Пневматическая тормозная система тягачей и прицепов. Конструкция

Большинство современных грузовых автомобилей, прицепов к ним и автобусов оснащено пневматической тормозной системой, работа которой связана со взаимодействием большого количества управляющих и исполнительных элементов. Проведение проверки технического состояния и инструментального контроля указанной системы требует от диагностов хорошего понимания общих принципов ее построения и функционирования. Поэтому целесообразно остановиться на конструктивных особенностях данной системы более подробно.

Пневматическая тормозная система — это тормозная система, привод которой осуществляется посредством использования энергии сжатого воздуха. При этом под тормозным приводом подразумевается совокупность элементов, находящихся между органом управления и тормозом и обеспечивающих их функциональную взаимосвязь. В тех случаях, когда торможение осуществляется целиком или частично с помощью источника энергии, не зависящего от водителя, содержащийся в устройстве запас энергии также считается частью привода.

Рис. Пневматическая одноконтурная тормозная система

Привод, как правило, подразделяется на две функциональные части:

• привод управления
• энергетический привод

При этом управляющие и питающие магистрали, соединяющие буксирующие транспортные средства и прицепы, не рассматриваются в качестве частей привода.

Привод управления — это совокупность элементов привода, которые управляют функционированием тормозов, включая функцию управления необходимым запасом энергии.

Энергетический привод — совокупность элементов, которые обеспечивают подачу на тормоза энергии, необходимой для их функционирования, включая запас энергии, используемой для работы тормозных механизмов.

Тормоз — это устройство, в котором возникают силы, противодействующие движению транспортного средства. Тормоз может быть фрикционным (когда эти силы возникают в результате трения двух движущихся относительно друг друга частей транспортного средства), электрическим (когда эти силы возникают в результате электромагнитного взаимодействия двух движущихся относительно друг друга, но не соприкасающихся частей транспортного средства), гидравлическим (когда силы возникают в результате действия жидкости, находящейся между двумя движущимися относительно друг друга элементами транспортного средства), моторным (когда эти силы возникают в результате искусственного увеличения тормозящего действия двигателя, передаваемого на колеса).

Рис. Схема простейшего пневмотормоза автомобиля: 1 — ресивер; 2 — педаль; 3 — кран; 4 — тормозной цилиндр; 5 — пружина; 6 — шток тормозного механизма; 7 — тормозная колодка

Элементы системы фрикционного тормоза называются тормозными механизмами.

В пневматических тормозных системах приводом управления являются элементы пневмопривода, с помощью которых подаются сигналы на автоматическое или регулируемое срабатывание элементов энергетического привода. На управляющих элементах пневмопривода (тормозных кранах, клапанах, регуляторах и т.п.) вход управляющего пневмосигнала всегда обозначается цифрой 4. Такое же обозначение данного сигнала имеет место на функциональных и структурных схемах.

Энергетическим приводом в пневматических тормозных системах являются элементы, с помощью которых осуществляется питание сжатым воздухом элементов привода управления или исполнительных элементов энергетического привода (тормозных камер, энергоаккумуляторов, пневмоцилиндров и т.п.). Науправляющих элементах пневмопривода вход питающей магистрали всегда обозначается цифрой 1. Следует отметить, что в ряде случаев управляющий сигнал может одновременно выполнять функции питающего. В этом случае на элементах и схемах пневмопривода вход такого сигнала все равно обозначается цифрой 1.

Любой выходной пневматический сигнал или воздействие обозначается на элементах управления или схемах цифрой 2.

В случае, когда какие-либо элементы управления имеют несколько входов или выходов, относящихся к различным контурам тормозной системы, они маркируются цифрами (в порядке возрастания), следующими после обозначения, указанного выше (например, 11, 12, 21, 22 и т.п.).

Цифрой 3 на элементах тормозного привода обозначается связь с атмосферой.

Рассмотрим функционирование пневмопривода тормозной системы и отдельных ее элементов на примере системы грузового автомобиля, предназначенного для буксирования прицепа и, соответственно, прицепа, буксируемого таким тягачом.

В целях обеспечения надежности работы пневматический привод разделяется на несколько контуров, относительно независимых друг от друга. Первый из них называется питающим и выполняет функцию подготовки сжатого воздуха к применению в пневмосистеме в качестве рабочего тела.

