техника транспорта обслуживание и ремонт

также другие устройства, повышающие эффективность тормозных систем и устойчивость при торможении. Многие автотранспортные средства имеют антиблокировочную систему тормозов (АБС), входящую в состав тормозного привода.

При нажатии тормозной педали увеличивается давление жидкости в тормозном приводе, в том числе в тормозных колодках колѐсных тормозных механизмов. Срабатывание тормозных механизмов приводит к замедлению вращения колѐс и появлению тормозных сил в точке контакта шин с дорогой.

Запасная тормозная система должна использоваться при отказе или неисправности рабочей тормозной системы. Она может быть менее эффективной, чем рабочая тормозная система. Важное требование к запасной тормозной системе – наличие следящего действия, т.е. пропорциональности между усилием на педали и тормозным моментом на колѐсах автомобиля. По этому требованию стояночная тормозная система большинства легковых автомобилей не может быть признана в качестве запасной тормозной системой.

Вспомогательная тормозная система, ограничивающая скорость движения автомобилей на длительных спусках, выполняется не зависимой от других тормозных систем. Для тяжѐлых автомобилей и автопоездов была разработана такая тормозная система, которая обеспечивает длительное движение на спуске с небольшой постоянной скоростью баз использования (и разогрева) механизмов рабочей тормозной системы.

Такой системой является вспомогательная система. Вспомогательная система не может снизить скорость автомобиля до нуля. По нормативным документам эффективность вспомогательной тормозной системы считается достаточной, если на уклоне в 7% длиной 7км скорость автомобиля поддерживается на уровне (30 5)км/ч.

Конструктивно вспомогательная тормозная система выполняется сейчас тремя способами: моторный тормоз, гидравлический тормоз-замедлитель и электрический тормоз-замедлитель. В качестве тормоза-замедлителя на каждом автомобиле можно использовать двигатель, работающий на режиме холостого хода (торможение двигателем).

Более эффективный моторный тормоз (горный) представляет собой двигатель автомобиля, оборудованный дополнительными устройствами выключения подачи топлива и поворота заслонок в выпускном трубопроводе, создающих дополнительное сопротивление.

Тормозной механизм предназначен для создания тормозного момента, препятствующего вращению колѐс автомобиля или элемента трансмиссии, соединѐнного с колесом. Наиболее распространѐнными тормозными механизмами являются фрикционные, принцип действия которых основан на трении вращающихся деталей о неподвижные. По форме вращающихся деталей фрикционные тормозные механизмы делятся на барабанные и дисковые.

Наиболее распространѐнное место размещение тормозного механизма – внутри колеса, поэтому такие механизмы называются колѐсными. Иногда тормозные

91

механизмы располагаются в трансмиссии автомобиля, такие механизмы называются трансмиссионными.

Наименее распространены в настоящее время на автомобилях ленточные барабанные тормозные механизмы. Отрицательным свойством ленточного механизма являются большие дополнительные радиальные нагрузки, действующие при торможении на опоры барабанов, и невозможность получения плавного торможения.

Колодочные барабанные тормозные механизмы несмотря на свою внешнюю схожесть существенно отличаются друг от друга по конструкции и свойствам (

рис. 33 ).

Рис. 33. Барабанный механизм с равными приводными силами и односторонним расположением опор колодок:

1 – тормозной барабан; 2 – фрикционная накладка; 3 – колодка; 4 – тормозной щит; 5 – тормозной цилиндр; 6 – возвратные пружины; 7 – эксцентрик регулировки тормоза

92

Барабанный тормоз с равными приводными силами и односторонним расположением опор колодок. Опорный диск закреплѐн на балке моста. В нижней части опорного диска установлены два пальца, на которых закреплены эксцентриковые шайбы. На эксцентриковые шайбы надеты нижние концы колодок. Верхние концы колодок соприкасаются с поршнями рабочего цилиндра. Длина фрикционных накладок, прикреплѐнных к передним и задним колодкам неодинакова. Накладка передней колодки длиннее задней. Сделано это для обеспечения равномерного износа накладок, т.к. передняя колодка работает большее время как первичная и создаѐт больший тормозной момент чем задняя. При торможении давление жидкости в колѐсном цилиндре раздвигает поршни в противоположном направлении, они воздействуют на верхние концы колодок, которые преодолевают усилие пружины и прижимаются к барабану. При растормаживании давление в цилиндре уменьшается и благодаря возвратной пружине, колодки сводятся в первоначальное положение.

