Призначення, класифікація та вимоги до гальмівних систем

Гальмівна система слугує для зниження швидкості руху і повної зупинки трактора чи автомобіля, а також для утримання їх на місці.

Гальмівна система трактора й автомобіля може містити у собі чотири системи: робочу, запасну, стоянкову, допоміжну та причепа.

Робоча гальмівна система призначена для регулювання швидкості тракторів та автомобілів у будь-яких дорожніх умовах.

Запасна гальмівна система слугує для зупинки автомобілів і тракторів у разі відмови робочої гальмівної системи.

Стоянкова гальмівна система слугує для утримання автомобілів і тракторів нерухомими на дорозі.

Допоміжна гальмівна система призначена для тривалого підтримання швидкості руху машини сталою або для її регулювання в межах, відмінних від нуля. Її використовують із метою зниження навантаження на робочу гальмівну систему за тривалого гальмування, наприклад у разі довгого спуску у гірській місцевості.

У більшості сучасних транспортних засобів роль допоміжної гальмової системи виконує двигун, що працює в гальмівному режимі. На великовантажних автомобілях і автобусах з цією метою застосовують спеціальні гальмівні пристрої, які називають сповільнювачами.

Гальмівна система причепа, що працює у складі автотранспортного поїзда, призначена як для зниження швидкості руху причепа, так і для автоматичного його гальмування у разі аварійного роз’єднання з тягачем.

Основні вимоги до сучасних гальмівних систем тракторів та автомобілів такі:

– у будь-який момент часу забезпечувати максимально можливу в даних умовах ефективність гальмування, тобто зупиняти машину з мінімальним гальмівним шляхом;

– працювати так, щоб під час гальмування не спричинювати втрату машиною стійкості руху;

– мати підвищену надійність; навіть за відмови якогось його елемента вона має забезпечувати гальмування машини з достатньою ефективністю.

6.4.2. Типові схеми гальмівних механізмів. Принцип роботи

Гальмівна система складається з гальмового механізму (гальма) приводу керування гальмами.

За розміщенням гальма поділяють на колісні і трансмісійні. За видом тертя розрізняють гальма сухі і ті, що працюють в оливі (мокрі). Залежно від конструкції обертових деталей, робочих деталей гальмівного механізму розрізняють шківні, барабанні і дискові.

У простому шківному гальмі (рис. 6.4.1 а) частота обертання вала 7 гаситься за рахунок тертя стрічки 4 об обертовий гальмовий шків 5. Плаваюче шківне гальмо (див. рис. 6.4.1 б) різниться тим, що обидва кінці гальмової стрічки 4 рухомі і з’єднані з плечами важеля 11, пальці 12 і 14 якого розміщені у вирізах нерухомого кронштейна 13. Залежно від напрямку обертання шківа під час гальмування один із пальців 12 чи 14 стає нерухомим, а другий, переміщуючись разом зі стрічкою, затягує гальмівний шків.

Рис. 6.1. Схеми простого шківного (а), плаваючого шківного (б), барабанного (в) і дискового (г) гальм:

1 – педаль; 2 – тяга; 3, 11 – важелі; 4 – гальмівна стрічка; 5 – гальмівний шків; 6 – гвинт; 7 – вал; 8 – відтяжна пружина; 9 – картер; 10 – тяга з регулювальною гайкою; 12, 14 – пальці; 13 – нерухомий кронштейн; 15 – розтискний кулак; 16 – колодка; 17 – нерухомі шарніри колодок; 18 – пружини; 19, 22 – диски з фрикційними накладками; 20, 21 – натискні диски; 23 – кулька; 24 – сережка; 25 – гальмівний барабан

Барабанне гальмо (див. рис. 6.4.1 в) працює за принципом тертя гальмівних колодок, які притискаються до внутрішньої поверхні гальмівного барабана, що обертається разом із колесом.

Дискове гальмо трактора (див. рис. 6.4.1 г) складається з дисків 19 і 22, що обертаються разом із валом 7, і натискних гальмових дисків 20 і 21. У разі натискання на педаль 1 гальма натискні диски обертаються назустріч один одному, кульки 23 з-поміж них виштовхуються з виїмок по скосах і розтискають диски. Обертові диски 19 і 22 із фрикційними накладками притискаються натискними дисками 20 і 21 до нерухомого картера 9. При цьому обертання вала 7 загальмовується.

На автомобілях і тракторах найбільш поширені барабанні, дискові і прості стрічкові гальмівні механізми.

Барабанний гальмівний механізм із колодками, що розсовуються, використовують як у робочих, так і у стоянкових гальмівних системах.

Гальмівний механізм робочої гальмівної системи, розміщеної в колесі, – це пара гальмівних колодок 1 (рис. 6.4.2 а), змонтованих усередині гальмівного барабана 3, що обертається разом із маточиною колеса.

Рис. 6.4.2. Схема розміщення колодок барабанного гальмівного механізму:

а – на спільній опорі; б, в – на окремих опорах із розтискними зусиллями відповідно від кулака і поршнів гідроциліндра; г – з розміщенням опор із протилежних боків гальмівного диска; д – плаваючих; е – з опорою на рухомий упор; 1 – колодка; 2 – фрикційна накладка колодки; 3 – гальмівний барабан; 4 – розтискний кулак; 5 – стяжна пружина; 6 – пальці колодок

Колодки встановлені на нерухомому гальмівному диску, обпираються на один спільний 6 (див. рис. 6.4.2 а) або два окремі (див. рис. 6.4.2 б) пальці і стягнуті пружиною 5. До поверхонь колодок, обернених до гальмівного барабана, прикріплені фрикційні накладки 2. Під час гальмування колодки розсовуються кулаками або поршнями гідроциліндра до стикання з гальмівним барабаном. Тертя колодок об барабан спричинює гальмування коліс. Після припинення натискання на гальмівну педаль колодки пружиною 5 повертаються у вихідне положення. Відмінність у будові і роботі багато в чому залежить від розміщення опор колодок і характеру приводних сил.

На рис. 6.4.2 в наведено схему гальмівного механізму, в якому колодки розтискаються однаковими за величиною приводними силами Р₁ і Р₂, оскільки поршні гідроциліндра мають однакові діаметри. R_y1 і R_y2 – реакції барабана на колодки, R_x1 і R_x2 – сили тертя, що виникають відповідно між колодками і барабаном. Момент сили R_x1 відносно опори колодки діє в той самий бік, що й момент сили Р₁ і збільшує притискання колодки. Таку колодку називають первинною. Момент сили R_x2, спрямований у протилежний відносно сили Р₂ бік, й отже, ослаблює притискання колодки до барабана. Таку колодку називають вторинною. За такої конструкції первинна колодка постійно знаходитиметься під дією більшої сили тертя і швидше зноситься, ніж вторинна. Тому для рівномірного зношування фрикційну накладку на первинній колодці роблять більших розмірів, ніж на вторинній.

За розміщення опор колодок з протилежних боків гальмового диска (див. рис. 6.4.2 г) на обидві колодки діють однакові сили Р₁ і Р₂. Моменти сил тертя R_x1 і R_x2 будуть спрямовані в той самий бік, що й моменти сил Р, отже, обидві колодки працюватимуть як первинні. Цей гальмівний механізм не створює додаткових навантажень на підшипники коліс, оскільки сили, що діють на гальмівний барабан, однакові за величиною і зрівноважені однаковою мірою. За інших однакових умов він створює більший гальмівний момент порівняно з моментом гальмівних механізмів, виконаних за попередніми схемами.

У процесі гальмування під час руху заднім ходом обидві колодки працюють як вторинні і гальмівний момент помітно зменшується.

