Автор работы: Пользователь скрыл имя, 06 Июня 2013 в 23:35, лекция
Процесс торможения движущегося автомобиля заключается в создании искусственного сопротивления этому движению. Обычно (за исключением рекордных автомобилей, для торможения которых могут использоваться парашютные системы) уменьшение скорости автомобиля вплоть до его полной остановки осуществляется путем создания реактивных тормозных сил в контакте колес с дорогой, направленных в сторону, противоположную движению. Тормозные силы создаются и для удерживания автомобиля на месте. В свою очередь, возникновение тормозной силы достигается за счет торможения колеса специальным, обычно фрикционным, устройством - тормозным механизмом.
Конструктивная схема дискового тормозного механизма с односторонним расположением цилиндров показана на рис. 13. При подобной плавающей конструкции скобы, несмотря на одностороннее расположение цилиндров, обе колодки 1 охватывают диск 2 с равными усилиями. Длина цилиндров 3 вдвое больше по сравнению с оппозитным их расположением. Поэтому увеличивается поверхность охлаждения, приходящаяся на единицу поступающей к цилиндру теплоты. Плавающая скоба 4 позволяет продвинуть тормозной механизм в глубь колеса и получить меньшее плечо обкатки.
На рис. 13-б представлены компоновка ручного тормоза и схема автоматической регулировки зазора с цанговым устройством.
Автоматическая регулировка поддерживает суммарный зазор между накладками и диском в пределах y1 = х1 + х2, где х1 — зазор между торцами цанги 5 и закраиной дополнительного поршня 6, а х2— шаг нарезки на стержне 7.
Положение скобы относительно вертикального диаметра колеса оказывает влияние на величину вертикальной нагрузки на его подшипники. При двух различных расположениях скобы (см. рис. 13-б) нагрузка на подшипники различна. Из схемы видно, что вертикальная нагрузка на подшипники колеса уменьшается при расположении скобы сзади центра колеса.
Рис. 13. Дисковый колесный тормоз с плавающей скобой:
а - компоновка; б — привод стояночного тормоза и автоматическая регулировка.
5. ПРИВОД РАБОЧЕЙ ТОРМОЗНОЙ СИСТЕМЫ
На автомобилях используют следующие типы приводов: механический, гидравлический и пневматический. Для рабочей тормозной системы преобладающими схемами являют два вида приводов — гидравлический и пневматический.
Гидравлический привод отличается высоким быстродействием простотой конструкции, малыми габаритными размерами, небольшой массой и стоимостью. Однако он имеет ограниченное, силовое передаточное число, что ограничивает область его применения.
Пневматический привод имеет сложную конструкцию, меньшее быстродействие, значительные габаритные размеры, большую массу и высокую стоимость. Пневматический привод позволяет получить большие приводные силы, а также простыми средствами осуществить соединение с тягачом тормозных механизмов прицепных звеньев.
Механический привод был первым тормозным приводом автомобилей. Он прост по конструкции, не нуждается в преобразователе энергии, так как педаль или рычаг управления являются его частью, но КПД его невысок, что приводит к снижению подводимых к тормозным механизмам приводных сил, а следовательно, и тормозных моментов и требует увеличения необходимого усилия водителя. Кроме того, из-за относительно невысокой жесткости деталей значительная часть хода органа управления, ограниченного анатомическими возможностями водителя, тратится на деформацию рычагов и валов, что не позволяет делать механические приводы большим передаточным числом.
Для компенсации разной жесткости отдельных контуров и равенства зазоров в тормозных механизмах в механическом приводе предусматривается наличие уравнительных рычагов (коромысел).
Необходимость
подвода приводных сил к
При использовании
механического привода
Из-за указанных недостатков в настоящее время механический привод применяется ограниченно и в основном в стояночных тормозных системах, благодаря неоспоримому своему преимуществу, заключающемуся в способности сохранять заданное усилие практически неограниченно долго, в отличие от гидравлических и, особенно, пневматических приводов, в которых давление рабочего тела постепенно снижается вследствие его утечек.
Гидравлический привод.
Простейший гидравлический привод состоит из главного тормозного цилиндра (ГТЦ), трубопроводов и называемых рабочими цилиндрами исполнительных элементов. По сравнению с механическим гидравлический привод имеет более высокий КПД (исключая случаи сильного повышения вязкости жидкости при очень низких температурах) и большую жесткость. Этот привод позволяет просто, при помощи гибких шлангов, осуществлять подвод жидкости к имеющим значительные перемещения при работе подвески колесным тормозным механизмам.
