Гальмові системи АТЗ

До гальмового управління автомобіля, що служить для його руху аж до повної зупинки й утримання на місці на стоянці, пред'являються підвищені вимоги, тому що гальмове керування є найважливішим засобом забезпечення активної безпеки автомобіля. Вимоги до гальмових систем регламентовані ДСТУ 22895-77 і міжнародними правилами (Правила № 13 ЕЕК ООН).

Вимоги до гальмових систем наступні:

- мінімальний гальмовий шлях або максимальна стала відповідно до вимог ДСТУ 22895— 77 для пасажирських автомобілів категорій M₁, M₂, М₃ і вантажних автомобілів категорій N₁, N₂, N₃ залежно від типу випробувань (нуль; I; II);

- зберігання стійкості при гальмуванні (критеріями стійкості служать лінійне відхилення, кутове відхилення, кут складання автопоїзда);

- стабільність гальмових властивостей при кількаразових гальмуваннях;

- мінімальний час спрацьовування гальмового привода;

- силова дія, що стежить, гальмового привода, тобто пропорційність між зусиллям на педалі й приводному моменті;

- мала робота керування гальмовими системами - зусилля на гальмовій педалі залежно від призначення автотранспортного засобу повинне лежати в межах 500...700 Н (нижча межа для легкових автомобілів); хід гальмової педалі 80...180 мм;

- відсутність органолептичних явищ (слухових, нюхових);

- надійність всіх елементів гальмових систем; основні елементи (гальмова педаль й її кріплення, головний гальмовий циліндр, гальмовий кран й ін.) повинні мати гарантовану міцність, не повинні виходити з ладу протягом гарантованого ресурсу; повинна бути також передбачена сигналізація, що сповіщає водія про несправності гальмової системи.

Під час примусового зниження швидкості автомобіля за допомогою гальм відбувається перетворення його кінетичної енергії на теплову завдяки процесу тертя у гальмових механізмах з подальшим розсіюванням теплоти в атмосферу.

Зниження швидкості руху автомобіля відбувається унаслідок дії на нього зовнішніх гальмових сил, що виникають між колесами і поверхнею дороги в результаті примусового уповільнення їх обертання. Гальмова сила Р _г колеса тим більша, чим більший гальмовий момент створюється на ньому гальмовим механізмом. Проте максимальне значення гальмової сили обмежується силою зчеплення шини з опорною поверхнею. Ця сила залежить від величини вертикальної реакції R _z дороги на колесо і від коефіцієнта зчеплення φ шини з опорною поверхнею:

Р_{г тах} = φ R_z,

Величина коефіцієнта зчеплення φ колеса з дорогою залежить як від фізичних властивостей шини, так і від виду і стану опорної поверхні дороги. Так, на асфальтовій сухій дорозі φ = 0, 6-0, 8, тоді як на ґрунтових поверхнях різного стану коефіцієнт зчеплення може знижуватись до φ = 0, 2-0, 5.

Важливо зазначити, що при зростанні ковзання шини по дорозі гальмова сила спочатку підвищується, але потім, при повному блокуванні і ковзанні колеса, зменшується на 20-30%.

Ось чому повне блокування коліс під час гальмування вкрай небажане. Процес гальмування автомобіля буде найбільш ефективним, якщо за допомогою гальмових механізмів колеса будуть утримуватись на грані блокування.

Для отримання максимального значення сили Р _{г тах} всі колеса автомобіля доцільно обладнувати гальмовими механізмами. При цьому слід враховувати, що вертикальні реакції на передніх і задніх колесах під час гальмування змінюються. Тому для підвищення ефективності гальмування гальмові моменти на колесах різних осей автомобіля доцільно змінювати відповідно до змін вертикальних реакцій на колесах.

На сучасних автомобілях з метою підвищення безпеки руху встановлюють декілька гальмових систем, кожна з яких має своє призначення і повинна відповідати певним вимогам. За цими ознаками гальмові системи поділяють на робочі, запасні, стоянкові і допоміжні.

Робоча гальмова система використовується в усіх режимах руху автомобіля для зниження його швидкості до повної зупинки. Вона приводиться у дію зусиллям правої ноги водія, що прикладається до педалі. Ефективність дії робочої гальмової системи найбільша порівняно з іншими гальмовими системами автомобіля. Відповідно до міжнародних вимог ця ефективність оцінюється шляхом гальмування - мінімальною відстанню, що проходить автомобіль до повної зупинки по горизонтальній сухій дорозі з твердим покриттям при гальмуванні від початкової швидкості 40 км/год.

Запасна гальмова система призначена для зупинки автомобіля у випадку відмови робочої гальмової системи. Вона має меншу ефективність, ніж робоча система. При відсутності на автомобілі автономної запасної гальмової системи функції запасної системи може виконувати справна частина робочої гальмової системи або стоянкова система.

Стоянкова гальмова система призначена для утримання повністю завантаженого автомобіля на місці, не допускаючи його самочинного рушання на схилі не менш ніж 25%. Найчастіше система має ручне керування.

Допоміжна гальмова система призначена для тривалого гальмування на довгих спусках дороги з метою зниження навантаження на робочу гальмову систему. Відповідно до міжнародних вимог ця система у вигляді гальма-уповільнювача є обов'язковою для транспортних засобів повною масою більш ніж 12 т, а також для автомобілів і автобусів, що постійно працюють у гірських умовах. На сучасних автомобілях допоміжні гальма-уповільнювачі застосовують незалежно від інших гальмових систем.

Кожна гальмова система складається з гальмових механізмів і гальмового приводу. Гальмові механізми можуть бути розміщені безпосередньо біля коліс (колісні гальма) або встановлюватись на деталях трансмісії (трансмісійні гальма). Привід застосовують для керування гальмовими механізмами. До конструкції приводу на сучасних автомобілях належать підсилювачі й автоматичні (електронні) пристрої, що підвищують ефективність роботи гальмової системи.

Принципова схема робочої гальмової системи наведена на рис. 6.28. Система включає гальмові механізми передніх 13 і задніх 15 коліс, гідравлічний гальмовий привід з головним циліндром 4 і педаллю 3, і вакуумний підсилювач 10.

При натисканні на педаль 3 поршень 5 головного циліндра тисне на рідину, яка через перепускний клапан 9 перетікає по трубопроводах до колісних гальмових механізмів. Оскільки рідина практично не стискається, то, потрапляючи до робочих циліндрів колісних механізмів вона передає зусилля на гальмові колодки, притискаючи їх до барабанів, внаслідок чого кожний гальмовий механізми створює на колесі гальмовий момент. Якщо педаль гальма відпустити, рідина перетече назад до головного циліндра, колодки під впливом пружин повернуться у вихідне положення і колеса розгальмуються.

Гідровакуумний підсилювач 10 полегшує керування гальмовою системою, створюючи поряд із водієм додаткове зусилля, що передається на гальмові механізми коліс. Для підвищення надійності гальмових систем автомобіля у приводі застосовують різні пристрої, які дають змогу зберегти її працездатність при частковій відмові частини системи. Найбільш розповсюдженим способом є розділення приводу робочої системи на два або три майже незалежні контури.

Якщо у приводі гальмової системи використовується стиснуте повітря, то такий привід називається пневматичним. Принцип дії пневматичного приводу дещо відрізняється від розглянутого. Головна ознака пневматичного приводу полягає у тому, що основним джерелом енергії для керування гальмовими механізмами є двигун автомобіля.