На рис. 6.4.2 д наведено схему «плаваючих» колодок, нижні кінці яких пружиною притискаються до трапецієподібного упора, закріпленого на гальмівному диску. Кінці колодок можуть переміщуватися по бічних гранях упора. У цьому разі сили тертя затягують колодки в напрямку обертання барабана і дають їм змогу самовстановлюватися на внутрішній поверхні барабана.

Гальмівний механізм із серводією наведено на рис. 6.4.2 е. Під дією розтискного пристрою на верхні кінці колодок ліва колодка, що має слабкіші пружини, притискається до барабана і через нижній рухомий упор передає зусилля на праву колодку, притиснувши її до барабана. Обидві колодки діють як первинні.

6.4.3. Гальмівні механізми

Гальмівним механізмом називають пристрій, призначений для безпосереднього створення штучного опору руху автомобіля чи трактора. Штучний опір гальмівних механізмів створюють за допомогою фрикційних пристроїв обертових (роторних) і нерухомих (статорних) частин.

У гальмівному механізмі автомобіля КамАЗ-5320 (рис. 6.4.3 а) гальмівні колодки 7 обпираються на ексцентрикові осі 1, закріплені в супорті.

На гальмівні колодки установлені фрикційні накладки 9. Під час гальмування колодки розтискаються кулаком 12 і притискаються до внутрішньої поверхні барабана. Ролики 13, установлені між розтискним кулаком і колодками, поліпшують ефективність гальмування. Пружини 8 під час розгальмовування повертають колодки в початкове положення.

На кінці вала розтискного кулака на шліцах черв’ячного колеса 19 (див. рис. 6.4.3 б) встановлено регулювальний важіль 14 черв’ячного типу, з’єднаний зі штоком гальмівної камери і призначений для обертання розтискного кулака і зменшення зазору між колодкою і гальмівним барабаном.

У корпусі регулювального важеля встановлено черв’як 18 із запресованою в нього віссю 15, що має квадратний хвостовик для здійснення повороту в разі регулювання та ямки для фіксувальної кульки 16 із пружиною 17. Під час обертання осі 15 черв’як повертає черв’ячне кільце і через шліцьове з’єднання вісь поворотного кулака.

Рис. 6.4.3. Колісний гальмівний механізм (а) та

регулювальний важіль (б) автомобіля КамАЗ–5320:

1 – ексцентрикова вісь; 2 – супорт; 3 – щиток; 4 – гайка ексцентрикової осі; 5 – накладка осей; 6 – чека осі колодки; 7 – колодка; 8 – стяжна пружина; 9 – накладка колодки; 10 – кронштейн; 11 – вісь ролика; 12 – розтискний кулак; 13 – ролик; 14 – регулювальний важіль; 15 – вісь черв’яка; 16 – кулька фіксатора; 17 – пружина фіксатора; 18 – черв’як; 19 – черв’ячне колесо

У процесі гальмування регулювальний важіль повертається штоком гальмівної камери.

Колодки такого гальма мають однакові переміщення, зумовлені формою розтискного кулака (механізми цього типу іноді називають гальмівними механізмами з однаковими переміщеннями). Внаслідок цього гальмівні моменти, створювані обома колодками, однакові, і приводна сила, що діє на відтискну колодку, значно більша за ту, що діє на притискну. Сумарний гальмівний момент цього гальма під час обертання гальмівного барабана в обох напрямках практично однаковий; майже однакові і зношення обох накладок. Перевагами такого гальмівного механізму є його висока мобільність, а також те, що прикладені до гальмівного барабана з боку колодок сили практично зрівноважені і не створюють додаткового навантаження на підшипники колеса. Недоліком гальма з однаковими переміщеннями є потреба у значній приводній силі і порівняно низький ККД кулачкового приводного пристрою.

Аналогічний гальмівний механізм застосований на потужних тракторах типу ХТЗ–160 і ХТЗ–170.

Стоянкові гальма тракторів шківного типу виконують за схемою, наведеною на рис. 6.4.1 б.

На тракторах малого класу також застосовують гальмові механізми шківного типу (рис. 6.4.4).

Рис. 6.4.4. Гальмо тракторів малого класу:

1 – гальмовий шків; 2 – гальмівна стрічка; 3 – пружина; 4, 9 – важелі; 5 – гайка; 6, 14 – натискні болти; 7 – рукав; 8 – сережка; 10 – шарнір; 11 – кришка; 12 – тяга; 13 – контргайка; 15 – вал; 16 – установний болт; 17 – гальмівна педаль; 18 – подушка педалі; 19 – планка; 20 – шпонка

Гальмівні механізми тракторів малого класу зазвичай розміщують у рукавах 7, що з’єднують бортові передачі з картером головної передачі. Кожне гальмо має свою педаль 17 керування.

Гальмівний шків 1 розміщений на валу ведучої шестерні бортової передачі. Гальмівна стрічка 2 затягується на шківі 1 під час натискання на подушку педалі за допомогою важеля 9, шарніра 10, тяги 12 і сережки 8.

Для одночасного гальмування обох коліс у процесі транспортних і стаціонарних робіт педалі 17 з’єднують планкою 19. Гальмування трактора на стоянці (спуску, підйомі) виконують ручним приводом керування при з’єднаних педалях 17.

У процесі роботи гальма фрикційні накладки і барабани зношуються. Внаслідок цього між ними збільшується зазор у розгальмованому стані. Збільшений зазор призводить до запізнення спрацьовування гальма, збільшення ходів виконавчих елементів приводу.

Щоб запобігти цьому, в гальмівних механізмах установлюють пристрої для ручного або автоматичного регулювання розміру зазору в парі тертя. Принцип дії цих пристроїв полягає в періодичній зміні положення розгальмованої колодки. Розрізняють два види регулювань: заводське, що робиться після складання нового гальма або після заміни його деталей, та експлуатаційне, що усуває вплив зношення.

Для регулювання зазору в гальмівному механізмі досить поширені автоматичні пристрої, які значно знижують трудомісткість технічного обслуговування гальмівної системи і підвищують безпеку руху, постійно підтримуючи гальмівні механізми в стані технічної готовності.

Принцип дії автоматичних регуляторів ґрунтується на обмеженні зворотного ходу гальмівних колодок під час розгальмовування, якщо їхній робочий хід через зазор, що збільшується, виявиться більшим за передбачений розмір. Автоматичні регулятори вбудовують у приводний пристрій або встановлюють безпосередньо на колодку.

Вбудований у колісний гальмівний циліндр обмежник зворотного ходу поршня (рис. 6.4.5) – це розрізне пружинне кільце 5, розміщене вільно на шийці поршня 3 і вставлене в циліндр 1 із великим натягом (зусилля, потрібне для його переміщення в циліндрі, дорівнює 600 Н).

Рис. 6.4.5. Автоматичний регулятор зазору гальмівного механізму:

1 – колісний гальмівний циліндр; 2 – штовхач; 3 – поршень; 4 – ущільнювальне кільце; 5 – упорне кільце

Ширина шийки поршня 3 більша за ширину кільця 5, чим забезпечується осьове переміщення поршня відносно кільця на заданий розмір (від 1,2 до 2,1 мм). Якщо зазор у гальмівному механізмі більший за передбачений розмір, то

поршень 3 під час гальмування наприкінці свого ходу перемістить кільце в нове положення (сили тиску в приводі для цього досить). У процесі розгальмовування відтяжна пружина колодок не зможе подолати натяг кільця 5 і поршень 3 разом із колодкою встановиться ближче до барабана.