Компрессор — это воздушный насос, который нагнетает воздух в питающий контур и, как правило, осуществляет первичную регулировку его давления. Регулятор давления управляет подачей сжатого воздуха компрессором с целью поддержания его давления в заданных пределах. Осушитель воздуха производит подготовку сжатого воздуха для использования в пневмосистеме. Основная его задача — отделение от воздуха паров воды и от- фильтровывание различных примесей (в основном паров масла). В современных системах осушитель совмещает функции отделения от примесей и регулировки давления, поэтому в таких системах регулятор давления как отдельный узел отсутствует. Поскольку большинство осушителей работает по принципу регенерации, они имеют отдельный ресивер, с помощью которого обеспечивается регенеративная функция. В некоторых видах пневмосистем может применяться предохранитель от замерзания, смешивающий со сжатым воздухом летучую низкозамерзающую жидкость для предотвращения замерзания воды, конденсирующейся на элементах тормозного привода при низких температурах. Однако эти устройства в настоящее время применяются редко, так как современные модели осушителей обеспечивают подготовку сжатого воздуха с достаточной эффективностью.

Рис. Схема пневмопривода тормозной системы: а — грузового автомобиля-тягача; б — прицепа; 1 — компрессор; 2 — регулятор давления; 3 — осушитель воздуха; 4 — регенерационный ресивер; 5 — четырехконтурный защитный клапан; 6-8 — ресиверы контуров пневмопривода; 9 — дополнительные потребители воздуха; 10 — манометр; 11 — контрольные и аварийные сигнализаторы; 12 — ножной тормозной кран; 13 — модулятор АБС переднего колеса; 14 — тормозная камера переднего колеса; 15 — обратный клапан; 16 — ручной тормозной кран; 17 — ускорительный клапан; 18 — регулятор тормозных сил задней оси; 19 — модулятор АБС заднего колеса; 20 — тормозная камера с энергоаккумулятором; 21 — тормозной кран управления тормозной системой прицепа; 22, 29 — питающие соединительные головки; 23, 30 — соединительные головки управляющей магистрали; 24 — электронный блок управления АБС тягача; 25 — контрольные лампы АБС; 26 — датчик АБС переднего колеса; 27 — датчик АБС заднего колеса; 28, 44 — соединительная вилка АБС; 31, 32 — фильтры воздуха; 33 — тормозной кран прицепа; 34 — ресивер; 35 — кран растормаживания прицепа; 36 — клапан соотношения давлений; 37 — регулятор тормозных сил передней оси; 38 — модулятор АБС передней оси; 39 — тормозные камеры передней оси; 40 — регулятор тормозных сил задней оси; 41 — модуляторы АБС средней и задней оси; 42 — тормозные камеры средней оси; 43 — тормозные камеры задней оси; 45 — электронный блок управления АБС прицепа; 46 — диагностический разъем АБС прицепа; 47 — датчики АБС передних колес; 48 — датчики АБС задних колес

После прохождения через осушитель сжатый воздух поступает к четырехконтурному защитному клапану. Основные функции данного устройства:

• разделение потока сжатого воздуха на независимые контуры
• обеспечение последовательного заполнения контуров сжатым воздухом после возрастания давления в одном из контуров до установленного значения
• обеспечение герметичности остальных контуров тормозной системы при разгерметизации или большом падении давления в одном из них

Четырехконтурный защитный клапан распределяет воздух по следующим контурам:

• двум независимым контурам рабочей тормозной системы тягача (I и II)
• контуру стояночной (аварийной) тормозной системы, а также питающему и управляющему контурам прицепа (III)
• контуру питания пневмоподвески и прочих дополнительных потребителей воздуха (9 на рисунке), например пневмоподвески кабины, сиденья водителя, пневмогидроусилителя сцепления, привода вспомогательной тормозной системы (на рисунке представлен краном управления моторным тормозом)

Каждый из контуров имеет исполнительные элементы, которые и реализуют конечную функцию непосредственного воздействия на тормозной механизм, а контур тормозной системы прицепа имеет соединительные головки для подключения к управляющей и питающей магистралям тягача.

В контурах I и II рабочей тормозной системы сжатый воздух после ресиверов подается к ножному тормозному крану в верхнюю и нижнюю секции соответственно. Внутри данного элемента происходит формирование либо чисто управляющего, либо комбинированного (управляющего и одновременно питающего) сигнала, который поступает непосредственно (как показано на рисунке для тормозов передних колес) или через определенные управляющие элементы 18 (как показано на рисунке для тормозов задних колес) к исполнительным элементам тормозных систем (14, 20). В качестве дополнительных управляющих элементов могут выступать ускорительные (релейные) клапаны, регуляторы тормозных сил, обеспечивающие функцию ускорительных кранов, краны быстрого оттормаживания и т.п. В качестве исполнительных элементов могут служить простые диафрагменные тормозные камеры либо комбинированные тормозные камеры с энергоаккумулятором.

