Содержание.

Типы трансмиссий.

1. Основные типы автомобильных трансмиссий, их преимущества и недостатки………………………………………………………………………...3

2. Принципиальная схема гидрообъёмной, электрической трансмиссии. Назначение и краткая характеристика агрегатов гидрообъёмной, электрической трансмиссии…………………………………………………….12
Тормозная система.

1. Назначение и основные типы тормозных систем автомобиля……..16

2. Принципиальная схема тормозной системы автомобиля ГАЗ-53, её устройство и работа……………………………………………………………..23

3. Конструктивное различие дискового и колодочного тормозных механизмов, их достоинства и недостатки.

Литература.
Типы трансмиссий.

1. Основные типы автомобильных трансмиссий, их преимущества и недостатки.

Трансмиссией называется силовая передача, осуществляющая связь двигателя с ведущими колесами автомобиля.Трансмиссия служит для передачи от двигателя к ведущим колесам мощности и крутящего момента, необходимых для движения автомобиля.

Крутящий момент М_к (рисунок 1), подведенный от двигателя к ведущим колесам, стремится сдвинуть их относительно поверхности дороги в сторону, противоположную движению автомобиля. Вследствие этого из-за противодействия дороги на ведущих колесах возникает тяговая сила Р_Т, которая направлена в сторону движения и является движущей силой автомобиля. Тяговая сила Р_Т  вызывает возникновение на ведущем мосту толкающей силы Р_Х  которая от моста через подвеску передается на кузов и приводит в движение автомобиль.

В зависимости от того, какие колеса автомобиля являются ведущими (передние, задние или те и другие), мощность и крутящий момент могут подводиться только к передним, задним или передним и задним колесам одновременно. В этом случае автомобиль является соответственно переднеприводным, заднеприводным и полноприводным.

Переднеприводные и заднеприводные автомобили имеют ограниченную проходимость и предназначены для эксплуатации на дорогах с твердым покрытием, на сухих грунтовых дорогах. Такие автомобили имеют колесную формулу, т.е. соотношение между общим числом колес и числом ведущих колес, с обозначением 4 х 2. В этой формуле первая цифра представляет собой общее число колес автомобиля, а вторая — число ведущих колес. Если ведущие колеса двухскатные (грузовые автомобили, автобусы) и, следовательно, общее их число равно шести, то колесная формула этих автомобилей имеет также обозначение 4x2.


Рисунок 1 - Движущие силы автомобиля

  

Полноприводные двухосные автомобили и трехосные автомобили с двумя задними ведущими мостами обладают повышенной проходимостью. Они способны двигаться по плохим дорогами и вне дорог. Их колесные формулы имеют соответственно обозначения 4 х 4 и 6 х 4.

Полноприводные трехосные и четырехосные автомобили имеют высокую проходимость. Они могут преодолевать рвы, ямы и подобные препятствия. Их колесные формулы обозначаются 6 х 6 и 8 х 8.

Колесная формула характеризует не только проходимость автомобиля, но и тип его трансмиссии. На автомобилях применяются трансмиссии различных типов, схема на рисунке 2. Наибольшее распространение на автомобилях получили механические ступенчатые трансмиссии и гидромеханические трансмиссии. Другие типы трансмиссий на автомобилях имеют ограниченное применение.


Рисунок 2 - Типы трансмиссий автомобилей

Конструкция трансмиссии зависит от типа автомобиля, его назначения и взаимного расположения двигателя и ведущих колес. Характер изменения передаваемого крутящего момента в разных типах трансмиссий различен (рисунок 3).



Рисунок 3 - Графики изменения крутящего момента в трансмиссиях:

 а — ступенчатой; 6— бесступенчатой, в — гидромеханической;

 I— IV — ступени скоростей; Мк  крутящий момент; v — скорость автомобиля
Трансмиссия и ее техническое состояние оказывают значительное влияние на эксплуатационные свойства автомобиля. Так, при ухудшении технического состояния механизмов трансмиссии и нарушении регулировок в сцеплении, главной передаче и дифференциале повышается сопротивление движению автомобиля и ухудшаются тягово-скоростные свойства, проходимость, топливная экономичность и экологичность автомобиля.  