Конструкцію автоматичного регулювального важеля кулачкового приводного пристрою ілюструє рис. 6.4.6.

Рис. 6.4.6. Автоматичний регулювальний важіль кулачкового приводного пристрою:

1 – корпус; 2 – шестерня; 3 – напівмуфта; 4 – зубчаста рейка; 5 – диск; 6 – важіль; 7 – черв’ячне колесо; 8 – черв’як; 9 – тарілчасті пружини; 10 – шток; 11 – гальмівна камера

Під час гальмування корпус 1 регулювального важеля повертається проти годинникової стрілки і зубчаста рейка 4, упершись своїм зубом у виріз зв’язаного з нерухомим важелем 6 диска 5, повертає шестерню 2 і зовнішню конусну напівмуфту 3. Під дією сили на штоку 10 гальмівної камери 11 тарілчасті пружини 9 стискуються і зовнішня конусна напівмуфта 3 не торкається внутрішньої, виконаної як одне ціле з черв’яком 8. У процесі розгальмовування зубчаста рейка утримується в новому положенні, внаслідок чого черв’як 8, конусна напівмуфта якого під дією пружини 9 зв’язана із зовнішньою конусною напівмуфтою 3, повертається на невеликий кут. Повертається і черв’ячне колесо 7, що знаходиться з ним у зачепленні, та встановлене на шліци розтискного кулака. Отже, кулак обертається і зазор між накладкою і барабаном зменшується. Цей процес відбувається під час кожного гальмування. Величина, на яку зменшується зазор, залежить від його початкового значення. Так, за початкового зазору між накладкою і барабаном 1,6 мм за 40 гальмувань зазор зменшиться на 1,1 мм, а за початкового зазору 0,5 мм – усього на 0,1 мм.

Дисковий гальмівний механізм різниться від барабанного формою деталей тертя. Його обертові і нерухомі деталі тертя мають плоскі поверхні.

На автомобілях і тракторах застосовують відкриті однодискові і закриті багатодискові гальма. Закриті дискові гальма можуть бути розміщені в сухому корпусі і в оливній ванні (з метою зменшення зношення пар тертя).

Головними перевагами дискових гальмівних механізмів порівняно з барабанними є висока стабільність характеристик і добре охолодження. Автомобіль з усіма дисковими гальмами безпечний. Конструкція дискових гальмівних механізмів добре пристосована для застосування автоматичних пристроїв регулювання зазору і забезпечує швидку заміну накладок, що дуже важливо з погляду технічного обслуговування гальм.

Дискові гальмівні механізми відкритого типу мають такі недоліки:

– відсутність серводії змушує збільшувати приводні сили, що тягне за собою практично обов’язкове використання підсилювачів;

– значні сили притискання накладок до диска і їх мала робоча площа призводять до високих контактних тисків на поверхнях тертя і підвищеного зношення накладок;

– у відкритих дискових гальмах підвищене зношення накладок обумовлене також тим, що механізм відкритий для пилу і бруду, особливо в разі встановлення на задні колеса;

– дуже важке здійснення механічного приводу дискових гальм, що ускладнює його використання в стоянковій гальмівній системі і за роботи з пневматичним приводом.

Найважливішим елементом дискового гальма поряд із тертьовими деталями є скоба, несівна і напрямна гальмівні колодки. Дискові гальма поділяють на механізми з фіксованою і плаваючою скобами. Дискові гальмівні механізми автомобілів наведено на рис. 6.4.7.

У фіксованій скобі опозитно можуть бути встановлені два, три (два з одного боку й один з іншого) або чотири циліндри. Чотирициліндрова скоба спроможна створити двоконтурний привід, обидва контури якого діють на один і той самий гальмівний механізм. У гальмі, зображеному на рис. 6.7, гідроциліндри 3 встановлені на скобі 5, що охоплює гальмівний диск 1, виготовлений із високоякісного чавуну або литої сталі і з’єднаний із колесом автомобіля. В разі подавання рідини під тиском від педалі керування в гідроциліндр 3 поршні циліндра разом із фрикційними накладками 6 притискаються до гальмівного диска і створюють гальмівний момент.

Фіксовані скоби виконують як із пазом для демонтажу колодок (див. рис. 6.7, в, д), так і суцільними. Перевага перших полягає в тому, що для заміни колодок не потрібні трудомісткі роботи із демонтажу скоби, колодки просто виймаються через паз зі скоби, де вони утримуються знімними штифтами. Дискові гальма із суцільною фіксованою скобою застосовують на вантажних автомобілях, де потрібне велике приводне зусилля, й отже, підвищена жорсткість скоби.

Рис. 6.4.7. Дискові гальмівні механізми:

а, б – схеми дискових гальмівних механізмів із нерухомою і рухомою скобами; в, г – загальний вигляд і розріз по циліндрах гальмівного механізму передніх коліс автомобіля ГАЗ–3102; д – гальмівний механізм переднього колеса автомобіля АЗЛК–2141; 1 – диск; 2, 5 – половинки скоби; 3 – гідроциліндри; 4 – канали; 6 – гальмівні колодки; 7 – шланги; 8 – поворотний важіль; 9 – стояк передньої підвіски; 10 – брудозахисний диск; 11 – шпильки кріплення колодок; 12 – клапани випускання повітря; 13, 16 – гумові кільця; 14, 15 – малі і великий поршні; 17 – гальмівний щит; 18 – корпус циліндрів; 19 – супорт; 20 – рама

Відведення колодок дискового гальма під час розгальмовування забезпечується, по-перше, пружністю ущільнювальних кілець робочих циліндрів, по-друге, осьовим биттям диска.

Дискове гальмо має зазор між диском і гальмівними колодками в неробочому положенні дуже малого розміру (порядку сотих часток міліметра), що підвищує його швидкодію.

На рис. 6.4.8 зображено дисковий гальмівний механізм із плаваючою скобою і вентильованим гальмівним диском.

Рис. 6.4.8. Дисковий гальмівний механізм із плаваючою скобою:

1 – плаваюча скоба; 2 – напрямні штифти скоби; 3 – супорт; 4 – пружини зовнішньої гальмівної колодки; 5 – вентильований гальмівний диск; 6 – поршень; 7 – ущільнювальне кільце; 8 – захисний чохол; 9 – колодки; 10 – пластинчасті пружини

Скоба 1 переміщується в супорті 3, закріпленому на цапфі колеса. Напрямними елементами скоби є штифти 2. Колісний циліндр виконаний як одне ціле зі скобою, у ньому знаходиться поршень 6 з ущільнювальним кільцем 7 і пилозахисним чохлом 8. Для запобігання вібрації колодок 9 слугують пластинчасті пружини 10, а пружини 4 є відтяжними для зовнішньої колодки. Диск 5 цього гальмівного механізму має внутрішні похилі лопатки для поліпшення тепловідведення, тому його називають вентильованим. Заміна гальмівних колодок у такому механізмі здійснюється після зняття скоби із супорта.

У багатьох конструкціях дискових гальм застосовують автоматичне регулювання підведення накладок у міру їх зношення.

6.4.4. Гальмівні приводи

Гальмівним приводом називають сукупність пристроїв, призначених для передачі зусиль, що створюються водієм на педалі або важелі, до гальмівних механізмів.

Гальмівний привід має забезпечувати легке, швидке й одночасне приведення в дію гальмівних механізмів, а також потрібний розподіл приводних зусиль між ними. Він має забезпечувати також пропорційність між силою на педалі і силами, що приводять у дію гальма, мати високий ККД, бути нескладним за конструкцією і надійним в експлуатації.

