книги из ГПНТБ / Бухарин Н.А. Автомобили. Конструкции, нагрузочные режимы, рабочие процессы, прочность агрегатов автомобиля учеб. пособие

9. Следящее действие привода должно быть обеспечено на всех режимах торможения и оттормаживания.

10.Скрип тормозов не должен иметь места при всех режимах торможения.

11.При разрыве сцепки автопоезда тормозные устройства прицела должны обеспечить его автоматическую остановку.

12. Так как тормозная система играет первостепенную роль

вобеспечении безопасности движения АТС, то ряд элементов тор­ мозных систем должен быть элементами гарантированной проч­ ности, не выходящими из строя в течение всего срока службы АТС

влюбых условиях эксплуатации.

Режимы торможения могут быть разделены на две категории. I. Экстренные (или аварийные), соответствующие максимально возможной интенсивности торможения. Количество экстренных торможений составляет 2—3% от общего числа торможений в за­

висимости от опытности водителя и условий движения.

II. Служебные торможения являются преобладающими и сос­ тавляют 97—99% от общего числа торможений. В среднем интен­ сивность служебных торможений составляет 15—30% от интен­ сивности экстренных торможений.

В состав тормозной системы входят:

1 ) тормозные механизмы или собственно тормоза, расположен­ ные на колесах автомобиля или в трансмиссии;

2 ) тормозные приводы с органами управления;

3) регулирующие устройства.

К л а с с и ф и к а ц и я т о р м о з н ы х м е х а н и з м о в

производится по следующим признакам:

1) по числу и расположению тормозных механизмов. Как правило, рабочие тормозные механизмы расположены на всех колесах АТС. Значительно реже основные тормоза располагаются не на всех осях автомобиля: в двухосных тихоходных автомоби­ лях — на задней оси, в некоторых гоночных — на передней, в трех­ осных — на двух задних осях;

2) по конструкции. В группе тормозов с механическим тре­ нием преобладают колодочные тормоза с расположением колодок обычно внутри барабанов. Меньшее распространение имеют дис­ ковые тормоза, применение которых возрастает, особенно на легковых автомобилях. Ленточные тормоза применяются преиму­ щественно в планетарных коробках передач, а также иногда для стояночных тормозов, расположенных на карданном валу.

К л а с с и ф и к а ц и я т о р м о з н ы х п р и в о д о в про­ водится по типу привода, источнику энергии для целей торможения, способу передачи работы от командного органа (педаль, рычаг) к тормозным механизмам, степени автоматичности.'

Для грузовых автомобилей и автобусов с полной массой до 4 т, а также малых моделей легковых автомобилей с полной массой до 1,5 т применяются обычно гидравлические приводы, приводимые в действие мускульной силой водителя (привод прямого дей­

380

ствия). На более тяжелых моделях грузовых автомобилей и авто­ бусов с полной массой свыше 5 т, а также легковых автомобилях с полной массой свыше 1,5 т в тормозной привод включаются уси­ лители, которые «помогают» водителю, повышать силу, приложеш ную к педали, в 3—5 раз. Источником энергии для усилителей являются: 1 ) разность между атмосферным давлением и давлением во впускной трубе карбюраторного двигателя; 2 ) жидкость или воздух под давлением, создаваемым насосом, работающим от двигателя.

Пропорциональность между силой давления на тормозную педаль и колодки (диски) тормозного механизма обеспечивается следящим устройством в распределителе. В случае выхода из строя усилителя торможение осуществляется только давлением ноги водителя со значительно меньшей интенсивностью.

На грузовых автомобилях и автобусах большой массы (свыше 8 — 1 0 т) применяются автоматические приводы с источником энергии в виде сжатого воздуха или жидкости под давлением или электроэнергии, а также комбинированные приводы.