Конструкции ГТЦ могут быть различны, но принципы, положенные в их основу, общие. Так, во всех приводах тормозная магистраль в расторможенном состоянии (при отпущенной педали) сообщается с резервуаром. Это необходимо для компенсации:
- утечек жидкости;
- теплового расширения жидкости;
- увеличения объема системы после регулирования зазоров между колодками и барабаном при износе тормозных накладок.
Срабатывание гидравлического тормозного привода состоит из нескольких этапов. При нажатии на педаль сначала выбирается зазор между штоком и поршнем, после чего поршень начнет движение, вытесняя жидкость через компенсационное отверстие 2 в резервуар (рис.14-а).
После перекрытия компенсационного отверстия жидкость будет вытесняться в тормозную магистраль и в рабочие цилиндры через выпускной клапан 4. Поршни рабочих цилиндров начнут перемещаться, выбирая зазоры в тормозных механизмах. После выборки зазоров и начнется собственно торможение. Жидкость после этого продолжает поступать в магистраль, так как по мере увеличения давления проявляют себя упругие деформации гибких шлангов, колодок, накладок, барабанов, скоб дисковых тормозов. Барабаны тому же вследствие нагревания увеличивают диаметр.
Рис. 14. Главные тормозные цилиндры:
а – одинарный главный тормозной цилиндр с резервуаром для тормозной жидкости; б – двойной главный тормозной цилиндр; в – клапанное устройство двойного цилиндра.
При снятии усилия с педали поршень возвращается в первоначальное положение под действием возвратной пружины 6, а жидкость возвращается в ГТЦ через впускной клапан 5.
В конструкции ГТЦ предусмотрены устройства, препятствующие попаданию воздуха в гидравлическую магистраль. Воздух, в отличие от практически несжимаемой жидкости, весьма упруг и при попадании в магистраль играет роль пружины, на сжатие которой расходуется часть хода педали тормоза, что при достаточно большом количестве воздуха препятствует созданию необходимого давления в системе и, как следствие, приводит к неэффективному торможению даже при нажатой до упора педали.
Наиболее опасным с точки зрения попадания воздуха в ГТЦ является режим растормаживания. Растормаживание, как правило, производится быстро, броском педали. Жидкость, вследствие ее вязкости, возвращается в ГТЦ относительно медленно, и поршень под действием возвратной пружины, стремясь оторваться от столба жидкости, создает в магистрали разрежение.
Устранить при этом попадание воздуха в магистраль за счет одних уплотнений сложно, поэтому с тыльной стороны поршня или в самом поршне располагают полость, заполненную жидкостью и при любом положении поршня сообщенную с резервуаром при помощи отверстия (поэтому в ней всегда поддерживается атмосферное давление). Эта полость изолирует рабочий объем ГТЦ от атмосферы, не давая воздуху проникнуть в него. В современных конструкциях иногда в резервуар перемешают поплавок с электроконтактами для сигнализации о недопустимо низком уровне жидкости.
Для повышения надежности гидравлический привод выполняют разделенным на два самостоятельных контура (рис. 15). При выходе из строя одного из них должна сохраниться заданная эффективность тормозов автомобилей. Выбор той или иной схемы определяется степенью потери эффективности торможения, допустимой несимметричностью тормозных сил, сложностью привода.
Схема, представленная на рис. 15-а, характерна значительным снижением эффективности при выходе из строя одного контура. Каждый из тормозных механизмов передних колес приводится от обоих контуров, причем эффективность привода различна. В гидравлическом приводе это обеспечивается за счет разности диаметров приводных (рабочих) цилиндров. Цилиндры меньшего диаметра включены в контур, общий с задними тормозными механизмами, а цилиндры большего диаметра приводят только передние тормозные механизмы. Соотношение диаметров цилиндров выбирается таким, чтобы при отказе любого контура автомобиль сохранял бы 50-процентную эффективность торможения. Очевидно, что на грузовом автомобиле с двойной ошиновкой задних колес привод от обоих контуров должны иметь задние тормозные механизмы.