Гальмівні приводи бувають механічними, гідравлічними, пневматичними та комбінованими (гідромеханічними, пневмогідравлічними тощо).

Механічний привід (див. рис. 6.4.4) – це система важелів, тяг, валиків, через які зусилля від педалі або важеля керування передається до гальмівних механізмів.

Механічні приводи застосовують для керування гальмівними механізмами на тракторах малого і середнього класу, а також як стоянкові на тракторах та автомобілях різних моделей.

Гідравлічний привід є гідростатичним, тобто таким, у якому енергія від педалі чи важеля керування до гальмівних механізмів передається тиском рідини. Принцип дії гідростатичного приводу ґрунтується на властивості нестисливої рідини, що перебуває у спокої, передавати тиск однаково усім точкам замкненого об’єму рідини.

У гальмі з гідравлічним приводом (рис. 6.4.9) при натисканні на педаль 10 шток 9 переміщує поршень 12, що витискує рідину трубопроводами 3, 2 та 11 до колісних гальмівних циліндрів.

Рис. 6.4.9. Схема гальмівної системи з гідравлічним приводом:

1, 14 – колодки; 2, 3, 11 – трубопроводи; 4, 7, 12 – поршні; 5 – колісні гальмівні циліндри; 6 – стяжні пружини; 8 – резервуар; 9 – шток; 10 – педаль; 13 – головний гальмівний циліндр; 15 – нерухома вісь

Під тиском рідини поршні 4 і 7 розтискаються і через опорні стрижні передають гальмівні зусилля колодкам 1 і 14, які фрикційними накладками притискаються до гальмівного барабана і зумовлюють гальмування коліс. Після відпускання педалі колодки, що знаходяться на нерухомій осі 15, під дією стяжних пружин 6 відходять від барабана і повертають поршні у вихідне положення, витискуючи рідину трубопроводом у зворотному напрямку в головний гальмівний циліндр. При цьому тиск у трубопроводах залишається надлишковим, що запобігає проникненню в систему повітря.

Для перетворення механічного зусилля, прикладеного до педалі, на тиск рідини призначений головний гальмівний циліндр (рис. 6.4.10).

Рис. 6.4.10. Головні гальмівні односекційний (а) та двосекційний (б) циліндри:

1 – корпус; 2, 3 – перепускний і компенсаційний отвори; 4, 5 – випускний і впускний клапани; 6 – пружина; 7 – манжета; 8 – поршень; 9 – стопор; 10 – штовхач; 11 – розпірна втулка

В односекційному гальмівному циліндрі (див. рис. 6.4.10 а) у розгальмованому стані гальмівна рідина з резервуара в корпусі 1 вільно надходить у робочу порожнину крізь компенсаційний отвір 3. При натисканні на педаль штовхач 10 переміщує поршень 8 і його манжета 7 перекриває компенсаційний отвір 3. У циліндрі створюється невеликий тиск, за якого відкривається випускний клапан 4 і гальмівна рідина надходить у колісні циліндри.

За подальшого руху поршня тиск у приводі наростає і забезпечує потрібне гальмування автомобіля. Після відпускання педалі пружина 6 переміщує поршень 8 у вихідне положення, а гальмівна рідина з колісних циліндрів повертається в головний циліндр через відкритий впускний клапан 5. Для того щоб у разі різкого відпускання педалі і швидкого зворотного руху поршня за ним не виникало розрідження, у поршні передбачено отвори, а на манжеті поршня виконано аксіальні канавки. Гальмівна рідина, яка крізь перепускний отвір 2 постійно заповнює внутрішню порожнину поршня, крізь зазначені отвори і відігнуті краї манжети 7 надходить у порожнину за поршнем і запобігає виникненню там вакууму.

Впускний клапан 5 виконує дві функції:

– під час видалення повітря з приводу (так званого прокачування) запобігає потраплянню повітря в головний гальмівний циліндр із відкритих клапанів випуску повітря колісних циліндрів і забезпечує однобічне пропускання гальмівної рідини;

– підтримує в розгальмованому приводі залишковий невисокий тиск (0,06 – 0,12 МПа), який зберігає привід у стані постійної готовності до гальмування (усі зазори вибрані, наявні в приводі невеликі бульбашки повітря стиснені, робочі кромки манжет притиснені до циліндрів, і тим самим усунуто витікання гальмівної рідини).

Зазначений залишковий тиск у приводі допускається тільки тоді, коли в гальмівній системі використано барабанні гальмівні механізми. За дискових гальмівних механізмів навіть незначний залишковий тиск у приводі спричинює дотикання колодок і диска, що призводить до нагрівання гальмівного механізму під час руху без гальмування.

У такій гальмовій системі впускний клапан не застосовують (див. рис. 6.4.10 б).

Головний циліндр має кришку, в якій є отвір із сіткою для заливання гальмівної рідини. У звичайному положенні цей отвір закритий пробкою з отворами, що з’єднують повітряну порожнину над гальмівною рідиною з атмосферою. Це зроблено для забезпечення сталості тиску в резервуарі незалежно від коливання рівня гальмівної рідини.

Розглянута конструкція односекційного головного циліндра має недолік: тертя краю манжети об кромки компенсаційного отвору спричинює підвищене її зношення. Цей недолік усунено в сучасних конструкціях головних гальмівних циліндрів використанням спеціальних клапанів або манжет із торцевим ущільненням. На рис. 6.4.10 б наведено головний циліндр типу «тандем» автомобілів ВАЗ. Тут манжета 7 встановлена на шийку поршня 8 із зазором. У розгальмованому стані внутрішній торець поршня 8 під дією пружини 6 відходить від торця манжети 7 на відстань, обумовлену довжиною розпірної втулки 11, що упирається в стопор 9. Гальмівна рідина проходить по торцевому зазору між поршнем і манжетою, а потім по радіальних впускних отворах у порожнистому поршні 8 і потрапляє до колісних гальмівних циліндрів. Під час руху штовхача головного циліндра первинний поршень 8 переміщується, торцевий зазор між ним і манжетою перекривається. Тиск рідини за первинним поршнем і в першому контурі приводу починає зростати. Внаслідок цього переміщується вторинний поршень 8 (див. рис. 6.4.10 б зліва), зазор між ним і його манжетою також перекривається, зростає тиск і в другому контурі гальмового приводу. У разі виходу з ладу першого контуру вторинний поршень переміщується безпосередньо поршнем першого контуру. У зв’язку з цим хід гальмівної педалі значно збільшується. У разі виходу з ладу другого контуру під дією тиску за первинним поршнем поршень другого контуру переміщується до упору, внаслідок чого також спостерігається збільшення ходу гальмівної педалі.

Колісні гальмівні циліндри поділяють на одно- і двосторонні.

Односторонні циліндри, що мають один поршень, використовують у дискових гальмівних механізмах, а також у деяких різновидах барабанних гальм.

Двосторонні колісні циліндри (рис. 6.4.11) застосовують у барабанних гальмівних механізмах. Вони мають два поршні, причому іноді різних діаметрів.

Рис. 6.4.11. Двосторонній колісний гальмівний циліндр:

1 – клапан; 2 – штовхач; 3 – пилозахисний чохол; 4 – корпус; 5 – поршень; 6 – манжета; 7 – розпірна пружина

При підведенні тиску в колісний циліндр поршні 5 переміщуються і тиснуть (безпосередньо або через штовхач 2) на гальмівні колодки. У процесі розгальмовування тиск у колісному циліндрі знижується і поршні повертаються у вихідне положення.

