Тормозное управление

                            ,

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

                                         Р_ш = Р' + Р" = πр(R² + Rr + r ²).

Полная рабочая (активная) поверхность F_д:

                                           F_д = π/3(R² + Rr + r ²).

По   мере   увеличения    хода   штока   сила   Р_ш   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    Р_р = f (s_m)   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 Р_д достигает наибольших значений. Однако при этом ход штока s_ш 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 Р_ш = f(s_ш) близка к прямой. У камеры сила Р_ш снижается при увеличении хода штока. Поэтому для получения одинаковых и высоких величин Р_ш 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.

Для быстрого восполнения запасов сжатого  воздуха компрессор имеет избыточную производительность, и в нормальных условиях ему достаточно работать не более 10—30% времени. Для того чтобы  в оставшееся время компрессор не работал бы на противодавление и, следовательно, не нагревался, не изнашивался и не расходовал бы нерационально мощность двигателя, его снабжают разгрузочным (выключающим) устройством.

В двухцилиндровых  компрессорах их выключение из работы удобно осуществлять, соединяя между  собой полости двух цилиндров, работающих в противофазе. Для этого под  впускными клапанами 12 размещаются плунжеры 14 и 17 со штоками 13. При работе компрессора плунжеры удерживаются в нижнем положении пружиной 15 и коромыслом 16. После того как компрессор увеличит давление в системе до необходимой величины, регулятор давления подает сжатый воздух в канал, проходящий под плунжерами 14 и 17, которые поднимутся вверх и откроют впускные клапаны. В результате этого полости цилиндров окажутся соединенными между собой, и поршни будут гонять воздух из одного цилиндра в другой, не сжимая его. При снижении давления воздуха в ресиверах регулятор соединит подплунжерное пространство с атмосферой, плунжеры опустятся вниз, и компрессор включится в работу. Для того чтобы включение — выключение компрессора не происходило слишком часто, давление выключения превышает давление включения на заметную величину. Давление выключения для компрессоров современных грузовых автомобилей обычно составляет 0,75—0,8 МПа, а давление включения 0,65—0,7 МПа.

Другой способ регулирования давления заключается  в том, что после заполнения системы воздухом до необходимого давления выход компрессора сообщают с атмосферой. Регуляторы подобного типа, помимо управления работой компрессора, предназначены также для очистки воздуха от конденсата влаги и от смазочного материала, поступающих вместе с воздухом из компрессора, а также для ограничения давления воздуха, создаваемого компрессором в случае отказа регулирующих устройств. Кроме этого регулятор снабжен клапаном отбора воздуха, например для накачки шин.

При неисправности  регулирующих элементов возможно чрезмерное повышение давления. Для устранения этого применяют предохранительные клапаны. Предохранительный клапан совмещен с разгрузочным клапаном, который открывается самостоятельно при давлении воздуха 1,0—1,35 МПа. Давление срабатывания предохранительного клапана регулируется за счет изменения толщины шайб под пружиной.

Для отбора сжатого воздуха (например, для накачивания шин) компрессор снабжен штуцером, на который можно навернуть шланг со специальным наконечником. Естественно, для того чтобы компрессор подавал сжатый воздух, необходимо, чтобы давление в отборном штуцере  было ниже давления выключения компрессора.

Работу пневматических приводов, особенно содержащих поршневые устройства, осложняет влага, содержащаяся в воздухе. Известно, что газы при сжатии нагреваются, а при расширении охлаждаются. Сжатый и охладившийся в ресивере до температуры окружающей среды воздух при торможении подается в магистраль, давление в которой в начальный момент равно атмосферному. Воздух при этом, естественно, расширяется и охлаждается ниже температуры окружающей среды. Степень охлаждения такова, что даже при положительной окружающей температуре влага может выпадать в виде льда, блокирующего работу тормозов. Поэтому в пневматические приводы часто включают устройства, понижающие температуру замерзания воды.

 

 

 

Рис. 23. Спиртовой предохранитель от замерзания.

 

Так, для  уменьшения вероятности выхода привода  из строя при низкой температуре  окружающей среды применяют показанный на рис. 23 предохранитель от замерзания. В стакане 3 находятся спирт и фитиль 2. При температуре окружающего воздуха ниже +5 ⁰С шток 7 вытягивают из корпуса и, растягивая фитиль, выдвигают его верхнюю часть в поток воздуха, идущего в ресиверы. Пары спирта снижают температуру замерзания конденсата, чем увеличивают надежность работы тормозного привода и позволяют удалить конденсат при отрицательных температурах окружающего воздуха. При высоких температурах шток утапливают в корпус, прекращая испарение спирта. Жиклер 4 служит для выравнивай давления воздуха в магистрали и стакане.

Наряду со спиртовыми предохранителями часто  применяют влагомаслоотделители. Они бывают нескольких типов: пленочные, фильтрующие, инерционные, термодинамические и т.п.

Пленочный отделитель является, по существу, так называемым «мокрым» ресивером. Он располагается первым после компрессора на пути воздуха, который, попадая в него, расширяется и охлаждается. При этом влага выпадает на стенках, стекает вниз и периодически удаляется при помощи специального продувочного крана.

