Пневматический тормоз своими руками

Тормоза с пневматическим приводом: что общего у поезда и грузовика?

Знаете как работает тормозная система с пневматическим приводом? Сегодня порадуются любители тяжёлой, грузовой техники, а вместе с ними и мы все попытаемся понять эту пневматическую систему тормозов, которая является отличительной особенностью подобного вида транспортных средств.

Когда ещё не было автомобилей…

Надо сказать, что пневматические тормоза (использующие воздух в качестве рабочего тела) – изобретение не новое. Их история начинается ещё в конце ХIХ века, и разрабатывались они не для автомобилей, коих в те времена ещё толком то и не было, а для железнодорожного транспорта, развивающегося тогда семимильными шагами.

Своим появлением они решили сразу несколько проблем – позволили поездам стать более мощными, а также перевозить больше грузов, так как только пневматика смогла обеспечить адекватное тормозное усилие для тяжёлых составов.

До автомобилей это чудо инженерной техники добралось лишь в 40-е годы ХХ столетия, когда стали появляться поистине большегрузные тягачи и другая, нелёгкая техника на колёсах.

Пневматические тормоза: только воздух нам поможет

Почему лишь пневматический привод подходит для подобных транспортных средств? На самом деле вся проблема в человеке, а вернее в его ограниченных силах.

Эффективность привычных для нынешних легковушек гидравлических тормозов и уже тем более механических в любом варианте исполнения зависит от силы нажатия на педаль, и даже вакуумный усилитель, призванный помочь водителю, не всесилен.

А теперь представьте, с какой силой надо давить на педаль, чтобы остановить многотонный грузовик с прицепом.

Даже если создать гидравлическую систему, нагнетаемую, например, мощным насосом, то для того чтобы погасить энергию движения столь крупной техники, давление пришлось бы повысить до огромных величин, что влияло бы на надёжность всей схемы.

Справиться с этой задачей сможет только пневмопривод. О его принципе действия и конструкции далее.

Как работает тормозная система с пневматическим приводом?

Итак, как же заставить воздух работать на нас? Чтобы разобраться в этом, давайте рассмотрим общее устройство пневмотормозов. Простейшая схема состоит из таких элементов:

• компрессор;
• ресивер (воздушный баллон);
• кран;
• тормозной цилиндр (камера);
• колодки;
• педаль.

Схема простейшего пневмотормоза автомобиля

Работают вышеперечисленные механизмы вместе следующим образом. Одним из ключевых игроков команды выступает компрессор, который постоянно во время движения закачивает под давлением воздух в ресиверы.

В остальной части системы в это время держится низкое давление, но как только Вы нажимаете педаль – всё меняется.

В момент нажатия поворотная пробка крана изменяет положение и соединяет ресиверы с тормозным цилиндром. Попавший в него под большим давлением воздух, давит на диафрагму, которая в свою очередь перемещает шток, соединённый одним концом с разжимным кулаком.

Этот кулак последнее препятствие между энергией сжатого воздуха и тормозными колодками, которые сдаются под его напором и зажимают тормоза.

Когда педаль отпущена, кран возвращается в исходное положение, тем самым соединяя тормозную камеру с атмосферой. Давление в ней падает, тормоза отпускаются.

Хорошие и не очень стороны пневматики

Мы рассмотрели самый примитивный случай пневматической тормозной системы, в реальных конструкциях всё гораздо сложнее. Кстати, о сложности – это один из недостатков таких схем. Какие ещё минусы, а также какие плюсы есть у них?

Начнём с хороших сторон. Неоспоримым преимуществом пневмотормозов, о котором мы уже говорили, является возможность генерировать большие усилия на тормозные колодки, при этом педаль нажимается без особых проблем. Помимо этого, такие системы прощают небольшие негерметичности в магистралях, обладают высокой надёжностью и КПД, достигающим 80-85%.

Схема тормозной системы автомобиля

Конечно же, есть и недостатки. К ним относится большое время срабатывания пневматики, габариты и сложность системы, отбор мощности двигателя машины на работу компрессора, а также вероятность остаться без тормозов в морозы, так как в магистрали довольно часто попадает вода и при минусовых температурах она превращается в лёд, блокируя циркуляцию воздуха.