Вакуумний підсилювач (див. рис. 6.4.12) у гідравлічному гальмівному приводі слугує для зменшення зусилля, що прикладається до педалі керування.

У розгальмованому стані вакуум, підведений через зворотний клапан 13, установлюється як у вакуумній А, так і в атмосферній Г порожнинах підсилювача. Обидві порожнини сполучені каналами Б і В, а також через відкрите вакуумне сідло клапана 5. Корпус клапана з діафрагмою 11 притиснений пружиною 12 до кришки підсилювача 3.

Клапан 5 під дією пружин 9 і 10 притиснений до атмосферного сідла й атмосферне повітря, що пройшло крізь фільтр 8, заповнює тільки внутрішній простір корпусу клапана. Зворотний клапан 13 запобігає надходженню в підсилювач бензинової суміші з двигуна за несправного карбюратора і зберігає розрідження в підсилювачі, коли двигун не працює. Величина розрідження у впускному трубопроводі двигуна залежно від положення дросельної заслінки коливається в межах 150 – 200 мм рт.ст. Таке акумулювання розрідження дає підсилювачу змогу декілька разів спрацювати навіть за вимкненого двигуна.

При натисканні на педаль штовхач 7 і клапан 5 переміщуються вліво, клапан притискується до вакуумного сідла і порожнини з обох боків діафрагми 11, що знаходиться в корпусі 1, роз’єднуються. За подальшого переміщення штовхача 7 клапан 5 відривається від атмосферного сідла і повітря з корпусу клапана через канал В у ньому надходить в атмосферну порожнину Г підсилювача. Корпус клапана разом із діафрагмою 11 і штоком 2 переміщується вліво і стискує пружину 12. Вакуумний підсилювач має слідкувальну дію, тобто зусилля на штоку 2 пропорційне зусиллю на штовхачі 7. Забезпечується це в такий спосіб: якщо припинити натискання на гальмівну педаль, то діафрагма 11 разом із корпусом клапана переміщуватиметься під дією різниці тисків у вакуумній А та атмосферній Г порожнинах і притискатиме клапан 5 до атмосферного сідла. При цьому тиск в атмосферній порожнині Г перестане підвищуватись, внаслідок чого стабілізується зусилля на штоку підсилювача.

Рис. 6.4.12. Вакуумний підсилювач:

1 – корпус; 2 – шток; 3 – накривка підсилювача; 4 – плунжер; 5 – клапан; 6 – захисний чохол; 7 – штовхач; 8 – фільтр; 9, 10, 12 – пружини; 11 – діафрагма; 13 – зворотний клапан; А, Г – вакуумна та атмосферна порожнини підсилювача; Б, В – канали

Під час розгальмування гальмівна педаль під дією відтяжної пружини повертається у вихідне положення. Атмосферне сідло клапана 5 закривається, корпус клапана з діафрагмою 11 під дією поворотної пружини 12 переміщується і відкриває вакуумне сідло. Повітря з атмосферної порожнини Г через канали Б і В у корпусі і відкрите вакуумне сідло клапана 5 відсмоктується у вакуумну порожнину А і далі в двигун. Корпус клапана і діафрагма 11 повертаються у вихідне положення.

У разі відмови в роботі вакуумного підсилювача зусилля від гальмівної педалі через штовхач 7 і плунжер 4 безпосередньо передаватиметься на шток 2 підсилювача.

Пневматичний привід (рис. 6.4.13), у якому зусилля передається стисненим повітрям, дає змогу розвивати великі гальмівні сили за невеликого зусилля на педалі, потрібного лише для відкривання пристрою, що впускає в систему повітря. Такий привід застосовують на тракторах великої потужності, автомобілях великої вантажопідйомності, автобусах, а також за потреби одночасного гальмування тягачів і причепів або напівпричепів.

Рис. 6.4.13. Схема пневматичної системи тракторів типу ХТЗ-170:

1 – педаль гальма; 2 – важіль ручного гальма; 3 – гальмівний кран; 4 – компресор; 5 – регулятор тиску; 6 – важіль гальма причепа; 7 – зливний кран; 8 – повітряні ресивери; 9 – кран відбирання повітря; 10 – захисний (запобіжний) клапан; 11 – повітропровід; 12 – сполучна головка; 13 – роз’єднувальний кран; 14 – гальмівна камера; 15 – манометр; 16 – склоочисник; 17 – кран склоочисника

Пневматична гальмівна система працює так. При натисканні на педаль гальма 1 повітря, що нагнітається компресором 4 у повітряні балони 8, через гальмівний кран 3 подається в гальмівні камери 14 трактора. Шток гальмівної камери 14, переміщуючись, провертає розтискний кулак колісного гальма і притискає гальмові колодки до барабана. Одночасно з цим через гальмівний кран 3 стиснене повітря випускається зі сполучної магістралі причепа, спрацьовує повітророзподільник і стиснене повітря надходить із повітряних ресиверів причепа до його гальмівних камер.

При натисканні на педаль 1 нижня стрілка манометра 15 показує тиск повітря, яке підводиться до гальмівних камер 14, а верхня – тиск повітря в пневматичній системі.

Тиск у гальмівних камерах 14 та інтенсивність гальмування залежать від переміщення гальмівної педалі 1.

Після повернення педалі гальма 1 у вихідне положення через гальмівний кран 3 стиснене повітря випускається з гальмівних камер 14 трактора. У цей час поповнюється запас стисненого повітря в повітряних ресиверах причепа з ресиверів трактора.

Важіль 6 слугує для незалежного керування гальмами причепа – він діє тільки на колісні гальма причепа.

Для забезпечення пропорційності тиску повітря в гальмових камерах 14 від зусилля на педалі 1 у гальмівному приводі встановлюють гальмівний кран 3, що виконує функції механізму слідкування (рис. 6.4.14).

Рис. 6.4.14. Схема механізму слідкування:

1 – корпус; 2 – мембрана; 3 – перегородка; 4, 9, 11 – пружини; 5, 8 – впускний і випускний клапани; 6, 10 – сідла; 7 – стрижень; 12 – важіль; 13 – педаль; А – В – порожнини

Коли педаль 13 гальма відпущена, між сідлом 10 і випускним клапаном є зазор. Впускний клапан 5 щільно притиснений до свого сідла 6. Гальмівний циліндр через відкритий випускний клапан 8 сполучений з атмосферою і тому гальмовий механізм знаходиться в розгальмованому стані.

У разі натискання на педаль гальма зусилля від неї передається через важіль 12 і пружину 11 на сідло 10, що разом із мембраною 2 переміщується вправо. У початковий період руху зазор між сідлом 10 і випускним клапаном 8 зникає, і сідло щільно притискається до нього.

Після цього відкривається впускний клапан 5, стиснене повітря з ресивера надходить у порожнину Б механізму, тисне на діафрагму гальмівної камери, переміщує шток, притиснувши гальмівні колодки до барабана. Тиск повітря в порожнині Б механізму слідкування зростає, внаслідок чого збільшується його тиск на мембрану, що разом із клапанами і сідлом 10 переміщується вліво. При цьому тиск повітря на мембрану передається через привід і від педалі сприймається ногою водія. У процесі переміщення мембрани зазор між впускним клапаном 5 і його сідлом 6 зменшується доти, доки клапан щільно не сяде на своє сідло. Тоді тиск у порожнині далі не підвищуватиметься і сили, що діють на мембрану зліва і справа, зрівняються, а рух мембрани припиниться.

