Принцип работы тормозной системы грузового автомобиля

Необходимость системы торможения в автомобиле сомнению не подлежит. Устройство тормозной системы грузового авто принципиально отличается от легковых, поскольку сам автомобиль включает значительно большее число элементов управления, не говоря уже о многократно превышающих размерах и массе.

Тормозная система является одним из основных элементов управления крупногабаритной машиной. Именно благодаря согласованной работе многочисленных механизмов сложного устройства водитель имеет возможность контролировать поведение машины во время езды, остановки, при различных скоростных режимах.

Принцип работы тормозной системы грузового автомобиля

Современные грузовые автомобили оснащены пневматическим приводом. Главная особенность, принцип тормозной системы основан на работе силы сжатого воздуха, которым заполняются специальные емкости с помощью компрессора, создавая определенное давление в системе.

Во время движения автомобиля происходит забор воздуха в специальные баллоны при отпущенной тормозной педали. При передаче давления уплотненная масса воздуха передвигается к перекрывающему устройству (тормозной кран). При нажатии педали тормоза происходит перекрывание непрерывного воздушного слоя, срабатывает кран. После этого тормозная камера заполняется воздухом, обеспечивая процесс торможения.

Часто грузовые машины дополняются прицепом, который имеет систему торможения, замкнутую на основную, через верхнюю секцию. Поэтому включение механизмов происходит синхронно, тормозная камера на прицеп срабатывает последовательно.

При этом остановкой тягача руководит нижняя секция подачи воздуха. Система работает таким образом: воздух из камеры оказывает давление на диафрагму и таким образом сжимает внутреннюю пружину, давлением усилием через толкатель приводится в действие разжимной кулачок.

От него валик, вращаясь, приводит в действие тормозные колодки и останавливает автомобиль. Как только водитель снимает ногу с педали тормоза, процессы происходят в обратном направлении и устройство возвращается в первоначальное положение.

К преимуществам пневматической системы следует отнести обеспечение более короткого тормозного пути, чем, например, у дискового, при минимальном усилии, оказываемом на педаль тормоза для включения в работу тормозной системы.

Различают несколько типов пневматических тормозов:

• Мягкие (нежесткие), для которых достаточно любое давление в системе. Торможение происходит за счет скорости сжатия воздуха и передачи давления на размыкающие механизмы;
• Средней жесткости. Работа осуществляется ступенчато — и торможение, и восстановление (режим горных условий);
• Жесткие. Для них требуется поддержание постоянного определенного давления в системе. Скорость сжатия не влияет на работу.

Устройство тормозной пневматики

Пневматическая тормозная система грузовиков включает нескольких взаимосвязанных механизмов, от исправности которых зависит полноценная работа всего оборудования. К основным деталям, которые обеспечивают безотказную работу пневматики, следует отнести:

• Тормозные приводы на задних и передних колесах;
• Компрессор;
• Емкости со сжатым воздухом;
• Тормозные камеры задних и передних колес;
• Размыкающий механизм (тормозной кран);
• Педаль тормоза;
• Манометры;
• Соединительная система, состоящая из трубопроводов, шлангов;
• Основной трубопровод;
• Соединительная головка для обеспечения продвижения воздуха к системе тормозов прицепа.

Все названные элементы распределяются по трем основным устройствам системы:

1. Управление, с помощью которого происходит принудительное или автоматическое регулирование системы подачи воздуха;
2. Энергетическая система обеспечивает сжатие, подачу воздуха.;
3. Тормоз приводится в действие двумя предыдущими системами и зависит от их полной исправности.

Ключевые элементы устройства тормозной системы грузовиков

Тормозная система грузовиков зависят от исправности и слаженности работы не только передающих, но и исполнительных механизмов. Одним из ключевых элементов является тормозная камера. Основное назначение – задействование тормозов задних и передних колес.

Тормозная камера представляет собой сложное устройство из нескольких элементов, которые надежно соединяются между собой специальными крепежными устройствами:

• Штуцер;
• Упругая диафрагма (мембрана);
• Диск, в который давит диафрагма средней частью;
• Пружина возвратного действия;
• Хомут;
• Шток тормозной камеры;
• Корпус камеры;
• Кольцо;
• Контргайка;
• Защитный тканевый кожух;
• Соединительные элементы;
• Крышка корпуса.

Тормозная камера может быть со встроенным энергоаккумулятором, который осуществляет управление тормозных механизмов через давление, возникающее в пневматической системе. Вследствие большой надежности, устанавливаются энергоаккумуляторы с пружинным механизмом. В отличие от обычных, такие камеры состоят из двух конструкций:

• Мембранная тормозная камера, которая является передающим элементом устройства;
• Цилиндр с пружинно-пневматическим механизмом, который может применяться в запасном тормозе и стояночном в качестве исполнительного элемента.