Вот мы и узнали как работает тормозная система с пневматическим приводом, которую вы, коллеги-автолюбители, не встретите на легковушках. А я продолжу знакомить вас с устройством машин и уже готовлю следующую интересную статью.

Источник

Принципиальная схема пневматического привода тормозов грузового автомобиля и прицепа

Разновидности тормозной системы

Основным критерием такой классификации является источник сил, под воздействием которых прекращается движение полуприцепа. В зависимости от этого тормоза бывают:

• Фрикционными. В этом случае силы, приводящие к остановке транспорта, появляются от трения определенных соприкасающихся деталей.
• Электрическими. Здесь происходит электромагнитное взаимодействие между частями конструкции. При этом они не соприкасаются.
• Гидравлическими. Тормоза срабатывают за счет действия жидкости, заключенной между подвижным элементами.
• Моторными. Силы, препятствующие движению, возникают при участии двигателя, нужным образом воздействующего на колеса.
• Пневматическими. Именно такие тормоза обычно находятся в устройстве современного полуприцепа. В их работе участвует множество взаимосвязанных элементов.

Устройство пневматической системы торможения

Особенностью такой системы является использование для остановки грузового автомобиля и полуприцепа энергии воздуха. Находящийся в сжатом состоянии, он циркулирует в отдельных деталях. Тормозная система полуприцепа имеет привод. Под ним подразумеваются компоненты, обеспечивающие взаимосвязь блока управления и непосредственно тормоза.

Функциональные части привода

Таких сегментов два. Первый называют приводом управления. Эта часть включает в себя элементы, отвечающие за приведение в действие тормоза. Они же управляют запасами энергии. Другая часть – энергетический привод. Представляет собой совокупность компонентов, с помощью которых тормозной механизм питается сжатым воздухом. Энергию получают тормозные камеры, пневмоцилиндры и другие составляющие системы.

На элементах привода можно встретить следующие обозначения:

• 1 – этой цифрой отмечается вход питающей магистрали. Бывает, что управляющий сигнал заодно выполняет функции питающего. Тогда тоже используется маркировка единицей.
• 2 – на конструктивных элементах и схемах двойкой обозначаются выходные сигналы.
• 3 – такая цифра на деталях сообщает о связи с атмосферой.
• 4 – четверка, нанесенная на клапаны, регуляторы тормозных сил, кран и так далее указывает на вход управляющего пневмосигнала.

Питающий контур привода

Пневматическая система полуприцепа с тягачом имеет привод, состоящий из нескольких контуров. Каждый из них действует автономно. Такое устройство является оптимальным для исправной работы тормоза и обеспечения безопасности. В питающем контуре привода находятся следующие элементы:

• Компрессор. Этот важнейший прибор выполняет три основных задачи. Он забирает воздух из атмосферы, сжимает его и направляет дальше в отделы системы.
• Осушитель. Его предназначение заключается в освобождении сжатого воздуха, участвующего в действии тормозной системы, от ненужных компонентов. Осушитель отфильтровывает водяные пары и различные примеси, например частицы масла. Такая подготовка воздуха необходима для безаварийной работы тормоза, особенно в морозное время.
• Предохранители. Эти элементы в составе тормозной системы нужны, чтобы не допустить при минусовой температуре замерзания воды. Той, что оседает в виде конденсата на поверхностях привода. Но в настоящее время тормоза зачастую лишены предохранителей – современные осушители и без того хорошо подготавливают воздух для работы системы.
• Регулятор давления. Уберегает шланги от воздействия слишком больших нагрузок. Давление в них не должно превышать 8 атмосфер. Если его показатели приближаются к этому значению, срабатывает специальное устройство, перенаправляющее воздух в цилиндры. Регулятор давления часто объединяется в общий узел с осушителем.