Тормоз с равным перемещением колодок. В расторможенном состоянии между колодками и барабаном имеется зазор. При торможении давление воздуха воспринимается мембраной тормозной камеры, установленной на кронштейне, и еѐ шток поворачивает за рычаг вал с разжимным кулаком. Колодки прижимаются

кбарабану, вызывая торможение колеса.

На ряде автомобилей применены тормозные механизмы с клиновым разжимным

устройством и автоматической регулировкой зазора.

Дисковый тормозной механизм состоит из вращающегося диска, двух неподвижных колодок, установленных с обеих сторон диска внутри суппорта, закреплѐнного на кронштейне цапфы. По сравнению с колодочными тормозами барабанного типа дисковые тормозные механизмы обладают лучшими эксплуатационными свойствами, а поскольку передние колѐса требуют при торможении приложения более значительных тормозных усилий, то установка передних колѐс этими дисковыми тормозами улучшает Эксплуатационные качества автомобиля. При торможении неподвижные колодки прижимаются к вращающемуся диску, появляются сила трения и тормозной момент. Дисковый тормозной механизм обладает высокой стабильностью своих характеристик.

На гоночных автомобилях применяют керамические диски, стойкие к перегреву, обеспечивающие хорошую эффективность торможения и высокую долговечность. В последнее время керамические тормозные диски начали применять и на некоторых автомобилях серийного производства.

5.2.1. Тормозной привод

Тормозной привод необходим для управления тормозными механизмами, т.е. для их включения, выключения и изменения режима работы. В настоящее время в

тормозных	системах	применяются	механический,	гидравлический,
пневматический,		электрический,	электропневматический,
электрогидравлический,		пневмомеханический	и гидр пневмогидравлический
		93

приводы. Все эти приводы имеют свои преимущества и недостатки и поэтому применяются в различных тормозных системах на разных типах автотранспортных средств.

Механический тормозной привод представляет собой систему тяг, рычагов, тросов, шарниров и т.п., соединяющих тормозную педаль с тормозными механизмами. Главное преимущество механического привода – простота и надѐжность конструкции. В простейшем виде он состоит из тормозной педали, соединѐнной тягами и тросами с разжимным устройством механического типа колѐсных или трансмиссионных тормозов.

Гидравлический привод автомобилей является гидростатическим, т.е. таким, в котором передача энергии осуществляется давлением жидкости. Принцип действия гидростатического основан на свойстве несжимаемой жидкости, находящейся в покое, передавать создаваемое в любой точке давление во все другие точки при замкнутом объѐме.

Преимуществом гидравлического привода является быстрота срабатывания, высокий КПД, простота конструкции, небольшие масса и размера, удобство компоновки аппаратов привода и трубопровода; возможность получения желаемого распределения тормозных усилий между осями автомобиля за счѐт различных диаметров поршней колѐсных цилиндров.

Недостатками гидропривода являются: потребность в специальной тормозной жидкости с высокой температурой кипения и низкой температурой загустевания; возможность выхода из строя при разгерметизации вследствие утечки жидкости при повреждении, или выхода из строя при попадании в привод воздуха; значительное снижение КПД при низких температурах; трудность использования

вавтопоездах для непосредственного управления тормозами прицепа. Пневматический тормозной привод для затормаживания автомобиля или

прицепа использует сжатый воздух.

Преимущества и недостатки пневматического привода во многом противоположны гидравлическому приводу. К преимуществам относят неограниченные запасы и дешевизну воздуха, сохранение работоспособности при небольшой разгерметизации, т.к возможная утечка компенсируется подачей воздуха от компрессора, возможность использования в автопоездах для непосредственного управления тормозами прицепа, использование в других устройствах, таких как привод переключения многоступенчатых коробок передач, усилитель сцепления, привод дверей и т.д.

Недостатками пневмопривода являются: большое время срабатывания вследствие медленного поступления сжатого возжуха к удалѐнным воздухонаполняемым объѐмам через трубопроводы малого диаметра, сложность конструкции, большие массы и размеры агрегатов из-за относительно небольшого рабочего давления, возможность выхода из строя при замерзании конденсата в трубопроводах и аппаратах при отрицательных температурах.