Механические ступенчатые трансмиссии. В механических ступенчатых трансмиссиях передаваемый от двигателя к ведущим колесам крутящий момент изменяется ступенчато в соответствии с передаточным числом трансмиссии (рисунок 3, а), которое равно произведению передаточных чисел шестеренных (зубчатых) механизмов трансмиссии. Передаточным числом шестеренного механизма называется отношение числа зубьев ведомой шестерни к числу зубьев ведущей шестерни.

   На автомобиле с колесной формулой 4x2, передним расположением двигателя и задними ведущими колесами (рисунок 4, а) в трансмиссию входят сцепление 2, коробка передач 3, карданная передача 4, главная передача 6, дифференциал 7 и полуоси 8. Крутящий момент от двигателя 1 через сцепление 2 передается к коробке передач 3, где изменяется в соответствии с включенной передачей. От коробки передач крутящий момент через карданную передачу 4 подводится к главной передаче 6 ведущего моста 5, в которой увеличивается, и далее через дифференциал 7 и полуоси 8 — к задним ведущим колесам.

Для легковых автомобилей такое взаимное расположение двигателя и механизмов трансмиссии обеспечивает равномерное распределение нагрузки между передними и задними колесами и возможность размещения сидений между ними в зоне меньших колебаний кузова. Недостатком является необходимость применения сравнительно длинной карданной передачи с промежуточной опорой.


Рисунок 4 - Схемы механических трансмиссий автомобилей с различными колесными формулами: а –в — 4x2; г — 4x4; д — 6x4; е — 6x6; ж — 8x8; 1 — двигатель; 2 - сцепление; 3 — коробка передач; 4 — карданная передача; 5 — ведущий мост; 6 —главная передача; 7 — дифференциал; 8 — полуоси; 9 – карданный шарнир; 10 — раздаточная коробка;  11 — межосевой дифференциал.
Механические трансмиссии легковых автомобилей с колесной формулой 4x2 могут иметь и другое расположение двигателя, сцепления и коробки передач у ведущего моста — задние ведущие колеса и двигатель 1 сзади  (рисунок 4, б) или передние ведущие колеса и двигатель спереди (рисунок 4, в). Такие трансмиссии не имеют карданной передачи между коробкой передач и ведущим мостом и включают в себя сцепление 2, коробку передач 3, главную передачу, дифференциал и привод ведущих колес, который осуществляется не полуосями, а карданными передачами. При этом в приводе к ведущим управляемым колесам применяются карданные шарниры 9 равных угловых скоростей.

Эти трансмиссии просты по конструкции, компактны, имеют небольшую массу и экономичны.

Заднее расположение двигателя и трансмиссии (рисунок 4, б) обеспечивает лучшие обзорность и размещение сидений в кузове между мостами автомобиля, лучшую изоляцию салона от шума двигателя и отработавших газов. Однако ухудшаются управляемость, устойчивость автомобиля и безопасность водителя и переднего пассажира при наездах и столкновениях.

   Переднее расположение двигателя и трансмиссии (рисунок 4, в) улучшает управляемость и устойчивость автомобиля, но при движении на скользких подъемах дороги возможно пробуксовывание ведущих колес вследствие уменьшения на них нагрузки.

Механическая трансмиссия автомобиля с колесной формулой 4 х 4 с передним расположением двигателя  (рисунок 4, г) кроме сцепления 2, коробки передач 3, карданной передачи 4 и заднего ведущего моста 5 дополнительно включает в себя передний ведущий управляемый мост и раздаточную коробку 10, соединенную с этим мостом и коробкой передач 3 карданными передачами. Крутящий момент от раздаточной коробки подводится к переднему и заднему ведущим мостам. В раздаточной коробке имеется устройство для включения привода переднего ведущего моста или межосевой дифференциал, распределяющий крутящий момент между ведущими мостами автомобиля.