Четырехконтурный защитный клапан

Поступающий от компрессора сжатый воздух проходит через четырехконтурный клапан. На это устройство возложено несколько функций. Прежде всего, это распределение воздуха по остальным контурам привода. Два из них являются независимыми частями рабочей тормозной системы. Третий – относится к действию стояночного тормоза. Еще один – отвечает за питание других включенных в устройство транспортного средства потребителей воздуха, таких как пневматическая подвеска, пневмогидроусилитель сцепления и других.

Четырехконтурный клапан в составе тормозной системы не только распределяет воздух, но и обеспечивает его последовательное поступление в контуры, исходя из показателей давления. Этот же клапан при нарушении герметичности в каком-либо контуре сохраняет ее в остальных.

Другие элементы тормозной системы

• Ресиверы. Это емкости, в которых накапливается воздух для дальнейшего использования в тормозной системе. Выглядят как баллоны.
• Ножной тормозной кран. Под его управлением действуют рабочие тормоза.
• Ручной тормозной кран. Здесь в качестве объекта управления выступают стояночные тормоза.
• Энергоаккумуляторы. Благодаря этим устройствам возможно запасание энергии. Тормозная система полуприцепа использует ее, когда сжатый воздух перестает поступать в обычном режиме.
• Тормозные камеры. Отвечают за процесс преобразования воздушного давления в работу по включению механизмов, вызывающих торможение полуприцепа.
• Колодки. Эти детали создают отрицательное ускорение. Колодки и тормозной диск контактируют между собой. Это взаимодействие приводит к перераспределению и угасанию кинетической энергии и остановке полуприцепа.
• Манометр. Указанный прибор водитель видит на рабочей панели. Он отображает показатели давления в тормозной системе.

Аварийная тормозная система

Аварийная система тормозов используется для аварийного затормаживания автоприцепа в случае нарушения сцепки с тягачом. Представляет собой дополнительный страховочный трос, который активирует привод колесных тормозных механизмов в случаях обрыва ТСУ в процессе движения.

По Правилам Дорожного Движения тормозной путь тягача с прицепом, оснащенным рабочей тормозной системой или же без нее, в процессе торможения не должен превышать 13,6 (14,5) метра. Эти данные действительны для условий ровного сухого асфальта и начальной скорости 40 км/ч.

Принцип работы пневматического тормоза

Одновременно с запуском двигателя начинает работать компрессор тормозной системы. Этот насос втягивает атмосферный воздух, который будет использоваться тормозной системой, сжимает его и подает в систему. Осушитель оптимизирует состав воздушных масс. Регулятор поддерживает нужное давление. А лишний воздух через выпускной клапан поступает назад в атмосферу.

Сжатый компрессором и обработанный воздух собирается в баллонах-ресиверах. В транспорте имеется тормозная педаль. Когда водитель жмет на нее, срабатывает кран управления и воздух по шлангам перемещается из ресиверов в тормозные камеры. Они заставляют действовать колодки. Те направляют энергию воздуха на дисковые (барабанные) элементы. Движение полуприцепа прекращается.

Когда водитель ослабляет педаль управления тормозами, камеры освобождаются от воздуха. Он возвращается в атмосферу. Детали тормоза за счет пружин занимают исходное положение. Скорость полуприцепа набирает обороты.

Стояночные и аварийные тормоза

В соответствующем контуре воздух из ресивера поступает на ручной тормозной кран. Тот , служит для управления подачей воздуха в энергоаккумуляторы. Из них с помощью крана сбрасывается давление. В результате пружина воздействует на шток тормозной камеры. Колодки плотно прижимаются к диску. Создаются условия для безопасной остановки тягача и прицепа. Энергоаккумуляторы не доспукают возникновение аварии при движении транспорта. Когда давление в тормозной системе становится ниже требуемого, они обеспечивают остановку техники.

Если тормоза на полуприцепе имеют камеры, оснащенные энергоаккумуляторами, для управления секциями последних собирается специальная сеть. Воздух продвигается по питающей магистрали и, минуя тормозной кран, поступает в ресивер. По управляющей магистрали сигнал передается в цепь управления краном. В конструкции также есть регулятор тормозных сил или пара таких устройств – количество определяется расположением осей. Регуляторы корректируют сигнал, который отдает кран управления тормозами, и тот затем направляется в антиблокировочную систему.

