Гальмівна система автомобіля
Типи гальмівних механізмів і принцип дії
Пристрій гальмівних механізмів
Гальмівний механізм автомобіля з пневматичним гальмівним приводом
Загальні відомості гальмівної системи автомобіля
Автомобіль має декілька гальмівними систем.
Робоча гальмівна система автомобіля служить для зниження швидкості рухомого автомобіля з необхідною ефективністю аж до повної його зупинки. Вона приводиться в дію зусиллям ноги водія, прикладеним до педалі, а ефективність її дії оцінюється величиною гальмівного шляху і максимальним уповільненням автомобіля.
Гальмівна система стоянки служить для утримання зупиненого автомобіля нерухомим щодо дороги, зокрема на підйомі або спуску з ухилом 160 повністю навантаженого автомобіля.
Вона приводиться в дію від важеля (рукоятки) рукою водія.
Запасна система призначена для зупинки автомобіля при повному або частковому виході з ладу робочої гальмівної системи. За відсутності на автомобілі автономної запасної гальмівної системи її функції може виконувати справна частина робочої гальмівної системи (наприклад, контур приводу передніх або задніх колісних гальмівних механізмів) або гальмівна система стоянки.
Допоміжна гальмівна система (гальмо-сповільнювач) служить для регулювання швидкості руху автомобіля, розвантаження робочої гальмівної системи в умовах частого гальмування – на тривалих спусках, в містах і ін. Вона обов'язкова для автобусів з повною масою понад 5т і вантажних автомобілів з повною масою понад 12т. Для цієї системи використовують гідравлічні і електричні гальма-сповільнювачі, а також часто двигун автомобіля.
Перераховані системи включають один або декілька гальмівних механізмів, гальмівний привід і іноді підсилювач.
Гальмівні механізми автомобіля призначені для створення штучного опору обертанню коліс автомобіля або валів трансмісії. Гальмівні механізми робочої гальмівної системи перетворять кінетичну енергію рухомого автомобіля в тепло.
Гальмівний привід забезпечує передачу зусилля від органів управління до гальмівних механізмів і управління ними.
Типи гальмівних механізмів і принцип дії
Класифікація гальмівних механізмів виробляється по наступних ознаках: залежно від місця установки гальмівний механізм може бути: - колісний (загальмовує колесо), - трансмісійний (загальмовує який або вал трансмісії). За формою робочої поверхні, що обертається, гальмівні механізми класифікують на: - барабанні і дискові.
Рис. 21.6 Основні схеми гальм колодок барабанного типу.
Найбільше поширення набули барабанні гальмівні механізми колодок, які класифікують на: - гальмівні механізми з рівними приводними силами і одностороннім розташуванням опор (рис.21.6,а); - гальмівні механізми з рівними приводними силами і опорами колодок, що рознесуть (рис.21.6,б); - гальмівні механізми з одностороннім розташуванням опор і однаковими переміщеннями колодок (рис.21.6,в).
Барабанні гальма колодок розрізняють залежно від розташування опор колодок і характеру приводних сил.
Гальмо з рівними приводними силами і одностороннім розташуванням опор зображене на рис.21.6,а. Рівні приводні сили Р1 і Р2 виникають в результаті того, що площі поршнів циліндра однакові. Щоб оцінити роботу гальма, на схемі показані також реакції барабана на колодки, представлені у вигляді зосереджених сил N1 і N2, а також сили тертя Т1 і Т2. Для спрощення схеми реакції опор на колодки не показані. Якщо розглянути суму моментів сил, діючих на кожну з колодок, то виявиться, що гальмівний момент, створюваний колодкою 1, більше приблизно в 2-3 рази гальмівного моменту колодки 2. Пояснюється це тим, що момент сили тертя, діючий на колодку 1, співпадає по напряму з моментом приводної сили, унаслідок чого колодка захоплюється барабаном, що обертається. Момент сили тертя, діючий на колодку 2, протилежний по напряму моменту приводної сили, і тому сила тертя перешкоджає притисненню колодки до барабана. Колодка 1 називається первинною, а колодка 2 вторинної. При обертанні колеса в протилежну сторону функції колодок змінюються: колодка 2 працює як первинна, а колодка 1 – як вторинна.
