
- •Брянск 2013 Брянская государственная инженерно-технологическая академия
- •«Эксплуатационные свойства автомобиля»
- •Содержание пояснительной записки (30-35 страниц):
- •Графическая часть: (3-4 листа формата а1)
- •Введение Требования к конструкции тормозной системы
- •1 Краткая характеристика автомобиля Урал375
- •Основные технические данные автомобиля
- •1.2 Элементы пневматического привода тормозов автомобиля
- •Уход за тормозами с пневматическим приводом
- •1.3 Обзор и анализ патентной информации Разжимной кулак барабанно-колодочного тормоза (патент №765555)
- •Колодочный тормоз (патент №804942)
- •Охлаждаемый барабанно-колодочный тормоз (патент №761768)
- •1.4 Выводы
- •1.5 Расчет центра тяжести автомобиля Урал375
- •2 Анализ тормозного механизма используемого на автомобиле Урал375
- •2.1 Оценка схемы колодочного тормозного механизма
- •2.1 Оценка схемы колодочного тормозного механизма
- •2.2 Оптимальное распределение тормозных сил
- •2.3 Оценка тормозной системы с пневматическим приводом и тормозным краном прямого действия
- •2.4 Оценка тормозной системы с пневматическим приводом и тормозным краном прямого действия
- •3 Тепловой расчет тормозного механизма автомобиля
- •4 Расчет на прочность деталей тормозного механизма
- •4.1 Расчёт тормозной колодки
- •4.1.1 Расчет удельной нагрузки на тормозные накладки
- •4.1.2 Расчет прочности шва наклепа накладки тормозной колодки
- •4.2 Расчет удельной работы трения тормозного барабана
- •4.3 Расчет стяжной пружины
- •Заключение
- •Список используемой литературы
Основные технические данные автомобиля
Грузоподъемность, кг............................................................................................6000 Масса, кг: снаряженного.......................................................................................5500 полная..................................................................................................................12 000 полная автопоезда...............................................................................................23 500 Скорость макс., км/ч: автомобиля............................................................................95 автопоезда...................................................................................................................85 Расход топлива, л/100 км: автомобиля.................................................................18,4 автопоезда................................................................................................................25,7 Мощность двигателя, л.с........................................................................................185 База, мм...................................................................................................................4500 Длина, мм...............................................................................................................7506 Высота (с тентом), мм...........................................................................................3400 Ширина (без зеркал), мм……………………………………………...…………2500 Колея колес, мм:
передних.................................................................................................................1930 задних......................................................................................................................1850
Колёсная формула, тип привода……………………..…………………………..4х2
Тормозной путь с 50 км/ч…………………………………………………………25
1.2 Элементы пневматического привода тормозов автомобиля
1 — компрессор; 2 — комбинированный тормозной кран; 3 — разобщительный кран автомобиля; 4 — соединительная головка; 5 — разобщительный кран прицепа; 6 —воздухораспределитель прицепа; 7 — воздушный баллон прицепа; 8— колесные тормоза; 9 — тормозные камеры; 10 — воздушный баллон автомобиля
Рисунок 3 - Схема действия пневматического привода тормозов автомобиля Урал375, соединенного с прицепом (расторможенное состояние)
Компрессор
поршневого типа, двухцилиндровый,
непрямоточный, одноступенчатого
сжатия. Он закреплен на головке блока
цилиндров двигателя кронштейном,
являющимся нижней крышкой 20
(рис.
4). К картеру 5
компрессора
прикреплен блок 6
цилиндров,
в котором перемещаются поршни 8
с
двумя компрессионными кольцами и
одним маслосъемным. Поршневые пальцы
плавающие, удерживаются в бобышках
поршня заглушками. С коленчатым валом
19
поршни
соединены шатунами 7,
нижние
головки которых разъемные. Коленчатый
вал установлен в картере на двух
подшипниках 15.
В
передней крышке 2
выполнена
маслосгонная резьба и
установлен
сальник 4.
Детали компрессора смазываются под давлением маслом, подаваемым системой смазки двигателя. Масло поступает по трубопроводу через заднюю крышку 17 и уплотнитель 18 в сверление, выполненное в теле коленчатого вала, а затем к подшипникам нижних головок шатунов и поршневым пальцам. Масло, вытекающее из зазоров, разбрызгиваясь, смазывает стенки цилиндров и подшипники 15. Излишек масла стекает по трубопроводу в картер двигателя.