Смешанные тормозные приводы позволяют получать высокое быстродействие, присущее гидравлическому приводу, и большие усилия, характерные для пневматического привода. Помимо этого гидравлическая часть смешанного

94

привода обеспечивает одновременное начало торможения всех колѐс автомобиля и обладает другими достоинствами, свойственными гидравлическим тормозным приводам , а пневматическая часть – лѐгкость управления и позволяет создавать и управлять тормозными усилиями на буксируемом прицепе.

Смешанный электропневматический тормозной привод представляет собой комбинацию электрического и пневматического приводов.

Преимуществом ЭПП являются: уменьшение времени срабатывания особенно удалѐнных осей прицепа или полуприцепа; уменьшение тормозного пути; оптимальное распределение тормозных сил между передними и задними колѐсами автомобиля; увеличение устойчивости автопоезда; упрощение привода, по сравнению с пневматическим, за счѐт объединения функций нескольких аппаратов в одном.

5.2.2. Антиблокировочные системы

При экстренном торможении (особенно на мокром покрытии) значительное усилие на педаль тормоза может привести к блокировке колѐс. Сцепление шин с дорожным покрытием в этом случае резко ослабевает и управляемость падает с возникновением заноса. Это связано с тем, что при блокировке колѐс весь запас по сцеплению колеса с дорогой используется в продольном направлении и оно перестаѐт воспринимать боковые силы, которые удерживают автомобиль на заданной траектории.

Торможение колеса без блокировки позволяет реализовывать как продольные силы в контакте колеса с дорогой (торможение), так и поперечные (управляемость, устойчивость). Кроме того, катящееся колесо имеет больший запас по сцеплению, чем заблокированное. Легковые автомобили оборудуются антиблокировочными (АБС) системами по желанию покупателя или по инициативе фирм-изготовителей автомобилей. Для большинства современных легковых автомобилей АБС стала уже штатным оборудованием.

5.2.3. Пробуксовочные системы (ПБС)

Наряду с АБС сравнительно недавно на автомобилях стали применять пробуксовочные системы (ПБС), которые при тяговом режиме движения препятствуют пробуксовке ведущих колес автомобиля. ПБС не относятся к тормозному направлению, но, ввиду индентичного принципа работы и использования одних и тех же аппаратов, часто рассматриваются совместно с АБС. ПБС часто устанавливают в сочетании с АБС, что позволяет ускорить процесс разгона, а также повысить проходимость на мягких грунтах и скользких дорогах. Принцип действия основан на автоматическом подтормаживании буксующего колеса.

При этом другое ведущее колесо, находящееся на дорожном покрытии с хорошими сцепными характеристиками, может воспринимать больший крутящий

95

момент. В результате, как и при блокировке дифференциала, увеличивается суммарная сила тяги. К преимуществам ПБС относят:

-увеличение силы тяги и повышение устойчивости автомобиля при трогании с места, разгоне и движении на скользкой дороге;

-увеличение проходимости по мягким грунтам;

-уменьшение нагрузок в трансмиссии при резком изменении коэффициента сцепления;

-снижение расхода топлива;

-уменьшения износа шин;

-снижение утомляемости водителя.

5.2.4. Перспективные направления развития тормозных систем

Среди современных антиблокировочных систем существуют электронные управления тормозами ЕВМ. Другим направлением совершенствования является применение системы ЕВА – электронная система помощи торможению Эта система обеспечивает максимально возможную эффективность при экстренном торможении. Имеются ряд систем:

-ABS антиблокировочная система;

-ETS противобуксовочная система;

-HDС система автоматического притормаживания на спуске;

-EBD электронное распределение тормозных сил по осям автомобиля;

-EBA система экстренного торможения.

Тормозные системы автомобилей могут стать ещѐ более совершенными при широком применении так называемых систем торможения по проводам (BBW). В такой системе механическая связь между тормозной педалью и исполнительными устройствами отсутствует, а командный сигнал от водителя передаѐтся по кабелю.