§ 69. ТОРМОЗНЫЕ МЕХАНИЗМЫ КОЛОДОЧНОГО ТИПА

Широкое распространение в качестве основных или рабочих тормозов имеют колодочные тормоза фрикционного типа с колод­ ками, расположенными внутри тормозного барабана. Схема сил, действующих на колодки тормозов разных типов, представлена на рис. XV. 1. При анализе схем колодочных тормозов принято для упрощения, что величина удельного давления барабана на накладку р по длине дуги накладки постоянна, и равнодействую­ щая нормальных сил, действующих со стороны барабана на накладку колодки, приложена посередине дуги накладки и равна

V = pßr6 ö,

где р — удельное давление между барабаном и накладкой по­ стоянное по дуге охвата; ß — угол охвата накладки; гб— радиус барабана; b — ширина накладки.

Ось вращения колодки неподвижна. Оптимальный угол охвата накладки колодки ß = 90ч-100°. Величина удельного давления между барабаном и накладкой при экстренном торможении не должна превышать 2,5 МПа (25 кгс/см2).

На рис. XV. 1, а представлен симметричный двухколодочный тормоз с односторонним расположением шарнирных опор в точ­ ках Ох II 0 2. Левая колодка при вращении барабана по направле­

(пассивная колодка), где р — коэффициент трения между наклад­ кой и барабаном (см. гл. III).

381

относительно точек Ог и 0 2:

Существенное влияние на величину М х оказывает конструкция разжимного устройства.

При тормозе с равными перемещениями колодок (или фикси­ рованным кулаком) тормозной кулак изготовлен за одно целое с валом (автомобили ЗИЛ-130, МАЗ-500 и др.); после приработки накладки к барабану будут справедливы следующие зависимости:

Величины удельных давлений определятся по формулам:

где р! и ß2 — углы охвата накладок активной и пассивной колодок.

382

Так как Ух = У2, то из формулы (XV. 1) получим

с — ре с + ре

При плавающем кулаке (тормоз с равными силами, действую­ щими на колодки) Р х = Р 2 — Р.\ Ух > У2 и > р 2. Этому условию соответствуют кулаки с уравнителем, колесные цилиндры гидравлического привода с поршнями равного диаметра, клино­ видное разжимное устройство. Подставляя Р х — Р 2 = Р в фор­ мулу (XV.2), получим величину полного тормозного момента М х для тормоза с плавающим кулаком

Мх = 2[хг6Я (а -f с) с2 — р2е2 (XV.5а)

Величина тормозного момента М х у тормозов с фиксированным и с плавающим кулаком одинакова как на переднем, так и на заднем ходу автомобиля.

Вследствие неравенства удельных давлений на накладку ко­ лодок (рг > р 2) у тормоза с плавающим кулаком' износ накладок активной колодки происходит более интенсивно, чем пассивной. Чтобы сблизить долговечность накладок активной и пассивной колодок, длина накладки или ее толщина у активной колодки делается больше, чем у пассивной. Иногда применяются ступен­ чатые цилиндры, обеспечивающие большую величину разжимного усилия па пассивную-колодку (Яг < Я 2).

У т о р м о з о в с р а з н е с е н н ы м и о п о р а м и (рис. XV. 1, б) обе колодки работают как активные. Это повышает величину тормозного момента по сравнению с тормозом, имеющим одностороннее расположение опор, выравнивает удельные давле­ ния на накладки колодок. Дополнительные нагрузки на подшип­ ники колес при торможении, возникающие за счет неуравновешен­ ных сил Уф и У2 в тормозе с равными силами, у тормоза с разне­ сенными опорами отсутствуют. Величина момента тормоза с раз­

Указанная величина Мх справедлива при торможении авто­ мобиля на переднем ходу. Момент тормоза на заднем ходу суще­ ственно меньше и определяется по формуле

383

На рис. XV. 1, в представлен тормоз с самоуспленпем (серво­ тормоз). Левая колодка работает как активная. Правая колодка прижимается силой (У2 от левой (первичной) колодки плавающего типа и является сервоколодкой. Величина удельного давления между барабаном и накладками колодок, а следовательно, и износ

где z — число колодок; рв — давление в расширительной камере;

колодки; Q' — сила оттяжных пружин, действующая на колодку. Имеются опытные образцы камерных тормозов без колодок.