1 — регулировочная муфта; 2 — передняя крышка картера; 3 — шкив;
4 — сальник коленчатого вала; 5 — картер компрессора; 6 — блок цилиндров; 7 — шатун; 8 — поршень с кольцами; 9 — поршневой палец; 10 — головка блока; 11 — пробка нагнетательного клапана; 12 — пружина; 13 — нагнетательный клапан; 14 — седло нагнетательного клапана; 15 — задний подшипник коленчатого вала; 16 — пружина уплотнителя; 17 — крышка картера; 18 — уплотнитель; 19 — коленчатый вал; 20 — нижняя крышка; 21 — впускной клапан; 22 — направляющая впускного клапана; 23 — шток впускного клапана; 24 — пружина коромысла; 25 — коромысло; 26 — плунжер; 27 — уплотнительные кольца; 28 — пружина впускного клапана; 29 — стопорный болт муфты шкива
Рисунок 4 - Компрессор автомобиля Урал375
Блок и головка 10 охлаждаются жидкостью, подводимой в блок из водяной рубашки впускного трубопровода двигателя. Сливается жидкость из головки во всасывающую полость водяного насоса. В головке 10 блока расположены пластинчатые самодействующие нагнетательные клапаны 13.
Воздух
в цилиндры компрессора поступает из
воздушного фильтра двигателя через
пластинчатые впускные клапаны 21.
Компрессор
нагнетает через клапаны 13
сжатый
воздух в баллоны, пока давление в
системе не достигает 7—7,4 кгс/см2,
после
чего регулятор давления подает сжатый
воздух по каналу в блок цилиндров под
плунжеры 26
разгрузочного
устройства, которые, подымаясь, открывают
впускные клапаны 21
двух
цилиндров. При этом подача воздуха в
пневмосистему прекращается, так как
воздух свободно переходит из цилиндра
в цилиндр.
При давлении воздуха в пневмосистеме 5,6—6,0 кгс/см2 регулятор давления прекращает подачу воздуха под плунжеры. Воздух из-под плунжеров выходит в атмосферу, а пружина коромысла 25 опускает плунжеры, освобождая впускные клапаны, и компрессор снова нагнетает воздух в баллоны.
Компрессор приводится в действие клиновидным ремнем от двигателя. Натяжение ремня достигается навертыванием специальным ключом муфты 1 на ступицу шкива 3.
Регулятор давления АР 11 (рис. 5), установленный на блоке цилиндров компрессора, автоматически поддерживает в пневматической системе необходимое давление сжатого воздуха. Когда давление воздуха в воздушных баллонах достигнет 7,0—7,4 кгс/см2, сжатый воздух воздействует на впускной клапан 13, поднимает его и прижимает к седлу 6 выпускной клапан 14, одновременно через шток 5 сжимается пружина 2 регулятора. При этом воздух, проходя через регулятор, отключает подачу воздуха компрессором. При снижении давления до 5,6— 6,0 кгс/см2 пружина 2 открывает выпускной клапан 14 и закрывает впускной клапан 13, и снова компрессор нагнетает воздух в баллоны.
Регулятор снабжен двумя фильтрами 7 и 8. Вращением колпака 4 осуществляется регулировка давления, при котором компрессор включается, а изменением количества прокладок 15 обеспечивается давление, при котором компрессор отключается от системы.
Воздушные баллоны состоят из цилиндрической обечайки и приваренных к ним штампованных выпуклых днищ. К днищу баллонов приварены штуцера для воздухопроводов и кран для слива конденсата.
Кран отбора воздуха служит для накачивания шин при повреждениях системы регулирования давления воздуха. Кроме того, им пользуются при техническом обслуживании автомобиля. В переднем правом баллоне установлены кран отбора воздуха и предохранительный клапан.
1 — кожух; 2 — пружина регулятора; 3— упорный шарик; 4 — регулировочный колпак; 5 — шток клапана; 6 — седло выпускного клапана регулятора давления; 7 — сетчатый фильтр; 8 — металлокерамический фильтр; 9 — уплотнительное кольцо; 10 — корпус регулятора давления; 11 — пробка фильтра; 12 —пружина клапана; 13 — впускной клапан; 14 — выпускной клапан; 15 — регулировочные прокладки; 16-контргайка регулировочного колпака.