В контуре III сжатый воздух поступает к ручному тормозному крану аварийной и стояночной тормозных систем, где формируется, как правило, чисто управляющий сигнал, который при поступлении на ускорительный клапан 17 аварийной тормозной системы производит подачу или сброс давления воздуха из секции энергоаккумулятора комбинированной тормозной камеры. Воздухом этого же контура осуществляется питание тормозного крана управления тормозами прицепа. Через данный кран происходит питание тормозной системы прицепа посредством соединительной головки, а также формируется управляющий сигнал как результат воздействия сигналов от тормозных кранов рабочей, аварийной и стояночной систем. Этот сигнал подается на соединительную головку управляющей магистрали.

К контурам тормозной системы подсоединяются контрольно- измерительные приборы. Обычно это манометры, указывающие давление в контурах I и II, или один общий манометр. Кроме того, имеются контрольные лампочки, которые сигнализируют о падении давления в контурах пневмопривода.

К пневмосистеме тягача подключен ряд компонентов АБС, реализующих данную функцию для всего комбинированного транспортного средства. В их число входят датчики АБС, считывающие значения угловой скорости колес, электронный блок управления, суммирующий и анализирующий сигналы датчиков и формирующий сигнал для выходного воздействия, модуляторы АБС (электромагнитные клапаны), играющие роль исполнительных механизмов, соединительная вилка прицепа, а также контрольные и диагностические лампы, подающие сигналы о техническом состоянии системы.

Прицеп снабжается сжатым воздухом от тягача через питающую соединительную головку, окрашенную в красный цвет. Пройдя через фильтр и тормозной кран прицепа, воздух поступает в ресивер.

Управляющий пневматический сигнал проходит через соединительную головку управляющей магистрали, окрашенную в желтый цвет, и, пройдя через фильтр, подается на тормозной кран прицепа. Под воздействием этого сигнала в указанном кране формируется выходной управляющий сигнал, который корректируется регуляторами тормозных сил в зависимости от загрузки транспортного средства. На полуприцепах и прицепах, имеющих центральное расположение осей, устанавливается один регулятор тормозных сил. Прицепы с разнесенным положением осей в управляющей магистрали тормозной системы передней оси могут иметь дополнительный клапан согласования давлений, служащий для обеспечения благоприятного соотношения давления воздуха между данными осями. Скорректированный управляющий сигнал подается к модуляторам АБС, которые на прицепах могут играть, кроме того, роль ускорительных клапанов. В зависимости от исполнения системы, а также для соблюдения нормативных требований один модулятор на прицепах может питать исполнительные механизмы оси, отдельного колеса или нескольких колес по одному из бортов прицепа. В пневматической части модуляторов управляющий сигнал преобразуется в сигнал, приводящий в действие исполнительные элементы (тормозные камеры). В ряде случаев на прицепах используются в качестве исполнительных элементов тормозные камеры с энергоаккумуляторами. При этом имеется дополнительная пневматическая магистраль, осуществляющая подачу сжатого воздуха в секции энергоаккумулятора, и устройство приведения в действие стояночной тормозной системы, находящееся вне кабины водителя.

Элементы АБС прицепа включают следующие устройства:

• колесные датчики
• блок управления
• модуляторы давления с функцией ускорительного клапана

Для проверки корректности работы системы служит диагностический разъем, а для электрического питания системы и поступления управляющих сигналов от тягача — соединительная вилка.

Автомобильный справочник

для настоящих любителей техники

Тормозные системы грузовых автомобилей

Тормозные системы грузовых авто­мобилей и прицепов должны удовлетворять требованиям различных предписаний, на­пример, RREG 71/320 EEC и ЕСЕ R13. В них изложены основные функции, эффекты и методы испытаний. Вот о том, как устроены тормозные системы грузовых автомобилей, мы и поговорим в этой статье.

Вся тормозная система делится на рабочую, стояночную, запасную и вспомогательную.

Рабочие тормозные системы грузовых автомобилей

Рабочая тормозная система тягачей

Рабочая тормозная система грузового автомобиля, представляющая собой систему с дополнитель­ным источником энергии (рис. «Структура пневматической тормозной системы с управлением прицепом» и «Пневматическая система двухосного прицепа с ABS» ), может работать со сжатым воздухом или с сочета­нием пневматики и гидравлики.

В случае сбоя, например, повреждения тор­мозного контура, работающая часть системы должна сохранять способность достижения как минимум эффекта запасного торможения — с той же управляющей силой на обычном устрой­стве управления. Должна обеспечиваться воз­можность измерения эффекта, и на прицеп не должен влиять этот сбой, т.е. управляющий клапан прицепа должен иметь двухконтурную конструкцию. Эффект запасного торможения должен достигать не менее 50% от эффекта рабочей тормозной системы. Поэтому систему обычно делят на два тормозных контура, уже разделенных на стороне подача, хотя эта кон­фигурация законодательно предписана только в автобусах.

Подача энергии на прицеп должна гаран­тироваться даже во время торможения. Двухконтурная система стала обязательной после вступления в силу предписания RREG 71/320, но уже предлагалась и раньше под названием «Nato».

