Устройство и работа пневматической тормозной системы

Многие водители, да и люди не имеющие машины знают, что легковой автомобиль во многом отличается от грузового. Речь идет не только о габаритах, весе машины или величине колес, конечно, имеется в виду именно технический аспект. В современных грузовиках очень многое устроено иначе, даже тормозная система тут стоит пневматическая, что в корне отличается от типичных для легковых машин дисковых тормозов. Именно о характеристиках, особенностях и отличиях данного типа систем мы и поговорим, ведь от понимания и исправности тормозов, а также их внутренних составляющих зависит ваша безопасность на дороге, особенно это касается водителей тяжелых грузовиков.

Принцип работы пневматической тормозной системы

Начнем, пожалуй, с того, что в основу работы пневматической тормозной системы заложен принцип использования силы сжатого воздуха, который сосредоточен в специальных баллонах и нагнетается при помощи компрессора. Этим она отличается от всех остальных типов узлов торможения и это ее основная особенность.

Если описывать работу данной тормозной системы совсем просто, то все выглядит следующим образом. Из специальных баллонов в компрессор системы под давлением подается определенное количество воздуха. Далее, после того, как водитель нажмет на педаль тормоза, усилие передастся к тормозному крану, который создаст давление в тормозных камерах.

Сами же камеры задействуются благодаря рычагу тормозного механизма, который в принципе и позволяет осуществить процесс торможения. Как только водитель отпустит педаль тормоза, рычаг ослабиться, перестанет действовать и весть остановочный процесс прекратится.

Детальное рассмотрение вопроса

Если немного углубится в принцип действия данного узла, все будет несколько интереснее. Тормозная система во время работы двигателя (движения автомобиля) накачивает воздух в баллоны, педаль тормоза при этом должна быть отпущена. Далее воздух под давлением устремляется к тормозному крану, а если к грузовику прикреплен прицеп, то от крана кислород по верхней секции переводится еще и в баллоны прицепа, образуя таким образом непрерывный контакт.

Как только водитель выжимает педаль тормоза, верхняя секция должны резко перекрыться, соответственно контактирование двух составляющих прерывается, и открывается тормозной кран. Далее, после открытия крана, воздух должен поступить пневматические камеры, и машина вместе с прицепом начинает торможение. Важный момент тут в том, что верхняя секция отвечает именно за приведение в работы тормозной системы прицепа.

За остановку тягача, в роли которого выступает сам грузовой автомобиль, отвечает нижняя секция тормозной системы. Действие тут происходит абсолютно аналогичное тому, что было описано в предыдущем абзаце, однако рассмотрим механизм действия еще более пристально.

После попадания воздуха в пневмокамеры, он начинает продавливать диафрагму. Она в свою очередь сжимает встроенную внутри пружину. Далее давление от воздушных толчков продавливает толкатель, и все усилие передается на рычаг разжимной кулачок. Затем, кулачок, а вернее установленный на нем валик, начинает поворачиваться и разводит тормозные колодки в стороны, таким образом, тормозная система заставляет машину останавливаться. Отпуская педаль тормоза, процесс оборачивается вспять, встроенные пружины возвращаются на свои места, а излишки воздуха уходят наружу.

Основные составляющие пневматической тормозной системы

Обсуждаемая тормозная система делится на несколько основных составляющих, благодаря которым весь узел может функционировать должным образом. Естественно, приведенный ниже список механизмов является неполным, но в нем, как уже говорилось, будет самое главное:

• Привод управления — данная тормозная система подразумевает под приводом управления наличие элементов пневмопривода. При помощи этих частей, осуществляется автоматическое или намеренное регулирование некоторых частей энергетического привода, о котором поговорим в следующем пункте.
• Энергетический привод — этот механизм пневматической тормозной системы представляет из себя набор элементов (деталей) благодаря которым происходит обогащение воздухом, находящимся под давлением, привода управления. Таким образом, механизмы представленные в первых двух пунктах (этом и предыдущем), так сказать дополняют один другого.
• Тормоз — самое «центровое» устройство! Именно здесь, в этом механизме сосредоточены все силы, сопротивляющиеся дальнейшему движению машины в какую-либо сторону. Тормоз бывает нескольких разных типов:

1. Фрикционный — останавливающая величина появляется во время соприкосновения двух частей транспортного средства, которые движутся, друг другу навстречу.
2. Электрический — те же самые силы трения возникают под воздействием электромагнитного поля, но при этом объекты не соприкасаются.
3. Гидравлический — тут опять-таки присутствуют два объекта, идущие навстречу один другому, но взаимодействие происходит при возрастании давления в жидкости между ними.
4. Моторный — тормозящая величина возрастает в результате того, что двигатель искусственным образом повышает тормозящее действия, при этом кинетика передается прямиком на колеса машины.