Компания BMW создала экспериментальный автомобиль с полностью электрическим тормозным приводом, использующим принцип BBW. Тормозные колодки прижимаются к тормозному диску шарико-винтовой передачей, которая приводится с помощью высокоскоростного электродвигателя. Автомобили с полностью электрической системой BBW имеют целый ряд преимуществ:

-уменьшение тормозного пути;

-регулируемая тормозная педаль;

-бесшумность работы;

-отсутствие гидравлики;

-снижение повреждений при аварии;

-простота сборки.

Стояночные системы с электронным управлением бывают двух типов – простые и автоматические. В первом случае исполнительный агрегат, состоящий из электродвигателя, редуктора и блока управления, встраивается в привод управления стояночной тормозной системой, и водитель управляет с помощью

96

кнопки. Во втором случае стояночная система включается при каждой остановке автомобиля и выключается, когда водитель нажимает на педаль газа.

Вопросы для самопроверки.

1.Что представляет собой рулевое управление, его назначение и типы.

2.Назначение и типы рулевых механизмов.

3.Гидроусилитель и для чего он предназначен.

4.Что представляет собой тормозная система и еѐ назначение

5.Типы тормозных систем.

6.Типы тормозных механизмов.

7.Назначение антиблокировочных систем.

6.Эксплуатационные свойства автотранспортных средств

6.1. Тягово-скоростные свойства автотранспортных средств

Разнообразие условий эксплуатации обусловило широкую специализацию автотранспортных средств, которые отличаются специфическими свойствами, обеспечивающими их использование в конкретных целях, условиях и с наибольшей эффективностью.

Эксплуатационные свойства – группа свойств, определяющих степень приспособленности автомобиля к эксплуатации в качестве специфического транспортного средства.

Эксплуатационные свойства автомобиля включают следующие более мелкие групповые свойства, обеспечивающие движение: тягово-скоростные, тормозные свойства, топливную экономичность, управляемость, устойчивость, маневренность, плавность хода и проходимость.

Автомобиль является частью системы «автомобиль – дорога - среда», и его свойства проявляются во взаимодействии с элементами этой системы. Поэтому значимость определѐнного эксплуатационного свойства в оценке качества или эффективности применения автомобиля зависит от условий эксплуатации. Условия эксплуатации в целом определяются дорожными, транспортными и природно-климатическими условиями, каждое из которых характеризуется определѐнными факторами:

-дорожные условия – элементом профиля и плана дорог, рельефом местности, видом и ровностью дорожного покрытия, интенсивностью движения, помехами движению, стабильностью дорожного состояния, режимами движения;

-транспортные условия – видом груза, объѐмом перевозок, партионностью отправок, расстоянием перевозок, способами погрузки и выгрузки, режимом работы, видами маршрутов и организации перевозок, условиями хранения, технического обслуживания и ремонта;

-природно – климатические условия – особенностями зон умеренного,

холодного, жаркого и высокогорного климата.

97

Тягово-скоростными свойствами называют совокупность свойств,

определяющих возможные по характеристикам двигателя или сцепления ведущих колѐс с дорогой, диапазоны изменения скоростей движения и предельные интенсивности разгона автомобиля при его работе на тяговом режиме в различных дорожных условиях.

Тяговым принято считать режим, при котором от двигателя к ведущим колѐсам подводится мощность, достаточная для преодоления сопротивления движению.

Методы оценки тягово-скоростных свойств могут быть использованы для решения двух задач: анализа – определения скоростей, ускорений и предельных дорожных условий, в которых возможно движение автомобиля с заданными коструктивными параметрами, и синтеза – определения конструктивных параметров, которые могут обеспечить заданные значения скоростей и ускорений в заданных дорожных условиях движения, а также нахождения предельных дорожных условий.

Используют различные единичные показатели тягово-скоростных свойств, каждый из которых позволяет оценивать их в какой-либо ситуации движения, принимаемой за типичную.

Наиболее употребительными и достаточными для сравнительной оценки являются следующие показатели:

-максимальная скорость;

-условная максимальная скорость;

-время разгона на пути 400 и 1000 метров;

-время разгона до заданной скорости;

-скоростная характеристика разгон-выбег;

-скоростная характеристика разгона на высшей передаче;

-скоростная характеристика на дороге с переменным продольным профилем;

-минимальная устойчивая скорость;

-максимальный преодолеваемый подъѐм;

-установившаяся скорость на затяжных подъѐмах;

-ускорение при разгоне;

-сила тяги на крюке;

-длина динамически преодолеваемого подъѐма.