Передний ведущий мост имеет главную передачу, дифференциал и привод колес в виде карданных передач с шарнирами 9 равных угловых скоростей, обеспечивающих подведение крутящего момента к передним ведущим управляемым колесам.

У автомобилей с колесной формулой 6x4 (рисунок 4, д) крутящий момент к среднему (промежуточному) и заднему ведущим мостам может подводиться одним общим валом. В этом случае главная передача среднего моста имеет проходной ведущий вал.

У автомобиля с колесной формулой 6x6 (рисунок 4, е) крутящий момент к среднему и заднему ведущим мостам может подводиться и раздельно — двумя валами. В раздаточной коробке этих автомобилей имеется специальное устройство для включения привода переднего моста или межосевой дифференциал 11, распределяющий крутящий момент между ведущими мостами.

Автомобили с колесной формулой 8x8 обычно имеют потележечное расположение ведущих мостов, при котором сближены ведущие мосты — первый со вторым и третий с четвертым. При этом первые два моста являются и управляемыми.

При установке двух двигателей 1 (рисунок 4, ж) трансмиссия таких автомобилей имеет два сцепления 2, две коробки передач 3 и две раздаточные коробки 10 с межосевыми дифференциалами 11. При этом автомобиль может двигаться при одном работающем двигателе.

По сравнению с другими типами трансмиссий механические трансмиссии проще по конструкции, имеют меньшую массу, более экономичны, надежнее в работе и имеют высокий КПД, равный 0,8... 0,95. Недостатком их является разрыв потока мощности при переключении передач, что снижает тягово-скоростные свойства и ухудшает проходимость автомобиля. Кроме того, правильность выбора передачи и момента переключения передач зависит от квалификации водителя, а частые переключения передач в условиях города приводят к сильной утомляемости водителя. Механические трансмиссии также не обеспечивают полного использования мощности двигателя и простоты управления автомобилем.

Механическая бесступенчатая трансмиссия. Это фрикционная трансмиссия, в которой для плавной передачи крутящего момента от двигателя к ведущим колесам используется сила трения.

На рисунке 5 приведена схема клиноременной передачи, которая представляет собой фрикционную бесступенчатую передачу.

Крутящий момент от двигателя через сцепление передается конической шестерне 14 реверс-редуктора. Эта шестерня находится в зацеплении с шестернями 13 и 10, соединяемыми с валом 12 муфтой 11, перемещающейся на шлицах вала.

На концах вала 12 установлены ведущие шкивы 9 передачи, от которых крутящий момент через зубчатые ремни 8 трапецеидального сечения передается на ведомые шкивы 7 и далее через колесные редукторы 5 на ведущие колеса автомобиля.

Передаточное число клиновой передачи, равное отношению рабочих радиусов R₂:R₁ шкивов, зависит от положения ремня 8. Оно регулируется пружиной 6, соответственно сдвигающей половины ведомого шкива 7, и пружиной 3, раздвигающей половины ведущего шкива 9, в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя и вакуума в полости 2, соединенной трубопроводом  с впускным коллектором двигателя.

При трогании автомобиля с места пружины 3 и 6 обеспечивают наибольшее передаточное число, и в этом случае половины ведомого шкива сдвинуты, а ведущего — раздвинуты.


Рисунок 5 - Схема клиноременной передачи: 1 — трубопровод; 2 — полость; 3, 6 — пружины; 4 — груз; 5 — редуктор; 7, 9 – шкивы; 8 — ремень; 10, 13, 14 — шестерни; 11 — муфта; 12 — вал; R₁ R₂ – радиусы шкивов
При разгоне автомобиля действующие силы от грузов 4 центробежного регулятора и вакуума в полости 2 преодолевают силу пружин 3 и 6, сдвигают половины ведущего шкива 9 и раздвигают половины ведомого шкива 7. Таким образом, осуществляется бесступенчатое изменение передаточного числа и, следовательно, крутящего момента.

