5 Обоснование выбора технологического Оборудования для разрабатываемого участка (с использованием патентных источников)

5.1 Применяемое оборудование и методики испытаний

На роликовом стенде (рисунок 5.1) колеса 1 автомобиля устанавливают на роликах 2, которые приводятся от электродвигателя 3.

Рисунок 5. 1 - Схема роликового стенда для испытания тормозов

Ролики за счет сил сцепления вращают колеса авто­мобиля. При торможении колеса 1 затормаживают вращение роликов 2, на которых создается реактивный мо­мент, равный тормозному момен­ту, измеряемому динамометрическим устройством, состоящим из преобразователя 4 и указателя 5. Для повы­шения сил сцепления поверхности роликов выполняют рифлеными.

На стенде барабанного типа (см. рисунок 5.2) созданы условия, более близкие к эксплуатационным (скорость торможения 70-100 км/ч) На стендах этого типа применяются сменные маховики 2, имитирующие мас­су автомо

биля и его силу инерции при торможении. Колеса автомобиля за счет сил сцепления прокручивают барабаны и разгоняют маховики 2, по достижении заданной скорости торможения муфты 4 отсоединяют ба­рабан 1 от редукторов, и происходит торможение. При этом остановке колес автомобиля препятствуют силы инерции вращающихся маховиков 2. Реактивный момент на барабанах, равный тормозному, измеряется ди­намометрическим устройством (на рисунке не показано).

1- барабаны; 2 - маховики; 3 - передача (цепная); 4 - электромагнитные

муфты; 5 - редуктор; 6 - передаточный вал; 7 - электродвигатель; 8 - тормоз

Рисунок 5.2 - Схема стенда с беговыми барабанами и сменными маховиками:

Указания по проведению испытаний

Основными критериями при испытании тормозов на стендах (ГОСТ 22895—77*) является суммарная тормозная сила и время сраба­тывания тормозов. Автомобиль устанавливают колесами на ролики (ба­рабаны) стенда и включают стенд. По достижении заданной скорости на­чала торможения по команде оператора водитель с максимальным усили­ем нажимает на педаль тормоза. При этом контактное устройство на педа­ли включает самопишущие приборы (осциллографы), записывающие про­цесс торможения (тормозные силы, усилие на педали, время срабатывания тормозов). Одновременно оператор визуально наблюдает за этими пока­зателями по приборам.

Тормозную силу замеряют не менее 3 раз, если отклонение показа­ний не превышает 10 %-ного среднего значения тормозной силы, установ­ленной для данной категории автомобиля. В противном случае проверяют регулировку тормозных механизмов и повторяют замеры. Результаты ис­пытаний считаются удовлетворительными, если тормозные силы равномер­но распределяются между колесами одного моста. Допустимое отклоне­ние составляет 15% большего значения силы. Отношение среднего значе­ния суммарной тормозной силы к полной массе автомобиля составляет 60, 50 и 45% соответственно для легковых автомобилей, автобусов и гру­зовых автомобилей с прицепами.

Работа пневматического тормозного привода

Схема пневматического тормозного привода автопоезда МАЗ-5434 показана на рисунке 5.3

Сжатый воздух из компрессора 1 через регулятор давле­ния 2 и аитизамерзатель 5 поступает к двойному 4 и тройно­му 5 защитным клапанам. Последние распределяют сжатый воздух по нескольким независимым контурам. Контуров в схе­ме пять: I — контур привода рабочей тормозной системы тяга­ча, обслуживающий переднюю ось; II — контур привода рабочей тормозной системы тягача, обслуживающий среднюю и заднюю оси; III— контур привода стояночной и запасной тор­мозных систем тягача, объединенный с питающей частью ком­бинированного привода тормозов прицепа; IV — контур привода вспомогательной тормозной системы, объединенный с питанием посторонних потребителей сжатого воздуха (стеклоочистителя, пневмосигнала, усилителя сцепления и др.); V —контур приво­да аварийного растормаживания запасной и стояночной тор­мозных систем. Все контуры, кроме четвертого, имеют автоном­ные ресиверы 6, 7, 9 и 11, снабженные кранами 10 слива кон­денсата, и нормально-замкнутые выключатели 22 сигнальных ламп, расположенных на приборном щитке автомобиля.

