16 Привод тормозов автомобиля

Гидравлический привод тормозов. Для рабочей тормозной системы преобладающими являются два вида приводов – гидравли­ческий и пневматический.

Гидравлический привод отличается высоким быстродейст­вием, простотой конструкции, малыми габаритными размерами, не­большой массой и стоимостью. Однако он имеет ограниченное сило­вое передаточное число, что ограничивает область его применения.

Расчёт гидравлического привода выполняют для определения диаметров главного и колёсного цилиндров, усилия на педали и её ход, передаточного числа педального привода, необходимости применения усилителя.

Тормозные моменты на передних и задних колёсах автомобиля пропорциональны нормальным на них реакциям.

1,8 – гидроцилиндры тормозов; 2,7 – трубопроводы: 3,4 – поршни,

5 – главный тормозной цилиндр; 6 - педаль

Рисунок 1 – Принципиальная схема гидравлического привода тормозов

прямого действия

Тормозной момент, необходимый для остановки автомобиля на горизонтальной дороге,

, (1)

где j – замедление при торможении. Принимаем j = 5 м/с²;

r_к – радиус колеса;

G – нагрузка на заднюю ось;

u_б – передаточное число от тормоза к колесу;

m – число одновременно работающих тормозов.

Тормозной момент на одном колесе (заднем)

, (2)

где µ - коэффициент трения (µ = 0,3);

В - ширина тормозной накладки;

 - центральный угол рабочей поверхности колодки, рад;

q_o- среднее удельное давление колодки на тормозной барабан

( q_o = 0,04·10⁶ Н/м²) .

Максимальное усилие разжатия тормозных колодок

, (3)

где а, с - величины плеч (рисунок 2).

Рисунок 2 – Расчётная схема гидропривода тормозов

Количество рабочей жидкости, поступившей в цилиндры ко­лёсных тормозов

, (4)

где d_к - диаметр цилиндра колёсного тормоза;

S - ход обоих поршней колёсного цилиндра (S = 0,2…0,3 см).

Диаметр главного цилиндра

, (5)

где η_a - коэффициент увеличения объёма системы в результате деформации трубок (η_a = 1,07).

Давление в тормозной системе

. (6)

Допускаемое давление в гидроприводе р = 6…8 МПа.

Усилие на тормозной педали

, (7)

где r₁, r₂ – величины плеч тормозной педали (рис.2).

Допускаемое усилие на тормозной педали F_пед =200…300 Н. Усилие на педаль F_пед и полный ход педали для грузовой машины не должны превышать 500-700 Н и 150-170 мм.

Гидропривод с вакуумным усилителем применяется в случае, когда усилие на тормозной педали составляет более 500 Н.

Давление в тормозной сис­теме и полостиГ усилителя (рис.4) создается перемещением поршня 16 вторичного силового цилиндра штоком 22 диа­фрагмы 24 из-за разности давлений в полостях Б и В

, (8)

где А_сл – площадь поршня 15 следящего устройства;

1– гидроцилиндры тормозов; 2 – трубопроводы; 3 – главный тормозной

цилиндр; 4 – вакуумный усилитель; 5 – педаль

Рисунок 3 – Гидравлический привод тормозов с вакуумным усилителем

А₁, А₂ – площади поршней первичного 19 и вторичного 17 главных тормозных цилиндров;

А_д, А_дб – активные площади диафрагм 14 и 24 соответственно следящего устройства и силовой камеры;

А′₂ - площадь поршня 16 вторичного главного тормозного ци­линдра за вычетом площади штока 22.

Из уравнений (6), (8) определяется усилие на педали F_пед

(9)

12, 18, 25 – трубопроводы; 13 – клапан; 14 – диафрагма; 15 – поршень клапана управления; 16 – поршень усилителя; 17 – тормоз­ной цилиндр; 19 – главный тормозной цилиндр; 20 – педаль; 21 – вса­сывающий трубопровод; 22 – шток;23 – силовая камера; 24 – диа­фрагма

Рисунок 4 – Схема вакуумного усилителя тормозов с характери­стикой привода автомобилей ГАЗ-24, ГАЗ-53, ГАЗ-66

Активная площадь диафрагмы 24 гидровакуумного усилителя, обеспечивающая требуемое давление в приводе р_о на всем участке его характеристики,

, (10)

где р_0max, p_1max - давления во вторичном и первичном главных тор­мозных цилиндрах при предельном усилии на педали;

(11)

∆p - разрежение в вакуумном усилителе (∆p = 0,02…0,05 МПа);

Р_пр – сила сжатой пружины силовой камеры.