Вэтом случае расширительная камера в части, соприкасающейся

свнутренней поверхностью барабана (протектор), изготовляется из жароупорных каучуков и должна быть повышенной прочности.

Ких преимуществам относятся: использование всей внутренней поверхности барабана для торможения, полная уравновешенность тормоза, плавность торможения и оттормаживании, хотя и за

384

счет некоторого увеличения времени торможения и оттормажнвания вследствие большого объема расширительной камеры.

Величина коэффициента эффективности колодочного тормоза k3 подсчитывается по формуле

радиус барабана (рис. XV. 1).

Отдельные типы тормозов имеют следующие величины коэффи­

Если коэффициент эффективности для тормоза с равными перемещениями колодок k3 = 0,7 принять за 100%,-то величины k3

Тормозные барабаны и колодки и их опоры должны обладать высокой жесткостью, что в значительной степени достигается их оребрением. Недостаточная жесткость влечет за собой неравно­ мерный износ барабана и накладок колодок, а также скрип тор­ мозов. Максимальное увеличение диаметра открытой части бара­ бана при «аварийном» торможении не должно превосходить 0 ,2 — 0,3% номинального диаметра, даже после расточки при ремонте.

В качестве материала для барабанов тормозов применяются легированные чугуны с присадками меди, никеля и молибдена, а также перлитный чугун. Материал барабана должен иметь высокий коэффициент трения, хорошую износостойкость, равно­ мерно изнашиваться при работе, не образуя задиров. Рабочая поверхность барабана подвергается шлифованию, что необходимо вследствие малых зазоров между барабаном и накладкой в отторможенном состоянии.

Достаточно высокой жесткостью при умеренном весе обладают биметаллические барабаны, состоящие из литого обода и штампо­ ванного диска. Наряду с высокой жесткостью тормозные барабаны должны быть легкими, с тем чтобы не увеличивать массу неподрессоренных частей автомобиля.

Наибольшее распространение имеют литые и сварные колодки. Колодки, отливаемые из легированного чугуна или легких спла­ вов, отличаются высокой жесткостью и большим весом и чаще

1 Для переднего хода автомобиля.

применяются иа грузовых автомобилях. Сварные колодки, со­ стоящие из обода II приваренного к нему ребра жесткости, зна­ чительно легче литых.

Скрип тормозов вызывается вибрацией тормозного барабана, колодок, диска. Он устраняется изменением частоты вибраций, при которой вибрации не будут восприниматься слухом человека.

. Рис. ХѴ.З. Характер'колебанлй'барабана (а) и колодок тор­ моза (б), вызывающих скрип тормозов

Причиной скрипа тормозов могут быть фрикционные колебания колодок в контакте их с барабаном, вызываемые неодинаковыми значениями коэффициентов статического |xs и динамического трения между барабаном и накладкой колодок. На частоту коле­ баний колодок влияет их масса и жесткость опор. Скрип может быть устранен подбором материала накладки с малой разностью Ps — Rd и улучшением демпфирующих свойств опор колодок.

Характер колебаний барабана с разными частотами пред­ ставлен на рис. ХѴ.З, а. При частоте 2600 Гц рабочая поверх­

Эти вибрации состоят из изгибных вибраций ребра и изгибно-кру- тильных вибраций обода колодки с частотой 1500—4500 Гц.

386

§ 70. ГРАФИЧЕСКИЙ МЕТОД РАСЧЕТА ТОРМОЗОВ

Излагаемый ниже метод обладает наглядностью действия сил и простотой построения при достаточной для практических целей точности.

