Пневматический привод тормозной системы автомобиля

Для привода в действие тормозных механизмов автомобилей, в первую очередь грузовиков большой и средней грузоподъемности, наряду с другими типами используются также пневматические приводы.

На рис. 3.3. представлена принципиальная схема пневматического привода грузового автопоезда.

9 12 13

Рис. 3.3. Принципиальная схема пневматического привода тормозной системы автомобиля

Основными элементами представленного пневматического привода являются компрессор 1, регулятор давления 2, ресивер (воздухосборник) 7, комбинированный управляющий кран 9, предохранительный клапан 12, быстроразъемное соединение 13 пневмосистем автомобиля-тягача и прицепа (или полуприцепа), а также исполнительные пневмоцилиидры автомобиля-тягача 14 и прицепа 15.

Принцип работы пневмопривода заключается в следующем. Компрессор 1 нагнетает воздух в ресивер 7, в котором сжатый воздух находится под давлением, для дальнейшего использования при торможении автомобиля.

Регулятор давления 2 поддерживает давление в системе в пределах заданных величин p_max и р_тiп. Он также служит для разгрузки насоса при работе автомобиля без подзарядки пневмосистемы. Кроме того, регулятор давления, используемый в пневмоприводах, обычно имеет встроенный фильтр.

Предохранительный клапан 12 служит для предохранения пневмопривода от разрушения при превышении расчетно-допустимого давления. Он обычно отрегулирован на предельно допустимое давление p_пред большее, чем максимальное рабочее давление p_mах, т. е. p_пред > р_тax.

Комбинированный кран 9 представляет собой комбинацию управляющих пневмоаппаратов и направляет воздух под давлением к исполнительным пневмоцилиндрам 14 и 15. При этом обеспечивается пропорциональность подводимого давления и усилия на педаль тормоза 8.

Исполнительные пневмоцилиндры 14 и 15 создают усилия на тормозных механизмах колес. Так автомобилей ЗИЛ пневмоцилиндры автомобиля-тягача 14 являются пневмодвигателями прямого действия, т.е. они обеспечивают тормозные усилия за счет сжатого воздуха, а растормаживание – за счет пружин. Пневмоцилиндры прицепа 15 являются пневмодвигателями обратного действия, т.е. они обеспечивают тормозные усилия за счет пружин, а растормаживание – за счет сжатого воздуха. При движении автопоезда без торможения в рабочих полостях пневмоцилиндров 14 действует атмосферное давление, а в рабочих полостях пневмоцилиндров 15 находится воздух под давлением. При такой схеме пневмопривода при аварийном отрыве прицепа от тягача он автоматически будет заторможен.

Быстроразъемное соединение 13 предназначено для отсоединения пневмопривода тормозов прицепа от основной пневмосистемы автомоби­ля-тягача.

В пневмосистему также включают дополнительные пневматические устройства: манометры, датчики давления, предохранители от замерзания, регулятор тормозных сил и др. К пневмосистеме рабочего тормоза могут также подключаться пневмопривод стояночного тормоза, пневмопривод стеклоочистителя и т.д.

Рассмотрим конструктивные особенности основных элементов приведенного на рис. 3.3. пневмопривода тормозной системы.

В пневмоприводе используется поршневой компрессорс двумя рабочими камерами. Привод компрессора обеспечивается за счет ременной передачи, связывающей его вал с коленчатым валом двигателя. В качестве впускного и напорного клапанов используются тарельчатые клапаны. Компрессор охлаждается жидкостью, подводимой от системы охлаждения двигателя (из водяной рубашки впускного коллектора). Отводится охлаждающая жидкость во всасывающую полость насоса системы охлаждения двигателя.