• Компрессор — с подобным устройством многие встречались в бытовых ситуациях, не относящихся к машинам. По сути, это воздушный насос, отвечающий за то, чтобы тормозная система получала необходимые количества воздуха, а также регулирующий давление внутри системы. В составе этого механизма присутствует регулятор давления, на который и возлагается миссия слежения и управления подачей сжатого кислорода компрессором, для того чтобы значения колебались в строго заданных разработчиками пределах. Если показания датчика нарушаются, система может не выдержать и дать сбой, вследствие чего, есть шанс появления неисправности в тормозной системе грузовика.
• В компрессоре также присутствует подсушиватель воздуха, основной задачей которого является подготавливать воздух непосредственно для пневмосистемы, убирая из него излишние молекулы влаги, испарения от воды, а также других вредоносных примесей, таких как масляные отложения и прочее.

Стоит также сказать, что подавляющее большинство современных осушителей объединяют в себе помимо основных функций, еще и регенерирующую, а это значит, что в их комплектующие также входит и ресивер.

• Тормозная система может быть снабжена еще одним интересным агрегатом, однако он задействуется далеко не везде, и имеет место быть в основном в серьезных комплектациях, называется он предохранителем от замерзаний. Принцип его работы и назначение очень просты, в холодное время года, данный девайс помешивает в баллоны со сжатым воздухом специальный химический состав. Таким образом, конденсат, который в любом случае будет присутствовать на деталях системы, не будет замерзать и создавать дополнительные проблемы.

Неисправности данной системы и их причины

После того, как был рассмотрен принцип работы пневматической тормозной системы, а также ее основные комплектующие, самое время сказать о возможных неисправностях, а их к сожалению может быть далеко не мало. Также стоит сказать, что большинство поломок не будут отличаться от неисправностей других типов систем, так что некоторые из них обойдем стороной.

1. Нет реакции тормозов при нажатии тормозной педали. Такое неприятное явление возникает, если тормозная система не снабжается воздухом из баллонов или он там отсутствует совсем. В этом случае необходимо срочно провести диагностику компрессора и устранить проблему в кратчайшие сроки.
2. Слишком большой тормозной путь. Тут все несколько проще, необходимо просто обратиться за помощью на СТО, где вам должны отрегулировать педаль тормоза, так как причина, скорее всего, в ее разболтанности.
3. Тормоза действуют рассинхронизировано. В этом случае проблема кроется в разбеге зазоров на тормозных накладках. Лечение тоже довольно простое, приехать на СТО и проверить, чтобы тормозная система в этом месте была тщательно отрегулирована.

Естественно, это самый малый список всех возможных неисправностей, но они встречаются чаще всего. В любом случае, если вы заметили, что с вашей тормозной системой что-то не в порядке, следует незамедлительно обратиться за помощью.

Вывод

Как видите, тормозная система, это крайне сложный и важный механизм для любого автомобиля, особенно для тяжелых и негабаритных грузовых машин. Так что знать принцип ее работы, всевозможные тонкости строения и наличие как можно более большого количества деталей этого узла, крайне важно. Эти знания помогут вам правильно реагировать на различные ситуации происходящие на дороге и действительно могут спасти не мало жизней.

Пневматический привод тормозов автомобиля

Пневматический привод колесных тормозов состоит из компрессора 1, воздушного баллона 7, манометра 6, тормозного крана 21, приводимого в действие педалью 26, тормозных камер 11, регулятора давления 28, предохранительного клапана 5 и трубопроводов 4, 27 и 9 с гибкими шлангами 10.

Привод тормозов колес осуществляется непосредственно тормозными камерами с помощью сжатого воздуха, запас которого содержится в воздушных баллонах.

Тормозная камера 11 состоит из корпуса с крышкой, между которыми зажата гибкая резино-тканевая диафрагма 17. Диафрагма опирается на шайбу, закрепленную на штоке 13. Шайба вместе с диафрагмой отжимается в исходное левое положение пружинами 12.

Шток диафрагмы соединен с рычагом 16 разжимного кулака. Тормозная камера через отверстие в крышке камеры, гибкий шланг 10 и трубопровод 9 соединяется с тормозным краном.

