Назначение, общее устройство и принцип работы тормозной системы

1.Тормозной механизм (схема 1) - предназначен для создания тормозного момента, необходимого для замедления и остановки автомобиля. На автомобилях устанавливаются фрикционные тормозные механизмы, работа которых основана на использовании сил трения. Наиболее распространенное место размещения тормозного механизма — внутри колеса,  поэтому такие механизмы называются колесными. Иногда тормозные механизмы располагаются в трансмиссии автомобиля, например за коробкой передач или раздаточной коробкой, перед главной передачей или на полуосях. Такие механизмы называются трансмиссионными.   

 

 

                                     (схема1)       

                                 

1.тормозная колодка заднего тормозного механизма (барабанного);

2.тормозной цилиндр заднего колеса;

3.педаль тормоза;

4.шток с поршнем;

5.тормозной бачок;

6.главный тормозной цилиндр;

7.тормозная колодка переднего тормозного механизма (дискового);

8.колесный тормозной цилиндр;

9.трубопровод передних колес;

10.трубопровод задних колес.

В зависимости от конструкции фрикционной части различают барабанные и дисковые тормозные механизмы.

Тормозной механизм состоит из вращающейся и неподвижной частей. В качестве вращающейся части барабанного механизма используется тормозной барабан, неподвижной части – тормозные колодки или ленты.

Вращающаяся часть дискового механизма представлена тормозным диском, неподвижная – тормозными колодками. На передней и задней оси современных легковых автомобилей устанавливаются, как правило, дисковые тормозные механизмы.

1)Барабанный тормозной механизм. (рис.1) Тормозной щит жестко крепится на балке заднего моста автомобиля, а на щите, в свою очередь, закреплен рабочий тормозной цилиндр. При нажатии на педаль тормоза поршни в цилиндре расходятся и начинают давить на верхние концы тормозных колодок. Колодки в форме полуколец прижимаются своими накладками к внутренней поверхности круглого тормозного барабана, который при движении автомобиля вращается вместе с закрепленным на нем колесом. Торможение колеса происходит за счет сил трения, возникающих между накладками колодок и барабаном. Когда же воздействие на педаль тормоза прекращается, стяжные пружины оттягивают колодки на исходные позиции.

Преимущества барабанных тормозов:

- низкая стоимость, простота производства;

- обладают эффектом механического самоусиления. Благодаря тому, что нижние части колодок связаны друг с другом, трение о барабан передней колодки усиливает прижатие к нему задней колодки. Этот эффект способствует многократному увеличению тормозного усилия, передаваемого водителем, и быстро повышает тормозящее действие при усилении давления на педаль.

Их серьезный недостаток - не очень эффективное рассеяние тепла, поскольку фрикционные накладки находятся внутри барабана. К тому же чрезмерный нагрев может привести к деформации барабана, вследствие чего прилегание накладок к нему становится неравномерным. Нагрев накладок и неравномерное прилегание снижают тормозящее действие при многократном использовании тормозов.

Применение оребренных алюминиевых барабанов, более широких и длинных накладок, усиленных не деформирующихся барабанов и металлизованных накладок, не подверженных действию перегрева, частично решает проблему постепенного уменьшения тормозящего действия.                     

                                   (рис.1)

                                                        1 - тормозной щит

                                                        2 -тормозной цилиндр

                                                        3 -стяжная пружина

                                                        4 -две тормозные колодки

                                                        5 -тормозной барабан

 

 

 

2)Дисковый тормозной механизм (рис.2) состоит из закрепленного на колесе стального диска ,суппорта с колодками, тормозных цилиндров и поршня цилиндра. С одной стороны диск как бы охватывает суппорт. В суппорте с двух сторон расположены тормозные цилиндры, которые поршнями упираются в тормозные колодки. Тормозные колодки свободно перемещаются по металлическим стержням. К тормозным цилиндрам подходят трубки, по которым из главного тормозного цилиндра поступает жидкость. Под ее давлением поршни в цилиндрах перемещаются и давят на тормозные колодки. Колодки с силой с двух сторон сжимают тормозной диск, и он перестает вращаться. А поскольку он жестко связан с колесом, то и колесо перестает вращаться.

На металлических колодках со стороны диска имеются тормозные накладки из специального материала, который не царапает диск и в то же время надежно его останавливает. Тормозная накладка — очень важная деталь. Если она износится, то металл колодки будет царапать тормозной диск. Тормоза в таком случае быстро выходят из строя.

Преимущества дисковых тормозов:

- при повышении температуры  характеристики дисковых тормозов  довольно стабильны, тогда как  у барабанных снижается эффективность.

- температурная стойкость дисков  выше, в частности, из-за того, что  они лучше охлаждаются;

- более высокая эффективность  торможения позволяет уменьшить  тормозной путь;

- меньшие вес и размеры;

- повышается чувствительность  тормозов;

время срабатывания уменьшается

- изношенные колодки просто  заменить, на барабанных приходится  предпринимать усилия на подгонку  колодок чтобы одеть барабаны;

- около 70% кинетической энергии  автомобиля гасится передними  тормозами, задние дисковые тормоза  позволяют снизить нагрузку на  передние диски;

- температурные  расширения не влияют на качество  прилегания тормозных поверхностей.

 

               (рис.2)                                          1. тормозной диск;

                                                                      2. суппорт;

                                                                      3. тормозные колодки;

                                                                      4.тормозной цилиндр;

                                                                      5.поршень цилиндра.  
 

 

2.2.тормозной привод. Виды тормозных приводов

 

Тормозной привод обеспечивает управление тормозными механизмами. В тормозных системах автомобилей по виду энергоносителя различают следующие типы тормозных приводов: механический, гидравлический, пневматический, электрический и комбинированный.

