Тормозное управление

Как уже упоминалось ранее, современные автомобили оборудуются различными тормозными системами.

Рабочая тормозная система предназначена для снижения скорости автомобиля вплоть до полной его остановки. Она является наиболее эффективной из всех тормозных систем, действует на все колёса автомобиля и используется для служебного и экстренного торможения.

Стояночная тормозная система служит для удержания на месте неподвижного автомобиля. Она воздействует только на задние колёса автомобиля или на вал трансмиссии.

Запасная тормозная система является резервной, она предназначена для остановки автомобиля при выходе из строя рабочей тормозной системы. При отсутствии на автомобиле отдельной запасной тормозной системы её функции может выполнять исправная часть рабочей тормозной системы или стояночная тормозная система.

Вспомогательная тормозная система служит для ограничения скорости движения автомобиля на длинных и затяжных спусках. Она выполняется независимой от других тормозных систем и представляет собой тормоз – замедлитель, который обычно действует на вал трансмиссии.

Прицепная тормозная система предназначена для снижения скорости движения, остановки и удержания на месте прицепа, а также автоматической его остановки при отрыве от автомобиля – тягача.

Рабочей, стояночной и запасной тормозными системами оборудуются все автомобили, а вспомогательной – только грузовые автомобили большой грузоподъёмности полной массой свыше 12 т и автобусы полной массой более 5 т. Прицепной тормозной системой оборудуются прицепы, работающие в составе автопоездов.

Тормозные системы должны обеспечивать:

- минимальный тормозной путь или максимальное замедление при торможении;

- сохранение устойчивости автомобиля при торможении;

- стабильность тормозных свойств при неоднократных торможениях;

- минимальное время срабатывания при торможении;

- пропорциональность между усилием на тормозной педали и тормозными силами на колёсах автомобиля;

- лёгкость управления.

Необходимыми условиями получения минимального тормозного пути являются минимальное время срабатывания тормозного привода, одновременное торможение всех колёс автомобиля, возможность доведения тормозных сил на колёсах автомобиля до максимального значения по сцеплению и обеспечение необходимого распределения тормозных сил между колёсами автомобиля в соответствии с нагрузками на колёса.

Для выполнения требования устойчивости при торможении необходимо, чтобы тормозные силы на левых и правых колёсах автомобиля при торможении были одинаковыми (разница не более 15 %) и распределялись между передними и задними колёсами в соответствии с приходящимися на них нагрузками или пропорционально нормальными реакциями на колёсах:

.

Стабильность тормозных свойств при неоднократных торможениях автомобиля может быть обеспечена, если тормозные накладки будут иметь коэффициент трения, равный 0,3…0,35, мало зависящий от скорости скольжения, нагрева и попадания на них воды.

Время срабатывания тормозной системы зависит главным образом от типа тормозного привода. Оно должно составлять 0.2…0,5 с при гидравлическом приводе, 0.6…0,8 при пневматическом приводе и 1…2 с для автопоезда с пневматическим тормозным приводом.

Тормозные механизмы могут осуществлять принудительное замедление автомобиля различными способами – механическим (фрикционным), гидравлическим, электрическим и внеколёсным торможением.

Фрикционные тормозные системы (дисковые и барабанные) получили наиболее широкое распространение. Дисковые тормозные механизмы применяются для передних и задних колёс легковых автомобилей малого и среднего классов. Барабанные тормозные механизмы используют на грузовых автомобилях, независимо от их грузоподъёмности, в качестве колёсных и трансмиссионных и на легковых автомобилях малого и среднего классов для задних колёс.

Дисковые тормозные механизмы по сравнению с барабанными имеют меньшую массу, более компактны, более стабильны и лучше охлаждаются. Однако они менее эффективны, имеют более быстрое изнашивание фрикционных накладок и хуже защищены от грязи.

Гидравлические, электрические, компрессорные и аэродинамические тормозные механизмы используются на автомобилях в качестве тормозов-замедлителей.

Гидравлические тормоза-замедлители имеют большую массу и мало эффективны при небольших скоростях движения автомобиля.

Электрические тормоза-замедлители высокоэффективны и обеспечивают плавность торможения автомобиля. Однако они имеют большую массу, дорогостоящи в изготовлении и расходуют дополнительную энергию аккумуляторных батарей.

Компрессорный тормоз-замедлитель прост по конструкции и не требует больших затрат. Однако он малоэффективен при торможении автомобиля, движущегося на высших передачах. Кроме того, для него необходимо специальное устройство, предотвращающее выбрасывание масла из воздушного фильтра двигателя.

Аэродинамические тормозные механизмы увеличивают сопротивление воздуха и используются для экстренного внеколёсного торможения автомобилей.

Эффективностью тормозного механизма служит коэффициент, который представляет собой отношение тормозного момента М_тор, создаваемого механизмом, к моменту от приводной силы, называемый коэффициентом эффективности:

К_э= ,

где Р_п.с. – суммарная приводная сила тормозных колодок;

r_п – радиус приложения результирующей силы трения.

В барабанном тормозном механизме коэффициент эффективности рассчитывается не только для механизма в целом, но и отдельно для каждой тормозной колодки:

К_э1 = - для первичной колодки;

К_э2 = - для вторичной колодки,

где М_тор1, М_тор2 – тормозные элементы, создаваемые колодками;

Р₁, Р₂ – приводные силы колодок.

Тормозной момент дискового механизма

М_тор=2Рμr_ср,

где μ – коэффициент трения.

Коэффициент эффективности механизма

К_э = .

