Описание конструкции стенда

Стенд для исследования рабочих процессов и диагностирова­ния аппаратов и контуров пневматических тормозных приводов сос­тоит из питающей и расходной частей.

Питающая часть включает (рис. 13.5) соединительную головку 1 для подсоединения стенда к компрессору, разобщительный кран 2, два воздушных баллона, манометр 4 и три изолированные друг от друга магистрали, каждая из которых содержит регулятор давления 5, манометр 6 и соединительный шланг 7.

Расходная часть состоит из трех самостоятельных контуров, содержащих соединительные шланги 9, манометры 10, воздушные балло­ны 12 емкостью по 2 литра и пневматические краны II.

Для исследования рабочих процессов входные штуцеры испытуемого аппарата (контура) подсоединяются к наконечникам 1,11 и III шлангов 7, а выходные - к наконечникам IV, V и VI. Давление воздуха во входных штуцерах регулируется регуляторами 5 и измеряется манометрами 6, в выходных штуцерах – манометрами 10. Пневматические краны 11 и регуляторы давления 5, когда их ручки в правом крайнем положении, соединяют соответствующие магистрали с атмосферой, имитируя разгерметизацию контура.

Рис. 13.5. Схема стенда

Порядок выполнения работы

1. Используя стенд, построить статические характеристики элементов системы питания пневматического тормозного привода, которые представляют собор зависимость давления воздуха на выходе от дав­ления воздуха на входе в аппарат.

2. Давление воздуха на входе изменяется ступенчато через 0,1 МПа. Характеристики построить как при герметичных, так и при негерме­тичных контурах.

3. Исследовать влияние регулировок аппарата на его характеристику.

Отчет по работе

После выполнения лабораторной работы должен быть составлен отчет, в котором необходимо отразить следующее:

• кинематическую схему системы питания;

• таблицу с результатами испытаний и статические характеристики;

• выводы по работе.

Контрольные вопросы

1. Через какие приборы воздух подается в отдельные контуры пневмопривода тормозов?

2. Какие защитные клапаны устанавливаются на автомобиле КамАЗ и их функциональное назначение?

3. Какие функции выполняет регулятор давления?

14 Лабораторная работа №13 «Исследование РАБОЧИХ ПРОЦЕССОВ РЕГУЛЯТОРОВ ТОРМОЗНЫХ СИЛ»

Цель работы: исследование влияния степени загруженности автомобиля и управляющего давления на приводные силы в тормозных механизмах.

Общие положения

Регуляторы тормозных сил предназначены для ограничения тор­мозных сил на задних колесах, с целью предотвращения их юза и возможного заноса, и максимального, приближения соотношения тор­мозных сил между мостами автомобиля к идеальному.

Принцип действия регулятора тормозных сил состоит в том, что он снижает давление подводимого к задним колесным тормозным механизмам воздуха или тормозной жидкости. Причем редуцирование и, его начало в процессе торможения обуславливается нагрузкой на задний мост и давлением в рабочем тормозном приводе.

Оптимальное распределение тормозных сил P_Т1 и Р_Т2 между пе­редними и задними колесами, обеспечивающее минимальный тормозной путь (максимальную эффективность) получается при максимально возможных по условиям сцепления силах на колесах и может быть оп­ределено по формуле

, (14.1)

где R_z1 и R_z2 - сумма нормальных реакций на передних и зад­них колесах;

а и в - расстояние центра масс соответственно от передней и задней осей;

h_g - коэффициент оцепления;

На рис. 14.1 изображен график, иллюстрирующий оптимальное распре­деление тормозных сил. Штриховая прямая показывает связь между давлениями в приводах передних и задних колес при отсутствии регулятора тормозных сил.

Рис. 14.1. График оптимального распределения тормозных сил:

I- без груза; II - c грузом

Существующие регуляторы тормозных сил можно разде­лить на две группы: статические и динамические.

Статические регуляторы ограничивают: давление в той ветви тормозного приво­да, где установлен регулятор, только в зависимости от командного давления, т.е. от давления создаваемого нажатием на тормозную падаль. Динамические регуляторы ограничивают давление в тормозном приводе в зависимос­ти как от командного давления, так и от изменения нагрузки на задние колеса.

Примером статического регулятора является регулятор с клапаном-ограничителем, устанавливаемым в тормозном приводе перед­них колес автомобилей КамАЗ для сохранения управляемости на доро­гах с малым коэффициентом сцепления. Регулятор на должен допускать блокирования передних колее при служебном торможении. Схема и регуляторная характеристика клапана ограничителя изображена на рис.14.2.