Рисунок 5.3 - Принципиальная схема пневматического тормозного

привода авто­поезда МАЗ-5434

Па­раллельно с указанными выключателями установлен зуммер, сигнал которого звучит до тех пор, пока давление в приводе не поднимется до заданного уровня. Первоначально наполняются ресиверы 6, 7 к И привода запасной и стояночной тормозных систем и привода аварийного растормаживания, что позволяет ускорить оттормаживание пружинных аккумуляторов тормоз­ных камер 27 тягача и тормозов прицепа, а значит, и трогание автопоезда с места. Затем наполняются ресиверы 8 и 9 конту­ров привода рабочей тормозной системы. Только после этого сжатый воздух поступает к приводу вспомогательной тормозной системы и посторонним потребителям сжатого воздуха.

В отторможенном состоянии сжатый воздух из ресиве­ров S и 9 поступает к тормозному крану 15. Так как педаль тормоза не нажата, поток сжатого воздуха здесь остановлен. Из ресиверов 7 и 11 сжатый воздух через ручной кран 18 обратного действия, ускорительный клапан 19 и двухмагистральный клапан 20 поступает к четырем пружинным энерго­аккумуляторам тормозных камер 27, вследствие чего силовые пружины находятся в сжатом положении. Одновременно воз­дух из ресивера 11 поступает к клапану 28 управления тормо­зами прицепа с двухпроводным приводом и через одинарный защитный клапан 29 — в питающую магистраль В двухпровод­ного привода прицепа и к клапану 30 управления тормозами прицепа с однопроводным приводом.

Если автомобиль эксплуатируется без прицепа, все три разобщительных крана 31, 32 и 33 закрыты. При наличии при­цепа с одиопроводным тормозным приводом сжатый воздух поступает на прицеп через открытый разобщительный кран 31, соединительные головки 35 и 39 магистрали А однопроводного привода и двухмагистральный клапан 41 с ограничением дав­ления. Затем сжатый воздух проходит через кран 42 расторма­живания прицепа к комбинированному воздухораспределите­лю 43 и от него в ресивер 44 прицепа. Магистрали В и С двух­проводного привода прицепа перекрыты разобщительными кра­нами 32 и 33. Во всех магистралях прицепа установлены фильтры 40.

При наличии на прицепе двухпроводного тормозного .приво­да сжатый воздух поступает к прицепу через открытый разобщительный кран 32, соединительные головки 34 и 38 питающее магистрали В, а затем через двухмагистральный клапан :41 с ограничением давления, как и при однопроводном приводе. Разобщительный кран 31 при этом закрыт. Вследствие давле­ния в трубопроводе от ускорительного клапана 19 к клапану 28 управления тормозами прицепа с двухпроводным приводом последний закрыт, давление в управляющей магистрали С от­сутствует и привод тормозов прицепа расторможен.

Следует отметить, что для контроля давления в приводе рабочей тормозной системы служит двухстрелочный мано­метр 17. Давление в остальных контурах может быть измерено переносным манометром, который подключается к клапанам 25 контрольного вывода.

При торможении рабочей тормозной системой водитель на­жимает на педаль тормоза. Сжатый воздух из нижней секции тормозного крана через регулятор 26 тормозных сил поступает к тормозным камерам 27 средней и задней оси автомобиля. Из верхней секции крана 15 воздух проходит через клапан 24 ограничения давления в тормозные камеры 23 передней оси тягача. Одновременно от обеих секций крана 15 сжатый воздух поступает к клапану 28 управления тормозами прицепа с двух­проводным приводом. Последний срабатывает и пропускает воздух к клапану 30 управления тормозами прицепа с однопроводным приводом и в управляющую магистраль С двухпро­водного привода через соединительные головки 36 и 37.

Если прицеп соединен по однопроводной схеме, то при под­воде сжатого воздуха клапан 30 управления тормозами прице­па выпускает воздух из магистрали А, ведущей к воздухорас­пределителю 43, последний открывается и пропускает сжатый воздух из ресивера 44 прицепа в его тормозные камеры 46 и 47 через регуляторы 26 тормозных сил.

При двухпроводном приводе воздухораспределитель 43 сра­батывает при нарастании давления в управляющей магистра­ли С и также открывает путь сжатому воздуху к тормозным камерам прицепа.

При торможении запасной тормозной системой водитель по­ворачивает рукоятку ручного крана 18 обратного действия, выпуская в атмосферу сжатый воздух из магистрали между краном 18 и ускорительным клапаном 19. Ускорительный кла­пан 19 срабатывает и, в свою очередь, выпускает в атмосферу сжатый воздух из пружинных энергоаккумуляторов тормозных камер 27 средней и задней осей тягача, затормаживая авто­мобиль. Одновременно сжатый воздух выпускается из магист­рали между ускорительным клапаном 19 и клапаном 28 управ­ления тормозами прицепа с двухпроводным приводом. Последний срабатывает и приводит в действие, как было описано вы­ше, и одно- и двухпроводный тормозные приводы прицепа.

