Тормозная система автомобиля. Устройство и работа

 

При резком отпускании педали поршень 10 отходит в крайнее положение быстрее, чем перемещается манжета 9, и жидкость начинает заполнять освобождающуюся полость цилиндра. Одновременно в полости возникает разрежение. Чтобы устранить его, в днище поршня имеются отверстия, сообщающие рабочую полость цилиндра с внутренней полостью поршня. Через них жидкость перетекает в зону разрежения, чем и устраняется нежелательный подсос воздуха в цилиндр. При дальнейшем перемещении манжеты жидкость вытесняется во внутреннюю полость поршня и далее через перепускное отверстие 3 в резервуар.

 

Колесный тормозной цилиндр  тормозного механизма заднего колеса состоит из чугунного корпуса, внутри которого помещены два алюминиевых  поршня с уплотнительными резиновыми манжетами. В торцовую поверхность  поршней для уменьшения изнашивания  вставлены стальные сухари. Цилиндр с обеих сторон закрыт защитными резиновыми чехлами. Жидкость в полость цилиндра поступает через отверстие, в которое ввернут присоединительный штуцер. Для выпуска воздуха из полости цилиндра используется клапан прокачки, закрытый снаружи резиновым колпачком. В цилиндре имеется устройство для регулировки зазора между колодками и барабаном, представляющее собой пружинное упорное кольцо, вставленное с натягом в корпус цилиндра.

 

Во время торможения внутри цилиндра создается давление жидкости, под действием которого поршень перемещается и отжимает тормозную колодку. По мере изнашивания фрикционной накладки ход поршня при торможении становится больше и наступает момент, когда он своим буртиком передвигает упорное кольцо, преодолевая усилие его посадки. При обратном перемещении колодки под действием стяжной пружины упорное кольцо остается в новом положении, так как усилия стяжной пружины недостаточно, чтобы сдвинуть его назад. Таким образом, достигается компенсация износа накладок и автоматически устанавливается минимальный зазор между колодками и барабаном.

 

Колесный цилиндр тормозного механизма  переднего колеса действует только на одну колодку, поэтому отличается от колесного цилиндра заднего колеса внешними размерами и количеством  поршней: в цилиндре заднего колеса размещены два поршня, в цилиндре переднего - один. Все остальные детали цилиндров, за исключением корпуса, одинаковы по конструкции.

 

4. Тормозные жидкости

 

Тормозная жидкость является одной  из наиболее важных эксплутационных жидкостей в автомобиле, от качества которой зависит надежность работы тормозной системы и безопасность. Ее основная функция – передача энергии от главного тормозного к колесным цилиндрам, которые прижимают тормозные накладки к тормозным дискам или барабанам. Тормозные жидкости состоят из основы (ее доля 93–98%) и различных добавок, присадок, иногда красителей (остальные 7–2%). По своему составу они делятся на минеральные (касторовые), гликолевые и силиконовые.

 

Минеральные (касторовые) – представляющие собой различные смеси касторового масла и спирта, например бутилового (БСК) или амилового спирта (АСК) имеют сравнительно невысокие вязкостно-температурные свойства, так как застывают при температуре -30...-40 градусов и закипают при температуре +115 градусов.

 

Такие жидкости обладают хорошими смазывающими и защитными свойствами, негигроскопичны, не агрессивны к лакокрасочным покрытиям.

 

Но они не соответствуют международным  стандартам, имеют низкую температуру  кипения (их нельзя применять на машинах  с дисковыми тормозами) и становятся слишком вязкими уже при минус20°С.

 

Минеральные жидкости нельзя смешивать  с жидкостями на другой основе, так  как возможно набухание резиновых  манжет, узлов, гидропривода и образование  сгустков касторового масла.

 

Гликолевые тормозные жидкости, состоящие из спиртогликколевой смеси, многофункциональных присадок и небольшого количества воды. У них высокая температура кипения, хорошие вязкостные и удовлетворительные смазывающие свойства.

 

Основным недостатком гликолевых жидкостей является гигроскопичность (склонность поглощать воду из атмосферы). Чем больше воды растворено в тормозной жидкости, тем ниже ее температура кипения, больше вязкость при низких температурах, хуже смазываемость деталей и сильнее коррозия металлов.

 

Отечественная тормозная жидкость «Нева» имеет температуру кипения не ниже +195 градусов и окрашена в светло-желтый цвет.

