Назначение, общее устройство и принцип работы тормозной системы

Схема электропневматического привода автомобиля-тягача:   1.модулятор  ЭПП с датчиком давления воздуха;  2. блок управления;  3. тормозная камера;  4. электрический разъем ЭПП;  5. датчик АБС/ПБС;  6. комбинированный электропневматический тормозной кран;  7.датчик АБС

 

Преимущества: уменьшение времени срабатывания особенно удаленных осей прицепа или полуприцепа; уменьшение тормозного пути; оптимальное распределение тормозных сил между передними и задними колесами автомобиля; уменьшение сжимающих усилий в сцепке автопоезда за счет одновременности срабатывания тормозов на всех звеньях автопоезда; увеличение устойчивости автопоезда (снижение риска складывания); непрерывный контроль за исправностью элементов привода, осуществляемый бортовой диагностикой; возможность дальнейшей автоматизации управления движением автомобиля за счет использования электронного управления тормозами; упрощение привода, по сравнению с пневматическим, за счет объединения функций нескольких аппаратов в одном.

Энергоноситель: применяются несколько видов энергоносителей. 
Недостатки: сложные, без особой необходимости не применяют.

• Электрический привод необходим на автопоездах, так как при этом достигается наиболее простой способ передачи энергии на большие расстояния при весьма малом времени на срабатывания тормозной системы.

 

 

Функциональные части:

• Силовая часть или электропривод с разомкнутой системой регулирования.
• Механическая часть.
• Система управления электропривода.

Энергоноситель: ток, электромагнитное поле. 
          Недостатки: на автомобилях, в силу дефицита электроэнергии не может быть достаточно мощным и применяется сегодня лишь для управления тормозами некоторых легковых прицепов. Массово применяется на трамвайных вагонах, где дефицита электроэнергии нет.

 

2.3.Тормозные  жидкости. Виды тормозных жидкостей

 

Тормозная жидкость является одной из наиболее важных эксплуатационных жидкостей в автомобиле, от качества которой зависит надежность работы тормозной системы и безопасность. Ее основная функция – передача энергии от главного тормозного к колесным цилиндрам, которые прижимают тормозные накладки к тормозным дискам или барабанам. Тормозные жидкости состоят из основы (ее доля 93–98%) и различных добавок, присадок, иногда красителей (остальные 7–2%). По своему составу они делятся на минеральные (касторовые), гликолевые и силиконовые.

Минеральные (касторовые) – представляющие собой различные смеси касторового масла и спирта, например бутилового (БСК) или амилового спирта (АСК) имеют сравнительно невысокие вязкостно-температурные свойства, так как застывают при температуре -30...-40 градусов и закипают при температуре +115 градусов.

Такие жидкости обладают хорошими смазывающими и защитными свойствами, негигроскопичны, не агрессивны к лакокрасочным покрытиям.

Но они не соответствуют международным стандартам, имеют низкую температуру кипения (их нельзя применять на машинах с дисковыми тормозами) и становятся слишком вязкими уже при минус 20°С.

Минеральные жидкости нельзя смешивать с жидкостями на другой основе, так как возможно набухание резиновых манжет, узлов, гидропривода и образование сгустков касторового масла.

Гликолевые тормозные жидкости, состоящие из спиртогликколевой смеси, многофункциональных присадок и небольшого количества воды. У них высокая температура кипения, хорошие вязкостные и удовлетворительные смазывающие свойства.

Основным недостатком гликолевых жидкостей является гигроскопичность (склонность поглощать воду из атмосферы). Чем больше воды растворено в тормозной жидкости, тем ниже ее температура кипения, больше вязкость при низких температурах, хуже смазываемость деталей и сильнее коррозия металлов.

Силиконовые тормозные жидкости, изготавливаемые на основе кремний-органических полимерных продуктов. Их вязкость мало зависит от температуры, они инертны к различным материалам, работоспособны в диапазоне температур от –100 до +350°С и не адсорбируют влагу. Их применение в частности ограничивают недостаточные смазывающие свойства. Основанные на силиконе жидкости несовместимы с другими.

 

 

Тормозные жидкости различных классов в основном применяются(таблица 1):

- DOT 3 – для относительно тихоходных  автомобилей с барабанными тормозами  или дисковыми передними тормозами; 
- DOT 4 – на современных быстроходных автомобилях с преимущественно дисковыми тормозами на всех колесах; 
- DOT 5 – на дорожных спортивных автомобилях, где тепловые нагрузки на тормоза значительно выше.