Эта передача выполняет также функции межколесного дифференциала. Передача применяется на некоторых моделях легковых автомобилей.

Механические бесступенчатые передачи не получили широкого распространения и имеют ограниченное применение на автомобилях из-за недостаточной надежности их работы.

Гидромеханическая трансмиссия. Это комбинированная трансмиссия, которая состоит из механизмов механической и гидравлической трансмиссий. В гидромеханической трансмиссии передаточное число и крутящий момент изменяются ступенчато и плавно (рисунок 3, в).

В гидромеханическую трансмиссию (рисунок 6) входят гидромеханическая коробка передач 2, включающая гидротрансформатор и механическую коробку передач, карданная передача 3, главная передача 4, дифференциал 5 и полуоси 6.

Гидротрансформатор устанавливают вместо сцепления, и в нем передача крутящего момента от двигателя 1 к трансмиссии происходит за счет гидродинамического (скоростного) напора жидкости. Гидротрансформатор плавно автоматически изменяет крутящий момент в зависимости от нагрузки. При этом крутящий момент от гидротрансформатора передается к механической коробке передач, в которой передачи включаются с помощью фрикционных механизмов. Применение гидротрансформатора обеспечивает плавное трогание автомобиля с места, уменьшает число переключений передач, что снижает утомляемость водителя, улучшает проходимость автомобиля, почти в два раза повышается долговечность двигателя и механизмов трансмиссии вследствие уменьшения в трансмиссии динамических нагрузок и крутильных колебаний. Снижается также вероятность остановки двигателя при резком увеличении нагрузки.



Рисунок 6 - Схема гидромеханической трансмиссии: 1 — двигатель;

2 — гидромеханическая коробка передач; 3 — карданная передача;

4 — главная передача; 5 — дифференциал; 6 — полуоси
Недостатком гидромеханической трансмиссии являются более низкий КПД, что ухудшает тягово-скоростные свойства и топливную экономичность автомобиля, более сложная конструкция и большая масса, а также высокая стоимость в производстве, которая составляет около 10 % стоимости автомобиля.

Электромеханическая трансмиссия. Это комбинированная трансмиссия, которая состоит из элементов механической и электрической трансмиссий.

На рисунке 7 показана схема электромеханической трансмиссии автобуса большой вместимости. Двигатель 4 внутреннего сгорания расположен в задней части автобуса и приводит в действие генератор 5. Ток, вырабатываемый генератором, подводится к электродвигателю 1. Крутящий момент от электродвигателя через карданную передачу 2 подводится к ведущему мосту 3 и далее через главную передачу, дифференциал и полуоси к ведущим колесам автобуса. Сцепление и коробка передач в трансмиссии отсутствуют, так как при возрастании сопротивления дороги уменьшается частота вращения электродвигателя и автоматически увеличивается крутящий момент, подводимый к ведущим колесам автобуса.

Режим работы двигателя в различных дорожных условиях зависит только от подачи топлива, которая осуществляется педалью. Отсутствие педали сцепления и рычагов переключения коробки передач существенно облегчает работу водителя автобуса, который в условиях города работает с частыми остановками. Кроме того, электромеханическая трансмиссия повышает проходимость и безопасность движения. Недостатками электромеханической трансмиссии по сравнению с механической являются меньший КПД, не превышающий 0,85, что ухудшает тягово-скоростные свойства и топливную экономичность (расход топлива увеличивается на 15... 20 %), а также большие габаритные размеры и масса.


Рисунок 7 - Схема электромеханической трансмиссии: 1 – электродвигатель; 2 — карданная передача; 3 — ведущий мост; 4 — двигатель; 5 — генератор

Трансмиссии автопоездов. Автопоезда, состоящие из автомобиля-тягача и прицепов или полуприцепов, могут иметь различного типа трансмиссии в зависимости от назначения автопоезда. Так, на автопоездах, предназначенных для работы по дорогам с твердым покрытием, трансмиссию имеет только автомобиль-тягач. На автопоездах, рассчитанных на работу в условиях бездорожья, для повышения их проходимости прицепы и полуприцепы обычно оборудуются ведущими мостами. Мощность и крутящий момент к этим мостам могут подводиться от двигателя автомобиля-тягача через механическую, гидравлическую или электрическую передачи.