Рисунок 5- Регулятор давления автомобиля Урал375
Предохранительный клапан (рис. 6) предохраняет пневматическую систему от чрезмерного давления воздуха в случае неисправности регулятора давления. В корпусе 2 установлен шарик 3, прижимаемый пружиной 4 через стержень 7 к седлу 1. Клапан отрегулирован винтом 6 так, что, когда давление в системе будет 9 кгс/см2, шарик, преодолев усилие пружины, поднимется и выпустит излишек воздуха в атмосферу.
1 — седло: 2 —корпус; 3 — шарик; 4— пружина; 5-контргайка; 6-регулировочный винт; 7-стержень.
Рисунок 6 - Предохранительный клапан автомобиля Урал375
Тормозной кран (рис. 7) имеет две секции, встроенные в единый корпус 8:
верхняя секция служит для управления тормозами прицепа (полуприцепа) и нижняя – для управления тормозами автомобиля. Каждая секция разделена диафрагмой 9 на две полости. К диафрагме 9 крепятся направляющий стакан, уплотнительная прокладка и седло 10 выпускного клапана.
Двухтарельчатые конические клапаны: выпускной 12 и впускной 15, собраны попарно на общем стержне вместе с седлом 14 и возвратной пружиной 13 и установлены в крышке. Клапаны и диафрагменные элементы секций одинаковы.
В секции прицепа установлен шток 7, нагруженный уравновешивающей пружиной 5, преднатяг которой регулируется перемещением направляющей штока 6. В секции автомобиля уравновешивающая пружина 21 расположена в стакане 22 и ее преднатяг регулируется прокладками 23.
Пружины 5 и 21 обеспечивают следящее действие, т. е. давление воздуха в магистралях пропорционально силе, приложенной к педали тормоза.
В
корпусе 28
расположен
малый рычаг 27,
вращающийся
на пальце, в вильчатый паз которого
входит палец большого рычага 4.
Рычаг
4
соединен
с тягой 1
привода
тормозов и надет средней
частью
на шток 7. В корпусе установлен валик 30
рычага
ручного привода тормозов прицепа. Болтом
29
регулируют
ход штока 7, а болтом 31
свободный
ход большого рычага 4.
Выключатель сигнала «Стоп» не встраивают в тормозной кран; он расположен отдельно.
В расторможенном состоянии под действием пружины 19 диафрагма с седлом 20, уравновешивающая пружина 21 и рычаг 27 сдвигаются влево. Выпускной клапан открывается и тормозные камеры сообщаются с атмосферой. В секции прицепа пружина 5 сдвигает шток 7 и диафрагму 9 вправо и закрывает седлом выпускной клапан 12, перекрывая выход воздуха из полости Д в атмосферу. Впускной клапан 15 приоткрывается и воздух из баллонов поступает к тормозам прицепа, растормаживая их.
Закрытие выпускного клапана 12 должно происходить при давлении в полости Див соединительной магистрали, равном, 4,8—5,3 кгс/см2. Регулируется оно вращением направляющей 6 штока, изменением натяжения пружины 5.
При торможении тяга через рычаг 4 перемещает шток 7 влево и открывается выпускной клапан 12 секции, управляющей тормозами прицепа. Воздух выходит из соединительной магистрали через щель между клапаном и седлом, отверстие в седле и клапан 18 в атмосферу и начинается торможение прицепа.
Нижний конец рычага 4 нажимает на рычаг 27, который перемещает вправо стакан 22 с пружиной 21 и узел диафрагмы с седлом 20. Выпускной клапан секции, управляющий тормозами автомобиля, начинает закрываться, а впускной клапан открывается и воздух поступает в тормозные камеры.
При
повышении давления в полости Е
возрастает
сила, сжимающая пружину 21,
позволяющая
диафрагме сдвинуться влево и закрыться
впускному
клапану; при этом давление в тормозных
камерах
стабилизируется. Натяг пружины 21
отрегулирован
прокладками так, что пружина начинает
сжиматься при давлении в полости Е
0,6—0,8 кгс/см2.
При большем
нажатии на педаль тормоза новая порция
воздуха поступает в тормозные камеры,
увеличивая торможение автомобиля.