Максимальная скорость – движение на высшей передаче по специальному измерительному участку с наибольшей скоростью при полной подаче топлива.

Vmax для автопоездов > 80 км/ч,

Vmax для одиночного автомобиля > 100 км/ч.

Условная максимальная скорость (Vmax усл ) – средняя скорость автомобиля на

последних 400 м при его разгоне с места на участке 2000 м с полной подачей топлива и начале переключения передач при nном .

Время разгона на заданном пути определяют в тех же условиях, в которых измеряют vmax усл .

98

Скоростная			характеристика разгон-выбег					–	определяется	графиками
V f (t) и V f (s) , полученными при разгоне с места с полной подачей топлива до
Vmax	на пути 2000 м и выбеге до остановки.
- Скоростная характеристика разгона на высшей передаче – графические
зависимости		V	f (t)	и	V f (t)	на	высшей	передаче определяют			эту
характеристику. Разгон происходит от Vmin							до скорости, соответствующей nном				при
резком и полном нажатии на акселератор до конца разгона.
-	Скоростная характеристика					на	дороге	с	переменным	продольным

профилем – используется характеристика, которая является частью комплексной

топливо –	скоростной характеристики. Она представляет зависимость средней
скорости	V	ср	от заданной максимально допускаемой V		доп	при движении на
специальном полигоне.
- Минимальная устойчивая скорость (Vmin				) – определяется на высшей
передаче.

- Максимальный подъѐм ( imax ) – подъѐм преодолевается на низшей передаче

основной коробки передач и дополнительной коробки, при	V const	и полной
подаче топлива. Для грузовых одиночных автомобилей с	полной	нагрузкой
imax >25 %, для автопоездов – 18 %.

- Установившаяся скорость на затяжных подъѐмах (Vуст ) определяется на

затяжных подъѐмах.

На рис. 34 представлены силы, действующие на автомобиль.

Рис. 34. Силы, действующие на автомобиль

99

Где:

С – центр тяжести масс; L – база автомобиля;

Сх – продольная ось; Су – поперечная ось; Сz – нормальная ось.

Принимаем, что все внешние силы, действующие на автомобиль, лежат в плоскости движения.

Ga	ma g		- модуль сил тяжести автомобиля, стоящего на горизонтальной
плоскости;
Gб	mб g		- модуль сил тяжести автомобиля при снаряжѐнной массе;
ma - полная масса автомобиля;
mб		- собственная (снаряжѐнная) масса (без груза, заправленная топливом и
маслом);
Rx , Rz - продольные и нормальные составляющие;
M f	1	, M f 2 - моменты, действующие в плоскости вращения колѐс;

R R

z1 x1

,

,

R	z 2
R		x 2

-нормальная реакция; - реакция дороги;

Pв	- составляющая результирующей силы,

движения;
M wz , M wy	- составляющие результирующих

действующей в плоскости

моментов, действующих в

плоскости движения.

Исходными для получения реакций

R	x

являются скоростные характеристики

двигателя.

Изучая тягово-скоростные свойства автомобиля, пренебрегают взаимными перемещениями всех отдельных масс, кроме относительного вращения деталей двигателя, трансмиссии и колѐс.

Считается, что центр масс автомобиля совершает плоское движение, копируя продольный профиль дороги без колебаний, вызываемых еѐ неровностями.

Скоростью и ускорением автомобиля называют скорости и ускорения их центров масс. Для их определения достаточно знать, внешние силы, действующие на автомобиль. К внешним силам относятся: сила тяжести, реакция дороги и аэродинамические реакции.

При изучении тягово-скоростных свойств, главным образом определяются показатели, соответствующие работе двигателя с полной подачей топлива, т.е. по внешней скоростной характеристике, которую получают стендовыми испытаниями по стандартным методикам.

Необходимо учесть, что мощность в стендовых условиях отличается от мощности, полученной в стандартных условиях. Мощность, передаваемая через трансмиссии и ведущие колѐса меньше определяемой внешней характеристикой. Поэтому при использовании стандартной внешней характеристики для расчѐтов

100