Для привода дополнительного оборудования автопоезда (лебедки, насоса подъема грузового кузова и др.) в трансмиссии имеется коробка отбора мощности, которая присоединяется к коробке передач.
2. Принципиальная схема гидрообъёмной, электрической

трансмиссии. Назначение и краткая характеристика агрегатов гидрообъёмной, электрической трансмиссии.

Гидрообъемная трансмиссия. Этот вид трансмиссии представляет собой бесступенчатую передачу автомобиля. В гидрообъемной трансмиссии (верхняя половина рисунок 8) двигатель 1 внутреннего сгорания приводит в действие гидронасос 2, соединенный трубопроводами с гидромоторами 3, валы которых связаны с ведущими колесами автомобиля. При работе двигателя гидродинамический напор жидкости, создаваемый гидронасосом в гидромоторах ведущих колес, преобразуется в механическую работу. Ведущие колеса с гидромоторами, установленными в них, называются гидромотор-колесами.

Рабочее давление в системе в зависимости от конструкции гидроагрегатов — 10...50 МПа.

На рисунке 9 представлена простейшая схема устройства и работы гидрообъемной передачи, в которой используется гидростатический напор жидкости. При вращении коленчатого вала двигателя через кривошип 2 и шатун 3 производится перемещение поршня 4 гидронасоса. Жидкость из гидронасоса через трубопровод 9 подается в цилиндр гидродвигателя, поршень 8 которого перемещает через шатун 7 кривошип 5 и приводит во вращение ведущее колесо 6.


Рисунок 8 - Схема гидрообъемной (верхняя половила схемы) и электрической (нижняя половина) трансмиссии: 1 — двигатель;

 2 — гидронасос; 3 — гидромотор; 4 — электродвигатель;

5 — генератор
Преимуществом гидрообъемной трансмиссии является бесступенчатое автоматическое изменение ее передаточного числа и передаваемого крутящего момента, что обеспечивает плавное трогание автомобиля с места, облегчает и упрощает управление автомобилем и снижает утомляемость водителя и, следовательно, повышает безопасность движения. Она также повышает проходимость автомобиля в результате непрерывного потока мощности и плавного изменения крутящего момента.

В действительности гидрообъемные передачи, применяемые на автомобилях, гораздо сложнее, чем представленная на рисунке 7. Так, они включают роторные гидронасосы плунжерного типа, колесные гидродвигатели, магистрали высокого и низкого давления, редукционные клапаны, охладитель, дренажную и подпитывающую системы (резервуар, фильтр, охладитель, насос, редукционный и предохранительный клапаны).


Рисунок 9 - Схема гидрообъемной передачи: 1 — двигатель; 2, 5 — кривошипы; 3, 7 — шатуны; 4, 8 — поршни; 6 —колесо; 9 — трубопровод
По сравнению с механической гидрообъемная трансмиссия имеет большие габаритные размеры и массу, меньшие КПД, долговечность и более высокую стоимость. Она сложна в изготовлении и требует надежных уплотнений.

Электрическая трансмиссия. Это бесступенчатая передача, в которой крутящий момент измеряется плавно, без участия водителя, в зависимости от сопротивления дороги и частоты вращения коленчатого вала двигателя.

В электрической трансмиссии (рисунок 8) двигатель 1 внутреннего сгорания приводит в действие генератор 5. Ток от генератора поступает к электродвигателям 4 ведущих колес автомобиля.

Ведущее колесо (рисунок 10) с установленным внутри электродвигателем  1 называется электромотор-колесом. Крутящий момент от электродвигателя к колесу передается через колесный редуктор 2. При применении быстроходных электродвигателей в ведущих колесах используются понижающие зубчатые передачи.