Стояночная тормозная пневмосистема

При изменении положения рычага тормозного крана с ручным управлением 16 полностью сбрасывается рабочее давление сжатого воздуха в пружинном энергоаккумуляторе пневмоцилиндра 19. В таком состоянии усилие на колесные тормозные механизмы, прилагается за счет сил упругости пружин пневмоцилиндров. Одновременно сбрасывается давление воздуха в магистрали на участке от тормозного крана 16 с ручным управлением до крана управления тормозом прицепа 17. При стоянке автопоезда удержание прицепа осуществляется путем подачи давления в управляющую магистраль. Так как, Директивы Совета Европейского Экономического Сообщества (ККЕС) включают требование, чтобы грузовой автопоезд (грузовой автомобиль и прицеп) мог удерживаться на месте только за счет тормозной системы автомобиля, то в тормозной системе прицепа можно сбросить давление переводом рычага тормозного крана с ручным управлением в «Положение контроля». Это позволяет проверить, отвечает ли стояночная тормозная система автопоезда требованиям ККЕО.

Особенности работы АБС

Тормоза транспортных средств зачастую дополняются антиблокировочной системой. Она нужна для облегчения управления техникой, прекращающей движение. Благодаря АБС в этот момент лучше сохраняется устойчивость полуприцепа. Принцип действия указанного механизма заключается в контроле за вращением колес и при их блокировке снижении давления в тормозной системе. За счет этого колеса получают возможность проворачиваться, что улучшает их сцепление с дорогой. А само торможение оказывается более управляемым и быстрым.

Компоненты АБС и описание их функций:

• Колесные датчики, работающие по принципу электромагнитной индукции. Эти приборы устроены так, что могут улавливать начало блокировки колес.
• Блок управления. Принимает и обрабатывает сигналы, поступающие от датчиков, и принимает решение о включении в работу исполнительных элементов.
• Модуляторы. Функционируют как исполнительные механизмы. Модулятор также называют электромагнитным клапаном.

В целом действие АБС аналогично особым приемам торможения, к которым прибегают опытные водители для предупреждения юза. Они прерывисто и часто нажимают на педаль тормоза, в результате чего удается избежать сильного скольжения колес и потери управления. Но электроника все-таки работает эффективнее и надежнее любого, даже самого опытного шофера.

Вспомогательная тормозная система

При отказе рабочих тормозных контуров 1 и 2 автопоезда можно затормозить с помощью пружинных энергоаккумуляторов пневмоцилиндров 19. Усилие на торможение, необходимое для тормозных механизмов колес, создается, как уже указывалось в разделе «Стояночная тормозная система», за счет силы упругости предварительно сжатых пружин энергоаккумуляторов пневмоцилиндров 19. При этом, давление в пневмоцилиндрах сбрасывается не полностью, а только до уровня, необходимого для создания требуемого усилия торможения.

Система контроля и сигнализации

На нее возложены две важные функции. Первая – контроль за состоянием системы торможения в любой момент времени. Вторая – быстрое срабатывание в условиях аварийной ситуации и оповещение водителя о неполадках. Такая система начинает работать уже при включении замка зажигания.

В ее состав входит манометр, сообщающий водителю показатели давления, или два таких прибора – по числу контуров рабочего тормоза. Другие компоненты – индикаторные лампы. Они горят разными цветами и сигнализируют о состоянии тормозной системы на основе данных, полученных от датчиков. Таким образом, водитель своевременно получает информацию о текущем положении дел в механизмах, вызывающих остановку транспорта. А это повышает безопасность эксплуатации техники.

Тормозная система полуприцепа на первый взгляд устроена сложно. Для прекращения движения транспортного средства в ней могут использоваться разные силы. Чаще всего применяется энергия находящегося под давлением воздуха. В системе много компонентов с разными функциями. Полезно разобраться в особенностях их работы, чтобы быстро устранять сбои и безопасно эксплуатировать полуприцеп.

Источник