 

Гидротормозные жидкости «Томь» и  «Роса» по свойствам и цвету аналогичны "Неве", но имеют более высокие  температуры кипения. У жидкости «Томь» эта температура составляет +207 градусов, а у жидкости «Роса» +260 градусов. С учетом гигроскопичности при содержании влаги 3.5% фактические температуры кипения для этих жидккостей равны соответственно +151 и +193 градусов, что превосходит аналогичный показатель (+145) для жидкости «Нева».

 

В России нет единого государственного или отраслевого стандарта, регламентирующего  показатели качества тормозных жидкостей. Все отечественные производители  ТЖ работают по собственным ТУ, ориентируясь на нормы, принятые в США и странах Западной Европы. (стандарты SAE J1703 (SAE – Общество автомобильных инженеров (США), ISO (DIN) 4925 (ISO (DIN) – Международная организация по стандартизациии FMVSS №116 (FMVSS – Федеральный стандарт США по безопасности автомобилей).

 

Наиболее популярными на данный момет являются отечественные и  импортные гликолевые жидкости, классифицируемые по температуре кипения и по вязкости в соответствии с нормами DOT – Department of Transportation (Министерство транспорта, США).

 

Различают температуру кипения «сухой» жидкости (не содержащей воды) и увлажненной (с содержанием воды 3,5%). Вязкость определяют при двух значениях температуры: +100°C и –40°C. DOT 3 – для относительно тихоходных автомобилей с барабанными тормозами или дисковыми передними тормозами;

 

DOT 4 – на современных быстроходных  автомобилях с преимущественно  диcковыми тормозами на всех  колесах;

 

DOT 5.1 – на дорожных спортивных  автомобилях, где тепловые нагрузки  на тормоза значительно выше.

 

Силиконовые изготавливаются на основе кремний-органических полимерных продуктов. Их вязкость мало зависит от температуры, они инертны к различным материалам, работоспособны в диапазоне температур от –100 до +350°С и не адсорбируют влагу. Но их применение ограничивают недостаточные смазывающие свойства.

 

Основанные на силиконе жидкости несовместимы с другими

 

Силиконовые жидкости класса DOT 5 следует  отличать от полигликолевых DOT 5.1, так  как сходство наименований может  привести к путанице.

 

Для этого на упакове дополнительно  обозначают:

 

ДОТ 5 – SBBF («silicon based brake fluids» - тормозная жидкость, основанная на силиконе).

 

DOT 5.1 – NSBBF («non silicon based brake fluids» - тормозная жидкость, не основанная  на силиконе).

 

Жидкости класса DOT 5 на обычных  транспортных средствах практически  не применяются.

 

Кроме основных показателей – по температуре кипения и величине вязкости, тормозные жидкости должны отвечать другим требованиям.

 

Воздействие на резиновые детали. Между цилиндрами и поршнями гидропривода тормозов установлены резиновые  манжеты. Герметичность этих соединений повышается, если под воздействием тормозной жидкости резина увеличивается в объеме (для импортных материалов допускается расширение не более 10%). В процессе работы уплотнения не должны чрезмерно разбухать, давать усадку, терять эластичность и прочность.

 

Воздействие на металлы. Узлы гидропривода тормозов изготавливаются из различных  металлов, соединенных между собой, что создает условия для развития электрохимической коррозии. Для  ее предотвращения в тормозные жидкости добавляют ингибиторы коррозии, защищающие детали из стали, чугуна, алюминия, латуни и меди.

 

Смазывающие свойства. Смазывающие  свойства тормозной жидкости определяют износ рабочих поверхностей тормозных  цилиндров, поршней и манжетных  уплотнений.

 

Термостабильность. Тормозные жидкости в интервале температур от, минус 40 до, плюс 100°C должны сохранять исходные свойства (в определенных пределах), противостоять окислению, расслаиванию, а также образованию осадков и отложений.

 

Гигроскопичность. Склонность тормозных  жидкостей на полигликолевой основе поглощать воду из окружающей среды. Чем больше воды растворено в ТЖ, тем ниже ее температура кипения, ТЖ раньше закипает, сильнее густеет при низких температурах, хуже смазывает детали, а металлы в ней корродируют быстрее.

 

На современных автомобилях, в  силу целого ряда преимуществ, применяются  в основном гликолевые тормозные  жидкости. К сожалению, за год они  могут «впитать» до 2-3% влаги и  их нужно периодически заменять, не дожидаясь, когда состояние приблизится  к опасному пределу. Периодичность замены указывается в инструкции по эксплуатации автомобиля и обычно составляет от 1 до 3 лет или 30-40 тыс.км.