• Механический привод(рис. используется в стояночной тормозной системе. Механический привод представляет собой систему тяг, рычагов и тросов, соединяющую рычаг стояночного тормоза с тормозными механизмами задних колес. Он включает рычаг привода, тросы с регулируемыми наконечниками, уравнитель тросов и рычаги привода колодок.

На некоторых моделях автомобилей стояночная система приводится в действие от ножной педали, т.н. стояночный тормоз с ножным приводом. В последнее время в стояночной системе широко используется электропривод, а само устройство называется электромеханический стояночный тормоз.

Энергоноситель: твердые тела — тяги, рычаги, тросы. 
          Недостатки: слишком податлив, склонен к появлению люфта, трению, что делает нелинейным, нестабильным и медленным.

• Гидравлический привод является основным типом привода в рабочей тормозной системе. Конструкция гидравлического привода включает тормозную педаль, усилитель тормозов, главный тормозной цилиндр, колесные цилиндры, соединительные шланги и трубопроводы(рабочие контура).

Тормозная педаль передает усилие от ноги водителя на главный тормозной цилиндр. Усилитель тормозов создает дополнительное усилие, передаваемое от педали тормоза. Наибольшее применение на автомобилях нашел вакуумный усилитель тормозов.

Главный тормозной цилиндр создает давление тормозной жидкости и нагнетает ее к тормозным цилиндрам. На современных автомобилях применяется сдвоенный (тандемный) главный тормозной цилиндр, который создает давление для двух контуров. Над главным цилиндром находится расширительный бачок, предназначенный для пополнения тормозной жидкости в случае небольших потерь.

Колесный цилиндр обеспечивает срабатывание тормозного механизма, т.е. прижатие тормозных колодок к тормозному диску (барабану).

Для реализации тормозных функций работа элементов гидропривода организована по независимым контурам. При выходе из строя одного контура, его функции выполняет другой контур. Рабочий контур сейчас представляет из себя основной и вспомогательный. Например, вся система исправна, то значит работают оба, но при неисправности одного из них — другой будет работать.

Широко распространены три основные компоновки разделения рабочих контуров(рис.3):

• 2 + 2 подключенных параллельно — задние + передние;
• 2 + 2 подключенных диагонально — правый передний + левый задний и так далее;
• 4 + 2 в один контур подключены два передних, а в другой тормозные механизмы всех колес.

1 — главный тормозной цилиндр  с вакуумным усилителем; 2 — регулятор давления  жидкости в задних тормозных  механизмах; 3-4 — рабочие контуры.     (Рис.3)

                                                                                        

 
 

На современных автомобилях в состав гидравлического тормозного привода включены различные электронные системы: антиблокировочная система тормозов, усилитель экстренного торможения, система распределения тормозных усилий, электронная блокировка дифференциала.

Энергоноситель: жидкость. 
          Недостатки: угроза разгерметизации и попадания воздуха, чего трудно избежать (например, при составлении автопоезда), ненадёжность уплотнений, образование паровых пробок и «проваливание» педали с потерей эффективности торможения при закипании тормозной жидкости из-за нагрева тормозных механизмов при длительном торможении.

• Пневматический привод(рис.4) используется в тормозной системе грузовых автомобилей, поездов и автобусов. Простейший пневматический тормозной привод автомобиля (а) состоит из ресивера, в который подается сжатый воздух из компрессора, крана, приводимого в действие от педали, и тормозной камеры, шток которой связан с разжимным кулаком тормозного механизма. 
  При торможении поворотная пробка крана соединяет внутреннюю полость тормозной камеры с ресивером и сжатый воздух, воздействующий на диафрагму, приводит в работу тормозной механизм (б). 
  Давление воздуха в тормозной камере устанавливается такое же, как в ресивере. При повороте пробки крана в другое положение (а) сжатый воздух выходит из камеры в атмосферу. Разжимной кулак возвращается в первоначальное положение и происходит растормаживание.

Простейший пневматический тормозной привод автомобиля: 
1.ресивер; 
2.педаль; 
3.кран; 
4.тормозной цилиндр; 
5.пружина; 
6.шток тормозного механизма; 
7.тормозная колодка

 

(рис.4)

 

Преимущества: неограниченные запасы и дешевизну рабочего тела (воздух), сохранение работоспособности при небольшой разгерметизации, так как возможная утечка компенсируется подачей воздуха от компрессора, возможность использования на автопоездах для непосредственного управления тормозами прицепа, использование в других устройствах, таких как пневматический звуковой сигнал, привод переключения многоступенчатых коробок передач, усилитель сцепления, привод дверей автобуса, подкачка шин и тому подобное

Энергоноситель: газ или разрежение. 
Недостатки: большое время срабатывания вследствие медленного поступления сжатого воздуха к удаленным воздухонаполняемым объемам через трубопроводы с малым диаметром, сложность конструкции, большие масса и размеры агрегатов из-за относительно небольшого рабочего давления, возможность выхода из строя при замерзании конденсата в трубопроводах и аппаратах при отрицательных температурах.

• Комбинированный привод (рис.5.) представляет собой комбинацию нескольких типов привода. При их разработке стремятся максимально использовать преимущества отдельных приводов и избежать недостатков, присущих им каждому в отдельности. Например, электропневматический привод.

Он представляет собой комбинацию электрического и пневматического приводов. Если в пневматическом приводе затормаживание колес и управление аппаратами осуществляется сжатым воздухом, то в электропневматическом приводе воздух используют только в первом случае. Управление всеми аппаратами осуществляется электрическим путем.