Фильтрующие отделители, как это следует из их названия, отфильтровывают жидкую фазу влаги и обычно совмещаются с воздушными фильтрами. В инерционных отделителях используется различие в плотности, а следовательно, и в инерционности воздуха и влаги, находящейся в жидком (капельном) состоянии. На пути потока устанавливают стенку, ударяясь о которую поток резко меняет направление. Капли влаги, будучи более инерционными, не успевают за потоком и оседают на стенке (отбойные отделители). В некоторых случаях поток воздуха закручивают спиральными направляющими в вертикальном стакане, с тем, чтобы капли осели на его стенках (центробежные отделители).

Термодинамические отделители можно считать дальнейшим развитием пленочных. Воздух в них охлаждается не за счет расширения в ресивере, которое может быть незначительным, а в специальном радиаторе, обычно представляющем собой гофрированную трубку. На рис. 24 показан такой отделитель, совмещенный с центробежным. Отделитель снабжен устройством для автоматического удаления конденсата, расположенным в нижней крышке. На режиме накачки воздуха мембрана 1 прогнута вниз и небольшое отверстие в ее центре открыто.

 

 

Рис. 24. Влагоотделитель для пневматического привода.

 

Через это  отверстие конденсат стекает  в нижнюю крышку. При переходе компрессора  на холостой ход давление в стакане  отделителя падает, мембрана прогибается вверх, закрывая сливное отверстие и открывая клапан 2. Для уменьшения вероятности замерзания конденсата магистраль, подводящая горячий воздух к отделителю, проходит через тело нижней крышки/Несмотря на столь совершенную конструкцию, отделители часто снабжают клапанами, перепускающими сырой воздух в обход отделителя при замерзании конденсата.

Описанные отделители отделяют только жидкую фазу влаги, в  силу чего имеют недостаточную эффективность. Спиртовые предохранители также имеют специфические эксплуатационные недостатки. Поэтому разработаны и начинают внедряться поглотительные воздухоосушители. Схема такого прибора показана на рис. 25. На режиме заполнения системы воздух через ввод I, поролоновый фильтр 1, поглотитель 2, обратный клапан 3, вывод II поступает в ресиверы. Одновременно с наполнением основных ресиверов воздух через жиклер 4 и вывод IV поступает в специальный тупиковый, продувочный ресивер. После увеличения давления воздуха до установленной величины открывается клапан регулятора 5, и вследствие этого разгрузочный клапан 6 соединяет ввод I с атмосферным выводом III. Ввиду закрытия обратного клапана 3 и падения давления в системе осушенный воздух из продувочного ресивера через жиклер 4, регулирующий его расход, двигаясь в обратном направлении, проходит через поглотитель, унося ранее задержанную им влагу и делая поглотитель вновь готовым к работе.

 

 

Рис. 25. Воздухоосушитель для пневматического привода.

 

В современных  условиях в качестве поглотителя  чаще других используют синтетические алюмосиликаты щелочных металлов — цеолиты, засыпаемые в продуваемые стаканы в виде гранул. Цеолиты адсорбируют из воздуха до 95% водяных паров, доводя точку росы до -40…-70 °С. Количество воздуха, необходимое для регенерации цеолитов, составляет 15—20% от производительности компрессора. При температуре воздуха ниже -25 °С регенерация поглотителя прекращается, поэтому в некоторых случаях осушители снабжаются электрическими подогревателями.

Ресиверы, хранящие запас сжатого воздуха, почти  всегда изготавливаются сваркой из листа. Их объем обычно 20—100 л. На автомобиле устанавливается, как правило, несколько ресиверов. Это объясняется необходимостью иметь несколько изолированных хранилищ сжатого воздуха для независимого питания различных систем.

Помимо этого  существует еще одно соображение, влияющее на выбор количества ресиверов. Вследствие высокой упругости газов разрыв емкостей, хранящих такие газы, весьма опасен. Причем опасность тем выше, чем больше энергии запасено в данном ресивере. Энергия, содержащаяся в ресивере, определяется давлением газа и его количеством. Существуют законодательные ограничения, предписывающие через определенное время проверять на прочность газовые баллоны, если произведение давления газа в них на их емкость превышает определенную величину. Учитывая, что периодическая проверка ресиверов независимыми надзирающими органами создала бы большие трудности при эксплуатации автомобилей, конструкторы предпочитают в таких случаях применять несколько малых ресиверов вместо одного большого.

Приборы управления подачей  воздуха.

Тормозные краны, служащие для управления подачей сжатого воздуха, можно разделить на два типа: аналоговые и релейные. Аналоговые краны обладают отрицательной обратной силовой связью и позволяют в зависимости от величины входного сигнала устанавливать в тормозной магистрали любое давление. Входным сигналом для тормозных кранов является действующее на орган управления усилие или положение органа управления. Такие краны применяются для управления рабочей и запасной тормозными системами. В тех случаях, когда отсутствует необходимость иметь в тормозном приводе любое промежуточное давление воздуха, применяют упрощенные релейные краны, способные только впускать и выпускать рабочее тело. Схема крана такого типа показана на рис. 26-а.

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.