Повышение эффективности торможения и надежности тормозных систем

Повышение эффективности торможения и надежности тормозных систем

Повышение максимальных и средних скоростей движения, а также увеличение плотности транспортных потоков - основная причина установления жестких требований к эффективности и на­дежности тормозных систем автомобилей. Для повышения эффек­тивности торможения автомобиля применяют регуляторы, обес­печивающие более полное использование сцепления с дорогой колесами различных осей, устанавливают быстродействующие тормозные приводы, а для увеличения тормозного момента - уси­лители. Надежность работы тормозной системы значительно по­вышается при использовании раздельного - двухконтурного при­вода. Наиболее перспективно применение антиблокировочных си­стем, автоматически устраняющих блокирование затормаживае­мых колес.

Разделение и дублирование контуров тормозного привода

Реализация заложенных конструктором в тормозное управле­ние требований активной безопасности автомобиля возможна при условии надежной работы тормозных механизмов. Так, например, у автомобиля с эффективным одноконтурным тормозным приво­дом утечка рабочей жидкости вследствие ослабления соединений трубопроводов или разрыва резинового шланга вызовет отказ всех тормозных механизмов автомобиля. Применение раздельного при­вода, когда один контур приводит в действие тормозные механиз­мы переднего моста, а другой - тормозные механизмы заднего моста (рис. 2.8, а), а главный тормозной цилиндр имеет два порш­ня, каждый из которых создает давление в отдельном контуре, зна­чительно повышает надежность тормозного управления. Автомо­биль, у которого каждый контур связан со всеми четырьмя колеса­ми (рис. 2.8, б), наиболее безопасный, но и самый дорогой. В более простой схеме (рис. 2.8, в) каждый контур обслуживает оба перед­них тормозных механизма и один задний. При этом обеспечивается хорошая эффективность каждого контура, но на скользкой дороге автомобиль может потерять устойчивость. Еще дешевле, но и опаснее диагональная схема (рис. 2.8, г).

Иногда применяют схему, в которой задние тормозные меха­низмы имеют по два рабочих цилиндра. Тогда один контур воздей­ствует на цилиндры передних тормозных механизмов и на один из двух цилиндров каждого из задних тормозных механизмов (рис. 2.8, д), а второй приводит в действие другие цилиндры задних тормозных механизмов.

Рис. 2.8. Схемы приводов тормозных управлений с раздельными контурами

Управление техническим состоянием тормозных систем

Техническое состояние элементов тормозного управления ав­томобиля изменяется в процессе эксплуатации. Ухудшение тор­мозной динамичности может быть вызвано увеличением зазора между фрикционными накладками и поверхностью контртела (тормозного барабана, тормозного диска), наличием масла и воды на их поверхностях, попаданием воздуха в гидравлический привод, недостаточным давлением в системе.

На рис. 2.11 показаны результаты испытаний ТС с пневмопри­водом двух грузовых автомобилей грузоподъемностью 4 и 7 т при торможении с начальной скорости 8,3 м/с. При увеличении средне­го зазора δ₃ между тормозными накладками и барабаном на 0,5 мм тормозной путь увеличивается примерно на 20-25 % (рис. 2.11, а). К таким же результатам приводит увеличение хода штоков h тор­мозных камер по сравнению с номинальными на передних h_п и зад­них h₃ тормозных механизмах (рис. 2.11, б).

Рис. 2.11. Влияние зазора в паре трения и хода штоков на тормозной путь: 1 - автомобиль грузоподъемностью 4 т; 2 - автомобиль грузоподъемностью 7 т

У автомобилей с пневмоприводном тормозных механизмов не­исправный компрессор может быть причиной недостаточного дав­ления и, как следствие, увеличения времени t_c и пути S_T. Так, у грузового автомобиля категории N₂ при начальной скорости 8,3 м/с из-за уменьшения давления в тормозных камерах с 0,5 до 0,3 МПа тормозной путь может увеличиться почти в двое. При на­рушении установленного свободного хода тормозной педали и клапанов тормозного крана время t_c возрастает на 15-25 %, а за­медление уменьшается на 5-7 %.