Зліва на мембрану діє приводна сила, що залежить від зусилля на педалі гальма, а справа – тиск повітря, що установився в порожнині Б механізму і гальмівного циліндра. Отже, механізм слідкування установлює тиск повітря в гальмівному циліндрі залежно від зусилля на педалі гальма. Якщо збільшити силу на педалі, то відповідно зросте тиск повітря в порожнині Б механізму. За зменшення сили на педалі прямо пропорційно знизиться тиск повітря у порожнині Б і гальмівній камері.

У разі припинення натискання на педаль (розгальмовування) мембрана під тиском повітря прогнеться вліво, випускний клапан відкриється, і повітря з гальмівного циліндра через порожнину А механізму слідкування вийде в атмосферу. Поршень і шток гальмівного циліндра повернуться у вихідне положення, між колодками і барабаном гальмівного механізму установиться зазор.

Рівновага сил, що діють на мембрану механізму слідкування, досягається завжди у певному положенні, що відповідає закритому стану обох клапанів. Хід педалі, що зростає в міру збільшення сили, прикладеної до неї, забезпечується пружиною 11. Характеристику пружини 11 вибирають залежно від бажаного ходу педалі гальма.

Для керування пневматичним приводом гальм трактора і причепа користуються комбінованим двосекційним гальмівним краном (рис. 6.4.15), що забезпечує слідкувальну дію, між зусиллям, прикладеним водієм до гальмівної педалі, і гальмівним зусиллям.

Коли гальмівна система перебуває у розгальмованому відключеному стані, впускний клапан 6 секції причепа відкритий і стиснене повітря з балонів трактора надходить у магістраль причепа (стрілка А).

Тиск повітря, що надходить, підтримується пружиною 2. Впускний клапан 9 секції трактора закритий, а випускний 8 відкритий і гальмівні камери трактора через вікно Г з’єднані з атмосферою.

Рис. 6.4.15. Гальмівний кран:

1 – великий важіль; 2 – зрівноважувальна пружина секції гальм причепа; 3 – шток; 4 – сідло випускного клапана; 5, 6 – відповідно випускний та впускний клапани секції гальм причепа; 7 – пробка; 8, 9 – відповідно випускний та впускний клапани секції гальм трактора; 10, 12 –відповідно діафрагма та клеми вимикача сигналу гальмування; 11 – пружина контакту; 13 – рухомий контакт; 14 – стакан зрівноважувальної пружини; 15 – малий важіль; 16 – тяга приводу гальмівного крана

При гальмуванні причепа зусилля від педалі передається через тягу 16 на важіль 1, що переміщує шток 3, стискуючи пружину 2. Сідло 4 відходить від випускного клапана 5, а клапан 6 закривається. Повітря з магістралі причепа виходить в атмосферу через вікно Г, у результаті чого на причепі спрацьовує повітророзподільник, подаючи повітря до його гальмівних камер.

Нижній кінець важеля 1 натискає на важіль 15, що переміщує стакан 14. Випускний клапан 8 секції трактора закривається і відкривається впускний клапан 9. Стиснене повітря йде до гальмівних камер трактора (стрілка Б).

Одночасно стиснене повітря надходить до діафрагми 10, стискує пружину 11, рухомий контакт 13 з’єднується з контактом 12 і засвічуються лампи стоп-сигналу в задніх ліхтарях.

Під час розгальмовування системи навантаження з важеля 1 знімається і пружина 2 повертає шток 3 у вихідне положення. Випускний клапан 5 секції причепа опускається в сідло 4, а впускний клапан 6 відкриває доступ повітря в повітророзподільник причепа. Одночасно закривається впускний 9 і відкривається випускний 8 клапани секції трактора. Стиснене повітря з камер виходить у вікно Г і гальма трактора вимикаються.

Пропорційність між натисканням водія на гальмівну педаль і гальмівним зусиллям на колесах трактора (слідкувальна дія) забезпечується так: чим сильніше стискується зрівноважувальна пружина, тим більше відкривається впускний клапан 9, й отже, під великим тиском подається повітря до гальмівних камер коліс трактора.

Аналогічно за допомогою верхньої секції крана забезпечується пропорційність між натисканням водія на гальмівну педаль і гальмівним зусиллям на колесах причепа.

Джерелом енергії в пневматичному гальмівному приводі є компресор (рис. 6.4.16), призначений для подавання потрібної кількості стисненого повітря за різних режимів гальмування.

Рис. 6.4.16. Пневматичний компресор:

1 – шків; 2 – блок циліндрів; 3 – шатун; 4 – поршень; 5 – головка блока циліндрів; 6, 11 – випускний і впускний клапани; 7 – задня кришка; 8 – отвір; 9 – картер; 10 – колінчастий вал; 12 – шток; 13 – плунжер; 14 – пружина; 15 – сідло; 16 – коромисло; 17 – напрямна; 18 – канал

Під час руху поршня 4 вниз у циліндрі 2 створюється розрідження, повітря надходить у порожнину В і через відкриті впускні клапани 11 заповнює циліндр. За руху поршня 4 вгору тиском стисненого повітря відкриваються випускні клапани 6 і через камеру А повітря надходить до повітряних ресиверів 8 (див. рис. 6.4.13).

Розвантажувальний механізм компресора має таку будову. Під впускними клапанами 11 розміщені розвантажувальні плунжери 13, штоки яких за роботи компресора під навантаженням утримуються в нижньому положенні пружиною 14 за допомогою напрямної 17. Після досягнення в ресиверах приводу потрібного тиску вмикається спеціальний регулятор тиску і подає стиснене повітря в канал під плунжерами 13. Останні, долаючи зусилля пружин 14, підіймаються і штоками відкривають впускні клапани 11. Тепер тиск у циліндрах компресора не створюється, оскільки через відкриті впускні клапани

повітря просто перекачується з циліндра в циліндр.

Змащується компресор примусово, олива подається під тиском із головної оливної магістралі двигуна крізь отвір 8 у задній кришці 7. Компресор має рідинну систему охолодження. Рідина надходить у порожнину Б блока циліндрів компресора із системи охолодження двигуна.

Для підтримання потрібного інтервалу тиску повітря в повітряних ресиверах 8 (див. рис. 6.4.13) застосовують регулятори тиску (рис. 6.4.17).

Регулятор тиску після досягнення потрібного тиску вимикає подачу стисненого повітря в привід. Регулятор має вбудований фільтр 3, сферичний гумовий зворотний клапан 10 для роз’єднання приводу і компресора, поршневий механізм слідкування, впускний 4 і випускний 5 сферичні клапани керування стисненим повітрям.

Рис. 6.4.17. Регулятор тиску:

1 – розвантажувальний клапан; 2 – вхідний отвір; 3 – фільтр; 4 – впускний клапан; 5 – випускний клапан; 6 – корпус; 7 – пружина; 8 – поршень слідкування; 9 – канал; 10 – зворотний клапан; 11 – вхідний отвір; 12 – розвантажувальний поршень; 13 – вихід в атмосферу

Стиснене повітря від компресора підводиться до отвору 2, проходить крізь фільтр 3 і зворотний клапан 10 в отвір 11, а потім у ресивери пневмоприводу. Одночасно воно надходить по каналу 9 під поршень слідкування 8. Після досягнення в приводі потрібного тиску поршень слідкування 8, долаючи зусилля зрівноважувальної пружини 7, переміщується вгору. При цьому спочатку закривається випускний клапан 5, а потім відкривається впускний клапан 4 і стиснене повітря надходить у порожнину над розвантажувальним поршнем 12. Останній рухається вниз і відкриває розвантажувальний клапан 1. Стиснене повітря від компресора, маючи вже невеликий тиск, виходить в атмосферу через відкритий розвантажувальний клапан 1 і вихід в атмосферу 13. При цьому видаляються і часточки конденсату, що виділилися зі стисненого повітря під час проходження його крізь фільтр і поступово накопичились у нижній частині корпусу 6 регулятора.

