Гальмівна система транспортного засобу використовується для зниження швидкості автомобіля та утримання його на місці. Іншими словами, завдання гальм полягає в зниженні швидкості автомобіля, визначеної водієм, до повної зупинки автомобіля.
Щоб уможливити цей процес, сила опору (тертя) повинна бути створена між компонентами, що безпосередньо діють на колеса транспортного засобу, а потім передана як гальмівний момент на колеса автомобіля та дорожнє покриття.
Залежно від часу роботи розрізняють наступні види гальмівних механізмів:
- миттєвої дії – діє короткочасно, але з високою ефективністю. Це спричиняє затримку руху транспортного засобу, знижуючи його швидкість за задумом водія.
- безперервної роботи - (так званий сповільнювач) - пристосований для роботи будь-який тривалий час. Він викликає помірну затримку в русі транспортного засобу, в основному використовується у вантажівках і автобусах і в основному використовується для розвантаження робочих гальм автомобіля, наприклад, під час спуску.
- парковка - пристосована для утримання автомобіля в нерухомому стані (зупинці) необмежений час.
За своєю будовою гальмівні системи можуть бути:
- барабанні,
- дискові.
Гальма за способом дії поділяються на:
- системи з механічним приводом,
- системи з гідравлічним приводом,
- системи з пневматичним приводом.
Барабанні гальма
Основні вузли барабанного гальма показані на рис. 5.1.
Рисунок 5.1 Барабанне гальмо [5]:
1 - гальмівний барабан, 2 - маточина колеса, 3 - гальмівний диск, 4 - кришка ведучого моста, 5 - цапфа, 6 - гальмівні колодки, 7 — розтискний кулак, 8 - пружина втягування колодок.
Гальмівний барабан (1) обертається разом із маточиною колеса (2), до якої він прикріплений. Усередині барабана розташовані гальмівні колодки з фрикційними накладками (6), закріпленими на цапфах (5). Штифти жорстко закріплені на нерухомому гальмівному диску (3). Колодки розсуваються розтискним кулаком (7), повернутим на певний кут в результаті натискання водієм педалі гальма. Поворот розтискного кулака притискає гальмівні колодки до внутрішньої поверхні гальмівного барабана і викликає сили тертя, які зупиняють гальмівний барабан. Після послаблення натискання на педаль гальма розширювач перестає діяти на гальмівні колодки, а пружина (8) відтягує їх від барабана. Через те, що одна колодка сильніше притискається до поверхні барабана, накладки колодок зношуються нерівномірно. Одна з колодок називається паралельною через той же напрямок обертання, що й барабан (на малюнку позначено літерою А). Друга колодка (позначена літерою В) називається контробертовою. Вона обертається навколо шпильки в протилежному напрямку до барабана. Таке розташування колодок і розтискного кулака називається симплексним розташуванням.
Щоб усунути це небажане явище, використовуються інші способи розведення гальмівних колодок: дуплексна система і самопідсилювальна.
Рисунок 5.2. Системи гальмівних колодок [5]:
а) симплекс, б) дуплекс, в) самопідсилювальні.
Як видно на рис. 5.2б, дуплексна система оснащена двома робочими циліндрами. Завдяки своєму розташуванню обидві колодки розташовані симетрично, і тиск, який вони чинять на барабан, є однаковим.
У самопідсилювальній системі (рис. 5.2в) нижні кінці губок шарнірно з’єднані з’єднувачем, не пов’язаним з гальмівним диском. При цьому створюється плаваючі колодки. Таке рішення призводить до того, що при гальмуванні задня губка тягне обертовий барабан, а за допомогою з'єднувача додатково притискає зустрічну колодку. В результаті обидві колодки працюють практично однаково.
У розглянутих вище прикладах також можна побачити, що розтискні кулаки колодок не є механічними. Це гідроциліндри, робота яких пов'язана з подачею гальмівної рідини під значним тиском. Гідравлічна система приводу гальм буде обговорюватися нижче.
Гальмівні колодки - елементи гальмівних систем, безпосередньо відповідальні за формування гальмівного зусилля. Найчастіше їх виготовляють у вигляді зварних деталей із штампованих деталей з листового металу або литих (практично тільки у вантажівках). Їх зовнішніми поверхнями, що безпосередньо контактують з гальмівним барабаном, є фрикційні накладки, виготовлені з матеріалів, стійких до високих температур, зберігаючи при цьому значний коефіцієнт тертя. Накладки кріпляться до колодок склеюванням або заклепками (колодки вантажівок і автобусів). Гальмівні колодки працюють в дуже складних умовах, вони сильно нагріваються, тому повинні бути достатньо жорсткими і не піддаватися деформуванню. Механізми розміщені на маточині, які дозволяють колодкам ковзати до центру колеса, щоб компенсувати будь-який люфт, який виникає між поверхнею барабана та зношенням фрикційної накладки. Це називається автоматичне регулювання колодки.
Дискові гальма
У дискових гальмах (рис. 5.3) сила тертя виникає між фрикційними колодками і плоскою поверхнею гальмівного диска, що обертається разом із маточиною колеса.
