книги из ГПНТБ / Теория и конструкция боевых колесных машин

воде о том, что на колесах создана необходимая тормозная сила, в

силы. Для грузовых и специальных автомобилей с тормозными си­ стемами, снабженными усилителями или посторонними источника­

использования веса, приходящегося на колесо, для создания наи­ большей тормозной силы.

При торможении колесной машины возможны четыре характер­ ных режима торможения: а) аварийное; б) служебное; в) длитель­ ное; г) неподвижно стоящего автомобиля.

При аварийном торможении необходимо обеспечить минималь­ ный путь торможения (максимальное замедление) без потери устойчивости (заноса) автомобиля. Хотя аварийное торможение встречается редко (3—5% общего числа торможений), оно имеет важное значение, так как часто определяет безопасность движения.

Целью служебного торможения является уменьшение скорости автомобиля без ущерба удобству езды. Служебное торможение — наиболее распространенный режим торможения.

Режим длительного торможения с малой или средней интенсив­ ностью возникает в горных условиях на затяжных спусках.

При торможении стоящей машины она должна удерживаться неограниченно долго на таком наибольшем подъеме, который может быть преодолен на низшей передаче.

Надежное торможение колесной машины обеспечивается тремя отдельными тормозными системами: основной, стояночной и допол­ нительной. Первые две системы являются обязательными для каж­ дого автомобиля, а третья в последние годы получает широкое рас­ пространение.

Основная тормозная система действует на все колеса и исполь­ зуется для аварийного и служебного торможения. Стояночный тор­ моз тормозит или задние колеса, или вал трансмиссии. Дополни­ тельный тормоз, действующий на вал трансмиссии, используют, помимо горных условий, при служебных торможениях, что повы­ шает безопасность движения, уменьшает износ основной тормозной системы и сохраняет ее готовность для аварийных торможений.2

2. Р Е Ж И М Ы Т О РМ О Ж ЕН И Я

Тормозной путь при аварийном торможении может быть найден по формуле (209), если принять, что тормозная сила достигла мак­ симального значения, т. е. 7 =<р>

?10

Путь S T, может быть уменьшен тренировкой водителей или кон­ структивными мерами, в частности, объединением педали управле­ ния дроссельной заслонкой с тормозной педалью, что позволит тормозить, не перенося ноги с одной педали на другую. В этом слу­ чае изменение открытия дроссельной заслонки достигается нажати­ ем передней частью ступни (с угловым перемещением подушки пе­ дали), а торможение — нажатием всей ступней (поступательное пе­ ремещение подушки педали).

Величина S Ta сравнительно невелика при хорошем состоянии гидравлического привода. В других случаях, особенно при пневма­ тическом приводе, путь может значительно возрасти.

Тормозной путь 5 т3 пропорционален квадрату скорости. Хотя вес автомобиля не вошел в выражение для 5 Тз, он имеет существен­ ное значение из-за трудности создания водителем силы Рт шах =<рGa.

При значительном весе автомобиля мускульной силы водителя не­ достаточно для создания силы Pr тах и необходимо введение посто­

роннего источника энергии.

Коэффициент сцепления <р зависит не только от качества дороги,

тится (рис. 166, а), то скорость в месте контакта шины и дороги можно принять равной нулю.

Рис. 166. Влияние способа пользования тормозами на скорость скольжения

Скольжение возникает только между колодками и тормозным

при различной скорости скольжения шины относительно дороги (О < \Га < Ка) или фрикционного элемента тормоза относитель­

но тормозного барабана.

Качество и вид дорожного покрытия влияют на величину коэф­ фициента сцепления, но, как правило, можно считать, что при пере-

311

ходе автомобильного колеса на скольжение сцепление его с дорогой падает в среднем на 25—30%. Испытания автомобилей на тормо­ жение показали, что с учетом влияния скоростей движения, а так­ же скольжения шины относительно дороги на коэффициент сцепле­ ния, тормозной путь при переходе заторможенного колеса от каче­ ния к скольжению увеличивается следующим образом:

Следовательно, колесо должно тормозиться так, чтобы оно со­ храняло способность катиться, находясь у предела перехода на скольжение.

Переходя к автомобилю в целом, можно получить минимальный тормозной путь, если все колеса при торможении будут сохранять способность катиться, находясь у предела перехода на скольжение.

Найдем условия, при которых это возможно.

При наибольшей величине тормозных усилий на колесах.

Рис. 167. Силы, действующие на колесную машину при торможении

Тогда отношение тормозных усилий, обеспечивающее минималь­

Из выражения (216) следует, что минимальное значение тормоз­ ного пути можно получить только при автоматическом регулиро-*

* За 100% принят тормозной путь без скольжения шины.