В тот момент, когда тормозная система приводит в действие рабочие механизмы, основным, исполнительным элементом является шток. По сути, он выполняет функцию тормозной камеры на передних колесах.

Работает в режиме включения стояночной системы: воздух под давлением выпускается из емкости под поршнем, который опускается под действием пружинного механизма и сдвигает толкатель, воздействуя на диафрагму и шток через подпятник, обеспечив торможение автомобилю.

Тормозная система со встроенным энергоаккумулятором во время торможения запасным механизмом не выбрасывает весь объем сжатого воздуха, а только ту часть, которая сможет обеспечить безопасную эффективную остановку грузового автомобиля. Рычаг управления в этом случае будет находиться в промежуточном положении. Именно угол поворота рычага обеспечивает степень воздействия силы тормоза на колесах, своевременную остановку в любых условиях.

Различия тормозных камер для разных систем

Важной частью тормозной системы является механизм, который обеспечивает остановку движущегося автомобиля. Их устанавливают в колесах, в стояночной системе – возле коробки передач. Дисковый тормоз, который является частью вращения, состоит из тормозного диска и колодок, которые устанавливаются неподвижно по обе стороны внутри чугунного корпуса.

Барабанные тормозные камеры устанавливаются, в отличие от дисковых, на задних колесах. Преимущество их состоит в относительной дешевизне производства, хотя сложность конструкции делает обслуживание более затруднительным, чем вторые.

Принцип действия и устройство барабанных тормозных камер:

• Поршень;
• Регулятор тормоза;
• Пружины;
• Подача на ручной тормоз;
• Колодки – 2 шт.

При воздействии на педаль тормоза происходит прижатие поршнем обеих колодок к барабану. В основном, тормозные механизмы такого типа срабатывают самостоятельно после заклинивания. Благодаря этому, по окончании процесса торможения колодки возвращаются в исходное положение автоматически.

Как правило, обслуживание тормозных устройств и камер всех модификаций сводится к отрегулированию работы исполнительных систем и замене изношенных, расходных материалов тормозных механизмов (в барабанных – колодок). Практически во всех тормозных системах присутствуют электроусилители и дополнительные устройства активной безопасности.

Основное правило движения на дорогах – безопасность. Только исправность всех механизмов и систем в автомобиле может обеспечить его выполнение. Тормозная система является одним из основных в списке, регулирующих скорость и возможность вовремя остановиться, устройств.

Устройство тормозов грузового автомобиля

Сегодня ремонт грузовых автомобилей производится регулярно на многочисленных сто. Для того чтобы привести транспортное средство в нормальное рабочее состояние, нужно хорошо знать устройство и принцип работы всех его систем. Тормозная система – это одна из самых важных составляющих любого грузовика, так как отвечает, прежде всего, за безопасность водителя и всех участников дорожного движения.

Современные грузовые транспортные средства оснащены системами тормозов четырех типов:

• рабочая тормозная система;
• запасная тормозная система;
• стояночная тормозная система;
• вспомогательная тормозная система.

Качественный ремонт машин может осуществляться только опытными специалистами на специализированном оборудовании.

Рабочая тормозная система предназначена для уменьшения скорости грузового транспортного средства с заданной интенсивностью до полной его остановки. При этом на работу системы не должна влиять высота скорости (она может быть очень высокой) и другие факторы: уклон дороги, нагрузка и т. д.

Запасная система тормозов используется для медленного и нерезкого снижения скорости автомобиля. С ее помощью можно даже полностью остановить машину, если ее рабочая тормозная система выйдет из строя вся или частично.

Стояночная тормозная система необходима для того чтобы удерживать грузовое транспортное средство в неподвижном состоянии как на уклоне и на горизонтальном участке дороги или стоянки, когда водитель отсутствует в кабине. Эффективность работы данной системы проверяется возможностью удерживания тяжелой машины на таком крутом уклоне, который она преодолевает на низшей передаче.

Вспомогательная тормозная система используется для того чтобы поддерживать постоянную скорость машины во время ее движения на горных спусках большой протяженности. Ее эффективность проверяется возможностью спуска транспортного средства по уклону в 7 градусов со скоростью 30 км/ч на протяжении 6 км без параллельного использования других систем тормозов.

Система тормозов грузового транспортного средства состоит из тормозного привода и определенных механизмов. При этом общие элементы не являются показателем единой работы системы – каждая из них работает независимо, обеспечивая грузовому автомобилю эффективность торможения при самых разных условиях.