Преимуществом электрических трансмиссий является бесступенчатое автоматическое изменение ее передаточного числа. Это обеспечивает плавное трогание автомобиля с места, упрощает и облегчает управление автомобилем и снижает утомляемость водителя, в результате повышается безопасность движения. Кроме того, повышается проходимость автомобиля вследствие непрерывного потока мощности и плавного изменения крутящего момента. Повышается также долговечность двигателя из-за уменьшения динамических нагрузок и отсутствия жесткой связи между двигателем и ведущими колесами. Однако у электрических трансмиссий КПД не превышает 0,75, что ухудшает тягово-скоростные свойства автомобиля. Кроме того, расход топлива по сравнению с механическими трансмиссиями повышается на 10...20 %. Электрические трансмиссии также имеют большую массу и высокую стоимость.


Рисунок 10 - Электромотор-колесо:

1 — электродвигатель; 2 — редуктор
Тормозная система.

1.
Назначение и основные типы тормозных систем автомобиля.


Тормозная система состоит из тормозных механизмов и их привода. Назначение тормозной системы — обеспечить быструю остановку и достаточное замедление скорости автомобиля, что является обязательным условием безопасности движения. Кроме того, в тормозной системе должно быть предусмотрено устройство для надежного удержания автомобиля на месте во время стоянки. Торможение автомобиля происходит в результате создания искусственного сопротивления вращению колес. С этой целью тормозной момент прикладывается или непосредственно к барабанам на самих колесах (колесные тормоза), или к барабану, установленному на трансмиссии (центральный тормоз). Центральный тормоз может действовать только на ведущие колеса.

Для быстрого торможения автомобиля необходимо использовать сцепной вес, приходящийся на все колеса. В связи с этим наиболее часто употребляемыми (рабочими) являются колесные тормозы, приводимые одновременно от педали тормоза. У современных автомобилей применяют приводы (от педали тормоза к колесным тормозам) двух типов — гидравлический и пневматический.

Общее устройство тормозов. Тормоза служат для быстрого снижения скорости или для полной остановки движущегося автомобиля, а также для удержания его на месте при стоянке.

Действие тормозов основано на трении между колодками и вращающимся барабаном или диском, связанным с колесами, а это создает силу трения между колесами и дорогой и вызывает замедление и остановку автомобиля. В простейших тормозах (рисунок 11) источником усилия, необходимого для создания трения, является физическая сила водителя, передаваемая через систему рычагов и тяг.



Рисунок 11 – Устройство тормозного механизма
Водитель, нажимая ногой на педаль 4 через тягу 3 и рычаг 2, поворачивает разжимной кулак 10. При этом раздвигаются две колодки с фрикционными накладками 1, укрепленные на неподвижном диске 6 на оси 7. Колодки прижимаются к вращающемуся вместе с колесом 6 тормозному барабану 5 и останавливают его. Растормаживание осуществляется пружиной S, стягивающей колодки при освобождении педали.

Тормоза, установленные на автомобилях, различаются по форме трущихся поверхностей, расположению на автомобиле и типу привода. По форме трущихся поверхностей тормоза подразделяются на колодочные, ленточные и дисковые. В колодочных тормозах трущиеся поверхности изготовляются в виде барабана и прилегающих к нему колодок. В ленточных трение происходит между барабаном и лентой. У дисковых тормозов трущимися поверхностями служат вращающийся диск и прилегающий к нему башмак или колодки.

По расположению на автомобиле различают тормоза, действующие на колеса и на силовую передачу. Основными являются первые. Вторые же предназначены для удержания автомобиля на месте и лишь в крайних случаях для торможения при движении.

Если торможение одного и того же барабана или диска осуществляется двумя независимо действующими системами колодок или лент, то такие тормоза называются двойными.

В зависимости от типа привода тормоза могут быть с механическим, гидравлическим, пневматическим и комбинированным приводами.