Тормозной кран служит для управления тормозами. В корпусе тормозного крана установлена гибкая металлическая диафрагма 20. Под диафрагмой размещается коромысло 19, посредством которого диафрагма воздействует своим штоком на впускной 25 и атмосферный 18 клапаны. Корпус крана закрыт крышкой, в которой установлен свободно толкатель 23, опирающийся через пружину 22 на диафрагму. Рычаг 24 установлен на оси. Рычаг коротким концом через регулировочный болт может воздействовать на толкатель 23.

Пневматический привод тормозов работает следующим образом.

При нажатии на педаль 26 ножного тормоза рычаг 24 поворачивается вокруг оси и через регулировочный болт нажимает на толкатель 23. Толкатель воздействует через пружину 22 на диафрагму 20 и прогибает ее вниз.

Коромысло 19 под воздействием диафрагмы перемещается вниз и приводит в действие клапаны. Атмосферный клапан 18 закрывается, а впускной 25 открывается и сообщает внутреннюю полость крана под диафрагмой с воздушным баллоном.

При этом сжатый воздух из баллона поступает через кран в тормозную камеру 11. В тормозной камере создается давление, под воздействием которого диафрагма 17, сжимая пружины 12, смещается вправо и через шток 13 и соединенный, с ним рычаг 16 поворачивает разжимной кулак. Разжимной кулак, поворачиваясь, раздвигает колодки, которые прижимаются к тормозному барабану, происходит торможение колеса.

Рис. Схема пневматического привода тормозов: 1 — компрессор; 2 — поршни компрессора; 3 — воздушный фильтр; 4, 9 и 27- трубопроводы; 5 — предохранительный клапан; 6 — манометр; 7 — воздушный баллон; 8 — кран для выпуска конденсатора; 10 — гибкий соединительный шланг; 11 — тормозная камера; 12 — пружина; 13 — шток диафрагмы; 14 — тормозные колодки; 15 — разжимной кулак; 16 — рычаг разжимного кулака; 17 — диафрагма; 18 — атмосферный клапан; 19 — коромысло; 20 — диафрагма тормозного крана; 21 — тормозной кран; 22 — пружина; 23 — толкатель; 24 — рычаг; 25 — впускной клапан; 26 — педаль ножного тормоза; 28 — регулятор давления

Тормозной кран является одновременно редуктором, поддерживающим определенное давление воздуха в тормозных камерах при торможении. Когда давление воздуха в полости под диафрагмой станет больше необходимой для нормального торможения величины, диафрагма, сжимая пружину. 22, приподнимется и впускной клапан прикроется, поступление воздуха из баллона прекратится.

Когда педаль тормоза отпущена, диафрагма тормозного крана поднимается и прекращается воздействие коромысла 19 на клапаны.

Под действием пружин впускной клапан 25 закроется, а атмосферный 18 — откроется. Полость тормозного крана разобщится с воздушным баллоном и сообщится с атмосферой.

Находящийся в тормозной камере сжатый воздух начнет выходить через тормозной кран в атмосферу.

Давление в тормозной камере резко снижается и диафрагма, возвращаясь под действием пружин 12 в первоначальное положение, повернет разжимной кулак в обратном направлении. Тормозные колодки под действием стяжной пружины отойдут от тормозного барабана, и торможение колес прекратится.

Необходимый для работы тормозного привода сжатый воздух нагнетается в баллоны пневматической системы автомобиля компрессором.

Компрессор представляет собой двухцилиндровый поршневой насос, устанавливаемый на кронштейне, прикрепленном к головке блока цилиндров двигателя.

Поршни 12, установленные в цилиндрах компрессора, через шатуны 15 соединены с коленчатым валом 17. Коленчатый вал компрессора приводится во вращение от коленчатого вала двигателя ременной передачей.

При вращении коленчатого вала поршни поочередно перемещаются вниз, создавая в цилиндрах разрежение. Когда поршень подойдет к нижней мертвой точке, он откроет впускные окна 13 в стенке цилиндра, соединив тем самым полость цилиндра с атмосферой, через воздушный фильтр 3 атмосферный воздух заполнит цилиндр.

При движении вверх поршень перекрывает впускные окна и сжимает воздух.