На прицеп по питающему шлангу непрерывно подается сжатый воздух под определенным давлением. Оно должно составлять от 6,5 до 8,0 бар у исправного тягача, независимо от рабочего давления тягача, регламентиро­ванного изготовителем. Прицеп должен быть заменяемым. Рабочей тормозной системой прицепа управляет второй трубопровод — тормозной. Этот трубопровод также регла­ментируется предписаниями, относящимися к заменяемости прицепа. Таким образом, давление в трубопроводе в режиме движения должно составлять 0 бар, а в режиме полного торможения — 6,0-7,5 бар.

Рабочая тормозная система прицепов

Прицеп имеет независимую рабочую тормоз­ную систему, которая лишь частично требует эффекта запасного торможения. Согласно требованиям RREG 71/320, эффекты тормо­жения рабочей тормозной системы в тягаче и в прицепе должны находиться в узком диа­пазоне допустимых отклонений как функция управляющего давления в тормозном трубо­проводе, идущем к прицепу, т.е. они должны быть примерно одинаковы (расчетный диа­пазон отклонений RREG 71/320 и ЕСЕ R.13).

При повреждении питающей линии или тормозного трубопровода должна обеспе­чиваться возможность полного или частич­ного торможения прицепа, либо он должен инициировать автоматическое торможение. У грузовых автомобилей с электронно-управ­ляемыми тормозными системами наряду с тормозным пневмопроводом имеется воз­можность электрического управления ра­бочей тормозной системой в прицепе. Оно осуществляется через стандартизированный электрический разъем ISO 7638; в разъеме может быть 5 или 7 контактов.

Тягачи и прицепы должны быть взаимо­заменяемыми. Поэтому в Приложениях 2 RREG 71/320 и ЕСЕ R13 определены условия их совместимости. Соответственно, соот­ношение между замедлением и давлением на «тормозной» соединительной головке в диапазоне, изображенном на рис. «Схема совместимости тягача и прицепа» должно находиться в диапазоне 0,2-7,5 бар на «тор­мозной» соединительной головке. Эта схема применима только к тягачу и прицепу. Для всех остальных транспортных средств и их сочетаний существуют другие схемы.

Стояночная тормозная система грузового автомобиля

Стояночная тормозная система грузового автомобиля — это неза­висимая тормозная система, которая должна удерживать автомобиль в неподвижном со­стоянии после полной остановки даже при отсутствии водителя в автомобиле. Эффект удержания в неподвижном состоянии вы­числяется на уклоне автомобиля с полной загрузкой. Угол уклона для отдельных авто­мобилей категорий М, N, О (кроме О₁) состав­ляет 18%. У автомобиля с прицепом эффект удержания в неподвижном состоянии должен также достигаться с расторможенным при­цепом. В этом случае угол уклона составляет только 12% (рис. «Условия испытаний стояночной тормозной системы» ).

Стояночная тормозная система у грузовых автомобилей и автобусов обычно оборуду­ется тормозными цилиндрами с пружинными энергоаккумуляторами. Пружинные энергоаккумуляторы (когда колесные тормоза регулируются в соответствии с предписа­ниями) создают такую же силу, что и пнев­матические тормозные цилиндры в рабочей тормозной системе, когда номинальное давление (расчетное давление в тормозной системе) воздействует на их номинальную эффективную площадь. При возникновении определенных сбоев — например, неисправ­ностей тормозного контура или источника энергии, подпружиненные тормоза не могут тормозить автоматически и поэтому должны быть соответствующим образом защищены и устроены.

Стояночные тормозные системы с тормоз­ными цилиндрами, оборудованными пру­жинными энергоаккумуляторами, должны оснащаться как минимум одним устройством аварийного отпускания. Это устройство мо­жет быть механическим, пневматическим или гидравлическим. Стояночная тормозная система должна быть предназначена только для градуированной (дозированной) работы, если она должна достигать предписанного эффекта запасного торможения.

В прицепе стояночная тормозная система часто работает как система с мускульным источником энергии. Если систему управле­ния прицепом настроить так, чтобы рабочий тормоз в прицепе реагировал также при за­действовании стояночного тормоза в тягаче (управляющий клапан прицепа с воздушным ресивером 4.3, см. рис. «Структура пневматической тормозной системы с управлением прицепом» ), клапан стояноч­ного тормоза должен иметь тестовую регу­лировку. Это позволяет отпускать рабочий тормоз прицепа при задействовании стоя­ночного тормоза в тягаче. Это, в свою оче­редь, позволяет проверить, может ли тягач на одном стояночном тормозе удержать весь автопоезд.