Рисунок 5.3 Дискові гальма [5]:
а) принцип дії, б) зовнішній вигляд.
Як видно на рис. 5.3 а), фрикційні накладки притиснуті до гальмівних дисків з обох сторін. Сила тертя між гальмівними колодками та гальмівним диском, що обертається разом із колесом, призводить до зменшення або зупинки обертання колеса. Фрикційні вставки, інакше гальмівні колодки, виготовляються з металевих пластин, покритих фрикційними накладками. Ці вставки розміщені в корпусі гальмівного супорта навколо гальмівного диска.
Гальмівні диски виготовлені з чавуну, поверхні тертя фрезеровані, а іноді також шліфовані. Товщина гальмівних дисків зазвичай становить від 12 до 20 мм.
У конструктивних рішеннях даного типу гальмівної системи можливе застосування одного або двох гідроциліндрів, що показано на рисунку 5.4.
Рисунок 5.4 Системи гальмівних супортів [5]:
а) система з одинарним гідроциліндром, б) система з подвійним гідроциліндром.
1 - гідроциліндр, 2 - гальмівний диск, 3, 4 - фрикційні вкладиші, 5 - корпус супорта.
У системі з одним гідроциліндром (рис. 5.4а) до диска (2) притискаються фрикційні накладки, які ще називають гальмівними колодками (3). Натискання колодки з одного боку диска змушує корпус супорта (5) рухатися відносно диска і, у свою чергу, тисне на диск з іншого боку фрикційної вставки (4). Циліндр приводиться в дію завдяки надходженню всередину нього гальмівної рідини під певним тиском, що створюється в головному циліндрі.
У системі з двома гідравлічними циліндрами (рис. 5.4б) розширювачі розміщені по обидві сторони гальмівного диска, і прилив гальмівної рідини до них викликає одночасне натискання гальмівних колодок на гальмівний диск. У цьому рішенні корпус не рухається, він весь час залишається нерухомим.
В даний час широко використовуються гальмівні диски, що складаються з двох з'єднаних між собою дисків, завдяки чому досягається краще охолодження дисків, а отже, і підтримка практично однакової ефективності гальмування при холодних і гарячих гальмах. Такі диски називаються вентильованими (рис. 5.5).
Рисунок 5.5 Гальмівний вентильований диск.
Джерело: http://www.technikajazd.info
Як зазначалося раніше, гальма можуть бути приведені в дію різними способами (механічними, гідравлічними, пневматичними).
Механічна система керування гальмами сьогодні практично використовується у випадку допоміжних або стоянкових гальм, тому вона буде описана далі в матеріалі.
У випадку з легковими автомобілями система гідравлічного приводу знайшла практичне застосування. Робочим середовищем в ньому є рідина, яка називається гальмівною. У такій системі (рис. 5.6) натискання на педаль гальма (1) викликає переміщення поршня в головному циліндрі (2). Головний гальмівний циліндр створює всередині нього тиск, який потім через гальмівні магістралі (4) спрямовується до гідроциліндрів гідравлічних гальм (3).
Рисунок 5.6. Схема гідроприводу гальм [5]:
1 - педаль гальма, 2- головний циліндр, 3 - гідроциліндри, 4 - гальмівні магістралі, 5 - бачок гальмівної рідини.
Гальмівна рідина подається з резервуара гальмівної рідини (5), розташованого безпосередньо на корпусі насоса. Послаблення натискання на педаль гальма призводить до того, що гальмівні колодки відтягуються від барабанів (втягуються), а гальмівна рідина, яка була додатково накачана в колодки, видаляється з них (поршні втягуються) і повертається в бачок через головний циліндр.
Показана на рис. 5.6. система гідравлічного приводу гальм є найстарішим конструктивним рішенням. Його недолік полягає в тому, що в разі негерметичності будь-якого з елементів, повітря потрапляє в систему, викликаючи її блокування, і гальмівна рідина втрачає свої властивості, що, в свою чергу, перешкоджає коректній роботі системи. Щоб убезпечити водія і пасажирів від такої серйозної поломки однієї з найважливіших систем автомобіля, система була модифікована і сьогодні використання двоконтурної системи гальмування є нормою. На відміну від попередньої системи, де всі елементи працювали в одному контурі гідравлічних зв'язків, у двоконтурній системі використовуються два незалежних контури (рис. 5.7).
Рисунок 5.7. Приклад підключення двоконтурної системи керування гальмами [5].
Аналізуючи наведений малюнок, помічаємо, що між собою з'єднані такі пари коліс: ліва передня - права задня; права передня - ліва задня. Завдяки цій комбінації коліс праве переднє та ліве задні колеса продовжуватимуть гальмувати у разі обриву магістралі, наприклад, у лівому передньому колесі. З іншого боку, гальмо правого заднього колеса не буде працювати, тому що він з'єднаний в системі з колесом, на якому сталася поломка. Це рішення дозволяє транспортному засобу гальмувати, навіть якщо один контур не працює. Важливою відмінністю є і тип використовуваного головного гальмівного циліндра - він повинен бути двосекційним (кожна секція прокачує гальмівну рідину по своєму контуру).