Механический привод используется в стояночной тормозной системе. Механический привод представляет собой систему тяг, рычагов и тросов, соединяющую рычаг стояночного тормоза с тормозными механизмами задних колес. Он включает:

-рычаг привода;

-регулируемый наконечник;

-уравнитель тросов;

-тросы;

-рычаги привода колодок.

На некоторых моделях автомобилей стояночная система приводится в действие от ножной педали, стояночный тормоз с ножным приводом. В последнее время в стояночной системе широко используется электропривод, а само устройство называется электромеханический стояночный тормоз.

Гидравлический привод является основным типом привода в рабочей тормозной системе. Конструкция гидравлического привода включает:

-тормозную педаль;

-усилитель тормозов;

-главный тормозной цилиндр;

-колесные цилиндры;

-шланги и трубопроводы.

Тормозная педаль передает усилие от ноги водителя на главный тормозной цилиндр. Усилитель тормозов создает дополнительное усилие, передаваемое от педали тормоза. Наибольшее применение на автомобилях нашел вакуумный усилитель тормозов. Главный тормозной цилиндр создает давление тормозной жидкости и нагнетает ее к тормозным цилиндрам. На современных автомобилях применяется сдвоенный (тондемный) главный тормозной цилиндр, который создает давление для двух контуров. Над главным цилиндром находится расширительный бачок, предназначенный для пополнения тормозной жидкости в случае небольших потерь. Колесный цилиндр обеспечивает срабатывание тормозного механизма, т.е. прижатие тормозных колодок к тормозному диску (барабану).

Для реализации тормозных функций работа элементов гидропривода организована по независимым контурам. При выходе из строя одного контура, его функции выполняет другой контур. Рабочие контура могут дублировать друг-друга, выполнять часть функций друг-друга или выполнять только свои функции (осуществлять работу определенных тормозных механизмов). Наиболее востребованной является схема, в которой два контура функционируют диагонально.

На современных автомобилях в состав гидравлического тормозного привода включены различные электронные компоненты:

-антиблокировочная система тормозов;

-усилитель экстренного торможения;

-система распределения тормозных усилий;

-электронная блокировка дифференциала;

-антипробуксовочная система.

Антиблокировочная система тормозов. При экстренном торможении автомобиля возможна блокировка одного или нескольких колёс. В этом случае весь запас по сцеплению колеса с дорогой используется в продольном направлении. Заблокированное колесо перестает воспринимать боковые силы, удерживающие автомобиль на заданной траектории, и скользит по дорожному покрытию. Автомобиль теряет управляемость и малейшее боковое усилие приводит его к заносу. Антиблокировочная система тормозов (АБС, ABS, Antilock Brake System) предназначена предотвратить блокировку колес при торможении и сохранить управляемость автомобиля. Антиблокировочная система не уменьшает длину тормозного пути, а повышает эффективность торможения на различном дорожном покрытии.

Система экстренного торможения предназначена для эффективного использования тормозов в экстренной ситуации. Как показывает практика, применение системы экстренного торможения на автомобиле позволяет сократить тормозной путь в среднем на 15-20%. Это, порой, является решающим фактором предотвращения аварии. Конструкции систем экстренного торможения можно разделить по принципу действия на две группы :

- пневматические системы экстренного торможения;

- гидравлические системы экстренного торможения.

Пневматические системы экстренного торможения обеспечивают эффективную работу вакуумного усилителя тормозов. Она имеет следующее устройство:

          - датчик скорости перемещения штока вакуумного усилителя;

          - электронный блок управления;

- электромагнитный привод штока.

Пневматическая система экстренного торможения устанавливается на автомобили, оборудованные системой ABS.

Система распределения тормозных усилий предназначена для предотвращения блокировки задних колес за счет управления тормозным усилием задней оси.

Современный автомобиль устроен так, что на заднюю ось приходится меньшая нагрузка, чем на переднюю. Поэтому для сохранения курсовой устойчивости автомобиля блокировка передних колес должна наступать раньше задних колес.

