Назначение, общее устройство и принцип работы тормозной системы

ФГАОУ ВПО <<УрФУ имени первого Президента России Б.Н.Ельцина>>

Кафедра защиты в чрезвычайных  ситуациях

Домашняя работа

по теме : "Назначение, общее устройство и принцип работы тормозной системы"

Студент                                                                               Рыжакова В.А.

Группа ФО-320201

Преподаватель                                                                   Кот А.М.

Екатеринбург

2014

Содержание

Введение

На сегодняшний день, большинство людей имеют в пользовании личный автомобиль. Тема моего реферата важна, так как эксплуатация любого транспортного средства допускается в том случае, если он имеет исправную тормозную систему. Способность к принудительному снижению скорости и быстрой остановке — важнейшее свойство машины, влияющее на ее эксплуатационные показатели (производительность, расход топлива и другие показатели) и имеющее большое значение для безопасности движения. Техническое состояние тормозной системы существенно влияет на безопасность движения.

Тормозная система автомобиля — это, в первую очередь, безопасность, поэтому ей необходимо уделять самое серьезное внимание, своевременно производить техническое обслуживание и грамотно эксплуатировать. В случае неожиданной поломки тормозной системы во время эксплуатации автомобиля последствия могут быть весьма плачевными для водителя транспортного средства и для окружающих.

В наше время разрабатываются всё новые и новые системы безопасности для предотвращения аварийных ситуаций, связанные с тормозной системой.

Объектом данного исследования является тормозная систем машин.

Предмет исследования – назначение и общее устройство.

Целью данной работы является изучение принципа работы составляющих тормозной системы, ее назначение и устройство.

Для выполнения цели необходимо рассмотреть следующие задачи:

1.Назначение тормозной системы.

2.Устройство тормозной системы.

3.Принцип работы составляющих тормозной системы.

1.Назначение тормозной системы

Тормозная система служит для снижения скорости и быстрой остановки автомобиля, а также для удержания его на месте при стоянке. Наличие надежных тормозов позволяет увеличить среднюю скорость движения, а, следовательно, эффективность при эксплуатации автомобиля. К тормозной системе автомобиля предъявляются высокие требования. Она должна обеспечивать возможность быстрого снижения скорости и полной остановки автомобиля в различных условиях движения. На стоянках с продольным уклоном до 16% полностью груженый автомобиль должен надежно удерживаться тормозами от самопроизвольного перемещения. Современный автомобиль оборудуется рабочей, запасной, стояночной и вспомогательной тормозными системами. 

1.1.Классификация тормозных систем

1.Рабочая тормозная система - предназначена для регулирования скорости движения транспортного средства и его остановки. Рабочая тормозная система приводится в действие нажатием на педаль тормоза, которая располагается в ногах у водителя (исключение : автомобили для обучения принципам вождения, дополнительная группа педалей располагается в ногах у инструктора, а также нередко — модели, предназначенные для использования инвалидами, или переоборудованные для них). Усилие ноги водителя передаётся на тормозные механизмы всех четырёх колёс. Эффективность действия рабочей тормозной системы самая большая по сравнению с другими типами тормозных систем.

2.Запасная тормозная система - предназначена для остановки транспортного средства при выходе из строя рабочей тормозной системы. Она оказывает меньшее тормозящее действие на автомобиль, чем рабочая система.

3.Стояночная тормозная система - предназначена для удержания транспортного средства на дороге в неподвижном состоянии. Используется не только на стоянке, она также применяется для предотвращения скатывания транспортного средства назад при старте на подъёме. На некоторых автомобилях стояночный тормоз действует на трансмиссию, а не на тормозные механизмы колес. Как правило, такая конструкция встречается на внедорожниках и грузовиках. Раньше практиковался способ, при котором стояночный тормоз блокирует вращение карданного вала. Например, такой тормоз применялся на "Волге" ГАЗ-21. По терминологии тех лет, такой тормоз назывался "центральным". На современных автомобилях практически не используется. 

Управляется стояночная тормозная система рукой водителя через рычаг ручного тормоза. Иногда стояночная система приводится в действие ногой от специальной педали. Удержание транспортного средства на уклоне должно производиться как на участке подъема так и участка спуска дороги. Стояночная система должна удерживать автомобиль или прицеп (полуприцеп) на уклоне определенной величины неограниченно долгое время. В связи с этим использование, например, гидравлического привода или пневматического привода в тормозных механизмах стояночной системы невозможно из-за опасности утечки жидкости или воздуха с течением времени. Привод тормозных механизмов стояночной системы у современных транспортных средств может быть механическим, от рычага (педали) через тросы (тяги) и рычаги, электрическим, пневматическим и т. д. 
         Для обеспечения тормозной эффективности достаточно использовать тормозные механизмы наиболее нагруженной оси или нескольких осей транспортного средства. Обычно для этой цели используют заднюю ось или заднюю тележку грузового автомобиля или автобуса, заднюю ось или две задние оси соответственно двух- или трехосного полуприцепа. На легковых автомобилях и прицепах нагрузка на переднюю и заднюю оси распределяется почти одинаково. Поэтому у них стояночная система обычно выполнена с использованием задних, неуправляемых колес, что конструктивно несколько проще. Хотя принципиально возможна и технически реализована некоторыми фирмами стояночная тормозная система на передних колесах легкового автомобиля (например, некоторые автомобили Citroen).

4.Вспомогательная тормозная система - предназначена для длительного поддержания постоянной скорости (на затяжных спусках) за счёт торможения двигателем, что достигается прекращением подачи топлива в цилиндры двигателя и перекрытием выпускных трубопроводов.

Транспортное средство при движении под уклон начинает постепенно разгоняться, достигая скорости, опасной с точки зрения водителя для безопасного движения. Водитель притормаживает, используя рабочую тормозную систему, снижая скорость до безопасной. Через некоторое время автомобиль вновь разгоняется и цикл притормаживания повторяется. За путь движения с перевала длиной 5–20 километров циклы притормаживания рабочей системой многократно повторяются. Это сопровождается износом шин, тормозных накладок и — самое главное — увеличением температуры тормозных механизмов, в первую очередь тормозных накладок. При разогреве накладок тормозных механизмов снижается коэффициент трения накладки о тормозной барабан, а следовательно, и тормозная эффективность тормозного механизма. В результате эффективность торможения автомобиля в начале спуска с горы и в конце, при прочих равных условиях, совершенно различная. Резкое ухудшение тормозных свойств автомобиля с горячими тормозными механизмами может привести к дорожно-транспортному происшествию с тяжелыми последствиями. 
Поэтому была разработана для тяжелых автомобилей и автопоездов такая тормозная система, которая обеспечивает длительное движение на спуске с небольшой постоянной скоростью без использования (и разогрева) механизмов рабочей тормозной системы. Последние должны оставаться в холодном состоянии и готовности выполнить в любой момент торможение с максимальной эффективностью. 
          Такой системой является вспомогательная (второе название — износостойкая) тормозная система. Вспомогательная система не может снизить скорость автомобиля до нуля. 
          По нормативным документам эффективность вспомогательной тормозной системы считается достаточной, если на уклоне в 7 % длиной 7 километров скорость автомобиля поддерживается на уровне (30±5) километров в час.

Совокупность всех тормозных систем называют системой тормозного управления. Допускается не оборудовать тормозным управлением прицепы весом менее 750 килограмм.

1.2.требования к тормозным системам

К тормозному управлению предъявляются повышенные требования, так как оно является важнейшим средством обеспечения активной безопасности автомобиля. Требования к тормозным системам автотранспортных средств установлены в нескольких российских и международных нормативных документах. Основными из них являются ГОСТ Р 41.13-99 (так называемые Правила № 13 Европейской Экономической Комиссии ООН), ГОСТ Р 41.13Н-99, ГОСТ Р 51709-2001, ГОСТ 4364-88, ОСТ 37.001.067-86. Большая часть этих документов устанавливает требования к эффективности тормозов новых автомобилей. В ГОСТ Р 51709-2001 указывается, каким требованиям должны отвечать тормозные системы автомобилей в эксплуатации. Тормозные требования к ним менее жесткие, чем к новым автомобилям. 
        

 В техническом плане требования к тормозным системам следующие: 
— обеспечение минимального тормозного пути, максимального установившегося замедления или тормозной силы на колесах; 
— удержание транспортного средства на уклоне определенной величины на стоянке; 
— сохранение устойчивости при торможении (критериями устойчивости служат линейное отклонение, угловое отклонение, угол складывания автопоезда); 
— стабильность тормозных свойств при неоднократных торможениях, при которых происходит разогрев тормозных механизмов; 
— минимальное время срабатывания тормозного привода; 
— следящее действие тормозного привода, т. е. пропорциональность между усилием на педали (рычаге) и тормозным моментом на колесе; 
— малая работа управления тормозными системами (усилие на тормозной педали, в зависимости от назначения автотранспортного средства, должно быть не более 500–700 Н; ход тормозной педали 80–180 миллиметров); 
— поддержание установившейся скорости при движении на затяжном спуске (для вспомогательной тормозной системы); 
— отсутствие полного блокирования (юза) колес; 
— неравномерность действия тормозов левого и правого колес одной оси не должна превышать определенной величины; 
— отсутствие раздражающих органолептических явлений при торможении (скрип, неприятный запах); 
— повышенная надежность всех элементов тормозных систем, основные элементы которых не должны выходить из строя на протяжении гарантированного ресурса. 
          Должна быть также предусмотрена сигнализация, оповещающая водителя о неисправностях в системе тормозного управления. 
Рабочая тормозная система автомобиля обычно приводится в действие ножной тормозной педалью. На автомобилях, специально предназначенных для управления водителями-инвалидами без обеих ног, рабочая тормозная система приводится в действие рукой от специального рычага, закрепленного на руле. На прицепах и полуприцепах рабочая система приводится в действие по гидравлическому, пневматическому или электрическому сигналу, поступающему от тормозной системы автомобиля-тягача в момент начала его торможения.

 Существуют  также тормозные системы прицепов, в которых рабочая система  начинает срабатывать вследствие  набегания (накатывания) прицепа на  тормозящий тягач, при котором  возникает сила сжатия в сцепке. Такая тормозная система прицепа  называется тормозом наката.

2.Общее устройство тормозной системы

2.1.Тормозной  механизм. Виды тормозных механизмов

В общем виде тормозная система состоит из тормозных механизмов и их привода.

1.Тормозной механизм (схема 1) - предназначен для создания тормозного момента, необходимого для замедления и остановки автомобиля. На автомобилях устанавливаются фрикционные тормозные механизмы, работа которых основана на использовании сил трения. Наиболее распространенное место размещения тормозного механизма — внутри колеса,  поэтому такие механизмы называются колесными. Иногда тормозные механизмы располагаются в трансмиссии автомобиля, например за коробкой передач или раздаточной коробкой, перед главной передачей или на полуосях. Такие механизмы называются трансмиссионными.   

                                     (схема1)       

1.тормозная колодка заднего тормозного механизма (барабанного);

2.тормозной цилиндр заднего колеса;

3.педаль тормоза;

4.шток с поршнем;

5.тормозной бачок;

6.главный тормозной цилиндр;

7.тормозная колодка переднего тормозного механизма (дискового);

8.колесный тормозной цилиндр;

9.трубопровод передних колес;

10.трубопровод задних колес.

В зависимости от конструкции фрикционной части различают барабанные и дисковые тормозные механизмы.

Тормозной механизм состоит из вращающейся и неподвижной частей. В качестве вращающейся части барабанного механизма используется тормозной барабан, неподвижной части – тормозные колодки или ленты.

Вращающаяся часть дискового механизма представлена тормозным диском, неподвижная – тормозными колодками. На передней и задней оси современных легковых автомобилей устанавливаются, как правило, дисковые тормозные механизмы.

1)Барабанный тормозной механизм. (рис.1) Тормозной щит жестко крепится на балке заднего моста автомобиля, а на щите, в свою очередь, закреплен рабочий тормозной цилиндр. При нажатии на педаль тормоза поршни в цилиндре расходятся и начинают давить на верхние концы тормозных колодок. Колодки в форме полуколец прижимаются своими накладками к внутренней поверхности круглого тормозного барабана, который при движении автомобиля вращается вместе с закрепленным на нем колесом. Торможение колеса происходит за счет сил трения, возникающих между накладками колодок и барабаном. Когда же воздействие на педаль тормоза прекращается, стяжные пружины оттягивают колодки на исходные позиции.

Преимущества барабанных тормозов:

- низкая стоимость, простота производства;

- обладают эффектом механического самоусиления. Благодаря тому, что нижние части колодок связаны друг с другом, трение о барабан передней колодки усиливает прижатие к нему задней колодки. Этот эффект способствует многократному увеличению тормозного усилия, передаваемого водителем, и быстро повышает тормозящее действие при усилении давления на педаль.

Их серьезный недостаток - не очень эффективное рассеяние тепла, поскольку фрикционные накладки находятся внутри барабана. К тому же чрезмерный нагрев может привести к деформации барабана, вследствие чего прилегание накладок к нему становится неравномерным. Нагрев накладок и неравномерное прилегание снижают тормозящее действие при многократном использовании тормозов.

Применение оребренных алюминиевых барабанов, более широких и длинных накладок, усиленных не деформирующихся барабанов и металлизованных накладок, не подверженных действию перегрева, частично решает проблему постепенного уменьшения тормозящего действия.                     

                                   (рис.1)

                                                        1 - тормозной щит

                                                        2 -тормозной цилиндр

                                                        3 -стяжная пружина

                                                        4 -две тормозные колодки

                                                        5 -тормозной барабан

2)Дисковый тормозной механизм (рис.2) состоит из закрепленного на колесе стального диска ,суппорта с колодками, тормозных цилиндров и поршня цилиндра. С одной стороны диск как бы охватывает суппорт. В суппорте с двух сторон расположены тормозные цилиндры, которые поршнями упираются в тормозные колодки. Тормозные колодки свободно перемещаются по металлическим стержням. К тормозным цилиндрам подходят трубки, по которым из главного тормозного цилиндра поступает жидкость. Под ее давлением поршни в цилиндрах перемещаются и давят на тормозные колодки. Колодки с силой с двух сторон сжимают тормозной диск, и он перестает вращаться. А поскольку он жестко связан с колесом, то и колесо перестает вращаться.

На металлических колодках со стороны диска имеются тормозные накладки из специального материала, который не царапает диск и в то же время надежно его останавливает. Тормозная накладка — очень важная деталь. Если она износится, то металл колодки будет царапать тормозной диск. Тормоза в таком случае быстро выходят из строя.

Преимущества дисковых тормозов:

- при повышении температуры  характеристики дисковых тормозов  довольно стабильны, тогда как  у барабанных снижается эффективность.

- температурная стойкость дисков  выше, в частности, из-за того, что  они лучше охлаждаются;

- более высокая эффективность  торможения позволяет уменьшить  тормозной путь;

- меньшие вес и размеры;

- повышается чувствительность  тормозов;

время срабатывания уменьшается

- изношенные колодки просто  заменить, на барабанных приходится  предпринимать усилия на подгонку  колодок чтобы одеть барабаны;

- около 70% кинетической энергии  автомобиля гасится передними  тормозами, задние дисковые тормоза  позволяют снизить нагрузку на  передние диски;

- температурные  расширения не влияют на качество  прилегания тормозных поверхностей.

               (рис.2)                                          1. тормозной диск;

                                                                      2. суппорт;

                                                                      3. тормозные колодки;

                                                                      4.тормозной цилиндр;

                                                                      5.поршень цилиндра.  
 

2.2.тормозной привод. Виды тормозных приводов

Тормозной привод обеспечивает управление тормозными механизмами. В тормозных системах автомобилей по виду энергоносителя различают следующие типы тормозных приводов: механический, гидравлический, пневматический, электрический и комбинированный.

• Механический привод(рис. используется в стояночной тормозной системе. Механический привод представляет собой систему тяг, рычагов и тросов, соединяющую рычаг стояночного тормоза с тормозными механизмами задних колес. Он включает рычаг привода, тросы с регулируемыми наконечниками, уравнитель тросов и рычаги привода колодок.

На некоторых моделях автомобилей стояночная система приводится в действие от ножной педали, т.н. стояночный тормоз с ножным приводом. В последнее время в стояночной системе широко используется электропривод, а само устройство называется электромеханический стояночный тормоз.

Энергоноситель: твердые тела — тяги, рычаги, тросы. 
          Недостатки: слишком податлив, склонен к появлению люфта, трению, что делает нелинейным, нестабильным и медленным.

• Гидравлический привод является основным типом привода в рабочей тормозной системе. Конструкция гидравлического привода включает тормозную педаль, усилитель тормозов, главный тормозной цилиндр, колесные цилиндры, соединительные шланги и трубопроводы(рабочие контура).