Резкое и быстрое нажатие на педаль тормоза приводит к перемещению штока 7 до упора в болт 29; при этом в секции прицепа полностью закрывается впускной клапан, открывается выпускной (его ход 2,5—3 мм), и воздух быстро выходит в атмосферу — прицеп затормозится; в секции автомобиля полностью открывается впускной клапан и закрывается выпускной, а воздух с максимальным давлением поступит в тормозные камеры.
При растормаживании рычаг 4 под действием пружины 5 переместит шток вправо; выпускной клапан 12 секции прицепа закроется, а впускной клапан 15 откроется и воздух поступит в тормоза прицепа, растормаживая прицеп. В секции автомобиля рычаг 27 переместится, а пружина 21 распрямится. Возвратной пружиной 19 и давлением воздуха диафрагма перемещается, влево; впускной клапан закрывается, выпускной открывается и воздух выходит из тормозных камер.
1 — тяга привода тормозного крана; 2 —защитный чехол; 3 —крышка корпуса рычагов; 4 — большой рычаг; 5 — уравновешивающая пружина секции прицепа; 6 — направляющая штока; 7 — шток; 8 — корпус; 9— диафрагмы с направляющими стаканами; 10 и 20— седла выпускных клапанов; 11 — уплотнительное кольцо; 12 — выпускной клапан; 13 — возвратная пружина клапана; 14 — седло впускного клапана; 15 — впускной клапан; 16— пробка (штуцер); 17 — крышка; 13—клапан выпускного отверстия; 19 — возвратная пружина; 21—уравновешивающая пружина секции, управляющей тормозами автомобиля; 22—стакан уравновешивающей пружины; 23— регулировочные прокладки; 24— стопорная гайка; 25 — рычаг ручного привода; 26 — упор рычага ручного привода; 27 — малый рычаг; 28 — корпус рычагов; 29 — болт-ограничитель хода штока; 30 — валик рычага ручного привода; 31 — болт-ограничитель. Стрелками с буквами указано направление воздуха: Л — в магистраль прицепа; Б — к тормозным камерам; В — от воздушного баллона: Г — в атмосферу; Д и Е — полости.
Рисунок 7- Тормозной кран (комбинированный) автомобиля Урал375
Тормозные камеры (рис. 8) всех колес устроены одинаково и состоят из корпуса 1, через который проходит шток 3и крышки 4, между которыми зажата резиновая диафрагма 2. При поступлении воздуха диафрагма, прогибается и, действуя на пяту штока, перемещает шток, который через регулировочный рычаг поворачивает вал 16 разжимного кулака.
1— корпус камеры; 2 — диафрагма; 8 — шток; 4 — крышка корпуса; 5 — шланг; 6 и 7 — пружины; 8 — уплотнительная шайба; 9 — болт крепления камеры; 10 — вилка штока; 11 — корпус регулировочного рычага; 12 — червях; 13 — фиксатор; 14 — ось червяка; 18 — шестерня; 16 — вал разжимного кулака; 17 — крышка
Рисунок 8- Тормозная камера с регулировочным рычагом автомобиля
Урал375
Разобщительный кран (рис. 9) служит для отключения тормозной системы прицепа. В корпусе 2 расположен разобщительный резиновый клапан 4, поджатый пружиной 3 к седлу. Над клапаном находится шток 6, собранный с уплотнительной диафрагмой из прорезиненной ткани. В крышке 7 выполнен винтовой профиль, по которому перемещается штифт с толкателем 8 при повороте рукоятки 9 крана. Кран открыт при расположении рукоятки 9 вдоль корпуса. При повороте рукоятки, под действием пружины 3, а также давления воздуха на диафрагму шток 6 поднимается и клапан 4 салится на седло, разобщая тормозную систему прицепа с автомобилем- тягачем
1 — пробка; 2-корпус; 3 —пружина; 4 — клапан разобщительного крана;
5 — возвратная пружина; 6 — шток с диафрагмой; 7 — крышка; 8 — толкатель; 9 — рукоятка крана.
Рисунок 9- Разобщительный кран автомобиля Урал375
Соединительная
головка
(рис. 10) служит для соединения
воздухопроводов автомобиля-тягача и
прицепа. На автомобилях ЗИЛ-4331,
Урал-375 соединительные головки одинаковой
конструкции. В корпусе 1
смонтирован
клапан 3,
поджатый
пружиной 2
к
резиновой уплотнительной прокладке 4,
не
допускающий пропуска воздуха. При
движении без прицепа крышка 5 должна
быть закрыта для предохранения клапана
от загрязнения. При отрыве прицепа
от автомобиля соединительная головка
автоматически разъединяет воздухопроводы,
не допуская разрыва соединительного
шланга и препятствуя выходу воздуха из
тормозной системы в атмосферу.