Схемы, изображенные на рис. 15-б и в, позволяют сохранить эффективность торможения (не менее 50 %) при выходе из строя любого контура. Однако при применении диагональной схемы, показанной на рис. 15-б, неисправность одного из контуров приводит к тому, что тормозные силы становятся несимметричными, и передние колеса при этом стремятся повернуться относительно шкворней в сторону большей силы, что приводит к потере устойчивости автомобиля. Поэтому на автомобилях с таким приводом обычно применяют отрицательные плечи обкатки (до 20 мм), и при неравенстве тормозных сил поворот колес происходит в обратном направлении, что улучшает устойчивость.
Наибольшей эффективностью тормозов обладает схема, представленная на рис. 15-г. Однако конструктивно она сложна.
Поскольку рассмотренная конструкция ГГЦ одноконтурной системы управления имеет одно выходное отверстие, для использования ее в двухконтурных тормозных приводах требуется использовать так называемый разделительный дополнительный элемент, представляющий собой клапанное устройство с одним входным и двумя выходными отверстиями, обеспечивающее независимость действия двух ветвей тормозного привода.
а) б)
Рис. 15. Схемы двухконтурных раздельных гидравлических приводов:
а – передних и задних тормозных механизмов; б – диагональный; в – с дополнительным приводом к передним тормозным механизмам; г - одновременное торможение всех тормозных механизмов; 1 – двухсекционный главный тормозной цилиндр; 2 и 3 – магистрали к тормозным механизмам.
В показанной на рис. 14-б конструкции разделение контуров обеспечивается самим ГТЦ с двумя поршнями. Два резервуара (или один с разделительной перегородкой) сообщаются с полостью ГТЦ через отверстия 17. Поршни 19 имеют кольцевые уплотнительные манжеты 16, прижимаемые пружинами 15. Наружная поверхность поршней имеет проточку длиной «а» (рис. 14-в) для размещения колец 22, имеющих длину «б», которая меньше длины проточки «а».
Помимо проточки поршни имеют кольцевые полости 20 и плоские углообразные пазы 18. Кольцевые полости и пазы соединяются с резервуарами при любом положении поршней. В корпус ввернуты упорные болты 21, определяющие крайнее правое положение поршней и колец 22, соответствующее расторможенному состоянию системы. Конфигурация поршней такова, что в указанном крайнем положении кольца 22, упираясь в болты 21, отрывают манжеты 16 от поршней, сообщая резервуары с тормозными магистралями (рис. 14-б).
В начале торможения поршни, перемещаясь (один под воздействием штока, другой - под давлением жидкости), надвигаются на манжеты, после чего жидкость начинает вытесняться в магистрали через отверстия 14.
В случае потери герметичности одного контура, питаемого, например, через левое отверстие 14, левый поршень, вытеснив жидкость через обрыв магистрали, упрется удлинителем 24 в дно цилиндра, образовав для правой рабочей полости фиктивное дно. Если же разгерметизация произойдет в контуре, питаемом правой полостью, то правый поршень, вытеснив жидкость, упрется удлинителем 23 в левый поршень, передавая на него силу, действующую со стороны штока.
При заправке привода тормозной жидкостью и иногда при эксплуатации автомобиля из системы необходимо удалить воздух. Для этого в самых высоких местах рабочих цилиндров, а если требуется, то и в других местах привода устанавливают клапаны прокачки.
Расчет гидравлического привода.
Расчет выполняют с целью определения диаметров главного и колесного цилиндров, усилия на педаль и ее ход, передаточного числа педального привода, необходимости применения усилителя.
Зависимость
между диаметром колесного
где рк — давление жидкости в цилиндре с учетом действия регулятора тормозных сил рк = 8…12 МПа.
Чем выше давление, тем компактнее конструкция привода, но выше требования, предъявляемые к трубопроводам (и в первую очередь к резиновым шлангам и их соединениям).
Рис. 16. Расчетная схема гидравлического привода.
Усилие на педали управления:
где r1 и r2 — плечи (рис. 12);
η — КПД гидравлического привода; η = 0,85…0,95;
dг — диаметр главного цилиндра.
В конструкциях автомобилей с гидравлическим приводом отношение диаметра колесного цилиндра dк к диаметру главного цилиндра dг находится в диапазоне: dк/dг = 0,9…l,2. Малые размеры dг увеличивают ход поршня и соответственно ход педали.