. (12)

Усилие на штоке поршня главного цилиндра

. (13)

Шток поршня проверяется на продольную устойчивость (см. 7 «Дорожный домкрат»).

Дисковые тормозные механизмы применяют обычно на легковых автомобилях (главным образом для передних колёс).

а – расчётная схема; б – схема радиальных сил, действующих на подшипники колеса при торможении

Рисунок 5 – Схема для расчёта дискового тормозного механизма

Схема дискового тормозного механизма изображена на рисунке 5.

Тормозной момент

(14)

где f - коэффициент трения тормозных накладок по диску;

N - суммарная сила прижатия накладки к диску;

; (15)

r_ср - радиус приложения равнодействующей сил трения;

d_ц - диаметр тормозных цилиндров на одной стороне скобы;

i - число поверхностей трения;

(16)

r_н, r_вн - наружный и внутренний диаметры накладок.

Площадь тормозной накладки

(17)

где q₀ – удельное давление накладки на диск (q₀ =0,04·10⁶ Н/м²).

Гидропневматический привод тормозов. Подобный привод сочетает основные преимущества пневматического (лёгкость управления, точность слежения и пр.) и гидравлического (высокое быстродействие, малые габаритные размеры и массы и пр.) приводов. Недостатки: сложность конструкции, уязвимость всего привода в случае отказа одной из частей, трудоёмкость технического обслуживания.

1 – компрессорная установка; 2 – пневматический тормозной кран;

3 – пневмогидроцилиндр; 4 – колёсный гидроцилиндр; 5 – ресивер;

6 – тормозная пневмокамера

Рисунок 6 – Пневмогидравлический а) и пневматический б) привод тормозов

Для определения диаметра колёсного цилиндра используют формулы (1,2,3,4,6).

Расчёт пневмоцилиндра проводится по аналогии, (см. 6 Пневматический пресс). Давление в пневмосистеме принимается р_рн = 0,6 МПа.

Пневматический привод тормозов. Пневматический привод имеет сложную конструкцию, мень­шее быстродействие, значительные габаритные размеры, большую массу и высокую стоимость. В то же время позволяет полу­чить большие приводные силы, а также простыми средствами осуще­ствить соединение с тягачом тормозных механизмов прицеп­ных звеньев.

Тормозное усилие на штоке тормозной камеры (рис. 2, 7)

. (17)

Давление в тормозной камере при торможении

(18)

где F_э - эквивалентная площадь мембраны при нулевом изгибе,

(19)

r₁ - радиус мембраны;

r₂ - радиус шайбы.

1 –педаль; 2 – тормозной кран; 3 – тормозная камера

Рисунок 7 – Схема для расчёта пневматического тормозного привода

Расчёт усилий мембраны и времени перемещения мембраны см. 17 «Привод выключения муфты сцепления автомобиля».

Усилие на поршне тормозного крана при торможении

(20)

где F_n – площадь диафрагмы (поршня);

Р_пр – усилие пружины.

Усилие на тормозной педали

, (21)

где а, b – величины плеч тормозной педали (рис.7).

Толщина стенки трубопроводов

, (22)

где d_m - наружный диаметр трубопровода;

[ σ_p] - допускаемое напряжение разрыва ([σ_p]=240 МПа).

Рекомендуемая литература

1. Анурьев, В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х т. 5-е изд. переруб. И доп. / В.И. Анурьев. - М.: Машинострое­ние, 1972.

2. Лукин, П.П.,Гаспарянц, Г.А.,Родионов, В.Ф. Конструирование и расчёт автомобиля: Учебн. для студентов вузов, обучающ. по спец. «Автомобили и тракторы» /П.П. Лукин, Г.А. Гаспарянц, В.Ф. Родионов. – М.: Машиностроение, 1984. – 376с.

3, Тормозные устройства. Справочник. Под общей редакцией д.т.н. М.П. Александрова. –М.: машиностроение, 1985.-312с.