У гідравлічній системі гальмівні магістралі можуть бути як жорсткими, так і гнучкими. Труби виготовлені зі стійких до тиску металевих трубок, прикріплених до шасі автомобіля. Гнучкі гальмівні шланги використовуються тільки в тих місцях, де потрібне переміщення елементів по відношенню один до одного: розташовані поруч з колесами, в підвісці автомобіля. Це дає можливість підключити керовані колеса до решти гальмівної системи.
Гальмівна рідина
Гальмівна рідина передає гідравлічний тиск, що створюється в головному циліндрі. Основним компонентом гальмівних рідин є гліколь, який має гігроскопічні властивості, тобто легко вбирає воду, наприклад, із навколишнього середовища. Тому дуже важливо регулярно перевіряти та міняти гальмівну рідину відповідно до рекомендацій виробника.
Параметром, що дозволяє визначити вміст води в рідині, є температура кипіння рідини (вона знижується зі збільшенням вмісту води в гальмівній рідині).
Через свій хімічний склад гальмівні рідини є небезпечними рідинами. Вони проявляють їдкі властивості і можуть викликати сильну алергію. В даний час використовуються гальмівні рідини, позначені символами: DOT3, DOT4, DOT5 (чим вище число в маркуванні, тим вище температура кипіння рідини). Наприклад, мінімум DOT3 - температура кипіння 205⁰C, а DOT5.1 - мінімальна температура кипіння 265⁰C.
Пневматичні системи приводу гальм
Пневматичні системи використовуються у вантажних автомобілях і автобусах. Такі системи забезпечують набагато більші гальмівні сили, з якими не справляються гідравлічні системи приводу гальм.
У пневматичних системах (рис. 5.8) натискання педалі гальма не безпосередньо притискає гальмівні колодки до барабана, а керує клапаном, який забезпечує подачу стисненого повітря до приводів, які взаємодіють з гальмівними колодками. Привід виконує роботу з притискання гальмівних колодок до барабана. В результаті при натисканні на педаль гальма водієві залишається тільки подолати жорсткість пружини в клапані управління, а зусилля на розтискних кулаках залежить від тиску повітря в системі і розміру приводів. Таким чином, можна отримати значні гальмівні сили, залежно від структури системи, з невеликими зусиллями водія.
Рисунок 5.8 Схема одноконтурної пневматичної гальмівної системи [5]:
1 - компресор, 2 - регулятор тиску, 3 - розморожувач, 4 - ресивери, 5 - витратний клапан, 6 - головний регулюючий клапан, 7 - манометр, 8 - гальмівні камери, 9 - кран керування гальмами причепа, 10 - запірний кран, 11 - роз'єм електропроводки автомобіля та причепа, 12 - кран керування гальмами причепа, 13 - балон стисненого повітря, 14 - регулятор гальмівного зусилля, 15 — гальмівні камери причепа.
Основними елементами пневматичного гальмівного приводу є:
- компресор - приводиться в дію двигуном автомобіля;
- ресивери - є накопичувачами для стисненого повітря до відповідного тиску;
- головний регулюючий клапан, з'єднаний з педаллю гальма - забезпечує надходження стисненого повітря до окремих елементів гальмівної системи;
- приводи, які з'єднані з механічними розширювачами губок окремих коліс;
- інші елементи, включаючи, але не обмежуючись: труби, муфти, елементи регулювання та контролю (клапани, манометри тощо), фільтри, водовіддільники тощо.
Пневматичні системи, як і гідравлічні, також можуть бути одноконтурними або двоконтурними. Додатковою перевагою пневматичних гальмівних систем є можливість підключення до них гальмівної системи причепа або напівпричепа.
Допоміжні пристрої гальмівних систем
Гальмівні системи іноді оснащуються допоміжними пристроями, що покращують роботу цих систем або підвищують ефективність гальмування. До основних допоміжних пристроїв відносяться: підсилювачі, коректори розподілу гальмівних зусиль і антибуксувальні пристрої.
- Підсилювачі використовуються в системах гідравлічного приводу гальм. Вони використовуються для зменшення зусилля, яке прикладає водій до педалі гальма. Це гідравлічно-пневматичні пристрої. Розрідження у впускній лінії двигуна використовується для підвищення тиску на поршень головного циліндра.
- Коректори розподілу гальмівних зусиль, завданням яких є забезпечення правильних пропорцій між навантаженнями на передню і задню осі автомобіля і гальмівними зусиллями, отриманими на цих осях. Коректори підвищують зчеплення шини з дорогою, але не забезпечують адекватних значень гальмівних зусиль при змінному зчепленні коліс.
- Антибуксувальні пристрої, завданням яких не допускати блокування коліс при гальмуванні. Найпоширенішою системою є ABS.
Завершення тесту
У вас залишилися невиконані завдання. Ви впевнені, що хочете завершити тест?
Тестування завершено.
Ви завершили тестування з розділу
"Діагностика гальмівної системи автомобілів"