Основным недостатком гидравлических приводов является ограниченность приводных сил, действующих на колодки тормозных механизмов. В приводах, не имеющих усилителя, величина приводных сил лимитируется физическими возможностями человека. Гидравлические приводы, снабженные усилителями, позволяют получить несколько большие тормозные моменты, но их возможности ограничены. В усилителях, использующих разницу атмосферного и пониженного давления, из-за относительно небольшой величины этой разницы приходится увеличивать диаметр силовой диафрагмы, что влечет за собой увеличение размеров усилителя. Пространство, которое может быть отведено для усилителя, ограничено.
Поэтому на автомобилях полной массой более 9 т применяют пневматический привод, который к осуществляется посредством использования энергии сжатого воздуха и может создавать практически неограниченное приводное усилие со стороны тормозных механизмов (в автомобилестроении пневматический привод применяется с 1948 г.). Пневматический тормозной привод включает в себя следующие приборы:
питающие — компрессор, ресиверы (воздушные баллоны);
управляющие — тормозные краны, клапаны управления тормозными механизмами прицепа и полуприцепа;
исполнительные — тормозные камеры, тормозные цилиндры (аккумуляторы);
регулирующие — регулятор давления компрессора, регулятор тормозных сил и др.;
улучшающие эксплуатационные качества и надежность — влагоотделители, защитные, ускоряющие и другие клапаны;
сигнальные – сигнализаторы различного типа.
Элементы ABS включают следующие устройства:
- колесные датчики
- блок управления
- модуляторы давления с функцией ускорительного клапана
При торможении автомобиля тормозной кран соединяет ресиверы с магистралями, устанавливая в них давление воздуха, пропорциональное силе, приложенной водителем к тормозной педали. При снятии усилия с тормозной педали кран отсоединяет магистрали от ресиверов и соединяет их с атмосферой. Подобно гидравлическому, пневматический привод разделяется на контуры, причем отдельные контуры имеют свои ресиверы и управляются отдельной секцией крана.
Исполнительные механизмы привода тормозной системы прицепа (полуприцепа) питаются от установленных на них отдельных ресиверов и дополнительного крана.
Соединение тормозных систем тягача и прицепа может быть однопроводным или двух и многопроводным. При однопроводном приводе прицеп соединен с тягачом с помощью одной магистрали, через которую осуществляется как наполнение ресиверов прицепа сжатым воздухом, так и передача на прицеп команд на торможение с заданной водителем интенсивностью.
Двух- и многопроводные тормозные системы автопоезда это такие системы, при которых для тормозных систем прицепных звеньев используются несколько линий отдельно для передачи энергии и отдельно для управления.
На чертежах и схемах пневмосистем имеются стандартные цифровые обозначения. На управляющих элементах пневмопривода вход питающей магистрали всегда обозначается цифрой 1. Следует отметить, что в ряде случаев управляющий сигнал может одновременно выполнять функции питающего. В этом случае на элементах и схемах пневмопривода вход такого сигнала все равно обозначается цифрой 1.
Любой выходной пневматический сигнал или воздействие обозначается на элементах управления или схемах цифрой 2.
В случае, когда какие-либо элементы управления имеют несколько входов или выходов, относящихся к различным контурам тормозной системы, они маркируются цифрами (в порядке возрастания), следующими после обозначения, указанного выше (например, 11, 12, 21, 22 и т.п.).
Цифрой 3 на элементах тормозного привода обозначается выход воздуха в атмосферу.
Для проверки корректности работы системы служит диагностический разъем, а для электрического питания системы и поступления управляющих сигналов от тягача — соединительная вилка.
Основными производителями пневматических тормозных систем для грузовых автомобилей и автобусов Европы, в том числе Республики Беларусь являются фирмы WABCO и Knorr-Bremse.
В качестве примера рассмотрим пневматическую тормозную систему с ABS WABCO. Схема пневматической тормозной системы WABCO грузового автомобиля с прицепом показана на рис. 13.44.
Система питания сжатым воздухом. Нагнетаемый компрессором 1 сжатый воздух через регулятор давления 2 попадает в воздухоосушитель 3. Регулятор давления служит для автоматического регулирования давления воздуха в пневмосистеме в определенных пределах, например, в диапазоне от 0,72 до 0,81 МПа. В воздухоосушителе из сжатого воздуха удаляется содержащаяся в нем влага, которая через вентиляционный канал воздухоосушителя выбрасывается наружу. Сухой сжатый воздух подводится затем к четырехконтурному защитному пневмоклапану 4. Этот клапан обеспечивает исправную работу тормозной системы при выходе из строя одного или нескольких тормозных контуров, предотвращая падение давления в системе.
В пределах контуров I и II тормозной системы воздух проходит через ресиверы для сжатого воздуха 6 и 7 в направлении тормозного крана 15 грузового автомобиля. В контуре III сжатый воздух подается от ресивера для сжатого воздуха 5 к автоматической соединительной головке 11 через встроенный в кран управления тормозом прицепа 17 двухходовой двухпозиционный клапан, а также через обратный клапан 13, кран включения стояночной тормозной системы 16 и ускорительный клапан 20 в камеру пружинного энергоаккумулятора пневмоцилиндра 19.
В пневматическую тормозную систему прицепа сжатый воздух поступает через соединительную головку 11 и шланг, подключенный к ресиверу. Затем сжатый воздух через магистральный воздушный фильтр 25 и тормозной кран прицепа 27 попадает в ресивер 28 и проходит к подключениям ускорительных клапанов ABS 38.
Принцип действия рабочей тормозной системы. При срабатывании тормозного крана 15 сжатый воздух проходит через магнитный клапан ABS 39 в тормозную камеру 14 передней оси грузового автомобиля, а также к автоматическому регулятору тормозных сил 18. Последний срабатывает и направляет сжатый воздух в рабочую камеру пневмоцилиндров 19 через магнитный клапан ABS 40. Давление в тормозных камерах, развивающих необходимое для колесного тормоза усилие, зависит от усилия, действующего на педаль тормозного крана грузового автомобиля, а также от степени загрузки автомобиля. Давление, зависящее от нагрузки на автомобиль, регулируется автоматическим регулятором тормозной силы 18, связанным с задней осью через шарнирное соединение. При загрузке и, соответственно, разгрузке автомобиля постоянно изменяющееся расстояние между рамой автомобиля и осью соответствующим образом осуществляет плавное изменение давления в системе тормозного привода. Одновременно автоматическим регулятором тормозных сил через магистраль управления приводится в действие встроенный в тормозной кран грузового автомобиля клапан нулевой/полной нагрузки. Таким образом и давление в системе тормозного привода колес передней оси регулируется в зависимости от загрузки автомобиля.
Управляемый обоими рабочими контурами тормозной системы кран управления тормозами прицепа 17 подает сжатый воздух через соединительную головку 12 и соединительный шланг на управляющий вывод тормозного крана прицепа 27. Таким образом открывается доступ сжатого воздуха из ресивера 28 через тормозной кран прицепа, кран растормаживания прицепа 32, пневмоклапан соотношения давлений 33 к автоматическому регулятору тормозных сил 34, а также к ускорительному клапану ABS 37.
Ускорительный клапан 37 управляется от регулятора тормозных сил 34. Сжатый воздух поступает в тормозные пневматические камеры 29 передней оси прицепа (полуприцепа). Ускорительные клапаны ABS (в прицепе, полуприцепе) магнитные клапаны ABS (в грузовом автомобиле) служат для управления (создания, поддержания или сброса давления) тормозными камерами. Как только клапаны включаются с помощью электронного блока ABS 36 или 41, это управление осуществляется независимо от давления, задаваемого тормозными кранами грузового автомобиля или прицепа (полуприцепа).
В нерабочем состоянии (магниты обесточены) краны выполняют функцию ускорительного клапана и служат для быстрой подачи и сброса давления в тормозной камере.
Через регулятор тормозных сил 35 происходит срабатывание ускорительных клапанов ABS 38 и освобождается путь сжатому воздуху к тормозным камерам 31. Давление в тормозной системе прицепа (полуприцепа) соответствующее давлению управления тормозной системы грузового автомобиля, с помощью автоматических пневморегуляторов 34 и 35 тормозных сил устанавливается таким, какое требуется для данной степени загрузки прицепа (полуприцепа).
Чтобы избежать блокирования колес передней оси колесными тормозными механизмами в режиме притормаживания, пневмоклапан 33 соотношения давлений снижает величину давления, создающего усилия на тормозных колодках.
Стояночная тормозная система. При перемещении рычага тормозного крана с ручным управлением 16 в фиксированное положение полностью сбрасывается давление воздуха в пружинном энергоаккумуляторе пневмоцилиндра 19. Теперь усилие, которое должно прикладываться к колесным тормозным механизмам, развивается за счет сил упругости пружин пневмоцилиндра. Одновременно сбрасывается давление воздуха в магистрали на участке от тормозного крана 16 с ручным управлением до крана управления тормозом прицепа 17. Затормаживание прицепа при остановке выполняется за счет подачи давления в управляющую магистраль.
Вспомогательная тормозная система. Благодаря очень высокой чувствительности тормозного крана с ручным управлением 16 при регулировании ступеней давления грузовой автопоезд при отказе рабочих тормозных контуров I и II можно затормозить с помощью пружинных энергоаккумуляторов пневмоцилиндров 19. Усилие торможения, необходимое для тормозных механизмов колес, развивается, за счет силы упругости предварительно сжатых пружин энергоаккумуляторов пневмоцилиндров 19. Однако в данном случае давление в пневмоцилиндрах сбрасывается не полностью, а только до уровня, необходимого для создания требуемого усилия торможения.
Торможение прицепа автоматическом режиме. В случае разрыва питающей магистрали давление мгновенно падает до атмосферного, в результате чего срабатывает тормозной кран 27 и начинается процесс экстренного торможения прицепа. В случае обрыва управляющей магистрали и срабатывания рабочей тормозной системы встроенный в клапан управления тормозом прицепа 17 двухходовой двухпозиционный клапан перекрывает проходное сечение в направлении соединительной головки 11 магистрали снабжения сжатым воздухом настолько, что разрыв магистрали управления тормозной системы вызовет быстрое падение давления в магистрали снабжения сжатым воздухом и в течение законодательно регламентированного времени (не более 2 секунд) сработает тормозной кран прицепа 27 и начнется процесс его автоматического торможения. Обратный клапан 13 предохраняет стояночную тормозную систему от случайного срабатывания при падении давления в магистрали подачи сжатого воздуха к тормозной системе прицепа.