Тормоза с пневматическим приводом: что общего у поезда и грузовика?
Знаете как работает тормозная система с пневматическим приводом? Сегодня порадуются любители тяжёлой, грузовой техники, а вместе с ними и мы все попытаемся понять эту пневматическую систему тормозов, которая является отличительной особенностью подобного вида транспортных средств.
Когда ещё не было автомобилей…
Надо сказать, что пневматические тормоза (использующие воздух в качестве рабочего тела) – изобретение не новое. Их история начинается ещё в конце ХIХ века, и разрабатывались они не для автомобилей, коих в те времена ещё толком то и не было, а для железнодорожного транспорта, развивающегося тогда семимильными шагами.
Своим появлением они решили сразу несколько проблем – позволили поездам стать более мощными, а также перевозить больше грузов, так как только пневматика смогла обеспечить адекватное тормозное усилие для тяжёлых составов.
До автомобилей это чудо инженерной техники добралось лишь в 40-е годы ХХ столетия, когда стали появляться поистине большегрузные тягачи и другая, нелёгкая техника на колёсах.
Пневматические тормоза: только воздух нам поможет
Почему лишь пневматический привод подходит для подобных транспортных средств? На самом деле вся проблема в человеке, а вернее в его ограниченных силах.
Эффективность привычных для нынешних легковушек гидравлических тормозов и уже тем более механических в любом варианте исполнения зависит от силы нажатия на педаль, и даже вакуумный усилитель, призванный помочь водителю, не всесилен.
А теперь представьте, с какой силой надо давить на педаль, чтобы остановить многотонный грузовик с прицепом.
Даже если создать гидравлическую систему, нагнетаемую, например, мощным насосом, то для того чтобы погасить энергию движения столь крупной техники, давление пришлось бы повысить до огромных величин, что влияло бы на надёжность всей схемы.
Справиться с этой задачей сможет только пневмопривод. О его принципе действия и конструкции далее.
Как работает тормозная система с пневматическим приводом?
Итак, как же заставить воздух работать на нас? Чтобы разобраться в этом, давайте рассмотрим общее устройство пневмотормозов. Простейшая схема состоит из таких элементов:
Работают вышеперечисленные механизмы вместе следующим образом. Одним из ключевых игроков команды выступает компрессор, который постоянно во время движения закачивает под давлением воздух в ресиверы.
В остальной части системы в это время держится низкое давление, но как только Вы нажимаете педаль – всё меняется.
В момент нажатия поворотная пробка крана изменяет положение и соединяет ресиверы с тормозным цилиндром. Попавший в него под большим давлением воздух, давит на диафрагму, которая в свою очередь перемещает шток, соединённый одним концом с разжимным кулаком.
Этот кулак последнее препятствие между энергией сжатого воздуха и тормозными колодками, которые сдаются под его напором и зажимают тормоза.
Когда педаль отпущена, кран возвращается в исходное положение, тем самым соединяя тормозную камеру с атмосферой. Давление в ней падает, тормоза отпускаются.
Хорошие и не очень стороны пневматики
Мы рассмотрели самый примитивный случай пневматической тормозной системы, в реальных конструкциях всё гораздо сложнее. Кстати, о сложности – это один из недостатков таких схем. Какие ещё минусы, а также какие плюсы есть у них?
Начнём с хороших сторон. Неоспоримым преимуществом пневмотормозов, о котором мы уже говорили, является возможность генерировать большие усилия на тормозные колодки, при этом педаль нажимается без особых проблем. Помимо этого, такие системы прощают небольшие негерметичности в магистралях, обладают высокой надёжностью и КПД, достигающим 80-85%.
Схема тормозной системы автомобиля
Конечно же, есть и недостатки. К ним относится большое время срабатывания пневматики, габариты и сложность системы, отбор мощности двигателя машины на работу компрессора, а также вероятность остаться без тормозов в морозы, так как в магистрали довольно часто попадает вода и при минусовых температурах она превращается в лёд, блокируя циркуляцию воздуха.
Вот мы и узнали как работает тормозная система с пневматическим приводом, которую вы, коллеги-автолюбители, не встретите на легковушках. А я продолжу знакомить вас с устройством машин и уже готовлю следующую интересную статью.
Тормозная система грузового автомобиля: назначение, устройство и принцип работы
Тормозная система грузового автомобиля— ключевой узел, отличающийся большим количеством элементов, увеличенными размерами и массой, а также более высокими требованиями к надежности. Современные грузовики комплектуются тормозами с пневмоприводом, работающими на принципе сжатого воздуха и поддерживающими необходимое давление в системе.