Запасная тормозная система грузового автомобиля

Независимой запасной тормозной системы не существует. Она задействуется при воз­никновении неисправности рабочей тормоз­ной системы, например, в тормозном контуре или источнике энергии. В этом случае должна сохраняться возможность торможения как минимум двух колес (на одной оси).

Тормозная система прицепа тоже не должна затрагиваться этими неисправно­стями. По этой причине тормозные системы и активация прицепа имеют двухконтурную конструкцию.

Объем подачи должен быть рассчитан так, чтобы в случае сбоя в источнике энергии после восьми полных торможений рабочим тормозом давление было бы все еще доста­точным для достижения эффекта запасного торможения на девятом полном торможении. В случае сбоя в тормозном контуре на сто­роне подачи необходимо обеспечить, чтобы при исправном источнике энергии давление в исправных тормозных контурах не падало по­стоянно ниже номинального. Это достигается путем использования специальных защитных устройств, например, четырехконтурного пре­дохранительного клапана или электронного блока.

Вспомогательная тормозная система

Используемые колесные тормоза не предна­значены для непрерывного задействования. Длительное торможение (например, на за­тяжных спусках) может привести к перегреву тормозов. Это приводит к снижению эффекта торможения, а в худшем случае — к полному отказу тормозной системы.

Неизнашиваемой тормозной системой называют вспомогательную тормозную си­стему (тормоз-замедлитель). В Германии она регламентируется Правилами StVZO §41 с. 15 для использования в автобусах снаряженной массой более 5,5 т и в других транспортных средствах снаряженной массой более 9 т. Тормоз-замедлитель должен быть рассчи­тан на удержание полностью загруженного автомобиля при движении по спуску 7% на расстояние 6 км со скоростью 30 км/ч.

Рабочий тормоз должен соответственно рассчитываться и для прицепов. Работа тормоза-замедлителя в тягаче не должна обуславливать задействование рабочего тормоза в прицепе (см. также StVZO §72 и Ведомости Федерального законодательства 199011 Р. 885,1102).

Компоненты тормозных систем грузовых автомобилей

Пневмосистема грузового автомобиля

Пневмосистема состоит из источника энер­гии, регулятора давления, подготовки воз­духа и распределения сжатого воздуха.

Компрессор тормозной системы

Компрессор — источник энергии. Он вса­сывает воздух и сжимает его до состояния рабочей среды для тормозных систем и вспомогательного оборудования (например, пневмоподвески, системы закрывания дверей).

Компрессор представляет собой поршне­вой насос, в котором коленчатый вал при­водится прямо от двигателя автомобиля (рис. «Компрессор» ). Компрессор крепится к ДВС через фланец. Компрессор состоит из следующих компонентов:

• Картер, образующий моноблок с цилин­дром; в картере расположен коленчатый вал с шатуном и поршнем;
• Головка цилиндра с впускным и выпуск­ным штуцерами, а также штуцеры системы жидкостного охлаждения;
• Промежуточная пластина с впускным и вы­пускным клапанами.

Для уменьшения потерь при создании необхо­димого давления в пневмосистеме используется система энергосбережения (ESS); она прекра­щает процесс дальнейшего сжатия воздуха, пе­реводя работу компрессора в режим холостого хода. В результате снижается расход топлива.

Во время возвратного такта поршень вса­сывает воздух после автоматического откры­вания впускного клапана из-за образовавше­гося вакуума. Впускной клапан закрывается в начале обратного такта поршня. При такте сжатия поршень сжимает воздух. По дости­жении определенного давления открывается выпускной клапан, и сжатый воздух подается в тормозную систему.

Рабочий объем современных компрессо­ров достигает 720 куб. см, давление 12,5 бар, а максимальные обороты 3000 мин -1 . Ком­прессоры отличаются высокой эффективно­стью, низким потреблением масла и длитель­ным сроком службы.

Регулятор давления тормозной системы

Регулятор давления регулирует подаваемый компрессором сжатый воздух таким образом, чтобы рабочее давление находилось в преде­лах давления активации и отсечки (рис. «Регулятор давления» ).

Пока давление в резервуарах сжатого воздуха ниже давления отсечки, штуцеры 1 и 2 соединены, и сжатый воздух проходит через регулятор давления. По достижении давления отсечки регулятор давления пере­ключается в холостой режим. В этом случае активируется выпускной поршень, и штуцер 1 соединяется с атмосферой (выпуск).

Воздухоосушитель тормозной системы

Воздухоосушитель очищает и осушает сжа­тый воздух во избежание коррозии и замер­зания в тормозной системе в зимний период.

Воздухоосушитель состоит из осуши­тельной коробки и корпуса с выпускным воздушным клапаном и устройством для восстановления гранул (рис. «Воздухоосушитель со встроенным регулятором давления» ). Гранулят восстанавливается путем активации в восста­новительном ресивере.