312

занин распределения тормозных сил между колесами в зависимо­ сти от вертикальных реакций на колесах и их сцепления с опорной поверхностью. Если указанное регулирование отсутствует, тормоз­ ной путь отличается от минимального значения, особенно у грузо­ вых автомобилей. Это является одной из причин, объясняющих, по­ чему тормозной путь грузовых автомобилей всегда больше, чем лег­

ковых.

У многоосных колесных машин возникают дополнительные трудности с обеспечением минимального тормозного пути. Они обусловлены тем, что распределение вертикальных реакций, а зна­ чит, и тормозных сил зависит от жесткости подвесок и шин у каж­ дой пары колес.

Выбор распределения тормозных усилий является обычно ком­ промиссным и производится с учетом требований устойчивости ма­ шины при торможении.

Часто соотношение тормозных сил выбирается с таким расчетом, чтобы в средних дорожных условиях (<р= 0,4—0,5) обеспечивалась одновременная блокировка всех колес.

Для повышения устойчивости автомобиля был предложен ряд конструкций, устраняющих разновременное скольжение (блокиров­ ку) колес при торможении. Схема одной из них изображена на рис. 168, а. От шестеренчатого насоса тормозная жидкость посту­ пает по трубке 1 к клапану управления 2. При нажатии на педаль жидкость под давлением проходит через клапан управления 2 , об­ ратный клапан и поступает по трубке 3 в рабочие цилиндры 7 дис­ ковых тормозов. -Противоблокировочные устройства 4 вступают в работу, когда замедление при торможении автомобиля возрастает настолько, что появляется опасность блокировки и скольжения ко­ лес. В этом случае клапан 6 открывается, часть жидкости возвра­ щается по сливной трубке 5 и давление в трубке 3 уменьшается на­ столько, что блокировка колес исключается.

Один из вариантов размещения противоблокировочного устрой­ ства показан на рис. 168,6. Шестеренчатая пара 8 приводит во вра­ щение маховик, расположенный в корпусе противоблокировочного устройства. При изменении скорости вращения маховик стремится открыть клапан 6 (рис. 168,а), размещенный здесь же. Этому про­ тиводействует пружина, поджатая так, что открытие клапана и ча­ стичный слив жидкости начинаются лишь при заданной величине замедления. После определенного падения давления в приводе к ра­ бочему цилиндру клапан 6 опять закрывается. При интенсивном торможении в противоблокировочном устройстве происходит 4—7 включений клапана в 1 сек.

Замедление более 4,0 м/сек2 является очень резким и оценива­

3 1 а

циальные ремни для крепления пассажиров к сиденьям. При испыта­ нии лучших автомобилей в благоприятных условиях замедление достигает 8 —9 м/сек2.

Рис. 168. Схема противоблокировочного устройства

При служебном торможении соотношение между слагаемыми пути торможения будет иным, чем при аварийном торможении.

Основное значение имеет составляющая 5 Тз, а значение време­ ни реакции водителя тем меньше, чем плавнее торможение.

3.ТРЕБОВАНИЯ К ТОРМОЗНЫМ СИСТЕМАМ

Ктормозным системам предъявляются следующие основные тре­ бования:

314

ГЛАВА 14

ТОРМОЗНЫЕ МЕХАНИЗМЫ

ТРЕБОВАНИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ

Наиболее важными требованиями, предъявляемыми к тормоз­ ным механизмам, являются следующие.

1.Сохранение тормозных качеств автомобиля при неоднократ­ ном .торможении. Это требование связано с нагревом тормозов и возможном при этом нарушении их действия и, в частности, паде­ нием коэффициента трения фрикционных пар.

2.Стабильность тормозных качеств в процессе эксплуатации. Для выполнения этого требования необходимо, чтобы износ тру­ щихся элементов был малым и равномерным, а регулировка рабо­ чих зазоров простой, удобной и по возможности автоматической.

Тормозные механизмы основной системы разделяют по форме трущихся деталей (не вращающихся) на колодочные, дисковые, ленточные и комбинированные (колодочно-ленточные, колодочно­ дисковые). Иногда тормозные механизмы классифицируют по фор­ ме вращающихся деталей: барабанные (колодочные, ленточные), дисковые и комбинированные.

Кроме того, тормоза различают по расположению трущихся де­ талей— внутреннему или наружному; по расположению тормозных механизмов — в колесах (колесные тормоза), центральному — до главной передачи или на полуосях — после дифференциала.

Ленточные тормоза в качестве колесных в настоящее время при­ меняются редко; они используются как фрикционные элементы ко­ робок передач планетарного типа. Ленточный тормоз позволяет по­ лучить значительный тормозной эффект при достаточно гибкой лен­ те, но для обеспечения чистоты оттормаживания необходимы зна­ чительные зазоры между трущимися элементами, что затрудняет

применение тормозных лент большой жесткости и толщины. К тому же фрикционные накладки тормозных лент изнашиваются неравномерно, а при расположении ленты снаружи барабана зна­ чительно ухудшается отвод тепла от трущихся поверхностей.

316

Наибольшее распространение имеют колодочные колесные тор­ моза с внутренним расположением колодок. Перспективным типом являются дисковые тормоза.

1. КОЛОДОЧНЫЕ ТОРМОЗА

Тормозной момент, создаваемый тормозом, в большой степени зависит от его конструкции.

Чтобы оценить различные конструкции колодочных тормозов, рассмотрим силы, действующие на колодки (рис. 169), принимая для упрощения, что ось симметрии тормозной обшивки перпендику­ лярна к прямой, соединяющей ось тормозного барабана с осью ка­ чания колодки. При таком допущении можно заменить элементар­ ные нормальные силы, распределяющиеся по длине тормозной на­ кладки, равнодействующей X, действующей но оси симметрии тор­ мозной накладки; нормальная сила X вызывает силы трения Y~-pX, которую также можно считать сосредоточенной.

Колодка, изображенная на рис. 169, а, называется первичной, а колодка, показанная на рис. 169, б — вторичной. В первичной колод­ ке направление момента силы У усиливает прижатие колодки к барабану, а во вторичной оно его уменьшает.

Рис. 169. Силы, действующие на колодки тормоза

Найдем тормозной момент Мт ~ Угб, создаваемый первичной колодкой.

Сумма моментов сил, действующих на колодку) относительно опорного пальца

317

Искомый момент трения

Для учета длины тормозной накладки (угла охвата ср) можно ввести коэффициент k0 при нормальной силе X в исходном уравне­ нии (217).

Тогда

где коэффициент k0 находится по графику (рис. 170).

Рис. 170, График k0 — f (<р)

Пользуясь уравнениями равновесия, можно также найти для первичной колодки остальные действующие силы:

Рассматривая силы, действующие на вторичную колодку (см. рис. 169, б), найдем

ричная колодки дают различный тормозной эффект. Чтобы это по­ казать более наглядно, приведем числовой пример, подсчитав ве­

Полученные данные в долях приводного усилия Р сведем в таб­ лицу.

318

Таким образом, при одинаковой приводной силе Р и прочих рав­ ных условиях тормозной момент, создаваемый первичной колодкой, оказался в данном примере в 2,53 раза больше тормозного момен­ та, создаваемого вторичной колодкой.

Для увеличения тормозного эффекта желательно, чтобы мо­ мент Л1т был возможно больше. Из формул следует, что для этого надо стремиться к увеличению радиуса тормозного барабана Гд, коэффициента трения р, угла охвата » тормозной колодки (умень­ шению коэффициента k0).

Выбор радиуса барабана и угла охвата тормозной колодки свя­ зан с износом и нагревом тормоза и будет рассмотрен ниже. У су­ ществующих автомобилей «р = 80—140° (k0 = 0,930 — 0,815).

Коэффициент трения фрикционной пары, состоящей из прессо­ ванной накладки и стального барабана, при благоприятных усло­ виях равен 0,45—0,47, а при чугунном барабане 0,38. С повышением скорости скольжения и температуры трущихся поверхностей коэф­ фициент трения уменьшается. Поэтому при расчетах принимают обычно р = 0,30—0,35.

Из формулы (220) следует, что тормозной эффект можно уве­

заклиниванием колодки. Оно недопустимо, так как в этом случае оттяжные пружины не в состоянии вывести колодку из соприкосно­ вения с барабаном.

Заклинивание колодки исключается при

Принимая наибольшее значение р = 0 ,5 и наименьшее значе­ ние k0 = 0,785, получим

а > 0,61 гб.

Тормозной момент, создаваемый тормозом, можно существенно изменять, меняя расположение колодок, например, если обе колод­ ки работают как первичные или сила R x первичной колодки исполь­ зуется для прижатия вторичной. Учитывая это, тормоза можно раз­ личать по величине тормозного момента, создаваемого при одина­ ковых приводных силах и прочих равных условиях.

Основными типами колодочных тормозов являются:

319