Рост тормозного пути на автомобилях с тормозной системой, имеющей гидропривод, при увеличении зазора δ₃ приводит к уве­личению хода тормозной педали и времени запаздывания системы. При торможении автобуса ПАЗ-651 со скорости 8,3 м/с при зазоре δ₃ = 0,25 мм время /_с составило 0,16-0,25 с, а при δ₃ = 0,5 мм оно возросло до 0,45 с. Тормозной путь при этом увеличился на 25 %. Замасливание фрикционных накладок может уменьшить замедле­ние и увеличить тормозной путь в 4-5 раз.

Исследованиями кафедры «Автомобильный транспорт» ВолгГТУ установлена зависимость изменения эффективности торможения легкового автомобиля от пробега. Графики изменения тормозного усилия Р_Т и времени блокировки t_6si передних ведущих колес ВАЗ 21102 в период между ТО, полученные в результате испыта­ний на стенде ЛТК 3-СП11, приведены на рис. 2.12. При общем пробеге 81970 км было выполнено очередное ТО автомобиля, в хо­де которого были заменены тормозные колодки на передних тор­мозных механизмах, проведена необходимая регулировка и про­верка эффективности на стенде. Общее время до блокировки (рис. 2.12, а) составило 3,5 с, время нарастания замедления 1,5 с, тормозное усилие на левом колесе 2,8 кН, на правом - 2,4 кН (раз­ность менее 17 %). Через 5890 км (общий пробег 87660 км) тор­мозная система автомобиля была снова проверена на эффектив­ность на стенде. За этот период эксплуатации тормозные колодки приработались и колеса были заблокированы при меньших тормоз­ных усилиях, соответственно, 1,9 и 2,0 кН, при несколько большем

усилия Р_Т и времени блокировки t_6si передних ведущих колес ВАЗ 21102 в период между ТО, полученные в результате испыта­ний на стенде ЛТК 3-СП11, приведены на рис. 2.12. При общем пробеге 81970 км было выполнено очередное ТО автомобиля, в хо­де которого были заменены тормозные колодки на передних тор­мозных механизмах, проведена необходимая регулировка и про­верка эффективности на стенде. Общее время до блокировки (рис. 2.12, а) составило 3,5 с, время нарастания замедления 1,5 с, тормозное усилие на левом колесе 2,8 кН, на правом - 2,4 кН (раз­ность менее 17 %). Через 5890 км (общий пробег 87660 км) тор­мозная система автомобиля была снова проверена на эффектив­ность на стенде. За этот период эксплуатации тормозные колодки приработались и колеса были заблокированы при меньших тормоз­ных усилиях, соответственно, 1,9 и 2,0 кН, при несколько большем времени 4,0 с. Время срабатывания тормозов t_c уменьшилось, вре­мя нарастания замедления t_H увеличилось. Характер торможения изменился на более плавный (рис. 2.12, б). Через 10000 км пробега при очередном ТО-1 было выполнено техническое обслуживание тормозных механизмов - необходимые регулировки без замены тормозных колодок. После информации водителя об изменении ха­рактера торможения ТС на линии (пробег 96050 км), была прове­дена проверка эффективности тормозных механизмов на стенде (рис. 2.12, в). Из диаграммы видно, что время до блокировки тор­мозных механизмов увеличилось до 4,5 с, причем время срабаты­вания из-за возрастания зазоров в тормозных механизмах возросло до 2,5 с, время нарастания - до 2,0 с. Неравномерность тормозных усилий возросла до 25 %. При пробеге 97510 км (рис. 2.12, г) эф­фективность торможения на линии изменилась значительно в худ­шую сторону, создавая угрозу возникновения ДТП. Проверка на стенде выявила увеличенное время до блокировки колес 7,5 с и низкое тормозное усилие. Разборкой тормозных механизмов было установлен предельный износ фрикционных накладок тормозных колодок и необходимость их замены.

Некоторые дефекты (несоответствия) составных частей тор­мозной системы не влияют непосредственно на показатели тормоз­ной динамичности, но сказываются на работоспособности узлов и деталей, уменьшая надежность тормозной системы. Так, например, износ цилиндро-поршневой группы компрессора способствует по­паданию масла в привод, а неправильная регулировка регулятора давления - работе системы с повышенным давлением, применение несоответствующих по длине тормозных шлангов - их попаданию между перемещающимися деталями подвески. Эти неисправности приводят к ускоренному изнашиванию и разрушению резиновых элементов (шлангов, диафрагм тормозных камер), вызывая внезап­ные отказы, ведущие к ДТП.

Передние тормозные шланги легковых автомобилей работают в более тяжелых условиях, чем задние, и поэтому менее долговеч­ны. Они постоянно деформируются в вертикальном направлении при колебаниях подвески и в горизонтальном при поворотах управляемых колес. Короткие шланги разрушаются в местах их за­делки со штуцерами из-за чрезмерного перегиба. Слишком длин­ные шланги попадают между витками пружин передней подвески автомобиля и быстро истираются.

Обязательными требованиями безопасности к деталям тормоз­ных систем являются:

недопустимость подтекания тормозной жидкости, нарушения герметичности трубопроводов или соединений в гидравлическом тормозном приводе;

перегибы, видимые места перетирания, коррозия, механиче­ские повреждения тормозных трубопроводов;

наличие деталей с трещинами или остаточной деформацией в тормозном приводе.

Гибкие тормозные шланги, передающие давление сжатого воз­духа или тормозной жидкости колесным тормозным механизмам, должны соединяться друг с другом без дополнительных переход­ных элементов (для АТС, изготовленных после 01.01.81). Располо­жение и длина гибких тормозных шлангов должны обеспечивать герметичность соединений с учетом максимальных деформаций упругих элементов подвески и углов поворота колес АТС. Набуха­ние шлангов под давлением, трещины и наличие на них видимых мест перетирания не допускаются. Расположение и длина соедини­тельных шлангов пневматического тормозного привода авто­поездов должны исключать их повреждения при взаимных пере­мещениях тягача и прицепа (полуприцепа).

В целях своевременного обнаружения изменения технического состояния тормозных систем средства сигнализации и контроля, манометры пневматического и пневмогидравлического тормозного привода, устройство фиксации органа управления стояночной тор­мозной системы должны быть работоспособны.

Изменение технического состояния деталей и узлов тормозно­го управления автомобиля при сохранении требований к эффек­тивности торможения обусловливает необходимость жесткого со­блюдения водителями и лицами, ответственными за безопасность эксплуатации, требований изготовителя ТС к периодичности и объему операций ТО.

При движении по городским магистралям в плотном, много­рядном транспортном потоке у водителя порой нет возможности для маневра, и тогда главным средством управления ТС является тормозная система. В эксплуатации находятся ТС различных годов выпуска, тормозные управления которых имеют различные конст­рукцию и надежность. Это вносит свои коррективы и в действия водителей по выбору режима движения, управления и контроля ТС на линии.

Выбор режимов торможения на линии

Особое место в вопросе обеспечения безопасности движения занимает правильный выбор водителем безопасной дистанции до движущегося впереди ТС. Оценка безопасной дистанции в транс­портном потоке основывается на условии: остановочный путь ав­томобиля, идущего сзади, должен быть не больше тормозного пути автомобиля-лидера. Для грузовых автомобилей N₂, движущихся со скоростями: 70 и 40 км/ч, безопасными дистанциями являются, со­ответственно, 40 и 30 м. Указанные значения безопасных дистан­ций могут рассматриваться только в качестве расчетных, так как в действительности безопасная дистанция зависит одновременно от скорости движения, дорожных условий, индивидуальных психофи­зиологических особенностей и квалификации водителей, категории и технического состояния автотранспортных средств (особенно, их тормозных систем), т. е. от всех составляющих комплекса ВАДС.

Исследования показали, что при экстренном торможении на дорогах с радиусом кривизны менее 300 м не только может нару­шаться курсовая устойчивость автомобиля, но и на 20-30 %, как правило, снижается эффективность торможения. Поэтому при движении ТС на закруглении не рекомендуются экстренные тор­можения. Оптимальным в данной ситуации (в случае необходимо­сти торможения) является притормаживание в служебном режиме.

В критической ситуации бокового заноса правильные навыки управления тормозами снижают вероятность ДТП. Когда колеса начинают проскальзывать, автомобиль теряет курсовую устойчи­вость и возможен такой момент, когда он полностью выйдет из-под контроля водителя. Чтобы восстановить нужное сцепление колеса с дорогой, достаточно бывает воздействовать на тормозную педаль короткими, легкими движениями.

Снизить скорость заноса можно управлением вспомогательной тормозной системой, путем регулирования подачи топлива. При­чем плавное уменьшение подачи топлива повышает устойчивость автомобиля с задними ведущими колесами. При потере устойчиво­сти автомобиля с ведущими передними колесами, надо придать ав­томобилю легкое ускорение.