Дисковые тормозные механизмы обеспечивают плавное торможение всех колёс при любой начальной скорости автомобиля. Однако они очень чувствительны к загрязнению и их сложно использовать в качестве стояночных тормозных механизмов.

Широко распространённые барабанные тормозные механизмы отличаются силовым воздействием колодок с разжимным устройством и барабаном, а также расположением опор тормозных колодок.

Приводные силы Р₁ и Р₂ прижимающие колодки 1 и 2 к барабану равны, так как площади поршней тормозного цилиндра одинаковы. Колодка 1 называется первичной (активной, самоприжимной), а колодка 2 – вторичной (пассивной, самоотжимной). Первичная колодка нагружается больше, чем вторичная. При вращении колеса в противоположную сторону (движение автомобиля задним ходом) функции колодок изменяются и колодка 2 работает как первичная, а колодка 1 – как вторичная.

В связи с тем, что реакции барабана на колодки и силы трения не равны между собой, подшипники ступицы колеса нагружаются дополнительной силой. Такой механизм является неуравновешенным. Тормозная колодка первичной накладки изнашивается интенсивнее, чем вторичной. Для уравновешивания изнашивания фрикционная накладка первичной накладки делается длиннее, чем у вторичной колодки.

Такого типа тормозные механизмы применяются на грузовых автомобилях средней грузоподъёмности и в качестве задних тормозных механизмов на легковых автомобилях.

Управление тормозными механизмами осуществляется тормозными приводами.

Механический тормозной привод представляет систему тяг, рычагов, тросов спомощью которых усилие водителя от рычага или педали управление передаётся к тормозным механизмам. Механический привод применяется в качестве обязательного привода в стояночной тормозной системе. На легковых автомобилях механический привод действует на тормозные механизмы задних колёс, а на грузовых – на трансмиссионный тормоз, устанавливаемый обычно на вторичном валу коробки передач. Механический привод имеет низкий КПД, равный 0,4, и требует частых регулировок.

Гидравлический тормозной привод является гидростатическим, в котором передача энергии осуществляется давлением несжимаемой жидкости (до 220 МПа). Гидравлический привод применяется на легковых и грузовых автомобилях малой и средней грузоподъёмности. На легковых автомобилях в зависимости от их класса могут применяться тормозные гидравлические приводы без усилителя или с вакуумным усилителем, который облегчает управление автомобилем. На грузовых автомобилях применяются вакуумные, гидровакуумные и пневматические усилители, при которых усилие на тормозной педали не превышает 250…300 Н, тогда как без усилителя усилие на тормозной педали достигает 800…1000 Н.

Пневматический тормозной привод применяется на грузовых автомобилях средней и большой грузоподъёмности, автопоездах и автобусах. Он более эффективен по сравнению с другими приводами, однако, менее компактен, сложен по конструкции и в обслуживании, более дорогостоящий и имеет большее время срабатывания (в 5…10 раз больше, чем у гидропривода).

Комбинированные тормозные приводы применяются на грузовых автомобилях средней и большой грузоподъёмности, а также на автопоездах. К ним относятся приводы пневмогидравлические, электропневматические и др. На длиннобазовых грузовых автомобилях и многозвенных автопоездах применяются электропневматический тормозной привод, имеющий электрическую часть и пневматическое оборудование.

Антиблокировочная система служит для устранения блокировки колёс автомобиля при торможении. Система автоматически регулирует тормозной момент и обеспечивает одновременное торможение всех колёс автомобиля. она также обеспечивает оптимальную эффективность торможения и повышает устойчивость автомобиля.

При расчёте тормозных систем определяют:

- удельные давления для фрикционных накладок тормозных колодок;

- работу трения при торможении;

- нагрев тормозного барабана или тормозного диска;

- нагрузки и параметры гидравлического тормозного привода без усилителя и с усилителем;

- нагрузки и параметры пневматического тормозного привода.

Удельные давления для накладок тормозных колодок рассчитывают по величине нормальных реакций, действующих со стороны тормозного барабана.

Удельные давления для первичной колодки

р_уд1= ;

для вторичной колодки

р_уд2= ,

где N₁, N₂ – нормальные реакции для первичных и вторичных колодок;

β₁, β₂ – углы охвата колодок;

r_б – радиус тормозного барабана;

b₁, b₂ – ширина колодок.

Удельные давления не должны превышать 100…200 Н/см² для первичной колодки и 50…70 Н/см² для вторичной колодки. Для уравновешенного тормозного механизма р_уд =80…90 Н/см².

Удельная работа трения q_уд зависит от начальной скорости торможения, при которой вся кинетическая энергия автомобиля поглощается работой трения в тормозных механизмах:

q_уд= ,

где A=m_av²/2 – кинетическая энергия автомобиля массой m_a при макси-

мальной скорости v начала торможения;

F_нак – суммарная площадь поверхности накладок тормозных механиз-

мов всех колёс автомобиля.

Средние значения удельной работы трения составляют 1…2 кДж/см² для легковых автомобилей и 0,6…0,8 кДж/см² для грузовых автомобилей и автобусов.

Нагрев Δt_б тормозного барабана (или диска) за одно торможение определяется по формуле:

Δt_б= ,

где m_k – масса автомобиля, приходящаяся на тормозящее колесо;

m_б – масса тромозного барабана;

с= 500 Дж/(кг·К) – удельная теплоёмкость чугуна или стали.

Нагрев тормозного барабана или диска недолжен превышать за одно торможение 20 ⁰С.

Поиск по сайту: