Введение
Одной из основных систем автомобиля, отвечающей за безопасность движения является тормозная система. Чем эффективнее и совершеннее тормозная система, тем выше безопасная скорость движения и производительность автомобиля. Тормозные свойства определяют активную безопасность автомобиля и поэтому регламентируются международными документами. Для осуществления эффективного замедления, сокращения тормозного пути и обеспечения при этом устойчивого и управляемого движения автомобиля тормозная система должна исключать возможность блокировки колес.
Предотвращать блокировку колес, возникающую в результате избыточного действия рабочей тормозной системы, преимущественно на дорогах с низким коэффициентом сцепления предназначена антиблокировочная тормозная система.
1. Назначение узла, описание прототипа
1.1 Общие сведения
Рисунок 1.1- Электробус Е321
Электробус оборудован следующими тормозными системами:
- рабочей - для замедления движения электробуса до его полной остановки;
- стояночной - для удержания электробуса на месте на стоянке (уклоне);
- остановочной - для удержания электробуса на месте на остановках;
- вспомогательной (износостойкой) - работающей в режиме электродинамического торможения, служащей для замедления электробуса без включения рабочей тормозной системы;
- запасной (аварийной) - функции запасной тормозной системы выполняет стояночная тормозная система или любой из контуров рабочей тормозной системы.
Максимальная величина давления в тормозной системе - 0,81 МПа.
Тормозная система включает тормозные механизмы с тормозным диском на ступице моста и суппортом, на котором крепятся тормозные накладки.
Суппорт оборудован устройством автоматической компенсации зазора, образующегося от износа фрикционных накладок. Фрикционные накладки безасбестовые.
Приведение в действие электроторможения двигателем осуществляется педалью торможения, которая имеет три ступени: электроторможение, электро и пневмоторможение, пневмотормоза. Пневматические дисковые тормоза на обеих осях с двумя независимыми контурами, соответствуют между-народным стандартам.
Стояночные тормоза на ведущем мосту обеспечиваются при помощи двух пневмоаккумуляторов. Регулирование осуществляется ступенчатым ручным тормозом из кабины водителя. Внутри электробуса на соответствующих местах предусмотрены люки для механического растормаживания пневмоаккумуляторов.
Если стояночный тормоз не активирован и главный выключатель троллейбуса выключен, раздается предупредительный сигнал.
При неподвижном электробусе (напр., на светофоре, остановке) автоматически активируются пневмотормоза с ограничением давления. Растормаживание осуществляется автоматически при нажатии на ходовую педаль.
Установлена система ABS/ASR для передних и задних дисковых тормозов. Исполнение ABS/ASR в соответствии с международными нормами. Предусмотрено отключение ABS/ASR на приборной панели. Во время отключения ASR, контрольный сигнал на панели загорается до отключения двигателя. Во время включения двигателя, система ASR автоматически включается.
1-электронный блок управления, 2-датчик числа оборотов, 3-модулятор АВС, 4-аварийная лампа, 5- индикаторная лампа ASR., 6- клапан ARS управления тормозами
Рисунок 1.2-Схема АБС
В состав пневматического привода тормозных систем входят:
- кран тормозной двухсекционный с рычагом;
- кран тормозной обратного действия с ручным управлением (ручной тормозной кран);
- клапаны ускорительные;
- клапаны двухмагистральные;
- микрорегулятор давления;
- клапан электромагнитный;
- клапаны контрольного вывода;
- камеры тормозные (тип 24);
- камеры тормозные с энергоаккумулятором (тип 24/24);
- датчики давления воздуха;
- датчики давления;
- выключатели пневматического сигнала торможения (ВПСТ);
- клапан электропневматический (КЭМ 07);
- антиблокировочная система (АБС) конфигурации 4S/4К
1.3 Рабочая тормозная система
Рабочая тормозная система - пневматическая и включает в себя механизмы передних и задних колес электробуса и элементы их привода (рисунок 1.3). Управление работой системы осуществляется тормозной педалью. Пневматический привод тормозных механизмов двухконтурный.
Рисунок 1.3- Пневматическая тормозная система
В электробусе применена встроенная система замедления без тормозов, осуществляемая электродинамическим торможением двигателем.
Рабочая тормозная система электробуса оборудована антиблокировочной системой тормозов. При нажатии на тормозную педаль срабатывает тормозной двухсекционный кран КТ. Сжатый воздух из ресивера переднего тормозного контура Р5 через нижнюю секцию тормозного крана КТ и модуляторы АБС МД3 и МД4 поступает в тормозные камеры ТК1 и ТК2, которые приводят в действие тормозные механизмы колес передней оси.
Из верхней секции тормозного крана воздух через двухмагистральный клапан КД1 (рисунок 1.4) подается в управляющую магистраль ускорительного клапана КУ1, в результате чего последний пропускает сжатый воздух из ресивера заднего тормозного контура Р4 через модуляторы АБС МД1 и МД2 в тормозные камеры ТА1 и ТА2 колес ведущего моста, которые приводят в действие тормозные механизмы колес ведущего моста.
Рисунок 1.4- Кран тормозной двухсекционный с рычагом
1.4 Стояночная тормозная система
Стояночная тормозная система предназначена для удержания электробуса на месте во время стоянки и остановки, а также служит в качестве запасной тормозной системы в случае полного или частичного выхода из строя рабочей тормозной системы.
Рабочим органом стояночной тормозной системы являются тормозные механизмы заднего моста, приводимые в действие пружинами энергоаккумуляторов тормозных камер. При выключенном стояночном тормозе сжатый воздух из ресивера поступает к ручному тормозному крану (рисунок 1.5) управления стояночным тормозом, от которого поступает к управляющему входу ускорительного клапана, в результате чего последний пропускает сжатый воздух из ресивера в полости энергоаккумуляторов тормозных камер, сжимая при этом пружины.
1 - кран тормозной обратного действия с ручным управлением НВ1143 или 11.3537410, 2 - труба, 3, 4 - гайка
Рисунок 1.5 - Кран тормозной обратного действия с ручным управлением
При включении стояночного тормоза (рукоятка ручного тормозного крана установлена в заднее фиксированное положение) воздух из управляющей магистрали ускорительного клапана через кран управления стояночным тормозом и из полостей энергоаккумуляторов через атмосферный вывод ускорительного клапана выходит в атмосферу. Пружины, разжимаясь, приводят в действие тормозные механизмы среднего и заднего мостов. При падении давления в контуре привода стояночного тормоза ниже допустимого уровня пружинные энергоаккумуляторы срабатывают автоматически и электробус затормаживается. Кран управления стояночным тормозом - следящего действия, позволяет притормаживать электробусу тормозной системой с интенсивностью, зависящей от положения рукоятки крана.
1.5 Остановочная тормозная система
Остановочная тормозная система предназначена для автоматического затормаживания электробуса при остановках, приводится в действие автоматически при торможении и снижении скорости до (2-3) км/ч или при открытых дверях, воздействует на тормозной механизм заднего моста.
Рекомендуется применять остановочный тормоз при коротких остановках, так как он расходует значительно меньше воздуха, чем рабочие тормоза. Кроме того его использование продлевает срок службы пружинных энергоаккумуляторов и компрессорного агрегата.
После открытия дверей срабатывает электромагнитный клапан КЭ (КЭМ-07) (рисунок 1.6) и сжатый воздух из ресивера Р3 (привода дверей) через микрорегулятор давления КР, отрегулированный на рабочее давление (0,35-0,4) МПа (3,5 - 4,0) кгс/см2, электромагнитный клапан КЭ и двухмагистральный клапан КД1 поступает к управляющему входу 4 ускорительного клапана КУ1. В результате чего последний пропускает сжатый воздух из ресивера Р4 заднего тормозного контура в тормозные камеры с энергоаккумуляторами ТА1 и ТА2 колес ведущего моста. При одновременном включении остановочного тормоза (открытии дверей) и ручного тормозного крана КТР за счет более высокого давления в системе остановочного тормоза (0,35-0,4) МПа (3,5-4,0) кгс/см2 (в управляющей магистрали стояночного тормоза давление равно 0) происходит переключение двухмагистрального клапана КД2 и срабатывает остановочный тормоз, стояночный тормоз при этом отключается.
1-3- штуцеры, 4-корпус клапана, 5,6- полюсные башмаки, 7-катушка, 8- шток из немагнитного материала, 9- железный якорь, 10,11-резиновые пробки, 12,13-регулируемые сопла, 14,15- резиновые прокладки, 16,17- уплотняющие винты, 18-пружина, 19-электрический кабель, 20- клемная колодка.
Рисунок 1.6- Электромагнитный клапан
1.6 Вспомогательная тормозная система
Вспомогательная тормозная система представляет собой электродинамическое торможение (рекуперативное или реостатное), осуществляемое путем переключения тягового электродвигателя в генераторный режим. Используется как средство плавного снижения скорости и для подтормаживания при спусках, при этом кинетическая энергия, накопленная при разгоне троллейбуса, или потенциальная энергия при подтормаживании его на спуске отдаётся в сеть при наличии потребителей (при напряжении в контактной сети ниже 720 В) или преобразуется в тепловую энергию при напряжении в контакт-ной сети выше 720 В.
Реостатное торможение - гашение электроэнергии в тормозных сопротивлениях.
Электроторможение позволяет повысить надежность тормозной системы и существенно снизить эксплуатационные расходы на ее ремонт и смену тормозных накладок. Колеса троллейбуса при электрическом торможении менее подвержены юзу, что повышает безопасность движения. Рабочие и вспомогательные тормоза управляются одной педалью. При нажатии на эту педаль приблизительно до половины её хода происходит торможение вспомогательным (электродинамическим) тормозом. При достижении максимальной эффективности данного тормоза на него накладывается рабочий тормоз, эффективность которого увеличивается с увеличением хода педали.
Дисковый тормоз состоит из плоского диска, который вращается вместе с колесом, и жестко закрепленной скобы, охватывающей диск. На скобе может находиться от одного до четырех гидравлических цилиндров с поршнями, которые прижимают колодки из фрикционного материала к диску. Дисковые тормоза рассеивают тепло намного лучше, чем барабанные. Сам диск открыт для доступа атмосферного воздуха; скоба тоже открыта и легко охлаждается. Снижения тормозящего действия практически не происходит. Недостатки дисковых тормозов - высокая стоимость, необходимость в усилителе того или иного типа, чтобы восполнить отсутствие самоусиления, и потенциально более быстрый износ фрикционных накладок из-за большего давления при торможении.
На сегодняшний день среди производителей дисковых тормозных механизмов лидирующее положение занимают такие фирмы как Knorr и Haldex. Поэтому рассмотрим конструкции данных фирм - производителей.
Рисунок 1.7 - Разрез стандартного дискового тормозного механизма Knorr:
12 - Фрикционная накладка тормозной колодки; 17 - Толкатель; 18/1 - Комбинированный тормозной цилиндр (с энергоаккумулятором); 18/2 - Тормозная камера (мембранного типа); 19 - Рычаг; 27 - Пружина; 28 - Пружина; 46 - тормозной диск.
При торможении шток поршня комбинированного тормозного цилиндра или тормозной мембранной камеры (18/1 или 18/2) давит на рычаг (19).
Через этот эксцентриковый рычаг происходит передача усилия на толкатель (17). Усилие сжатия действует через резьбовые втулки (16) на внутреннюю фрикционную накладку (12).
Усилие прижатия фрикционных накладок (12) воздействует на тормозной диск (46) и на колесе возникает тормозной момент.
При снятии тормозного давления, пружины (27 и 28) возвращают толкатель (17), резьбовые втулки и рычаг (19) в исходное положение.
Для поддержания постоянного зазора между фрикционными накладками и диском тормозной механизм оснащен автоматическим устройством компенсации износа тормозных колодок.
При каждом срабатывании тормозного механизма одновременно происходит срабатывание регулятора, связанного с рычагом (19). При увеличении зазора вследствие изнашивания фрикционных накладок и тормозного диска резьбовая втулка посредством регулятора и поводка проворачивается на величину, соответствующую износу. Величина суммарного зазора составляет от 0,6 до 0,9 мм.
В тормозе Haldex используются состоящие из двух частей подвижные суппорты. Износ тормозной накладки компенсируется механизмом автоматического регулирования зазора. Механизм, активируемый тормозной камерой, работает на упорном диске, который прижимает внутреннюю тормозную накладку к тормозному диску, который в свою очередь заставляет суппорт двигаться в сторону таким образом, что внешняя тормозная накладка приходит в контакт с тормозным диском. Суппорт перемещается на штифте скольжения. Там, где дисковый тормоз выполняет также функции стояночного тормоза, механизм активируется при помощи камеры пружинного тормоза.
Во время торможения рычаг (44) перемещается под действием тормозного давления от тормозной камерой (25 / 26). Внутренняя часть рычага (44) прижимает поперечину (41) по осевой линии к тормозному диску (А). Сила передаётся от поперечины (41) через регулировочные втулки (74 / 75), регулировочные винты (35) и упорный диск (28) к внутренней тормозной накладке (5). Как только тормозная накладка (5) приходит в контакт с тормозным диском (А), суппорт (2) перемещается на штифте скольжения в сторону, чтобы дать возможность наружной накладке (5) контактировать с тормозным диском (А). При отпускании тормоза оттяжная пружина (38) возвращает поперечину (41) в исходное положение, позволяя тем самым зазору между накладкой (5) и тормозным диском (А) достичь первоначально предусмотренного размера.