Ниже подробно рассмотрим, какие бывают виды тормозных систем, в чем их отличия и особенности. Отдельно разберем порядок и нюансы работы пневматической тормозной системы, а также принципы взаимодействия ее узлов.
Отличия тормозной системы грузового и легкового автомобилей, классификация по принципу действия
Конструктивно тормозные системы грузовика и легковой машины почти не отличаются. Главной особенности являются габариты и вес комплектующих узлов. Условно тормоза грузовика бывают следующих видов (по принципу действия).
Механические
Применяются в системе ручного / стояночного тормоза. В состав механизма входят рычаги, тяговая система, уравнители и другие элементы. Приводной узел подает ручнику информацию о фиксации автомобиля на одном месте даже при нахождении под сильным наклоном. Применяется механизм на парковке, во дворе и других местах, когда необходимо обеспечить нахождение машины на одном месте и избежать ее скатывания.
Гидравлические
Распространенный вид приводного механизма, востребованный, как правило, на легковых автомобилях. Конструктивно в состав привода входит гидроусилитель, педаль, цилиндры тормозов и колес, трубки и трубопроводы. В такой системе сочетается эффективность работы, доступность, легкость обслуживания и возможность покупки комплектующих во всех автомобильных магазинах.
Конструктивно гидравлические тормоза бывают:
Дисковые
Отличаются надежностью и эффективностью. Конструктивно состоят из накладок, охватывающих диск, установленный и вращающийся на колесной ступице. При срабатывании тормоза работает приводной механизм, воздействующий на накладки. Последние сдавливают на диск с двух сторон, тормозят его и останавливают транспортное средство.
Барабанные
Более доступный вид тормозов, предусматривающий установку специальных накладок внутри барабанной полости. После нажатия педали колодки расходятся и контактируют со стенкой барабана, предотвращая вращение колеса. Чем сильнее нажатие на педаль, тем быстрей останавливается транспортное средство.
Барабанный тормозной механизм проигрывает дисковому по всем параметрам. Чтобы сэкономить на изготовлении автомобиля, производители часто ставят дисковый вариант спереди, а «барабаны» остаются для задней оси.
Гидравлический привод появился еще в 1910-1915-х годах, а в автомобилестроении применяется с 1924-го. Популярность обусловлена одновременным торможением колес, небольшим временем срабатывания (до 0,2 с), высоким КПД на уровне 90%, небольшими габаритами / массой и простой конструкцией.
Пневматические
Тормозная система с пневматическим приводом— наиболее распространенный вид тормозов для грузовых автомобилей и специальной технике.
На легковых машинах они не применяются. По особенностям работы система имеет много общего с гидравлической с той разницей, что главным рабочим элементом является не жидкость, а воздух, поступающий под давлением с помощью компрессора.
После нажатия на педаль воздух направляется к тормозным элементам и обеспечивает их работу. Дополнительно применяются и другие виды тормозных систем— вакуумная, электрическая и комбинированная. Они используются реже, поэтому не будем останавливаться на них подробно.
Четыре типа тормозов
Для надежности в грузовых автомобилях применяется целый комплекс тормозных узлов. Так, система грузовика условно делится на четыре типа:
Оптимальный вариант, когда в грузовом автомобиле применяются одновременно все озвученные выше системы, обеспечивающие безопасность эксплуатации и своевременную остановку грузовика даже в сложных условиях.
Основные рабочие элементы тормозной пневмосистемы
Как отмечалось, в грузовых машинах чаще всего применяются пневматические тормоза, которые конструктивно состоят из следующих элементов.
Компрессор
Монтируется на маховике силового узла и обеспечивает подачу воздуха с необходимым давлением. Он поступает через трубопровод, очищается, а после подается к цилиндрам компрессора.
При достижении давления в 0,7 МПа останавливается подача в пневматическую систему, а при снижении до 0,65 МПа —прекращается выход в атмосферу. Компрессор монтируется в передней части грузовика в непосредственной близости от мотора.
Работает от клиновидного ремня, объединяющего шкивы вентилятора охлаждения и компрессорного механизма. Давление определяется по манометру. После нажатия на педаль воздух подается в тормозные отсеки, а на следующем этапе колодки сжимаются и обеспечивают торможение.
Главный тормозной цилиндр (ГТЦ)
Назначение узла состоит в восприятии усилия, которое передается от тормозной педали / рычага. Механизм отличается по конструктивным особенностям и принципу действия. В состав входит кожух цилиндра, поршень, уплотнители и соединительные узлы. В сложных конструкциях применяется два или более контуров с увеличенным количеством поршней. В некоторых версиях тормозных систем используются двойные цилиндры.
Возле ГТЦ предусмотрена емкость с тормозной жидкостью, которые соединяется с гидравлическим цилиндром. При использовании индивидуального бака он соединяется с ГТЦ с помощью резиновой трубы. Благодаря этой особенности, обеспечивается пополнение жидкости в случае течи, принятии лишнего рабочего состава при расширении и т. д.
К примеру, в грузовом автомобиле Газ 53 предусмотрено 2-контурная система, а ГТЦ имеет двухсекционное исполнение. Каждый из них работает со своим контуром. Также имеется две емкости, которые объединяются с ГТЦ через пру отверстий.
В новых моделях ГТЦ предусмотрены устройства, сигнализирующие об изменении объема жидкости в баке. В этом случае зажигается контрольная лампа на приборной панели, показывающая водителю о необходимости доливки.
Главными элементом является датчик, отличающийся поплавковой конструкцией и обеспечивающий замыкание контактной группы при снижении жидкости ниже допустимого уровня. При заливке системы необходимо удаление воздуха.
Колесные рабочие цилиндры
Один из главных узлов пневматической тормозной системы, обеспечивающий приведение в действие тормозов— рабочие цилиндры. Конструктивно состоят из двух поршней, которые обеспечивают передачу усилия и остановку автомобиля.
Для срабатывания этих элементов необходимо нажать на педаль тормоза. При ее удерживании происходит движение поршней, воздействующих на колодки и обеспечивающих замедление вращения барабана.
После отпускания педали происходит возврат поршня в первоначальное состояние, но с учетом установленного зазора. В случае износа тормозных колодок происходит смещение кольца вдоль цилиндра для поддержания оптимального расстояния.
Регулятор давления
В его функции входит контроль и поддержание необходимого давления в системе. При необходимости устройство подает дополнительный поток воздуха или спускает его для поддержания работоспособности системы.
Кроме рассмотренных выше узлов, пневматическая система грузовика включает в себя:
Принцип работы пневматических тормозов, взаимодействие рабочих элементов
При пуске мотора запускается компрессор, который принимает воздушный поток и направляет его в тормозную систему до создания нужного давления. Этот параметр контролируется регулятором, который при необходимости выводит излишний воздух за пределы механизмов грузового автомобиля. На следующем этапе поток направляется в осушитель, где из него удаляются лишние добавки и убирается влага.
Очищенный и высушенный поток является гарантией стабильной и бесперебойной работы системы, в первую очередь в холодную погоду. Как правило, осушитель и регулятор находятся в одном корпусе, где дополнительно предусмотрен ресивер для регенерации.
После подготовки воздуха производится его распределение с помощью 4-контурного клапана в следующих направлениях:
Ресиверы обеспечивают необходимый объем сжатого воздуха, подача которого регулируется водителем путем нажатия и опускания педали тормоза. Через специальный кран поток под давлением идет в камеры (сначала передние, а потом и задние). Далее штоки воздействуют на элементы разделения / сжатия колодок системы, и машина останавливается.
В контуре ручных и дополнительных тормозов воздух из накопителя идет к тормозному крану, управляющего воздушным потоком, к энергоАКБ. Последние монтируются на задней оси и имеют тормозной кран, обеспечивающий сброс лишнего давления.
Главным действующим элементом являются тормозные камеры, которые под действием пружин обеспечивают фиксацию автомобиля в стояночном положении. Наличие энергоАКБ позволяет исключить аварии, ведь остановка грузовика происходит даже при снижении давления ниже определенного уровня, то есть в аварийных ситуациях.
Параллельно из ресиверного механизма ручных и дополнительны тормозов идет питания к управляющему крану прицепа. Пневомсистемы машины и прицепного устройства объединяются с помощью специальных головок, а сигналы управления также подаются от тормозов машины.
При наличии прицепа магистрали питания и управления коммутируются отдельно. При установке тормозных камер на прицепном устройстве с энергоАКБ формируется управляющая цепь для этих устройств. По магистрали поток воздуха обходит тормозной кран и заполняет ресивер прицепной конструкции. Далее пневматический сигнал идет к управляющей цепи крана, управляемого одним-двумя регулятора.
АБС грузовой машины и прицепной конструкции контролируют равномерность торможения. Они работают, благодаря модуляторам, датчиком угловой скорости, ЭБУ и информирующим лампочкам.