Распределение удельных давлений принято изменяющимся пропорционально синусу угла ß (рис. XV.4), отсчитываемого от линии, проходящей через опору колодки и центр тормоза.

Последовательность расчета рассмотрена на примере двухко­ лодочного тормоза автомобиля грузоподъемностью 2,5 т с силами равными Р г = Р 2 и р г =j=р 2 при одностороннем размещении неподвижных опор.

1. Через центр тормозного барабана О (рис. XV.4) и опору левой колодки Ог проводится линия ООг. К ней из центра О восстанавливается перпендикуляр Ob. В точке b удельные давле­ ния барабана на накладку максимальные.

2.Проводится вспомогательная окружность, проходящая через точку О с центром, расположенным на линии Ob. Радиус вспо­ могательной окружности по техническим причинам не следует брать больше четверти радиуса барабана.

3.Дуга накладки делится на 8 —12 участков и середины каж­ дого участка соединяются с центром барабана О.

4.Хорды вспомогательной окружности 01' = УД 02' = Yo\ 03' — Уз и т. д. пропорциональны синусу угла ß и, таким обра­ зом, величина их показывает характер изменения нормальных усилий по длине накладки.

Если принять, что максимальная величина нормальной силы пропорциональна диаметру вспомогательной окружности, то лю­ бой луч, проведенный из точки О под углом ß к касательной окруж­ ности, пересечется с окружностью, причем величина а хорды On будет пропорциональна синусу угла ß (см. эскиз справа).

Для доказательства соединим m e n прямой. Треугольник прямоугольный, так как построен на диаметре окружности, и угол при вершине т равен ß. В таком случае сторона On = sin ß, если положить От = 1.

По величинам 01' = У(; 02' = Уо и т. д. строится веревочный многоугольник и находятся величина и направление общей ре­

зультирующей Ri и нормальной силы Уі, действующей со сто­ роны барабана на колодку.

5. По известной величине коэффициента трения р опреде­

й = ] Л х ; ) ! + ( у д . '

388

Рис. XV.4. Графический расчет колодочного тормоза

6 . Радиус р приложения результирующей касательной силы Хі (условный радиус) определится по формуле

7. Точка д х приложения результирующей R \ определится пересечением результирующей нормальной силы Yx, проходя­ щей через центр барабана О, с окружностью радиуса р'.

8 . Сила Р х, действующая со стороны кулака или гидравличе­ ских тормозных цилиндров, известна по направлению. Если учесть силу трения, действующую между кулаком и колодкой, то сила Р 1 отклонится от нормали на угол трения в сторону вращения ку­ лака.

9. По известной силе R і (величина и направление) и силе Р х (направление) определяется величина силы Р х, а также величина

и направление реакции опоры колодки U'. С этой целью сила R\ переносится по линии ее действия до пересечения с линией дей­ ствия силы Р х (точка д'). Для определения направления действия реакции опоры II' следует полученную точку д' соединить с цен­ тром опоры колодки. Так как колодка находится под действием

личины Р х и U' активной колодки как для тормоза с равным пере­ мещением колодок, так и для тормоза с равными силами.

10.Для пассивной колодки последовательность построения будет в общем аналогична рассмотренной. Однако в зависимости от типа разжимного устройства силы, заданные по величине, будут разными.

11.У тормоза с равным перемещением колодок (фиксированный кулак) максимальные удельные давления на активной и пассивной колодках одинаковы.

Утормозов с равными силами Р х — Р 2 величины удельных давлений на активную и пассивную колодки неодинаковы. По­ этому построение с помощью вспомогательной окружности много­ угольника сил, действующих на обшивку, даст только направле­

ние результирующей силы Ro

12. Для определения масштаба сил М необходимо знать тор­ мозной момент на колесе Мх, равный сумме моментов на обоих колодках

Мх = (R\e + Rle') М,

где Ri, Ri выражены в мм; М х —: в Н-м (кгс-мм); М — в Н/мм (кгс/мм).

389