Когда выпускной воздушный клапан за­крыт, то сжатый воздух протекает через осушительную коробку и оттуда проходит в питающий ресивер. В то же время ресивер ре­генерации заполняется сухим сжатым возду­хом. По мере прохождения сжатого воздуха через осушительную коробку влага удаляется путем конденсации и впитывания.

Гранулированный состав в осушающей коробке обладает ограниченной водопогло­щающей способностью и поэтому должен ре­генерироваться через регулярные интервалы. В процессе регенерации сухой сжатый воз­дух из ресивера регенерации через регенери­рующий дроссель проходит сквозь влажный гранулированный состав, извлекая из него влагу, и через открытый выпускной клапан возвращается в атмосферу.

Регулятор давления и воздухоосушитель можно скомбинировать в один блок.

Четырехконтурный предохранительный клапан

Четырехконтурный предохранительный клапан распределяет сжатый воздух по различным тормозным и вспомогательным контурам, изо­лирует контуры друг от друга и обеспечивает подачу воздуха в оставшиеся контуры при не­поладках в одном из контуров (рис. «Четырехконтурный предохранительный клапан» ).

Функция четырехконтурного предохрани­тельного клапана обеспечивается с помощью перепускных клапанов, специально разработанных для этой области применения. В от­личие от обычного перепускного клапана этот перепускной клапан имеет две разных зоны действия на приточной стороне. Давление, поступающее с регулятора давления, воздей­ствует на одну зону, а давление из контура пневматики — на другую. Таким образом, давление открывания перепускных клапанов зависит от давления (остаточного) в соответ­ствующем контуре пневматики.

Перепускные клапаны могут располагаться по-разному. Зачастую контуры 1 и 2 и вспо­могательные контуры 3 и 4 последовательно соединяются парами. Это гарантирует, что как минимум один из двух контуров рабочей тор­мозной системы заполняется в порядке прио­ритетности. Вспомогательные контуры для кла­панов этого типа дополнительно защищаются двумя невозвратными клапанами. Их можно не устанавливать в случае с четырехконтурными

защитными клапанами с центральным при­током. Эти перепускные клапаны могут также оснащаться ограничителями переменного по­тока. Они позволяют заполнять пустую систему небольшими объемами воздуха.

При возникновении сбоя, например, в кон­туре 1 (из-за течи), давление сначала падает только в контуре 1 до 0 бар, а в контуре 2 до давления закрытия. Давление в контурах 3 и 4 изначально поддерживается за счет не­возвратных клапанов, но падает до давления закрытия из-за расходования воздуха. Воз дух продолжает нагнетаться компрессором в исправные контуры, так как остаточное давление в контурах 2, 3 и 4 воздействует на вторичную зону соответствующих перепуск­ных клапанов. Исправные контуры снова за­полняются, до тех пор, пока давление откры­вания неисправного контура (1-го контура) не начнет воздействовать на первичную зону соответствующего перепускного клапана, открывая его. Дальнейший рост давления невозможен, потому что, начиная с этого мо­мента, подаваемый сжатый воздух улетучи­вается через неисправный контур. Давление открывания через первичную зону действия регулируется таким образом, чтобы оно было больше либо равно номинальному (расчет­ному) давлению тормозной системы. Это обе­спечивает и достаточную подачу сжатого воз­духа в исправный контур рабочей тормозной системы, и эффект вторичного торможения. Также поддерживается подача сжатого воз­духа во вспомогательные контуры — прицепа, стояночной тормозной системы и пневмоподвески.

Электронный блок обработки воздуха

Сегодня регулировка давления, подготовка воздуха и распределение сжатого воздуха сочетаются в одном электронном блоке — блоке обработки воздуха. Электронный блок обработки воздуха (EAC, Electronic Air Control) — это функциональное объединение регулятора давления, воздухоосушителя и многоконтурного предохранительного кла­пана в одном мехатронном устройстве. Это дает значительные преимущества в плане за­трат на систему, функциональности и энер­госбережения.

Аккумулирование энергии

Энергия, необходимая для торможения и для работы вспомогательных контуров, накапли­вается и хранится в достаточных количествах в ресиверах сжатого воздуха, допущенных к экс­плуатации в автомобилях. Объем должен рас­считываться так, чтобы, без последующей по­дачи, после восьми последующих торможений все еще достигался предписанный для этого автомобиля эффект вторичного торможения, как минимум на девятом полном торможении. Несмотря на использование воздухоосуши­теля, ресиверы со сжатым воздухом осна­щаются ручными или автоматическими дре­нажными устройствами. Ресиверы со сжатым воздухом должны выполнять требования §41 а с. 8 в увязке с § 72 StVZO, и должны по­лучать допуск к эксплуатации и иметь иден­тификационное обозначение.

