взаимодействующие периферийной частью с седлом корпуса, а внутренней частью с трубчатыми седлами 9 и 16.

Сжатый воздух подводится к вводам I и II от двух независимых ресиверов. Через выводы III и IV воздух подается к тормозным механизмам двух контуров. Вывод V служит для выпуска воздуха при растормаживании. При нажатии на тормозную педаль рычаг 1 через ролик 3, толкатель 4 и тарелку 6 воздействует на резиновый упругий элемент 7 и поршень 8. Седло 9 отсекает выход воздуха в атмосферу, а открыв­шийся затем клапан 10 позволяет ему поступать к выводу III. Реактивный поршень 8 устанавливает на выводе III давление, про­порциональное силе, действующей на толкатель 4. Одновременно через отверстие 18 воздух поступает к большому поршню 12, который, передавая усилие через малый поршень 13, приводит в действие нижнюю секцию. При нормальной работе обеих секций реактивным элементом нижней секции является поршень 12, ко­торый закрывает клапан 15 при давлении воздуха на выводе IV, равном давлению воздуха на выводе III. При отказе нижней секции верхняя сохраняет работоспособность. При отказе верхней секции поршень 12 не перемещается, но винт 5 через заплечики 14 стержня 11 приведет в действие клапан 15. Реактивным элементом нижней секции в этом случае будет поршень 13, имеющий такой же диаметр, как и поршень 8.

Рис. 27. Тормозной кран для двухконтурного тормозного привода.

Применение резинового элемента вместо традиционной стальной пружины объясняется относительной простотой обеспечения не­линейной характеристики. Обеспеченная за счет этого пониженная чувствительность системы при малых усилиях позволяет водителю более точно дозировать интенсивность торможения с малыми за­медлениями, что очень важно для сохранения устойчивости авто­мобиля при его движении по скользкой дороге.

Тарелка 6 своей периферийной частью ограничивает деформацию упругого элемента 7. Нелинейность зависимости давления воздуха на выводах III и IV от хода педали не нарушает линейности изменения указанных давлений при изменении силы, приложенной к плунжеру 4. Винт 2 служит для устранения зазоров при сборке крана.

Использование крана подобной конструкции возможно в подпедальном варианте, когда на толкатель непосредственно воздей­ствует педаль. Это повышает точность управления процессом тор­можения путем уменьшения зоны нечувствительности за счет сни­жения трения в приводе, но может создать трудности при компоновке автомобиля.

Особенностью конструкции является наличие радиального ка­нала 17 в поршне 12. Этот поршень при большом диаметре имеет малый осевой размер, что создает предпосылки для его перекоса. Чтобы избежать заклинивания, наружную поверхность поршня вы­полняют бочкообразной. Указанный канал служит для контроля работоспособ­ности этих уплотнений: в случае их отказа при нажатой педали через вывод V будет вытекать воздух.

Для приведения в действие стояночной системы необходим тор­мозной кран обратного действия. Основу показанной на рис. 28 конструкции составляет двойной плоский клапан 8. Он взаимо­действует с седлом поршня 6 и торцом штока 7. Ввод I соединяется с ресивером, вывод II — с тормозной магистралью, а вывод III — с атмосферой. В расторможенном состоянии шток находится в крайнем нижнем положении (для удобства пользования рукояткой на автомобиле кран устанавливается в наклонном состоянии, по­этому на самом деле это положение не является нижним). При нижнем положении штока клапан 8 не соприкасается с седлом поршня 6, вследствие чего ввод I соединен с выводом II и в тормозной магистрали устанавливается такое же давление воздуха, как и в ресивере.

Рис. 28. Тормозной кран обратного действия (для стояночной тор­мозной системы).

При повороте рукоятки она через торцевой кулачок 3 поднимает колпачок 4 штока 7 и сам шток. Поднятие штока приводит к посадке клапана на седло поршня и открытию канала 9, соеди­няющего тормозную магистраль с атмосферой. Снижение давления воздуха в полости 5 заставит поршень под действием давления воздуха в полости 1 подняться вверх, вследствие чего клапан 8 сядет на торец штока 7 и снижение давления прекратится.