Торможение стояночной тормозной системой происходит так же, как и запасной, только водитель поворачивает рукоятку ручного крана 18 обратного действия до упора, где она фикси­руется. Эффективность стояночного торможения, таким обра­зом, не регулируется.

При торможении вспомогательной тормозной системой во­дитель нажимает на кнопку пневматического крана 14, и сжа­тый воздух поступает к цилиндру 12, прекращающему подачу топлива, и к двум цилиндрам 16, управляющим заслонками мо­торного тормоза. Заслонки поворачиваются и перекрывают выпускной тракт двигателя, вследствие чего он тормозит авто­мобиль. Одновременно подается электрический сигнал от выключателя 13 к магниту электропневматического клапана 45. Сжатый воздух из ресивера 44 прицепа под небольшим давле­нием поступает в камеры 46 и 47, минуя воздухораспредели­тель. Прицеп притормаживается.

Эффективность торможения вспомогательной тормозной си­стемой зависит от тормозной характеристики двигателя, проти­водавления в выпускном тракте, а также от включенной пере­дачи. При этом осуществить плавное регулирование торможе­ния не представляется возможным.

При появлении неисправности в пневматическом приводе за­щитные клапаны 4 и 5 срабатывают, отключая неисправный контур и обеспечивая функционирование исправных контуров, хотя и при несколько меньшем давлении. Некоторые неисправ­ности вызывают автоматическое срабатывание части привода. К таким неисправностям относится утечка воздуха из контура запасной и стояночной тормозных систем, которая вызывает автоматическое затормаживание автомобиля пружинными энергоаккумуляторами средней и задней осей. Так как из этого контура происходит и питание привода прицепа, то при паде­нии давления тормозные механизмы последнего также всту­пают в действие. Прицеп затормаживается как при однопроводном, так и при двухпроводном приводах.

При отрыве прицепа его пневматический тормозной привод также срабатывает автоматически. Происходит это вследствие утечки воздуха из магистрали А однопроводного привода или питающей магистрали В двухпроводного. При этом утечка воз­духа из пневматического привода тягача через оборванные ма­гистрали предотвращается одинарным защитным клапаном 29. При наличии неисправности в одном из контуров рабочей тормозной системы автомобиля второй контур остается, рабо­тоспособным, причем неисправность может быть обнаружена по манометру 17. Нажатие на педаль в этом случае заставляет срабатывать исправный контур рабочей тормозной системы автомобиля и тормозной привод прицепа. Автомобиль или автопоезд затормаживается, но, естественно, с меньшей эффек­тивностью.

Если вследствие аварийного затормаживания автомобиль или автопоезд остановился там, где остановка запрещена или нежелательна (переезд, перекресток, проезжая часть улицы и т. д.), то пружинные энергоаккумуляторы и привод прицепа можно растормозить с помощью запаса сжатого воздуха в контуре аварийного растормаживания. Для этого водители должен нажать на кнопку пневматического крана 21 и сжатый. воздух из ресивера 6 через двухмагистральный клапан 20 по­ступит в пружинные энергоаккумуляторы тормозных камер 27 и к клапану 28 управления тормозами прицепа с двухпровод­ным приводом. Автомобиль и прицеп растормаживаются. Однако следует учесть, что при отпускании кнопки пневматичес­кого крана 21 пружинные энергоаккумуляторы и тормозной привод прицепа снова вступают в действие, а запаса сжатого, воздуха в ресивере 6 при неработающем компрессоре достаточ­но только для нескольких растормаживаний.

Для растормаживания отцепленного прицепа, тормозной привод которого автоматически вступил в действие при разъ­единении соединительных головок, следует нажать кнопку кра­на 42 растормаживания прицепа. При этом сжатый воздух из ресивера 44 прицепа поступает через кран 42 на вход воздухо­распределителя 43. Последний выпускает воздух из тормозных камер прицепа и прицеп растормаживается. Операцию по растормаживанию прицепа можно повторить несколько раз. При соединении прицепа с тягачом и подаче сжатого воздуха по магистрали Л однопроводного привода или питающей магист­рали В двухпроводного привода кнопка крана 42 растормажи­вания прищепа автоматически устанавливается в исходное поло­жение.