 

5. Гидровакуумный усилитель тормозов

 

Работа гидровакуумного усилителя  основана на использовании энергии  разрежения во впускном трубопроводе двигателя, благодаря чему создается дополнительное давление жидкости в системе гидропривода тормозов. Это позволяет при сравнительно небольших усилиях на тормозной педали получать значительные усилия в тормозных механизмах колес, оборудованных такой системой привода. Гидровакуумные усилители применяют на легковых автомобилях, а также на грузовых.

 

Основными частями гидровакуумного  усилителя (рис. 5) являются цилиндр 9 с  клапаном управления и камера 15. Гидроусилитель соединен соответствующими трубопроводами с главным тормозным цилиндром 13, впускным трубопроводом 14 двигателя и разделителем 12 тормозов. Камера 15 состоит за штампованного корпуса и крышки, между которыми зажата диафрагма 16. Она жестко соединена со штоком 10 поршня 11 и отжимается конической пружиной 1 в исходное положение после растормаживания. В поршне 11 имеется запорный шариковый клапан. Сверху на корпусе цилиндра расположен корпус 6 клапана 7 управления. Поршень 8 жестко соединен с клапаном 7, закрепленном на диафрагме 4. Внутри корпуса 6 размещен вакуумный клапан 3 и связанный с ним с помощью штока атмосферный клапан 2. Полости I и II клапана сообщаются соответственно с полостями III и IV камеры, которая через запорный клапан соединена с впускным трубопроводом двигателя.

 

При отпущенной педали и работающем двигателе в полостях камеры существует разрежение и под действием пружины 1 все детали гидроцилиндра находятся  в левом крайнем положении.

 

В момент нажатия на педаль тормоза  жидкость от главного тормозного цилиндра 13 перетекает через шариковый клапан в поршне 11 усилителя к тормозным механизмам колес. По мере повышения давления в системе поршень 8 клапана управления поднимается, закрывая вакуумный клапан 3 и открывая атмосферный клапан 2.

 

 

 

Рис. 5 - Гидровакуумный усилитель автомобиля ГАЗ-24 «Волга»

 

При этом атмосферный воздух начинает проходить через фильтр 5 в полость IV, уменьшая в ней разрежение. Поскольку  в полости III разрежение продолжает сохраняться, разность давлений перемещает диафрагму 16 сжимая пружину 1 и через шток 10 действуя на поршень 11. При этом на поршень усилителя начинают действовать две силы: давление жидкости от главного тормозного цилиндра и давление со стороны диафрагмы, которые усиливают эффект торможения.

 

При отпускании педали давление жидкости на клапан управления снижается, его диафрагма 4 прогибается вниз и открывает вакуумный клапан 3, сообщая полости 111 и IV. Давление в полости IV падает, и все подвижные детали камеры и цилиндра перемещаются влево в исходное положение, происходит растормаживание. Если гидроусилитель неисправен, привод будет действовать только от педали главного тормозного цилиндра с меньшей эффективностью.

 

 

 

6. Пневматический привод тормозов

 

Принцип действия пневматического  привода тормозов.

 

Тормозную систему с пневматическим приводом применяют на большегрузных грузовых автомобилях и больших автобусах. Тормозное усилие в пневматическом приводе создается воздухом, поэтому при торможении водитель прикладывает к тормозной педали небольшое усилие, управляющее только подачей воздуха к тормозным механизмам. По сравнению с гидравлическим приводом пневмопривод имеет менее жесткие требования к герметичности всей системы, так как небольшая утечка воздуха при работе двигателя восполняется компрессором. Однако сложность конструкции приборов пневмопривода, их габаритные размеры и масса значительно выше, чем у гидропривода. Особенно усложняются системы пневмопривода на автомобилях, имеющих двухконтурную или многоконтурную схемы. Такие пневмоприводы применяют, например, на автомобилях МАЗ, ЛАЗ, КамАЗ и ЗИЛ-130 (с 1984 г.).

 

Сущность двухконтурной схемы  пневмопривода автомобилей МАЗ  состоит в том, что все приборы  пневмопривода соединены в две  независимые ветви для передних и задних колес. На автобусах ЛАЗ  также применены два контура привода, действующие от одной педали через два тормозных крана на колесные механизмы передних и задних колес раздельно. Этим повышается надежность пневмопривода и безопасность движения в случае выхода из строя одного контура.

 

Наиболее простую схему имеет пневмопривод тормозов на автомобиле ЗИЛ-130 (рис.6) выпуска до 1984 г.. В систему привода входят компрессор 1, манометр 2, баллоны 3 для сжатого воздуха, задние тормозные камеры 4, соединительная головка 5 для соединения с тормозной системой прицепа, разобщительный кран 6, тормозной кран 8, соединительные трубопроводы 7 и передние тормозные камеры 9.