Важный элемент пневмосистемы— манометр, по которому можно увидеть давление, а также лампы-индикаторы разных цветов, обеспечивающие контроль и своевременное информирование о наличии сбоев в работе системы. Все необходимые сведения выводятся водителю на приборную панель.
Итоги
Тормозная пневматическая система — сложный механизм, состоящий из множества узлов. Каждый из элементов очень важен, ведь обеспечивает адекватность и прогнозированность эксплуатации грузового автомобиля в разных условиях.
При этом шофер должен знать устройство, особенности работы и назначение главных элементов, а также уметь делать простой ремонт тормозной системы. При правильной эксплуатации и своевременном обслуживании тормоза грузовика никогда не подведут и выручат даже в экстремальной ситуации.
Тормозная система грузового автомобиля Камаз
Пневматическая тормозная система автомобиля
31.01.2018 Автор: Master Service 75372
Нас интересует именно автомобильный вариант пневматического тормозного привода. В статье мы расскажем о:
Классификация пневматических тормозных систем
Пневматические тормозные системы также классифицируют по количеству рабочих контуров-магистралей. Встречаются 3 вида систем:
Большой выбор тормозных суппортов
Конструкция пневматической тормозной системы
Конструкция пневматического тормозного привода примерно одинаковая для всех видов автомобилей. Отличаться могут отдельные узлы и элементы.
Компрессор. Нагнетает воздух в ресиверах (баллонах). Компрессор устанавливают в переднюю часть автомобиля возле блока двигателя. Агрегат работает от клиновидного ремня, который соединяет шкив компрессора и шкив радиаторного вентилятора.
Ресиверы или баллоны. В ресиверах хранится запас сжатого воздуха. Пневматические тормоза оборудованы двумя ресиверами. Первый баллон, который в народе называют “мокрым”, оборудован предохранительным клапаном и краном для слива конденсата. На втором ресивере есть только кран для слива конденсата. Предохранительный клапан, который контролирует давление во втором баллоне, установлен дальше по магистрали в тормозном кране.
Предохранительный клапан. Защищает систему от перегрузки и сбрасывает избыточное давление. Количество защитных клапанов зависит от типа конструкции и количество контуров магистралей.
Регулятор давления. Контролирует и поддерживает оптимальное давление в системе, а при необходимости впускает или выпускает воздух в устройство разгрузки компрессора.
Осушитель воздуха. Выделяет пары воды и другие примеси (например, пары масла) из всасываемого воздуха. В современных моделях автомобилей осушитель совмещен с регулятором давления, поэтому последний как отдельный узел отсутствует.
Тормозные узлы с силовыми цилиндрами (тормозными камерами). Установлены на колесах автомобиля, отвечают за остановку транспортного средства. Каждый узел оборудован тормозным цилиндром, в который по трубопроводу под давлением поступает воздух и который прижимает тормозные колодки к барабану.
Разобщительный кран. Элемент встречается только в тягачах с прицепами. Через кран пневматическую тормозную систему тягача соединяют с тормозной магистралью прицепа. Кран объединяет две системы, увеличивает устойчивость и управляемость автомобиля, уменьшает риск заноса прицепа при торможении.
Пневмоусилители. Агрегаты увеличивают показатели давления до необходимого уровня и уменьшают нагрузку на компрессор. Количество усилителей отличается в различных моделях автомобилей.
Трубопровод. Система труб и шлангов соединяет все узлы и элементы. Количество ответвлений трубопровода зависит от количества контуров пневматической тормозной системы.
Педаль тормоза. Элемент передает усилие на поршни тормозного крана и открывает каналы для сжатого воздуха от ресиверов на тормозные камеры колес.
Рычаг ручного тормоза.
Принцип работы и функционал пневматического тормозного привода
Рассмотрим основные этапы и процессы, которые происходят в пневматической тормозной системе.
Пневмокомпрессор для автомобилей МАЗ с двигателем OM 906 LA
Регулятор давления, который расположен либо как отдельный узел, либо встроен в осушитель, контролирует и оптимизирует давление воздуха, а когда ресиверы заполнены полностью, обеспечивает холостой ход компрессора. Если регулятор давления не работает, его подменяет предохранительный клапан.
Ресиверы системы соединены последовательно. В нижней части первого баллона находится спускной кран, через который из энергоносителя выводится конденсат и пары масла. Второй баллон соединен с краном, который оборудован регулятором давления и предохранительным клапаном. Последние сбрасывают лишний воздух и нормализуют давление в системе, если оно превышает допустимое.