Для перетворення енергії стисненого повітря на механічну роботу гальмівного механізму слугує гальмівна камера (рис. 6.4.18).

Гальмування спричинюється впуском повітря крізь шланг у простір між кришкою і діафрагмою. Діафрагма 1 прогинається, переміщує шток 2 і повертає важіль 6 розтискного кулака 8. Після розгальмовування у вихідне положення діафрагма повертається пружинами 3 і 4 гальмівної камери.

Рис. 6.4.18. Гальмівна камера з регулювальним важелем:

1 – діафрагма; 2 – шток; 3, 4 – пружини; 5 – вилка; 6 – важіль; 7 – черв’як; 8 – кулак; 9 – шестерня

Під час роботи автомобілів і тракторів із причепами застосовують одно-, двоконтурні і комбіновані пневматичні приводи (рис. 6.4.19).

Рис. 6.4.19. Принципові схеми пневматичного гальмівного приводу:

а – одноконтурний привід автомобіля-тягача; б – г – те саме, відповідно з одно-, двоконтурним і комбінованим приводом причепа; I – автомобіль-тягач; II – причіп; 1 – компресор; 2 – регулятор тиску; 3 – ресивер автомобіля; 4 – гальмівні камери автомобіля; 5 – гальмівний кран; 6 – клапан керування гальмами причепа з одноконтурним приводом; 7 – роз’єднувальний кран; 8, 9 – сполучні головки тягача і причепа; 10 – повітророзподільник; 11 – ресивер причепа; 12 – гальмівні камери причепа; 13 – магістраль одноконтурного приводу причепа; 14, 15 – магістралі живлення і керування двоконтурного приводу причепа; 16 – двомагістральний клапан

За одноконтурного приводу (див. рис. 6.4.19 б) тягач і причіп з’єднані однією пневматичною магістраллю. У розгальмованому стані, проходячи по цій магістралі, стиснене повітря заповнює ресивери причепа. У разі гальмування, а також відривання причепа повітря з магістралі випускається, що призводить до спрацьовування встановленого на причепі повітророзподільника. Останній подає стиснене повітря з ресивера причепа в його гальмівні камери. Відбувається гальмування причепа.

У двоконтурному гальмівному приводі (див. рис. 6.4.19 в) тягач і причіп з’єднані двома магістралями. По одній із них (магістраль живлення або аварійна) стиснене повітря постійно надходить у ресивери причепа. Друга магістраль (керування або гальмування) у розгальмованому стані сполучена з атмосферою. Під час гальмування тягача стиснене повітря надходить у магістраль керування причепа. Установлений на причепі повітророзподільник спрацьовує і повітря з ресивера причепа надходить у його гальмівні камери і забезпечує гальмування. Загальмовується причіп і в разі відривання від тягача, оскільки повітророзподільник спрацьовує в результаті розриву магістралі живлення і падіння тиску.

Комбінований пневмопривід (див. рис. 6.4.19 г) дає змогу складати транспортний автопоїзд як за одно-, так і за двоконтурною схемами. Такий привід має три сполучні магістралі між тягачем і причепом.

6.4.5. Регулятори гальмівних сил

Регулятори гальмівних сил встановлюють в автомобілях із гальмівним гідро- і пневмоприводом. Основне призначення регулятора – зміна гальмівних сил на задніх колесах залежно від навантаження на них для запобігання їх юза і заносу.

У регуляторах гальмівних сил автомобілів із гідравлічним приводом гальмівного механізму в корпусі 1 розміщений клапан 6, який у розгальмованому стані пружиною 7, що діє через обойму 9 і заплечики на ньому, притиснений до торця пробки 12 (рис. 6.4.20).

Рис. 6.4.20. Регулятор гальмівних сил автомобілів із гідроприводом:

1 – корпус; 2, 4 – порожнини; 3 – кільце; 5 – торсіон; 6 – клапан; 7 – пружина; 8, 11 – канали; 9 – обойма; 10 – сідло клапана; 12 – пробка

Торці пробки і клапана виконані так, що між деталями утворюється порожнина 2, сполучена через канал 11 із колісними циліндрами задніх гальмівних механізмів. У торець упирається кільце 3, що визначає положення пружного сідла 10 клапана. Каналом 8 порожнина 4 під сідлом клапана сполучена з головним гальмівним циліндром. Кінець торсіону 5 упирається у хвостовик клапана. Кут закручення торсіону і сила Р, прикладена до клапана, залежать від прогину задньої підвіски. Зі збільшенням прогину, тобто з підвищенням нормального навантаження на вісь, сила Р зростає.

Під час гальмування рідина від головного гальмівного циліндра через канал 8, порожнину 4 та зазори між обоймою 9, сідлом 10, кільцем 3 і головкою клапана 6 надходить у порожнину 2 і далі – у колісні циліндри.

Сили торсіону 5, пружини 7 і тиску, що діють на нижній кільцевий торець головки клапана, намагаються притиснути клапан до пробки 12. Тиск, прикладений до верхнього торця клапана, навпаки, намагається перемістити його вниз. Після досягнення певного значення тиску під дією різниці сил, прикладених до клапана 6, останній сідає на сідло 10 і розриває зв’язок між головним гальмівним циліндром і задніми колісними циліндрами. З цього моменту збільшення тиску в порожнині 4 призводить до того, що під дією сумарної сили торсіону, пружини і підвищеного тиску рідини об’єм порожнини 2 зменшується і тиск у задніх колісних циліндрах зростає. Проте оскільки активна площа верхнього торця клапана більша, ніж нижнього (з умови рівноваги поршня), тиск у порожнині 2 завжди буде меншим за тиск, створюваний головним гальмівним циліндром.

Зі зміною навантаження на задній міст змінюється і сила торсіону Р, й отже, клапан 6 закриватиметься за іншого значення тиску.

Регулятор (рис. 6.4.21) гальмівних сил автомобілів із пневматичним приводом гальм установлюють на рамі, а його важіль 4 через пружний елемент (на рисунку не показано) з’єднується з візком автомобіля.

Рис. 6.4.21. Регулятор гальмівних сил автомобілів із пневматичним приводом гальм:

І – вивід до гальмівного крана; ІІ – вивід до гальмових камер задніх коліс; 1 – клапан; 2 – ступінчастий поршень; 3 – штовхач; 4 – важіль; 5 – діафрагма; 6 – кульова цапфа; 7 – поршень; 8 – ребристий конус корпусу; 9 – сполучна трубка; 10 – ребристий конус поршня

У повністю навантаженого автомобіля важіль 4 знаходиться у верхньому положенні. На сферичну головку важеля спирається штовхач 3. Його положення цілком визначається положенням важеля 4, й отже, навантаженням автомобіля. Під час гальмування стиснене повітря через вивід І надходить у простір над поршнем 2 і починає його переміщувати. Одночасно за допомогою трубки 9 тиск створюється під плунжером 7, що забезпечує надійний контакт штовхача 3 і важеля 4. Разом із поршнем 2 переміщується і клапан 12. Спочатку він перекриває атмосферний отвір у штовхачі 3, а потім, відірвавшись від свого сідла, пропускає стиснене повітря через вивід II до гальмівних камер задніх коліс.