Реакції N1 і N2 барабана на колодки, а також сили тертя Т1 і Т2 не рівні, унаслідок чого підшипники маточини колеса і інші деталі навантажуються додатковою силою. Таке гальмо є неврівноваженим. Гальмо працює з однаковою ефективністю при передньому і задньому ходу.
Розглянутий тип гальма застосовується в робочих гальмівних системах вантажних автомобілів середньої вантажопідйомності ГАЗ і легкових автомобілів (задні гальма автомобілів «Волга», «Таврія» і ін.).
Урівноваженим є гальмо з рівними приводними силами Р1 і Р2 і опорами, що рознесуть (рис.21.6,б). Кожна з колодок гальма приводиться в дію своїм гідроциліндром. Однакові розміри циліндрів забезпечують рівність приводних сил. При передньому ходу кожна колодка працює як первинна, унаслідок чого ефективність дії гальма при однакових розмірах його основних деталей вища, ніж у гальма попереднього типу. При задньому ходу обидві колодки працюють як вторинні, ефективність гальма істотно знижується. Гальма з рівними приводними силами і з опорами, що рознесуть, часто встановлюють на передніх колесах автомобілів, а на їх задніх колесах – гальма з рівними приводними силами і односторонніми опорами колодок. Таке поєднання дозволяє одержати велику гальмівну силу на передніх колесах, ніж на задніх відповідно нормальним реакціям на ці колеса.
На рис.21.6,в показана схема гальмівного механізму з нерівними приводними силами Р1 і Р2 і односторонніми опорами колодок. Колодки розтискають кулаком, що забезпечує їх однакове переміщення на опорах. Однакове переміщення колодок створює однакові реакції N1 і N2, а також сили Т1 і Т2, т. е.обеспечивается врівноваженість гальмівного механізму. Ефективність гальма однакова при передньому і задньому ходу. Подібні гальма застосовуються на автомобілях великої вантажопідйомності (ЗІЛ, МАЗ, КамАЗ і ін.).
Пристрій гальмівних механізмів
Гальмівний механізм з рознесеними опорами колодок.
Такий механізм представлений на рис.21.7.1, застосовується на легкових автомобілях ГАЗ, УАЗ і ін.
Він виконаний по схемі на рис.21.6,б. Обидві гальмівні колодки 3 (рис.21.7.1) з накладками з композиційних матеріалів притискують до барабана при гальмуванні за допомогою окремих гальмівних циліндрів 4 з поршнями 6.
Рис. 21.7.1 Робочий циліндр з пристроєм для автоматичного регулювання зазору
Тормозной механизм переднего колеса автомобиля ГАЗ-24
1—соединительная трубка; .2 — тормозной щит; 3— колодка; 4 — колесный тормозной цилиндр; 5 — упорное кольцо; б—поршень; 7 — стяжная пружина; 8— эксцентриковая шайба опорного пальца; 9 — опорный палец; 10-перепускной клапан
Колодки 3 мають ексцентричні опори – пальці 9. Опора складається з пальця 9 і ексцентрикової шайби 8, на яку надіта колодка 3. Пальці 9 закріплені гайками на дошці. Пружини 7 відводять колодки 3 від гальмівних барабанів після закінчення гальмування. При русі автомобіля вперед у разі гальмування колодки працюють обидва як первинні.
До складу колісного гальмівного циліндра окрім поршня 6, циліндра 4, перепускного клапана 10 і ущільнюючих манжет входить пристрій для автоматичного регулювання зазора між колодкою і барабаном. Воно складається із сталевого розрізного кільця 5 встановленого в прорізі на поршні 6 без натягу з осьовим зазором біля 2мм. У циліндрі 4 кільце встановлено з натягом. При поворотному ходу поршня 6 він може переміститися лише на величину осьового зазору в 2мм, так зусилля стягнутої пружини 7 не достатньо щоб зсунути кільце. Кріпляться гальмівні циліндри за допомогою пальців 9 колодок. Мітка на пальцях 9 зміщена у бік ексцентричності шайб, на яких встановлені колодки.