Существуют также аварийная система растормаживания стояночного тормоза, привод тормозов прицепа, аварийная сигнализация и системы контроля работы тормозных систем машины.

Что такое пневматический привод?

Принцип действия пневматического привода механических систем грузовых транспортных средств лежит в основе физики газообразных веществ.

Газовая система – это практически любой объект, в принцип работы которого заложено использование газообразного вещества. Кислород является одним из самых доступных газов на земле, поэтому именно он широко распространен в производстве пневматических систем тормозов. Ведь даже слово pneumatikos является греческим и переводится не иначе, как «воздушный».

Более краткий термин, обозначающий подобную систему, зачастую применяется во всей технической литературе. Это слово «пневматика».

Стоит немного обратиться к истории возникновения пневматической системы. Устройства на ее основе использовались в самой глубокой древности. К простейшей пневматике относятся кузнечные меха, ряд музыкальных инструментов, ветряные мельницы – простейшие двигатели – и т. д.).

Наиболее часто использовались пневматические системы в качестве нагнетателей, то есть источников энергии воздуха. Они были способны придавать кислороду требуемый объем кинетический или потенциальной энергии.

Однако в сфере жизни и деятельности человека пневматический привод, который состоит из цепи устройств, приводящих в работу механизмы и машины, это одно из главных направлений использования кислорода, но далеко не единственное.

Пневматический привод: назначение

Пневматический привод отвечает за управление выпуском и впуском сжатого воздуха, при помощи которого тормозные механизмы приводятся в действие. Этот механизм используется на больших грузоподъемных машинах.

Одними из безусловных преимуществ пневматического привода являются контроль тормозов прицепа и точность слежения за процессом торможения. Если сравнивать пневматический привод с гидравлическим, то первый по своим конструктивным особенностям является более сложным и дорогостоящим. Кроме того, эта запчасть для грузовых иномарок больше весит и имеет внушительные габариты.

При каких условиях возможно использование энергии сжатого воздуха? Прежде всего, при включении специальных приборов в привод, которые обладают следящим действием. Они обеспечивают контроль изменения давления в исполнительных механизмах. Давление зависит, прежде всего, от усилия, которое приложено к управляющему органу. В свою очередь, размер давления оказывает влияние на усилие в исполнительных механизмах, которые и запускают в работу тормозные механизмы.

Компоненты пневматической тормозной системы грузовиков

Ведущие мировые компании-производители контроля и систем безопасности для грузового и коммерческого транспорты известны всем, кто занимается таким бизнесом, как продажа запчастей. Это марки KNORR-BREMSE и WABCO Vehicle Control Systems.

Вот уже больше века эти производители осуществляют активное внедрение на автомобильный рынок передовых механических и электронных технологий, необходимых в производстве тормозов и других систем безопасности. Вся продукция концернов KNORR–BREMSE и WABCO применяется в процессе производства грузовых и коммерческих транспортных средств, а также в их эксплуатации. Если вы собираетесь купить автозапчасти, то выбирайте только эти проверенные временем и большим числом покупателей марки.

Инженеры KNORR-BREMSE и WABCO внедряют на современный рынок на постоянной основе такие системы, как ABC (ABS) , EBS, ESC — система стабилизации, RSC — противобуксовочные системы, системы очистки воздуха, контроля трансмиссий, электрики, подвески и другие узлы и части систем тормозов.

На сегодняшний день концерны KNORR-BREMSE и WABCO являются лидерами в сфере производства компрессоров, воздушных кранов, различных клапанов и пневмогидроусилителей.

Основные типы пневматических систем

Все пневматические системы подразделяются на 3 основных вида:

• системы с естественной конвекцией (циркуляцией) газа;
• системы с замкнутыми камерами;
• системы, где используется энергия предварительно сжатого газа.

Первая группа – это системы с естественной (циркуляцией) газа, как правило, это воздух. Направление движения кислорода зависит от плотности природного характера и градиентов температуры. Примерами могут служить вентиляционные системы газоходов, горных выработок, обычных помещений, атмосферная оболочка планеты.

Вторая группа – это системы с замкнутыми камерами, которые не взаимодействуют с атмосферой. В этих камерах состояние газа может изменяться. На данный процесс оказывает влияние объем камер, подъем или падение температуры, объем отсасывания или наддува газа. Ко второй группе можно отнести такие устройства, как пневмобуферы, пневмобаллоны, различные эластичные надувные объекты, пневмогидравлические системы баков для топлива у самолетов и ракет.

Третья группа – это системы, в которых для выполнения целого ряда работ применяется энергия предварительно сжатого газа. Внутри этих систем газ движется с приличной скоростью по специальным магистралям. При этом он обладает большим запасом энергии. Такие системы бывают двух типов: бесциркуляционные и циркуляционные или иначе замкнутые.

