Тормозной кран автомобиля МАЗ

Введение

   Исполнительными органами автомобильных тормозных систем являются тормозные механизмы-устройства, в которых входное воздействие (усилие, создаваемое исполнительными органами тормозного привода) преобразуется в тормозной момент, приложенный к колесу и создающий искусственное сопротивление его вращению, а, следовательно, и движению автомобиля. Тормозные механизмы при торможении поглощают огромную энергию движущегося автотранспортного средства. Превращенная в тепло, она затем рассеивается механизмами в окружающую среду.

 

       Принцип действия современного тормозного механизма основан на использовании силы трения, возникающей при соприкосновении элементов вращающегося ротора, связанного с колесом и неподвижного статора, закрепленного на шасси балки моста автомобиля. При торможении ротор передает тормозной момент на колесо, а статор - реактивный момент на шасси балки моста автомобиля.

       Величина тормозного момента зависит от конструкции тормозного механизма, его размеров и приводной силы–силы, которая прижимает элементы статора к ротору. Поэтому водитель, изменяя приводную силу, может регулировать величину тормозного момента и соответственно замедление автомобиля по своему усмотрению.

        Тормозной механизм может располагаться непосредственно в колесе (колесный тормоз) или в трансмиссии автомобиля, чаще всего у карданного вала (трансмиссионный тормоз). Поскольку во втором случае тормозной момент передается к колесам через трансмиссию, перегружая ее, трансмиссионные тормозные механизмы применяются только в качестве исполнительных органов стояночной тормозной системы.

           Тормозные системы (тормозное управление) служат для снижения скорости движения вплоть до полной остановки, а также для удержания на месте неподвижно стоящего автомобиля.

           Двухсекционный тормозной кран предназначен для управления исполнительными механизмами двухконтурного привода рабочего тормоза.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Краткий обзор конструкций тормозных систем грузовых автомобилей

 

     Каждая тормозная система состоит из тормозных механизмов колес и тормозного привода. Тормозные механизмы непосредственно осуществляют торможение вращающихся колес. Тормозной привод обеспечивает передачу усилия от органов управления к тормозным механизмам с заданной интенсивностью.

 

 

     Типовые схемы тормозных механизмов приводятся на рис. 1. С катящимся колесом жестко связан барабан. При нажатии на педаль тормоза под действием разжимного устройства к барабану 2 прижимаются тормозные колодки 1 с прикрепленными к ним фрикционными накладками. Колодки шарнирно крепятся (в тт. O1 и 02) к неподвижному суппорту; суппорт   жестко крепится к цапфе  моста. Колодки 1 (рис.1) поворачиваются на опорах O1 и О2 под действием разжимных устройств 3, в качестве которых, как правило, используются разжимные кулаки или гидравлические цилиндры с поршнями. Для возвращения колодок в исходное положение (при растормаживании) служат оттяжные пружины 4.

 

 При нажатии на  педаль тормоза колодки тормозных  механизмов прижимаются к барабанам  колес, в результате, на колесе образуется внутренний тормозной момент Мт (рис.1, д), с которым оно действует на дорогу. Реакция со стороны дороги (тормозная сила) в виде сопротивления движению Рт уменьшает скорость автомобиля за счет сил трения, преобразуется в тепло и рассеивается. Об эффективности действия тормозных систем судят по величине тормозного пути автомобиля и замедлению.

          Величина установившегося замедления составляет для грузовых автомобилей и автопоездов, как правило, не более 4 м/с , тормозного пути — не более 23—25 м.

            Тормозной привод служит для передачи усилия, прикладываемого водителем к педали или рычагу, к тормозным механизмам или для управления посторонним источником энергии, приводящим в действие тормозные механизмы. На военных автомобилях к стояночным тормозам трансмиссионного типа обеспечивается механический привод (ЗИЛ-131Н, Урал-4320, ГАЗ-66-11), к тормозам, устанавли¬ваемым на колесах, — пневматический привод (КамАЗ-4310, КрАЗ-260, ЗИЛ-4334), гидравлический привод с вакуумным усилителем (ГАЗ-66, ГАЗ-66-11), пневмогидравлический привод (Урал-4320). Для работы автомобиля характерно достаточно частое изменение скорости его движения. Это достигается изменением режима работы двигателя или включением тормозного управления. Совершенно ясно, что снизить скорость и остановиться в требуемом месте не менее важно, чем начать движение и преодолевать различные сопротивления. Чем быстрее может быть произведено торможение автомобиля, тем выше могут быть безопасная максимальная и средняя скорости машины. Быстрое снижение скорости и остановка автомобиля обеспечиваются встроенными устройствами, способными по желанию водителя создать искусственное сопротивление движению, полную остановку, а также удержание машины на месте.