Системы подачи для тормозных систем должны оснащаться сигнальными устройствами. При этом предъявляются следующие требования:

• Красная сигнальная лампа;
• Всегда видна водителю;
• Загорается не позднее, чем при задейство­вании тормоза или падении давления на входе рабочей тормозной системы до 65% от номинального. Для стояночной тормоз­ной системы (подпружиненного тормоза) этот показатель составляет 80% от номи­нального давления.

Тормозной кран рабочей системы

Клапаны рабочего тормоза (рис. «Тормозной кран рабочей системы» ) имеют двухконтурную конструкцию и регулируют контуры рабочего тормоза соответственно управляющему усилию (клапаны, управляе­мые усилием).

Контур 1 активируется устройством управ­ления, шатуном и компрессионными пружи­нами (пружинами компенсации хода). Управ­ляющий поршень идет вниз, сначала закрывая выпускной клапан и затем открывая впускной. Сжатый воздух попадает в тормозной контур 1, и давление повышается. Тормозное давле­ние воздействует на управляющий поршень в направлении вверх, упирая его в компрессион­ные пружины до выхода за границы диапазона торможения. Крайнее положение тормоза до­стигается при равновесии сил, воздействую­щих на управляющий поршень.

Контур 2 регулируется тормозным дав­лением в контуре 1. Он, вместо устройства управления сверху, воздействует на реактив­ный поршень контура 2. Приблизительно в то же время в контуре 2 тоже достигается край­нее положение тормоза. В положении полного торможения или в случае сбоя в контуре 1 оба управляющих поршня механически переме­щаются в полностью вытянутое положение с помощью устройства управления. Выпускные клапаны закрываются, а впускные остаются от­крытыми. Контуры 1 и 2 пневматически полно­стью и безопасно изолированы друг от друга. Особые конструкции обеспечивают разные контролируемые давления торможения для контуров 1 и 2. Они требуются, если клапаном рабочего тормоза активируется двухконтурный усиливающий цилиндр, или если управление контуром 2 зависит от нагрузки. Это стано­вится возможным путем установки соответ­ствующей пружины или реактивного поршня с несколькими зонами действия.

Тормозной кран стояночной системы

Краны стояночного тормоза (рис. «Тормозной кран стояночной системы» ) регу­лируют давление в тормозных цилиндрах с пружинными энергоаккумуляторами в зави­симости от положения рычага. Рычаг должен надежно фиксироваться в положении «тормоз включен». Краны стояночного тормоза пред­назначены только для градуированной (до­зированной) работы, если он должен дости­гать эффекта запасного торможения. Краны стояночного тормоза должны быть снабжены испытательной регулировкой, когда в прицепе после активации стояночного тормоза приво­дится в действие рабочая тормозная система.

Существуют различные варианты кранов стояночного тормоза, в зависимости от об­ласти применения: неградуированные, гра­дуированные или градуированные с крутой характеристической кривой. Последний ва­риант обеспечивает очень чувствительный градуируемый эффект, так как рабочий диа­пазон тормозных цилиндров с пружинными энергоаккумуляторами, при угле рычага крана стояночного тормоза около 80°, используется оптимально. Рабочий диапазон тормозных цилиндров с пружинными энергоаккумулято­рами находится в пределах от 5 бар (начало торможения) до примерно 2 бар (конец тор­можения, см. схемы на рис. «Характеристика давления» ).

В пневматических тормозных системах высо­кого давления (рабочее давление более 10 бар) кран стояночного тормоза может оснащаться ограничителем давления, чтобы можно было ис­пользовать стандартные тормозные цилиндры с пружинными энергоаккумуляторами. Устрой­ство в кранах стояночного тормоза для полу­чения возможности измерения регулируемого давления схоже с устройством в кранах рабочего тормоза, но работает в обратном направлении, потому что тормозные цилиндры с пружинными энергоаккумуляторами вентилируются в режиме движения и режим включенного тормоза дости­гается путем стравливания воздуха.

Краны стояночного тормоза могут иметь двухконтурную конструкцию. В этом случае система запитывается из контура 3, а пнев­матическое вспомогательное отпускающее устройство пружинных актюаторов — из кон­тура 4. В этом случае можно отказаться от дополнительной поворотной ручки-кнопки, золотникового или обратного клапана.

В варианте с крутой характеристической кривой (рис. «Характеристика давления«), начало торможения до­стигается раньше, и диапазон активации зна­чительно шире. Это имеет преимущества, в частности, при использовании стояночного тормоза в качестве запасного тормоза.

Автоматический регулятор тормозной силы, чувствительный к нагрузке

Система автоматической регулировки тор­мозного усилия в зависимости от нагрузки (ALB) — необходимый элемент в передающем устройстве рабочей тормозной системы в грузовом автомобиле. Клапаны, отвечаю­щие за распределение тормозных сил, по­зволяют регулировать тормозные силы под небольшие нагрузки на оси в частично за­груженном и незагруженном состоянии и, соответственно, устанавливать коррекцию распределения тормозных сил между осями отдельных транспортных средств или определенный уровень торможения в автопоездах и полуприцепах.