1-корпус; 2-пружина; 3-обратный клапан; 4-уплотнительная прокладка;
5-крышка; 6-кольцевая гайка.
Рисунок 10 - Соединительная головка автомобиля Урал375
Автомобиль
Урал375 имеет стояночную тормозную
систему с колодочным барабанным тормозным
механизмом и механическим приводом.
1 – раздаточная коробка, 2 – тормозная колодка, 3 – щиток, 4 – ось колодок, 5, 8 – пружины, 6 – опорный кронштейн, 7 – фланец, 9 – разжимной кулак, 10 – сухарь колодки, 11 – сальник, 12 – регулировочный рычаг, 13 – штанга, 14 – угловой рычаг, 15 – кронштейн, 16 – регулировочная тяга, 17 – вилка, 18 – рычаг тормоза, 19 – зубчатый сектор, 20- защелка, 21 – тяга к тормозному крану, 22 – тяга защелки, 23 – рукоятка рычага, 24 – рукоятка тяги защелки, 25 – тормозной барабан.
Рисунок 11- Стояночная тормозная система автомобиля Урал375
Регулировка пневматического привода тормозов проводится при давлении воздуха в системе, равном 7—7,4 кгс/см2 (при отключенной системе регулирования давления воздуха в шинах), по показанию верхней шкалы манометра. При этом показание нижней шкалы (давление воздуха в тормозных камерах) должно быть равно нулю. Если конец педали тормоза _ не достигает пола (не достает до него 10—30 мм), давление воздуха в тормозных камерах должно сравняться с давлением воздуха в баллонах и стрелки на обеих шкалах манометра должны показывать одинаковые величины. Если педаль упирается в пол или зазор меньше указанного, необходимо изменить при помощи регулировочной вилки длину тяги, соединяющей рычаг тормозного крана с промежуточным рычагом привода.
В правильно отрегулированном приводе свободный ход педали должен быть 40—60 мм. Давление воздуха в соединительной магистрали пневматического вывода на тормоза прицепа проверяется подсоединением специального манометра к соединительной головке. В расторможенном состоянии и при открытом разобщительном кране показание манометра должно быть 4,8— 5,3 кгс/см2. В случае необходимости регулировку проводят вращением направляющей штока, • секции прицепа тормозного крана. При плавном нажатии на педаль тормоза давление в подсоединенном манометре должно плавно дойти до нуля.
Тормоза колес колодочные, взаимозаменяемые. Колодки 1 (рис. 12) тормозов, установленные на осях 10 с эксцентриковыми шейками и прижимаемые пружиной 2 к разжимному кулаку 4, при регулировке смещаются относительно внутренней поверхности барабана.
1 — тормозная колодка; 2 — оттяжная пружина колодок; 3 —шплинт-проволока; 4— разжимной кулак; 5 — ось червяка; 6— регулировочный рычаг; 7 — кронштейн; 8 — тормозная камера; 9 — чека оси колодок; 10 — ось колодки тормоза; 11 — тормозной барабан
Рисунок 12- Тормоз колеса автомобиля Урал375
Частичная регулировка выполняется для уменьшения зазора между колодками и барабаном, увеличивающегося из-за износа накладок. При увеличении хода штока тормозных камер свыше 40 мм необходимо вращением оси 5 червяка регулировочного рычага довести ход штока до 15—25 мм. Тормозные барабаны должны вращаться свободно, не касаясь колодок; при этом зазор между ними у разжимного кулака должен быть 0,4 мм, у осей колодок примерно 0,2 мм.
Полная регулировка проводится после разборки тормозов или нарушения концентричности рабочих поверхностей колодок и барабанов. Достигается она ослаблением гаек крепления кронштейна разжимного кулака и осей колодок, прижатием колодок к барабану давлением воздуха (1—1,5 кгс/см2) и поворотом эксцентрика осей. Если щуп 0,1 мм не проходит по всей ширине накладки (на расстоянии 20—30 мм от наружных концов накладок), затянуть гайки крепления кронштейна и осей.