       Совокупность устройств, предназначенных для осуществления торможения, называется тормозным управлением.

      Поскольку «работа» автотранспортных средств по сути своей заключается в их движении, то и торможение, связанное с регулированием скорости, очевидно, следует называть рабочим, а тормозного управления, предназначенную для регулирования скорости автомобиля - рабочей тормозной системой (РТС).

     Соответственно стояночным называют торможение, целью которого является удержание автотранспортного средства неподвижным относительно опорной поверхности, а устройства, предназначенные для этого стояночной тормозной системой (СТС).

      Следует отметить, что рабочее торможение не обязательно связано с уменьшением скорости автомобиля. Тормоза позволяют двигаться с постоянной скоростью на уклоне или даже увеличивать скорость с ускорением меньшим, чем-то, которое было бы достигнуто при движении по уклону с выключенными тормозами. Тормозное управление, как основное средство, обеспечивающее активную безопасность движения автомобиля, должно быть готовым в любой момент и достаточное количество раз обеспечить максимально интенсивное торможение автомобиля. Поэтому тормозное управление должно иметь повышенную надежность. Даже при отказе какого-либо его элемента должно обеспечиваться торможение автотранспортного средства с достаточной эффективностью. Это достигается оснащением автомобиля еще одной тормозной системы-запасной (ЗТС), которая выполняет функции рабочей тормозной системы при отказе последней.

       Специфической разновидностью назначения тормозного управления является поддержание безопасной скорости на длительных спусках, когда работа колесных тормозов может вызвать их перегрев с последующим снижением эффективности торможения и даже привести к отказу.

        Снижение нагрузки на тормозные механизмы в тормозном управлении предусматривается вспомогательная тормозная система (ВТС), которая поддерживает постоянную скорость автомобиля при движении его на затяжных спусках без применения колесных тормозов.

         У большинства современных автотранспортных средств, роль вспомогательной тормозной системы с успехом выполняет двигатель, работающий в тормозном режиме. Некоторые большегрузные автомобили, автобусы и прицепы для этих целей оборудуются специальными тормозными устройствами, называемыми замедлителями.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.Порядок сборки проектируемого узла

 

 

   Сборка тормозного крана производится в следующей последовательности:

- установить рычаг 5 (рис.2) тормозного  крана для чего установить  ось;

- установить клапан  верхней секции в сборе и опорное кольцо, вставьте выпускное окно и установите стопорное кольцо;

- вставьте пружину 11 и корпус с клапаном нижней секции, опорное кольцо, вставьте уплотнение и установите стопорное кольцо;

- вставьте пружину 10, вставьте  малый поршень 9 в большой поршень 1 и установите их в сборе;

- соедините нижний корпус с  верхним и затяните болты;

- установите пружину 8;

- вставьте следящий поршень  3 с уравновешивающим элементом  в сборе;

- вставьте толкатель  6, установите опорную плиту вместе  с корпусом рычага и рычагом;

- затяните болты;

- установите тормозной  кран на автомобиль и затяните  болты крепления к кронштейну.

       В процессе сборки для обеспечения безотказной работы крана необходимо выполнять следующие требования:

- все трущиеся поверхности  деталей и узлов крана необходимо смазать тонким слоем смазки ЦИАТИМ-221;

- сборку клапанов и  других резиновых деталей производить  осторожно, чтобы исключить их  повреждение. На поверхностях  резиновых деталей не должно  быть порезов, рисок;

- при установке верхнего  поршня замерьте расстояние С, выступание хвостовика малого поршня над клапаном. С помощью регулировочного винта на верхнем поршне установить  расстояние d=C+0,8 мм;

     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.Описание работы проектируемого узла

       Основными элементами крана (рис.2 а) являются большой поршень 1, верхний 2 и нижний  клапаны, следящий 3 и малый 9 ступенчатые поршни, упругий элемент 4, рычаг 5, толкатель 6, шпилька 7, пружины 8 и 10, толкатель малого поршня 12.

Рис.2. Двухсекционный тормозной кран: а — устройство,

 б — расторможенное  положение, в — положение при рабочем торможении, г— положение при рабочем торможении и отсутствии воздуха в верхней секции, I,II — выводы к тормозным камерам передних и задних колес соответственно III, IV — выводы к ресиверам; 1 —большой поршень, 2, 11 — клапаны,

3 —следящий поршень, 4 — упругий элемент, 5 — рычаг, 6 — толкатель,

7 — шпилька, 8, 10 —  пружины, 9 — малый поршень,, 12 —  толкатель малого поршня, 13 —  атмосферный клапан.