Рис. 14.2. Схема и статическая характеристика клапана-ограничителя давления

Клапан ограничитель давления прикреплен к нижней секции тор­мозного крана и объединен в одном корпусе 2 с клапаном быстрого растормаживания. На схеме автомобиль расторможен. Большой поршень 4 под действием пружины 3 находится в верхнем положении, двойной клапан поднят, а клапан сжатого воздуха 7 пружиной 8 прижат к седлу. Атмосферный клапан 9 сообщает тормозные камеры передних колес, присоединенных трубопроводом к выводу I, с атмосферой через вывод 10. При торможении к выводу 5 от тормозного крана поступает сжатый воздух, который перемещает ступенчатый поршень 6 вниз. Вместе со ступенчатым поршнем вниз перемещается двойной клапан: атмосферный клапан 8 закрывает вывод 10, прерывая связь с атмос­ферой, а клапан 7 открывается, сообщая полость Б с полостью А. При этом сжатый воздух через вывод I поступает к тормозным каме­рам передних колес. Сжатый воздух будет поступать к тормозным ка­мерам до тех пор, пока давление внизу на ступенчатый поршень 6 не создаст усилия, равного усилию на ступенчатый поршень сверху. В равновесном состоянии оба клапана будут закрыты. Равновесное состояние зависит от соотношения площадей ступенчатого поршня:

(14.2)

В клапане-ограничителе давления отношение площадей равно 1,75. Это отношение позволяет сохранить равновесие до командного р₁ = 0,35 МПа, после чего рост командного давления, преодолевая усилие пружины 3, заставляет большой поршень переме­щается вниз, создавая дополнительное усилие на ступенчатый пор­шень 6. Следствие чего равновесие поступает при больших значени­ях командного давления и давления в полости Б:

(14.3)

где Р_пр - усилие пружины 3.

При командной давлении Р₁= 0,6 МПа ступенчатый поршень останавливается, упираясь в выступ корпуса 2, клапан 7 сжатого возду­ха остается постоянно открытым, давление в полостях А и Б одинаковое. При растормаживании давление в полости А снижается и поршни перемещаются вверх над действием давления в полости Б. При этом двойной клапан перемещается вверх, выпуская сжатый воздух тормоз­ных камер передних колес в атмосферу. Таким образом, клапан 9 выпол­няет функцию ускорительного клапана, та как значительно сокращает путь сжатого воздуха из тормозных камер в атмосферу.

Динамические регуляторы конструктивно могут быть трёх вариан­тов: с отсечным клапаном, пропорциональным клапаном и лучевые.

Динамические регуляторы с отсечным клапаном не получили распространения, так каких применение приводит к значи­тельному недоиспользовании сцепных свойств задних колес, что снижает тормозную эффективность (рис. 14.3).

Рис. 14.3. Статическая характеристика динамического регулятора тормозных сил с отсечным клапаном: I - без груза; II – с грузом.

Динамический регулятор с пропорциональным клапаном (рис.14.4) широко применяется на легковых автомобилях с гидравлическим при­водом тормозов.

Этот регулятор, закрепленный на кузове, имеет упругую связь между дифференциальным поршнем и задним мостом автомобиля. Изме­нение нагрузки деформирует пружину при изменении расстояния меж­ду кузовом и задним мостом. Эта пружина действует с усилием Р_р на дифференциальный поршень.

Равновесие сил, действующих на дифференциальный поршень:

(14.4)

Рис. 14.4. Схема и статическая характеристика регулятора с пропорциональным клапаном

Отсюда зависимость давления в приводе задних колес от командного давления и нагрузки имеет вид:

(14.5)

Динамический регулятор реагирует не только на изменение полезной нагрузки в кузове, но и на изменение нагрузки при замедлении. Чем больше замедление, тем при меньшем командном давлении прекра­тится связь с приводом задних колес. При нагрузке задних колес приводное усилие к тормозам уменьшается, чтобы не вызвать юза и потери устойчивости.

Лучевой регулятор тормозных сил (рис.14.5) предназначен для пневматического тормозного привода.

Рис. 14.5. Схема и статическая характеристика лучевого регулятора тормозных сил

На схеме показано положение, когда торможение отсутствует. Тормозные камеры задних колес через вывод В, трубчатый толкатель 4 (торец толкателя не касается клапана 1), вывод Б сообщаются с атмосферой. При торможении командное давление сжатого воздуха от тормозного крана поступает в вывод А и заставляет поршень 2 опускаться. Опускание поршня 2 вызывав открытие клапана I, вследствие чего сжатый воздух начинает поступать через вывод В в тормозные камеры. Одновременно сжатый воздух через отверстие а поступает под диафрагму 6 и диафрагма вместе с поршнем 2 будет подниматься до тех пор, пока клапан I не закроется.

Закрытие клапана будет соответствовать равновесному положению поршня, при котором соотношение давлений будет определяться соотношением площади поршня и активной площади диафрагмы. Активная площадь диафрагмы перемещена и зависит от положения поршня. При полной нагрузке рычаг, связанный с задним мостом и шаровой опорой 7, находится в самом верхнем положении, а диафрагма лежит на ребрах 5 корпуса регулятора. Поскольку активная площадь диафрагмы мала, давление сжатого воздуха в выводах А и В при торможении одинаково.

С уменьшением нагрузки поршень опускается, активная площадь диафрагмы растёт, а разность давлений в выводах А и В увеличивает­ся. Соединительная трубка 9 служит для подвода сжатого воздуха под плунжер 8 и прижатия его к шаровой опоре.

Равновесное состояние, когда клапан I закрывается, определяется выражением:

(14.6)

где d_п - диаметр поршня 2;

d_m - диаметр диафрагмы 6;

k – - коэффициент пропорциональности, определяющий активную площадь мембраны и зависящий от положения полого толкателя 4, связанного с рычажной системой.

Передаточное отношение регулятора характеризуется тангенсом угла наклона регулярной прямой:

. (14.7)