Рис. Компрессор: 1 — головка блока цилиндров компрессора; 2 — диафрагма; 3 — грибок; 4 — коромысло; 5 — спиральная пружина; 6 — разгрузочная камера; 7 — перепускная камера; 5 — регулировочный болт перепускного клапана; 9 — перепускной клапан; 10 — регулировочный болт нагнетательного клапана; 11 — нагнетательный клапан; 12— поршень; 13 — впускное окно; 14 — палец поршня; 15 — шатун; 16 — шарикоподшипник; 17 — коленчатый вал; 18 — блок цилиндров компрессора

Сжатый в цилиндрах воздух через нагнетательные клапаны 11 поступает по трубопроводу в воздушный баллон. Детали компрессора смазываются маслом, подаваемым из системы смазки двигателя по трубопроводу в торец коленчатого вала компрессора.

К шатунным подшипникам масло подводится по каналам, просверленным в коленчатом валу, а к поршневым пальцам — через каналы в шатунах.

Стенки цилиндров и коренные подшипники смазываются разбрызгиванием. Стекающее с деталей масло собирается в нижней части картера компрессора и по трубопроводу стекает в картер двигателя.

Головка 1 блока цилиндров компрессора охлаждается жидкостью, поступающей по трубопроводу из системы охлаждения двигателя.

Компрессор снабжен разгрузочным устройством, размещенным в головке блока его цилиндров, которое обеспечивает холостой ход компрессора при повышении давления в пневматической системе выше необходимого и регулирует количество и давление нагнетаемого в систему воздуха. В разгрузочной камере 6 помещена диафрагма 2, на которую опирается грибок 3. На стержень грибка в свою очередь опирается коромысло 4, которое своим вильчатым концом может воздействовать на два перепускных клапана, открывая их. При этом цилиндры компрессора сообщаются между собой.

Полость разгрузочной камеры под диафрагмой соединена трубопроводом с регулятором давления. Регулятор давления состоит из корпуса 9, шариковых клапанов 8 и пружины 3. Совместная работа разгрузочного устройства и регулятора давления заключается в следующем. Для обеспечения нормальной работы тормозов давление воздуха в системе пневматического привода должно поддержираться в пределах 6—7 кг/см2, что осуществляется с помощью регулятора давления и разгрузочного устройства компрессора.

Когда давление в пневматической системе станет выше 7 кг/см2, шариковые клапаны 8 регулятора давления, сжимая через шток 5 пружину 3, приподнимутся, открывая отверстие в нижнем гнезде и перекрывая отверстие в верхнем гнезде клапанов.

При этом воздух из баллона направится к компрессору, поступая в полость под диафрагмой 2 разгрузочного устройства. В разгрузочной камере 6 создается давление, под действием которого диафрагма 2 прогибается вверх и приподнимает грибок 3. Грибок своим стержнем воздействует через коромысло 4 на стержни перепускных клапанов. Клапаны открываются и сообщают между собой цилиндры. Воздух при сжатии переходит из одного цилиндра в другой. В результате давление в цилиндре оказывается недостаточным, чтобы открыть нагнетательный клапан, и воздух не подается в пневматическую систему автомобиля.

Рис. Регулятор давления: 1 — кожух; 2 — регулировочный колпак; 3 — пружина регулятора; 4 — упорный шарик пружины; 5 — шток клапана; 6 — гайка регулировочного колпака; 7 — седло регулятора; 8 — шариковые клапаны; 9 — корпус; 10 — фильтр; 11 — штуцер; 12 — канал

Когда давление в системе станет меньше 6 кг/см2, под действием пружины 3 регулятора давления шариковые клапаны 8 опустятся вниз, перекроют отверстие в нижнем гнезде и откроют — в верхнем. Поступление воздуха из баллона к компрессору прекратится, а находящийся в разгрузочной камере воздух через канал 12 в регуляторе давления выйдет в атмосферу.

Давление в разгрузочной камере снизится до атмосферного, и перепускные клапаны под действием пружин закроются. Компрессор начнет нагнетать воздух в баллоны.

Для предохранения от чрезмерного давления воздуха в случае неисправности регулятора давления в пневматической системе имеется предохранительный клапан. Он отрегулирован так, что при достижении давления воздуха в системе 9—10 кг/см2 шарик 6 приподнимается, сжимая пружину 4, и воздух из пневматической системы через отверстие в корпусе клапана выходит в атмосферу.

Рис. Предохранительный клапан: 1 — регулировочный винт; 2 — контргайка; 3 — стержень клапана; 4 — пружина; 5 — корпус; 6 — шарик клапана

Давление в пневматической системе контролируется манометром, установленным на приборном щитке в кабине автомобиля.