Оценочные характеристики пневматического тормозного привода

Ранее для оценки пневматического тормозного привода при­менялся фактически только один критерий - время срабаты­вания. В настоящее время в связи с появлением международных и отечественных нормативных документов свойства при­вода оцениваются целым комплексом характеристик, куда входят:

1. Характеристика наполнения, с помощью которой оцени­вается время заполнения ресиверов привода сжатым воздухом, (при заданной частоте вращения коленчатого вала компрессо­ра), а также порядок заполнения отдельных контуров привода.

2. Расходная характеристика, представляющая собой зави­симость давления сжатого воздуха в ресиверах от числа пол­ных срабатываний органа управления привода. Компрессор при этом может быть отключен или же работать с заданной часто­той вращения коленчатого вала.

3. Защитная характеристика - изменение давления в при­воде при последовательном введении неисправностей в раз­личных его точках. При этом определяется работоспособность привода как в момент введения неисправности, так и в течение определенного времени после этого.

4. Статическая характеристика - зависимость давления в исполнительных органах привода от усилия на органе управ­ления при медленном и плавном нарастании этого усилия. В этой характеристике учитываются возможные регулировки пневматических приборов, составляющих передаточный меха­низм привода.

5. Динамическая характеристика — изменение давления в исполнительных органах привода и в магистралях управления тормозами прицепа в функции времени при резком приложе­нии усилия на органе управления. С помощью динамической характеристики определяется время срабатывания привода, т. е. время от момента начала приложения усилия к органу управления до момента, в который давление в исполнительных органах или магистрали прицепа достигнет заданного уровня.

Комплекс характеристик для одного из современных оте­чественных автомобилей приведен на рисунке 5.4.

Характеристика наполнения (рисунок 5.4, а) показывает, что при запуске двигателя и работе компрессора 1 (позиции соответст­вуют рисунок 5.3) сначала быстро наполняются ресиверы 6, 7 и 11, соединенные с пружинными энергоакуммуляторами тормозных камер 27 и приводом тормозов прицепа. В связи с этим води­тель получает возможность растормозить автопоезд и начать движение. Затем наполняются остальные ресиверы тягача 8, 9 и ресивер 44 прицепа. Время наполнения всех ресиверов при­вода до номинального давления составляет около 5 мин при максимальной частоте вращения коленчатого вала двигателя.

По расходной характеристике привода (рисунок 5.4 , 6) видно, что при выключенном компрессоре после восьми полных тор­можений рабочей тормозной системы давление в ресиверах 8 и 9 тягача снижается до 3,6 кгс/см² и составляет половину начального. Давление в ресивере 44 прицепа при первых торможениях не уменьшается, пополняясь за счет ресивера 6 тягача. После третьего торможения давление в ресиверах 6 и 44 уравнивается и при дальнейших торможениях медленно снижается. Давление в ресиверах 7 и 11 тягача сохраняется при этом постоянным.

В I квадранте статической характеристики привода (рисунок 5.4, б) показана зависимость давления р в тормозных ка­мерах тягача 23, 27 и камерах 46, 47 прицепа от усилия Q на рычаге тормозного крана. Эта зависимость построена на базе приведенных в квадрантах II—IV статических характеристик тормозного крана 15, клапанов 28 и 30 управления тормозами прицепа, клапана 24 ограничения давления и воздухораспре­делителя 43 прицепа.

а — наполнения; б — расходная; в — статическая; г — динамическая

Рисунок 5.4 - Характеристики пневматического тормозного

привода автопоезда

При плавном нажатии на педаль тормоза сначала начинают тормозить средняя, и задняя оси тягача, а затем оси прицепа, причем последние тормозятся более интенсивно, обеспечивая в сцепке растягивающее усилие. Передняя ось тягача тормозится с некоторым запаздыванием - это улучшает управляемость автопоезда.

При резком нажатии на педаль тормоза (рисунок 5.4, г) сначала растет давление в передних тормозных камерах 23, располо­женных ближе к тормозному крану и имеющих меньший объем. Затем с запаздыванием 0,15 -0,20 с происходит наполнение задних тормозных камер 27 тягача и камер 46, 47 прицепа. Время наполнения камер до зачетного давления, равного 75% установившегося, составляет для передних тормозных ка­мер тягача 0,24 с, для задних камер тягача - 0,57 с, для камер прицепа - 0,50 и 0,56 с. При резком отпускании педали тор­моза сначала падает давление в передних тормозных камерах 23 тягача, а затем в задних камерах 27 тягача и камерах 46, 47 прицепа. Время оттормаживания, т. е. время снижения дав­ления до 10% первоначального уровня, составляет для рассмат­риваемого привода 0,45-1,30 с.