Тормозная педаль передает усилие от ноги водителя на главный тормозной цилиндр. Усилитель тормозов создает дополнительное усилие, передаваемое от педали тормоза. Наибольшее применение на автомобилях нашел вакуумный усилитель тормозов.

Главный тормозной цилиндр создает давление тормозной жидкости и нагнетает ее к тормозным цилиндрам. На современных автомобилях применяется сдвоенный (тандемный) главный тормозной цилиндр, который создает давление для двух контуров. Над главным цилиндром находится расширительный бачок, предназначенный для пополнения тормозной жидкости в случае небольших потерь.

Колесный цилиндр обеспечивает срабатывание тормозного механизма, т.е. прижатие тормозных колодок к тормозному диску (барабану).

Для реализации тормозных функций работа элементов гидропривода организована по независимым контурам. При выходе из строя одного контура, его функции выполняет другой контур. Рабочий контур сейчас представляет из себя основной и вспомогательный. Например, вся система исправна, то значит работают оба, но при неисправности одного из них — другой будет работать.

Широко распространены три основные компоновки разделения рабочих контуров(рис.3):

• 2 + 2 подключенных параллельно — задние + передние;
• 2 + 2 подключенных диагонально — правый передний + левый задний и так далее;
• 4 + 2 в один контур подключены два передних, а в другой тормозные механизмы всех колес.

На современных автомобилях в состав гидравлического тормозного привода включены различные электронные системы: антиблокировочная система тормозов, усилитель экстренного торможения, система распределения тормозных усилий, электронная блокировка дифференциала.

Энергоноситель: жидкость. 
          Недостатки: угроза разгерметизации и попадания воздуха, чего трудно избежать (например, при составлении автопоезда), ненадёжность уплотнений, образование паровых пробок и «проваливание» педали с потерей эффективности торможения при закипании тормозной жидкости из-за нагрева тормозных механизмов при длительном торможении.

• Пневматический привод(рис.4) используется в тормозной системе грузовых автомобилей, поездов и автобусов. Простейший пневматический тормозной привод автомобиля (а) состоит из ресивера, в который подается сжатый воздух из компрессора, крана, приводимого в действие от педали, и тормозной камеры, шток которой связан с разжимным кулаком тормозного механизма. 
  При торможении поворотная пробка крана соединяет внутреннюю полость тормозной камеры с ресивером и сжатый воздух, воздействующий на диафрагму, приводит в работу тормозной механизм (б). 
  Давление воздуха в тормозной камере устанавливается такое же, как в ресивере. При повороте пробки крана в другое положение (а) сжатый воздух выходит из камеры в атмосферу. Разжимной кулак возвращается в первоначальное положение и происходит растормаживание.

Простейший пневматический тормозной привод автомобиля: 
1.ресивер; 
2.педаль; 
3.кран; 
4.тормозной цилиндр; 
5.пружина; 
6.шток тормозного механизма; 
7.тормозная колодка

(рис.4)

Преимущества: неограниченные запасы и дешевизну рабочего тела (воздух), сохранение работоспособности при небольшой разгерметизации, так как возможная утечка компенсируется подачей воздуха от компрессора, возможность использования на автопоездах для непосредственного управления тормозами прицепа, использование в других устройствах, таких как пневматический звуковой сигнал, привод переключения многоступенчатых коробок передач, усилитель сцепления, привод дверей автобуса, подкачка шин и тому подобное

Энергоноситель: газ или разрежение. 
Недостатки: большое время срабатывания вследствие медленного поступления сжатого воздуха к удаленным воздухонаполняемым объемам через трубопроводы с малым диаметром, сложность конструкции, большие масса и размеры агрегатов из-за относительно небольшого рабочего давления, возможность выхода из строя при замерзании конденсата в трубопроводах и аппаратах при отрицательных температурах.

• Комбинированный привод (рис.5.) представляет собой комбинацию нескольких типов привода. При их разработке стремятся максимально использовать преимущества отдельных приводов и избежать недостатков, присущих им каждому в отдельности. Например, электропневматический привод.

Он представляет собой комбинацию электрического и пневматического приводов. Если в пневматическом приводе затормаживание колес и управление аппаратами осуществляется сжатым воздухом, то в электропневматическом приводе воздух используют только в первом случае. Управление всеми аппаратами осуществляется электрическим путем.