Заднє гальмо автомобілів ГАЗ, УАЗ і ін. (рис.21.7.2) має один робочий циліндр 11 з двома поршнями 8 і має автоматичні регулювання зазору. Опори 2 колодок мають одностороннє розташування. Задні гальмівні механізми одночасно є гальмівними механізмами робочої і стоянки гальмівних систем. У них входять приводний важіль 14 встановлений на осі, закріпленій на колодці. При гальмуванні гальмом стоянки трос привід повертає важіль 14 вліво. Важіль 14 переміщає стрижень 12 і через маятниковий 5 і регулювальний ексцентрик 4 притискує колодку 6 до барабана. Одночасно важіль 14, повертаючись щодо стрижня 12 притискує колодку 13 до барабана. При відпуску троса під дією пружини 10 колодки повертаються в початкове положення. Гальмівні барабани – литі з сірого чавуну із залитим сталевим диском. Окрім автоматичного регулювання зазору між колодками і барабаном робиться регулювання за допомогою опорних пальців 2 колодок за рахунок повороту пальців 2 з ексцентричними шайбами 1. Регулювання ручного гальма здійснюється ексцентриком 4.
Рис 21.7.2 Гальмівний механізм заднього колеса автомобіля ГАЗ-24
1 — ексцентрики опорних пальців; 2 — опорний палець; 3 — перепускний клапан; 4 — регулювальний ексцентрик приводу робочого гальмівного механізму; 5 — маятниковий важіль; 6—передня колодка; 7 — захисний ковпак; 8—поршень; 9 — наполегливе кільце; 10—стягнута пружина; 11 — колісний гальмівний циліндр; 12 — розтискний стрижень; 13 — задня колодка; 14 — важіль гальмівного механізму заднього колеса
Гальмівний механізм автомобіля з пневматичним гальмівним приводом
Основні вузли гальмівного механізму змонтовані на супорті 1 (рис.21.7.3), жорстко пов'язаному з фланцем картера заднього моста. На осях 2, закріплених в супорті 1 вільно спираються дві гальмівні колодки 7 з прикріпленими до них фрикційними накладками 4. Останні мають серпоподібний профіль, відповідно до характеру їх зносу. Осі 2 колодок ексцентрикові, що дозволяє при збірці гальма правильно зцентрувати колодки з гальмівним барабаном. При гальмуванні колодки 3 розсуються 5-образним розтискним кулаком 12 і притискаються до внутрішньої поверхні гальмівного барабана, створюючи перешкоду обертанню колеса. Для зниження тертя між розтискним кулаком 12 і колодками 7 встановлені ролики 13. У початкове положення колодки 7 повертаються стягнутими пружинами.
Вал розтискного кулака 12 обертається в кронштейні, на якому встановлена гальмівна камера. На кінці валу розтискного кулака 12 кріпиться важіль 14 регулювального механізму черв'ячного типу, сполучений з штоком гальмівної камери.
Рис. 21.7.3 Гальмівні механізми автомобілів КамАЗ-5320 і МАЗ-5335:
а — колісний гальмівний механізм; б – регулювальний важіль гальмівного механізму автомобіля КамАЗ-5320; у - колісний гальмівний механізм автомобіля МАЗ-5335; 1 — вісь колодок; 2 — супорт; 3 — щиток; 4 — гайка осі; 5 – накладка осі колодок; 6 — чека осі колодки; 7 — колодка; 8 — пружина; 9 — фрикційна накладка; 10 — кронштейн розтискного кулака; 11 — вісь ролика; 12 — розтискний кулак; 13 – ролик колодки; 14 — регулювальний важіль; 15 — вісь черв'яка; 16 — кулька фіксатора; 17 — черв'як; 18 — черв'ячне колесо; втулка 19—розпору; 20—барабан; 21 — гальмівна камера; 22— вилка; 23 — шток; 24 — мембрана
Розтискний кулак 12 приводиться в дію при подачі повітря в гальмівні камери або при гальмуванні гальмом стоянки (запасним), коли випускають повітря з пружинних акумуляторів енергії.
Гальмівна камера без пружинного енергоакумулятора типу 24 (рис.21.7.4,а)
Гальмівна камера типу 24 діафрагменна, призначена для приведення в дію гальмівних механізмів коліс переднього моста при включенні робочої гальмівної системи. Цифра 24 указує величину активної площі діафрагми в квадратних дюймах при ходу витоку, відповідному правильному регулюванню гальмівного механізму.