Отработанный газ в циркуляционной системе возвращается к нагнетателю по трубопроводам для вторичного применения. Обычно такой принцип существует в гидроприводе.

Где применяется подобная система?

Прежде всего, в условиях, когда утечка газа в воздух недопустима или кислород нельзя использовать в определенных условиях по причине его окислительных свойств. Обычно подобнее системы применяются в криогенной технике, в которых используется агрессивные энергоносители – гелий, сероводород, аммиак, фреон, пропан и т. д.

В агрегатах с бесциркуляционной системой (например, в химической промышленности или в сварочном производстве) воздух выполняет роль источника пневматической энергии или химического реагента.

Три главных направления использования сжатого воздуха в жизнедеятельности человека

Первое направление – это использование кислорода в различных технологических процессах. Воздух в этом случае отвечает за сушку, обдувку, охлаждение, распыление, очистку, вентиляцию и тому подобные процессы. В горнодобывающей, пищевой и легкой промышленностях широко распространены системы пневмотранспортирования газа по магистралям. По воздуху проводятся пылевидные материалы в смесях, помещенные в специальные капсулы, а кусковые (штучные) материалы транспортируются на приличные расстояния по принципу перемещения текучих веществ.

Второе направление заключается в применении в системах пневматики сжатого воздуха. Он отвечает за автоматику управления различными процессами. С середины 60-х годов это направление активно развивалось. Оно совпало с созданием СЭППА (универсальной системы элементов промышленной пневмоавтоматики). В нее входят переключатели, пневматические датчики, реле, преобразователи, усилители, логические элементы, струйные устройства и другие.

На базе данной технологии производятся аналоговые, релейные и аналого-релейные схемы, являющиеся в некотором роде «родственниками» электротехнических систем. Использование их на практике – это выпуск систем программного управления машинами и движением мобильных объектов, а также сфера крупносерийного производства.

Третье направление использования мощной энергии пневматики – это применение пневматического привода в общей механике грузовых транспортных средств.

Как работает компрессор?

В систему питания сжатым воздухом пневматического привода входят:

• регулятор давления;
• компрессор;
• предохранитель от замерзания.

Компрессор, установленный на маховике двигателя (на переднем торце картера), отвечает за запас сжатого воздуха. Шестеренчатый привод компрессора, системы смазки и охлаждения компрессора соединены с соответствующими системами двигателя.

Через впускной трубопровод и воздухоочиститель кислород поступает в цилиндры компрессора. Попадает он туда через впускные клапаны пластинчатого типа. В свою очередь, происходит вытеснение воздуха, который сжат поршнями, в воздушные баллоны через специальные клапаны, расположенные в головке цилиндров.

Когда давление достигнет 700 кПа, регулятор прекращает подачу кислорода в пневмосистему посредством соединения атмосферы с нагнетательной магистралью. При снижении давления до 650 кПа в нагнетательной магистрали, тот же самый регулятор перекрывает поступление кислорода в атмосферу. Это действие запускает механизм нагнетания кислорода в пневмосистему.

Тормозная камера типа нужна для того чтобы запустить тормозные механизмы, отвечающие за торможение передних колес грузового транспортного средства.

Сжатый воздух при торможении проводится через штуцер в наддиафрагменную полость емкости. В свою очередь, диафрагма прогибается и осуществляет поворот регулировочного рычага тормоза, который осуществляет плотное примыкание к тормозному барабану колодок. Усилие, с которым производится это действие, прямо пропорционально давлению сжатого воздуха, который подведен в тормозную камеру

Когда осуществляется процесс оттормаживания, то есть в тормозной камере происходит сброс давления, шток возвращается в свое исходное положение под действием возвратной пружины. Регулировочный рычаг, в свою очередь, поворачивается, а тормозные колодки в этот момент освобождаются. Колодки отходят от тормозного барабана благодаря усилию стяжных пружин.

В рабочей тормозной системе имеется контур привода тормозов колес задней тележки. Его главные приборы – это воздушный баллон, часть тройного защитного клапана, авторегулятор тормозных сил, верхняя секция тормозного крана, тормозные камеры в количестве четырех штук, трубопровод к верхней секции клапана.

Для чего используется автоматический регулятор тормозных сил?

Он предназначен для их автоматического регулирования на колесах задней тележки и работает в зависимости от изменения осевой нагрузки колес. Процесс регулировки тормозных сил осуществляется посредством повышения/снижения давления воздуха в тормозных камерах колес задней тележки. На данный процесс влияет осевая нагрузка во время торможения транспортного средства.