 

2.3.1. Меры  безопасности относительно тормозной  жидкости

 

Хранить любую тормозную жидкость нужно только в герметично закрытой емкости, чтобы она не контактировала с воздухом, не окислялась, не набирала влагу и не испарялась. 
          Тормозные жидкости, как правило, являются горючими или легковоспламеняющимися. Курить при работе с ними запрещено. Тормозные жидкости ядовиты – даже 100 см3 ее, попавшие внутрь организма (некоторые жидкости пахнут спиртом и их можно принять за алкогольный напиток), могут привести к смерти человека. В случае заглатывания жидкости, например при попытке откачать часть ее из бачка главного цилиндра, нужно немедленно промыть желудок. Если жидкость попала в глаза, необходимо обильно промыть их струей воды. И в любом случае следует обратиться к врачу.

 

2.4. Материалы применяемые в тормозных системах

Сталь и чугун. Оказывается, к материалу диска предъявляется много требований. Кроме очевидной прочности и высокого коэффициента трения это еще и стабильность характеристик при нагреве, высокая теплопроводность, большая теплоемкость, стойкость к тепловому удару вследствие быстрого и сильного нагрева, а так же низкая способность к адгезии, дабы пары трения не прилипали друг к другу. Среди металлов этим требованиям в некоторой степени отвечают отдельные сорта стали и чугуна. И все же падение коэффициента трения по мере нагрева и склонность к короблению ограничивают температуру таких тормозов на уровне 500°С.

Керамика. Керамические диски способны выдержать нагрев едва ли не до 1000°С, почти не снижая при этом коэффициент трения. Они в два раза легче стальных, не склонны к деформации при резкой смене температур и обладают ресурсом, исчисляющимся сотнями тысяч километров. Они имеют высокую стоимость – в среднем разница с обычными тормозами составляет несколько тысяч евро.

Карбон. Карбоновые диски получили широкое распространение в автоспорте, особенно в Формуле-1. Их главные преимущества над керамическими – примерно в пять раз меньший вес, рост коэффициента трения по мере нагрева и чуть большая предельная температура – около 1200°С. Однако диапазон рабочих температур у них – от 300 до 650 градусов. Если нагрев недостаточен, то коэффициент трения мал, и торможение неэффективно, если же температура повышена, то карбон быстро окисляется и изнашивается. Именно поэтому гонщики Формулы-1 всегда греют тормоза перед стартом гонки, а сами тормоза оснащены специальными воздухозаборниками, захватывающими воздух для охлаждения со скоростью до 400 литров в секунду. Но и этого иногда оказывается недостаточно, и тогда на долгих интенсивных торможениях из колес болидов летит черная карбоновая пыль разрушающихся от перегрева дисков. В общем, исключительно гоночная технология, неприменимая в условиях обычных езды.

Также колодки – не менее важная деталь тормозов. В отличие от дисков, фрикционный материал колодки испытывает не столь разносторонние механические нагрузки (в основном это нагрузка на сдвиг и сжатие), а потому требования к прочности не столь высоки и для изготовления можно применять различные композитные материалы. В частности, используются составы, включающие в себя около десятка различных компонентов, каждый из которых отвечает за какое-либо свойство. Например, оксиды металлов повышают коэффициент трения и износостойкость, а графит предотвращает «схватывание». В качестве же армирующего компонента, основы, используют различные заменители асбеста (сам асбест ныне не применяется в связи с его канцерогенными свойствами). Все эти компоненты, взятые в определенной пропорции - в зависимости от требуемых характеристик - смешиваются с каким-либо связующим веществом (видом смолы или каучука), нагреваются и спрессовываются. На выходе – фрикционные накладки для колодок.

Армирование - способ увеличения несущей способности конструкции материалом, имеющим повышенные прочностные свойства относительно основного материала изделия.

 

 3.Принцип работы тормозной системы

 

3.1. принцип работы Гидравлической  рабочей системы

 

Принцип работы тормозной системы рассмотрен на примере гидравлической рабочей системы.

При нажатии на педаль тормоза нагрузка передается к усилителю, который создает дополнительное усилие на главном тормозном цилиндре. Поршень главного тормозного цилиндра нагнетает жидкость через трубопроводы к колесным цилиндрам. При этом увеличивается давление жидкости в тормозном приводе. Поршни колесных цилиндров перемещают тормозные колодки к дискам (барабанам).

При дальнейшем нажатии на педаль увеличивается давление жидкости и происходит срабатывание тормозных механизмов, которое приводит к замедлению вращения колес и появлению тормозных сил в точке контакта шин с дорогой. Чем больше приложена сила к тормозной педали, тем быстрее и эффективнее осуществляется торможение колес. Давление жидкости при торможении может достигать 10-15 МПа.