Гальмівна камера складається із сталевого штампованого корпусу 2 з кришкою 3, між якими затиснена гумова діафрагма 5 і стягнуті між собою хомутом їх двох напівкілець з болтами і гайками. Під діафрагмою встановлений диск з привареним штоком 1. На шток 1 навернена на різьбленні вилка 7, сполучена з регулювальним важелем гальмівного механізму. Диск штока 1 притиснутий до діафрагми 5 поворотною пружиною 6. Порожнина над діафрагмою сполучена з магістраллю робочої гальмівної системи, що підводить. Порожнина під діафрагмою сполучена з атмосферою через дренажні отвори. Камера кріпиться до кронштейна двома болтами, привареними до фланця, встановленого усередині камери і притиснутого до корпусу пружиною 6. На шток 1 камери зовні встановлений брудазахісний гумовий чохол. При подачі стислого повітря в камеру, діафрагма 5 впливає на диск і переміщає шток 1, який через регулювальний важіль повертає вал розтискного кулака. Кулак притискує колодки до гальмівного барабана. 
Рис. 21.7.4 Гальмівні камери автомобілів сімейства КамАЗ:
а—тіпа 24; б—тіпа 20 з енергоакумулятором; у – схема роботи камери за відсутності гальмування; г – схема роботи камери при гальмуванні робочим гальмівним механізмом; д— схема роботи камери при гальмуванні запасним і стоянкою гальмівними механізмами; е — схема роботи камери при механічному розгальмовуванні гальмівних механізмів; 1 — шток. 2 — корпус; 3 – кришка корпусу; 4 – штуцер; 5 — мембрана; 6 і 14 — пружини; 7 — вилка; 8 — диск; 9 — фланець циліндра; 10 — підп'ятник; 11—циліндр; 12— поршень; 13 — ущільнювач поршня; 15 – гвинт; 16 – наполеглива шайба; 17 — дренажна трубка; 18 – толку гель; 19 — підшипник
При розгальмовуванні повітря випускається з камери і диск з штоком і діафрагмою під дією пружини повертаються в початкове положення.
Гальмівна камера з пружинним енергоакумулятором типу 20/20 (рис.21.7.4,б)
Для приведення в дію гальмівних механізмів коліс заднього і середнього мостів при включенні робочої, стоянки і запасної гальмівних систем служать гальмівні камери з пружинними енергоакумуляторами типу 20/20.
Корпус 2 гальмівної камери з кришкою сполучений двома півкільцями стягнутого хомута. Між корпусом і кришкою затиснена діафрагма 5. Диск 8 діафрагми сполучений з штоком 1 за допомогою підп'ятника, наверненого на шток 1 і закріпленого контргайкою. Підп'ятник разом з штоком має нагоду переміщатися щодо диска 8, що забезпечує додатковий хід штока при роботі пружинного енергоакумулятора у разі обмеження ходу диска 8. До фланця кришки болтами прикріплений фланець 9 циліндра 11 пружинного енергоакумулятора через прокладку.
Усередині циліндра встановлена могутня пружина 14 впливаюча на поршень 12 з гумовим ущільнювачем 13. Знизу в поршень 12 вставлена наполеглива шайба 16 і впресована сталева труба штовхача 18 з підп'ятником 10 і ущільнювачем. Усередині труби змонтований пристрій для механічної затримки гальмівного механізму. Воно складається із сталевого гвинта укрученого в бобишку циліндра і наполегливого стопорного кільця, що замикає підшипник 19 на хвостовике гвинта 15.
Верхня порожнина циліндра енергоакумулятора зв'язана дренажною трубкою 17 з внутрішньою порожниною гальмівної камери.
При русі стисле повітря з балонів постійно підводиться в підпоршневий простір. Поршень 12 з штовхачем 18 знаходяться у верхньому положенні, а силова пружина 14 повністю стисла (рис.21.7.4.в).
При гальмуванні робочою гальмівною системою стисле повітря подається через інший від в наддіафрагменну порожнину. Діафрагма 5, прогинаючись, впливає на диск 8, шток 1 і повертає регулювальний важіль з розтискним кулаком (рис. 21.7.4г).
При включенні гальмівних систем стоянки або запасної повітря з-під поршня 12 випускається, пружина 14 розтискає, і поршень 12 переміщається вниз. Штовхач 18 штока через діафрагму впливає через підп'ятник 10 на шток 1 гальмівної камери, який повертає важіль розтискного кулака. Відбувається загальмовування автомобіля (рис.21.7.4,е).