Выводы I и II крана через промежуточные пневмоаппараты соединены с тормозными камерами соответственно передних и задних колес, выводы III и IV — с ресиверами раздельных контуров привода рабочего тормоза.

В исходном положении (тормозная  педаль отпущена) клапаны 2 и 11 (рис.  б) под действием своих пружин закрыты, вывод I разобщен с выводом IV и вывод II— с выводом III, с атмосферой они сообщаются через клапан 13.

        При нажатии на тормозную  педаль усилие через систему тяг и рычагов привода передается на рычаг 5 тормозного крана и далее через толкатель 6 и упругий элемент 4 следящему поршню 3. Перемещаясь вниз, поршень 3 сжимает пружину 8, закрывает выпускное окно при касании клапана 2 и разобщает вывод II с атмосферой, а затем отрывает клапан 2 от седла. Сжатый воздух, подводимый к выводу III, через открытый клапан 2 поступает к выводу II и далее через регулятор тормозных сил в тормозные камеры задних колес до тех пор, пока сила нажатия на рычаг 5 не будет уравновешена давлением сжатого воздуха и пружины 8 на поршень 3. Таким образом осуществляется следящее действие поршня в верхней секции тормозного крана.

       Одновременно с повышением давления в выводе II сжатый воздух через канал в корпусе крана проходит в полость над большим поршнем второй секции тормозного крана, поршень перемещается вниз и воздействует на малый поршень 9 второй секции тормозного крана. Перемещаясь, поршень 9 сжимает пружину 10, закрывает выпускное окно клапана  и разобщает вывод I с атмосферой, а затем отрывает клапан 11 от седла. Сжатый воздух, подводимый к выводу IV, через открытый клапан II поступает к выводу I и далее в тормозные камеры передних колес.

    С повышением давления в выводе I возрастает давление в полости под поршнями 1 и 9, которое уравновешивает усилие, действующее на поршень 9 сверху. Вследствие этого в выводе I также устанавливается давление, соответствующее усилию на рычаге тормозного крана. Таким образом осуществляется следящее действие поршня в нижней секции тормозного крана.

    При отказе в работе верхней секции тормозного крана (отсутствует давление в выводе II) нижняя секция управляется механически через шпильку 7 и толкатель 12, полностью сохраняя свою работоспособность. При этом следящее действие осуществляется уравновешиванием усилия, приложенного к рычагу 5 сверху, и давлением воздуха и пружины 10 на малый ступенчатый поршень 9 снизу.

    Выход из строя нижней секции крана (отсутствует давление в выводе I) не влияет на работу верхней секции.

      При снятии усилия с тормозной педали рычаг 5 тормозного крана под действием упругого элемента 4 возвращается в исходное положение.                         Следящий поршень 3 усилием сжатой пружины 8 перемещается

 вверх, клапан 2 садится  в седло, и доступ воздуха из ресивера к выводу II прекращается. При дальнейшем перемещении поршня 3 вверх открывается выпускное окно и вывод II сообщается с атмосферой через клапан 13. Давление в выводе II, а следовательно, и в полости надпоршневого пространства большого поршня I падает, поршни 1 и 9 под действием пружины 10 перемещаются вверх, клапан 9 садится в седло, и доступ воздуха из ресивера к выводу I прекращается. При дальнейшем перемещении поршней 1 и 9 вверх открывается выпускное окно и вывод I сообщается с атмосферой через клапан 13.

       

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.Описание регулировок проектируемого узла

 

 

 

      После  сборки работу тормозного крана  необходимо проверить на стенде при давлении воздуха в системе 687 кПа.

    Порядок проверки  следующий:

- подсоединяем трубопроводы  к выводам I и II. Несколько раз нажимаем на рычаг до упора (ход Smin=31,2мм). Проходимость воздуха через выводы  должна быть хорошей. При отпущенном рычаге проверяем выводы III и IV, а на герметичность при помощи мыльной эмульсии;

- подключаем выводы III и IV к баллонам. При плавном нажатии на рычаг первый контур должен срабатывать после хода рычага (5,7+1,5)мм , что соответствует ходу толкателя (2,3+0,6) мм. Первоначальный скачок давления в первом контуре не должен превышать 20 кПа;

- при достижении давления  в первом контуре 50 кПа давление  во втором контуре должно быть  не менее 245 кПа. Опережение давления в первом контуре по отношению к давлению во втором контуре может сохраняться по всему диапазону давления, но не превышать 25 кПа. Первоначальный скачок давления во втором контуре не должен превышать 20 кПа;

- ход рычага до давления 294 кПа в первом контуре должен быть (17,2+1,7)мм, что соответствует ходу толкателя (6,9±0,7)мм;