Стиснене повітря надходить також у порожнину під діафрагмою 5, прикріпленою до поршня 2, і тисне на неї проти ходу поршня. Після того як тиск на вході або виході регулятора установиться, сила, прикладена до поршня 2 знизу, стає дещо більшою, і він підіймається доти, доки клапан 1 не закриється. У результаті тиск на вході і виході регулятора зрівнюється, що і потрібно для цілком навантаженого автомобіля. У частково навантаженого або порожнього автомобіля кут повороту важеля 4 буде іншим, і штовхач 3 установиться нижче, й отже, зі зростанням тиску поршень робитиме більший хід.

Зовні поршня є радіальні ребра 10, розміщені у просторі між аналогічними ребрами 8 корпусу регулятора. За повного навантаження автомобіля ребра 10 не виступають за ребра 8 і діафрагма 5 притискається тільки до останніх, не передаючи зусилля на штовхач 3. В інших вагових станах ребра 10 виступають тим більше, чим більший робочий хід. Отже, активна площа діафрагми 5 залежить від положення штовхача 3, тобто від навантаження автомобіля. Чим більша активна площа, тим за меншого тиску під діафрагмою закривається клапан 1. Для кожного положення штока коефіцієнт передачі буде іншим. У разі розгальмовування всі елементи регулятора повертаються у вихідне положення і стиснене повітря з гальмівних камер через штуцер II та отвір у штовхачі 3 виходить в атмосферу.

Отже, регулятори гальмових сил істотно поліпшують гальмові якості автомобіля, підвищують ефективність його гальмування, сприяють збереженню стійкості руху під час гальмування.

6.4.6. Антиблокувальні системи гальм (АБС)

Розглянуті вище регулятори гальмівних сил коригують тиск у системі гальмування задніх гальм відносно передніх для запобігання блокуванню задніх коліс раніше, ніж передніх з метою забезпечення стійкості автомобіля під час гальмування. Однак такий спосіб гальмування за різних умов руху автомобіля, особливо у разі руху його по слизькій дорозі, не є найефективнішим і найбезпечнішим.

Призначення антиблокувальних систем (АБС) – забезпечення оптимальної гальмівної ефективності (мінімального гальмівного шляху) за збереження стійкості і керованості під час гальмування автомобіля в різних дорожніх умовах. Ці системи за допомогою автоматичного регулювання тиску в гальмівному приводі підтримують на оптимальному рівні ступінь ковзання коліс автомобіля.

В основу більшості конструкцій антиблокувальних систем (рис. 6.4.22) покладено вимірювання прискорень обертання колеса, що є керівним сигналом для гальмівного приводу (інерційні АБС). В такій АБС на валу 1 датчика регулятора, що приводиться в обертання від колеса автомобіля, жорстко закріплена маточина 2 і вільно посаджений маховик 3. Маточина і маховик з’єднані гвинтовою різзю (перетин А – А).

Рис. 6.4.22. Схема інерційного регулятора антиблокувальної системи:

1 – вал; 2 – маточина; 3 – маховик; 4 – пружина; 5 – золотник

До маховика жорстко прикріплений золотник 5 клапана, що змінює тиск у гальмівній камері. За робочого гальмування і невеликого кутового сповільнення під дією пружини 4 маточина і маховик продовжують обертатися як один ціле, і регулятор не впливає на тиск у системі. У разі екстреного гальмування кутове сповільнення колеса зростає і маховик за рахунок своєї інерційності, долаючи силу пружини 4, переміщується по гвинтовій різі вліво. При цьому спочатку магістраль від’єднується від гальмівної камери колеса, а потім камера з’єднується з атмосферою. Після досягнення маховиком крайнього лівого положення зуби гвинтового механізму виходять із зачеплення.

Маховик, відокремившись від маточини, продовжує вільно обертатися на валу. Щойно кутові частоти маточини і маховика зрівняються, під дією пружини їхні зуби знову увійдуть у зачеплення і золотник переміститься в крайнє праве положення. При цьому гальмівна камера колеса від’єднається від атмосфери і з’єднається з магістраллю.

Торцеві поверхні зубів на маточині і маховику мають скоси, що полегшують їхнє зворотне зачеплення.

Крім датчиків кутових швидкостей коліс автомобіля в конструкції АБС застосовують керуючі блоки і модулятори.

Керуючий блок АБС перетворює частоти сигналів від датчика колеса на напругу і передає керуючі команди до модуляторів.

Модулятори АБС безпосередньо змінюють тиск повітря (рідини) у гальмівному приводі. Процес регулювання здійснюється модуляторами з досить високою частотою (3 – 8 Гц у пневматичних приводах і до 20 Гц у гідравлічних). Для цього в модуляторах використано швидкодійні електромагнітні клапани.

У пневматичних двоконтурних гальмівних приводах з АБС у разі регулювання тільки задніх коліс автомобіля застосовують один модулятор, один блок керування і два датчики коліс (рис. 6.4.23).

Рис. 6.4.23. Схема двоконтурного гальмівного приводу з АБС:

1 – гальмівний кран; 2 – компресор; 3 – регулятор тиску; 4, 5 – ресивери; 6 – блок керування; 7 – датчик кутових швидкостей коліс; 8 – модулятор тиску

У пневмопривід увімкнено додатковий ресивер, потреба в якому зумовлена збільшенням витрати стисненого повітря при встановленні АБС у результаті багаторазового впуску стисненого повітря і випуску його в процесі гальмування.

У двоконтурних гідроприводах автомобілів з АБС (рис. 6.4.24) установлено два автономних гідроакумулятори, тиск рідини в яких підтримується на рівні 14 – 15 МПа.

Рис. 6.4.24. Схема двоконтурного гальмівного гідроприводу автомобіля з АБС:

1 – датчики кутових швидкостей коліс; 2 – модулятори; 3 – блоки керування; 4 – гідроакумулятори; 5 – зворотні клапани; 6 – клапан керування; 7 – гідронасос; 8 – зливний бачок

У цьому гальмівному гідроприводі застосований двосекційний клапан керування 6, що забезпечує слідкувальну дію, тобто пропорційність між зусиллям на гальмівній педалі і тиском рідини в гальмівній системі. При натисканні на гальмівну педаль тиск рідини від гідроакумуляторів 4 передається до модуляторів 2, які автоматично керуються електронними блоками 3, що отримують інформацію від колісних датчиків 1.

Застосування АБС у гальмівних системах забезпечує кращі гальмівні якості автомобіля в будь-яких умовах гальмування. Недоліками, що обмежують застосування АБС, є їх висока вартість і недостатня довговічність порівняно з іншими елементами гальмівної системи.

6.4.7. Основні несправності гальмівних систем і способи їх усунення

Безпека руху автомобілів і тракторів багато в чому залежить від справності гальм і вмілого користування ними.

Справність гальмівної системи характеризується величиною гальмівного шляху, який для вантажних автомобілів із повною масою 3,5 – 12 т має бути не більшим за 18 м, а для автопоїздів на їхній базі – не більшим за 22 м.

Під час експлуатації машин слід дотримуватись герметичності гідравлічного і пневматичного гальмівних приводів. Стоянкова гальмівна система має утримувати вантажні автомобілі та автопоїзди у спорядженому стані на ухилі до 31 %.

У процесі експлуатації слід уникати частого і різкого гальмування, оскільки це призводить до прискореного зношування накладок гальмівних колодок і гальмівних барабанів.

Щоденно перед початком роботи перевіряють дію гальмівної системи. Наприкінці роботи видаляють конденсат із балонів пневмосистеми, відкривши зливні крани.

Несправності гальмівних систем (табл. 1), які усувають під час технічного обслуговування тракторів та автомобілів, спричинюють неповне, неоднорідне гальмування або неможливість розгальмування.

Таблиця 1

Несправності гальмівних систем