При окончании торможения (отпускании тормозной педали), педаль под воздействием возвратной пружины перемещается в исходное положение. В исходное положение перемещается поршень главного тормозного цилиндра. Пружинные элементы отводят колодки от дисков (барабанов). Тормозная жидкость из колесных цилиндров по трубопроводам вытесняется в главный тормозной цилиндр. Давление в системе падает.

Эффективность тормозной системы значительно повышается за счет применения систем активной безопасности автомобиля.

 

3.2. Принцип работы антиблокировочной системы

 

При экстренном торможении (особенно на мокром дорожном покрытии) значительное усилие на педаль тормоза может привести к блокировке колес. Сцепление шин с дорожным покрытием в этом случае резко ослабевает и управляемость падает с возникновением заноса. Это связано с тем, что при блокировке колеса весь запас по сцеплению колеса с дорогой используется в продольном направлении и оно перестает воспринимать боковые силы, которые удерживают автомобиль на заданной траектории(рис.6). 
          Торможение колеса без блокировки позволяет реализовывать как продольные силы Fu в контакте колеса с дорогой (торможение), так и поперечные Fs(управляемость, устойчивость). Кроме того, катящееся колесо имеет больший запас по сцеплению, чем заблокированное.

(рис.6) 

 

В состав электронной антиблокировочной системы(рис.7) входят: 
— датчики (угловой скорости колеса, замедления и т. д.); 
— электронный блок управления, получающий информацию от датчиков, обрабатывающий ее и подающий сигналы на исполнительные механизмы и сигнальную лампу; 
— исполнительные механизмы (модуляторы давления рабочего тела). 
          Для поддержания требуемого проскальзывания (пробуксовки) колес необходимо знать значения линейной скорости автомобиля в каждый момент времени, угловую скорость тормозящего колеса, рассчитывать скольжение и управлять модуляторами, установленными в тормозном приводе. С помощью модуляторов изменяют тормозное давление, поступающее к тормозным камерам или рабочим цилиндрам и тем самым регулируют тормозные силы на колесах. 
          Угловую скорость колеса определяют датчиками, установленными в ступице колеса, или, реже, в главной передаче. Датчик состоит из ротора в виде зубчатого диска (или перфорированного кольца), закрепленного на колесе, и катушки индуктивности, установленной неподвижно с некоторым зазором относительно зубцов диска. 
          Линейную скорость автомобиля чаще всего определяют косвенным путем — перерасчетом значений, полученных от датчиков угловой скорости колес. Иногда, например, на полноприводных автомобилях линейную скорость рассчитывают по значению замедления в продольном направлении, определяемому с помощью датчика замедления. При достижении величины заданного относительного скольжения (порогового значения) блок управления подает соответствующую команду исполнительному механизму.

 

 

 

 

 

                                                                Схема электронной АБС: 
                                                                1 — датчик; 
                                                                2 — замер скорости; 
                                                                3 — модулятор; 
                                                                4 — блок управления; 
                                                                5 — тормозной цилиндр; 
                                                                6 — замер давления

                  (рис.7)

 

АБС должна обеспечивать:

1)минимальный тормозной путь (не менее 75 % от максимально возможного); 
2)устойчивость при торможении; 
3)сохранение управляемости при торможении; 
4)приспособляемость к изменяющимся внешним условиям, например сцеплению на сухой, мокрой и скользкой дороге (адаптивность); 
5)плавное торможение, без рывков; 
6)возможность торможения при выходе из строя АБС; 
7)минимальный расход рабочего тела; 
8)минимальное потребление электроэнергии; 
9)помехоустойчивость по отношению к внешним магнитным полям; 
10)сигнализацию при выходе из строя АБС, диагностику неисправности; 
общие требования (надежность, низкая стоимость и т. п.).

 

 

4. Рекомендации по эксплуатации  и обслуживанию тормозной системы

 

Тормозная система автомобиля — это, в первую очередь, безопасность, поэтому ей необходимо уделять самое серьезное внимание, своевременно производить техническое обслуживание и грамотно эксплуатировать. Есть несколько простых рекомендаций, которые помогут продлить срок службы тормозной системы, сделать ее более надежной и эффективной.

В первую очередь, необходимо следить за чистотой колодок и диска (или барабана), особенно опасны загрязнения пылью, песком и солью. Грязь в тормозах ухудшает их эффективность, а песок и подобные загрязнения приводят к усиленному (а к тому же и неравномерному) износу фрикционных накладок, диска и барабана. Поэтому тормозной механизм нужно регулярно чистить.

В теплое время года некоторую опасность представляют лужи — после проезда по воде эффективность тормозной системы снижается, поэтому тормозной механизм необходимо подсушить. Сделать это легко — нужно в движении несколько раз нажать на тормоз, колодки и диск (или барабан) нагреются, и вода быстрее испарится с них.