Большой выбор тормозных суппортов
Когда водитель нажимает педаль тормоза, тормозной кран открывает доступ для сжатого воздуха, который из ресиверов поступает в тормозные камеры колес. В цилиндрах увеличивается давление, разжимные кулаки прижимают колодки к тормозным барабанам колес и останавливают автомобиль. Когда водитель отпускает педаль, клапаны тормозных камер колес выводя воздух и колодки возвращаются в исходное положение.
Пневматический барабанный тормозной узел в сборе на автомобиле
Водитель может следить за состоянием пневматической тормозной системы по манометру, который показывают давление сжатого воздуха в ресиверах и тормозных камерах. Манометр соединен с датчиками давления, которые передают данные на приборную панель в кабину водителя.
Преимущества и недостатки пневматики
Чем пневматические тормоза лучше гидравлических:
Однако и у гидравлики есть свои преимущества:
Именно благодаря отличиям между двумя видами тормозных приводов каждый из типов занимает свою нишу и практически не конкурирует с аналогом.
Неисправности пневматической тормозной системы. Причины и признаки поломок. Как продлить срок службы тормозов
Основные неисправности пневматической тормозной системе:
3 причины, почему на грузовиках тормоза пневматические, а не гидравлические?
Услышать, что грузовик тронулся с места, можно с очень большого расстояния, так как перед тем, как машина поедет, раздаётся шипение тормозов. Многие автомобилисты задаются вопросом, а почему в грузовых машинах используется именно воздух в тормозах, а не привычная обычным водителям тормозная жидкость?
Надёжность и практичность
Пневматические тормоза используются из соображений практичности, так как они имеют простую конструкцию и не нуждаются в частом обслуживании. Более того, грузовые автомобили имеют существенно большую длину, по сравнению с легковушками, а сделать гидравлическую магистраль таких размеров будет непросто. Да и гидравлика склонна к протечкам, что для водителя грузовика было бы смертельно опасно.
Качество торможения
Пневматические тормоза гораздо лучше останавливают многотонный автомобиль, чем могли бы это сделать гидравлические механизмы. Такое поведение тормозом обусловлено физической особенностью сжатого воздуха, который в состоянии покоя может сохранять энергию. Гидравлика же может сжимать колодки только в тогда, когда к ней прикладывается усилие. Таким образом, если бы на грузовой машине стояли гидравлические тормоза, то после нажатия на педаль тормоза проходило бы очень много времени до того момента, пока начнут тормозить задние колёса, так как жидкость должна быть сжата по всей длине машины. Пневматические же тормоза срабатывают мгновенно.
Безопасность
Последняя причина, почему на грузовиках используется воздух, а не тормозная жидкость – это повышенные требования к безопасности грузовиков. В грузовой машине может быть сразу несколько видов тормозов – рабочий, запасной, стояночный и вспомогательный. Такое количество систем безопасности является жизненной необходимостью при перевозке тяжёлых грузов. Например, при отрыве от машины прицепа разрывается и воздушная магистраль, что приводит к срабатыванию на прицепе запасного тормоза, который блокирует колёса. Да и чтобы удерживать на склоне многотонную машину, необходимы мощные тормозные механизмы с большой силой сжатия.
Почему грузовики и автобусы в отличие от легковых авто оснащены пневматическим тормозом?
Когда грузовой автомобиль тормозит, он пыхтит. Это сжатый воздух из тормозных камер выдувается наружу.
Рядом с тормозящим легковым автомобилем мы ничего подобного не услышим: рабочим телом его тормозной системы является тормозная жидкость, никуда дальше расширительного бачка из системы не уходящая. У гидравлических тормозов есть ряд преимуществ, прежде всего быстродействие, большая отзывчивость, по причине несжимаемости тормозной жидкости (для скоростных и высокоманевренных машин это важный момент).
Но стандартом для тяжелого коммерческого транспорта выбрана пневматика. Почему? Во‑первых, потому, что она проще в обслуживании. Например, при сцеплении-расцеплении тягача и прицепа необходимо соответственно смыкать-размыкать их тормозные системы. Если бы здесь применялась гидравлика, пришлось бы проводить дополнительную операцию по изгнанию воздуха из системы. А в пневматическом тормозе воздух — это и есть рабочее тело, и изгонять его не нужно.
При утечке жидкости из гидросистемы потерю требуется обязательно компенсировать новой порцией тормозной жидкости. А в пневмотормозе нет никакой жидкости — есть всегда доступный воздух, который компрессор закачивает в систему. К преимуществам пневмотормоза относят и нечувствительность к небольшой разгерметизации, так как давление постоянно поддерживается компрессором.