Важным элементом системы управления пневмопривода тормозов является регулятор давления2. Одним из основных элементов этого регулятора является двухпозиционный распределитель 3, который в зависимости от давления за регулятором может занимать одну из двух рабочих позиций. В позиции, указанной на схеме, давление в пневмоприводе ниже расчетной величины, и в рабочем положении находится нижняя позиция распределителя 3. Напорный (разгрузочный) клапан 6 закрыт, и воздух от компрессора 1 направляется через фильтр 4 и обратный клапан 5 в пневмосистему. При повышении давления в пневмоприводе до величины p_mах это давление воздействует на распределитель 3 и переключает в рабочее положение его верхнюю позицию. Тогда давление воздуха от компрессора через верхнюю позицию распределителя 3 открывает напорный клапан 6, и основной поток воздуха от компрессора 1 направляется через клапан 6 в атмосферу. При этом из-за низкого сопротивления открытой пневмолинии компрессор 1 работает с минимальным давлением. Таким образом, обеспечивается его разгрузка. При понижении давления в основном пневмоприводе меньше величины р_min пружина распределителя 3 устанавливает в рабочее положение его нижнюю позицию, т. е. восстанавливается начальный режим работы компрессора 1 – режим зарядки пневмопривода.

Следующим важным элементом рассматриваемого пневмопривода является ресивер 7. Конструктивно этот элемент достаточно прост и представляет собой замкнутую емкость цилиндрической формы. Он служит в качестве накопителя пневматической энергии. Его объем должен обеспечивать определенное количество экстренных торможений. Для упрощения компоновки на автомобилях обычно в одной пневмосистеме используются два и более ресиверов. Необходимым элементом каждого ресивера является кран для слива конденсата. На принципиальной схеме (см. рис. 3.3.) он условно показан снизу ресивера 7,

Предохранительный клапан12, используемый в рассматриваемом пневмоприводе, принципиально не отличается от аналогичных клапанов, применяемых в других пневматических и гидравлических системах. Конструктивно он выполнен с шариковым запорно-регулирующим элементом. Его давление срабатывания р_пред превышает в 1,15... 1,3 раза расчетную величину максимального давления регулятора давления p_mах.

Наиболее важным и ответственным элементом пневмопривода тормозной системы является управляющее устройство, которое называется комбинированным краном. На принципиальной схеме (см. рис. 3.3.) этот кран представлен в виде сдвоенного дросселирующего распределителя. Его назначение – обеспечить подачу воздуха под давлением к тормозным пневмоцилиндрам колес. Причем таким образом, чтобы тормозные усилия были пропорциональны силе, приложенной водителем к педали 8 управления тормозами. Управляющий кран представляет собой комбинацию двух устройств, одно из которых (10) управляет тормозами автомобиля-тягача, а второе (11) – тормозами прицепа. При нажатии на педаль 8 на уравновешивающих пружинах этих устройств возникают силы, пропорциональные усилию на педаль 8. Затем возникшие силы преобразуются в давления р₁ и p₂, пропорциональные этим силам. От комбинированного крана воздух под давлением р₁направляется к тормозным цилиндрам 14 автомобиля тягача, а под давлением р₂ – к тормозным цилиндрам 15 прицепа.

От нижней секции 10 (см. рис. 3.3.) комбинированного крана 9 воздух направляется к тормозным пневмоцилиндрам14 автомобиля-тягача. В качестве них на автомобилях обычно используются мембранные пневмоцилиндры прямого действия.От верхней секции 11 комбинированного крана 9 воздух направляется к тормозным пневмоцилиндрам 15 прицепа. В качестве них также используются мембранные пневмоцилиндры, но обратного действия. В конструкции такого пневмоцилиндра обязательно присутствует дополнительная силовая пружина, которая обеспечивает рабочее усилие.

В тормозных системах автопоездов обязательным элементом является быстроразъемное соединение. Оно предназначено для отсоединения пневмопривода тормозов прицепа от основной пневмосистемы автомобиля-тягача. Быстроразъемные соединения применяются в пневматических и гидравлических системах. Они бывают различных конструкций, но в основе всех конструкций лежит принцип перекрытия проходного сечения трубопровода за счет воздействия пружины на запорный элемент (шарик, конус и др.) при разъединении устройства. Такие соединения получили название соединительных головок.