Автоматический регулятор тормозной силы (рис. «Автоматический регулятор тормозной силы с клапаном» ) подключается между краном рабо­чего тормоза и тормозным цилиндром. В зави­симости от нагрузочного режима автомобиля с помощью регулятора изменяется тормозное давление. Устройство имеет диафрагму с переменной активной площадью. Диафрагма регулятора опирается на два радиально рас­положенных и свободно входящих друг в друга скоса. В зависимости от положения седла кла­пана управления в вертикальном направлении имеется большая активная площадь (поло­жение клапана внизу) или меньшая (положе­ние клапана вверху). Тормозные цилиндры снабжаются воздухом через ускорительный клапан, давление после которого несколько меньше (ненагруженное состояние), чем от крана рабочей системы, или является таким же (полностью загруженное состояние). Регули­рующий кран можно перевести в положение, чувствительное к нагрузке с помощью эксцен­трика, присоединяемого через систему рыча­гов к оси автомобиля или с помощью клина (у автомобилей с пневматической подвеской).

Ограничитель давления, который располо­жен в верхней части регулятора, пропускает небольшой поток воздуха ограниченного давления (примерно 0,5 бар) в полость над диафрагмой. Таким образом, до образования этого давления не происходит какого-либо уменьшения давления в тормозном цилин­дре. Это необходимо для синхронного вклю­чения тормозов на всех осях автомобиля.

Комбинированный тормозной цилиндр

Комбинированный цилиндр в грузовом авто­мобиле состоит из диафрагменного рабочего цилиндра и пружинного актюатора стояноч­ного тормоза (рис. «Комбинированный тормозной цилиндр дискового тормоза» ). Эти детали распола­гаются одна за другой и воздействуют с определенной силой на объединенный шток.

Различают комбинированные цилиндры для тормозов с S-образным кулачком, бара­банных тормозов с клиновым разжимным устройством и дисковых тормозов в зависи­мости от типа колесного тормоза.

Два цилиндра могут активироваться неза­висимо друг от друга. Одновременное срабаты­вание обеспечивает суммирование сил. Этого можно избежать путем установки специального клапана управления, чтобы автоматически пре­дотвращалась механическая перегрузка других компонентов (например, тормозных барабанов).

Центральный отпускающий винт позволяет подтягивать пружину актюатора без подачи сжатого воздуха (механическое устройство аварийной разблокировки). Это необходимо для упрощения установки или, в случае сбоя подачи сжатого воздуха, получения возмож­ности для маневрирования автомобиля.

При задействовании рабочего тормоза сжа­тый воздух попадает под диафрагму в цилиндр и прижимает плунжерный диск и толкатель к рычагу дискового тормоза. Сброс давления ве­дет снова к отключению тормозного механизма.

Когда сжатый воздух попадает в пружин­ный актюатор, поршень сжимает пружины, отпуская тормоз. Если камера вентилируется, то пружинный актюатор через шток воздей­ствует на диафрагменную часть и вдавливает толкатель в механизм дискового тормоза че­рез диск поршня.

Клапан управления тормозами прицепа

Клапан управления тормозами прицепа, уста­новленный на тягаче, управляет рабочим тор­мозом прицепа. Этот многоконтурный клапан управления запитывается через магистрали как рабочей, так и стояночной тормозных систем (рис. «Клапан управления тормозами прицепа с функцией расцепления» ). В режиме движения пи­тающая камера III и камера IV контура стоя­ночного тормоза находятся под одинаковым давлением. Тормозной трубопровод, идущий к прицепу, соединяется с атмосферой через центральное выпускное отверстие (3). Рост давления в камере I тормозного контура 1 и в камере V тормозного контура 2 ведет к соответствующему повышению давления в камере II тормозного трубопровода, идущего к прицепу. Уменьшение давления в обоих контурах рабочей системы приводит к такому же уменьшению давления в тормозном тру­бопроводе. Работа стояночной тормозной си­стемы приводит к выпуску воздуха из контура стояночного тормоза (камера IV). В резуль­тате растет давление в камере II тормозного трубопровода, идущего к прицепу. Когда воз­дух попадает в камеру IV, из трубопровода снова выпускается воздух.

Если снять тормозной трубопровод, иду­щий к прицепу, то давление в питающем трубопроводе к прицепу должно упасть до уровня 1,5 бар менее чем за две секунды (предписывается Правилами RREG 71/320). Для этого подача сжатого воздуха в питаю­щий трубопровод ограничивается с помощью встроенного клапана.