При резком торможении автомобиля происходит дополнительное уменьшение нагрузки на заднюю ось, так как центр тяжести смещается вперед. А задние колёса, при этом, могут оказаться заблокированными.

Система распределения тормозных усилий представляет собой программное расширение антиблокировочной системы тормозов. Другими словами, система использует конструктивные элементы системы ABS в новом качестве.

Принцип работы системы распределения тормозных усилий. Работа системы EBD, также как и система ABS, носит цикличный характер. Цикл работы включает три фазы:

- удержание давления;

- сброс давления;

- увеличение давления.

По данным датчиков угловой скорости колес блок управления ABS сравнивает тормозные усилия передних и задних колёс. Когда разница между ними превышает заданную величину, включается алгоритм системы распределения тормозных усилий. На основании разности сигналов датчиков блок управления определяет начало блокирования задних колес. Он закрывает впускные клапаны в контурах тормозных цилиндров задних колес. Давление в контуре задних колес удерживаетсяна текущем уровне. Впускные клапаны передних колёс остаются открытыми. Давление в контурах тормозных цилиндров передних колес продолжает увеличиваться до начала блокирования передних колес. Если колеса задней оси продолжают блокироваться, открываются соответствующие выпускные клапаны и давление в контурах тормозных цилиндров задних колес уменьшается. При превышении угловой скорости задних колес заданного значения, давление в контурах увеличивается. Происходит торможение задних колес.

Работа системы распределения тормозных усилий заканчивается с началом блокирования передних (ведущих) колес. При этом в работу включается система ABS.

Электронная блокировка дифференциала (EDS, Elektronische Differenzialsperre) предназначена для предотвращения пробуксовки ведущих колес при трогании автомобиля с места, разгоне на скользкой дороге, движении по прямой и в поворотах за счет подтормаживания ведущих колес. Система получила свое название по аналогии с соответствующей функцией дифференциала.

Система EDS срабатывает при проскальзывании одного из ведущих колёс. Она подтормаживает скользящее колесо, за счет чего на нем увеличивается крутящий момент. Так как ведущие колеса соединены симметричным дифференциалом, на другом колесе (с лучшим сцеплением) крутящий момент также увеличивается. Система работает в диапазоне скоростей от 0 до 80 км/ч.

Система EDS построена на основе антиблокировочной системы тормозов. В отличие от системы ABS в конструкции электронной блокировки дифференциала предусмотрена возможность самостоятельного создания давления в тормозной системе. Для реализации данной функции используется насос обратной подачиидва электромагнитных клапана (на каждое из ведущих колес), включенные в гидравлический блок ABS :

- переключающий клапан;

- клапан высокого давления.

Управление системой осуществляется с помощью соответствующего программного обеспечения в блоке управления ABS. Электронная блокировка дифференциала, как правило, является составной частью антипробуксовочной системы.

Принцип работы электронной блокировки дифференциала. Работа электронной блокировки дифференциала носит цикличный характер. Цикл работы системы включает три фазы:

- увеличение давления;

- удержание давления;

- сброс давления.

Пробуксовка ведущего колёса определяется на основании сравнения сигналов, поступающих от датчиков угловых скоростей колёс. При этом блок управления закрывает переключающий клапан и открывает клапан высокого давления. Для создания давления в контуре тормозного цилиндра ведущего колеса включается насос обратной подачи. Происходит увеличение давления тормозной жидкости в контуре и торможение ведущего колеса.

При достижении тормозного усилия необходимой для предотвращения пробуксовки величины производится удержание давления. Это достигается отключением насоса обратной подачи. По окончании пробуксовки производится сброс давления. При этом впускной и переключающий клапаны в контуре тормозного цилиндра ведущего колеса открыты.  При необходимости цикл работы системы EDS повторяется.

Антипробуксовочная система (другое наименование – противобуксовочная система) предназначена для предотвращения пробуксовки ведущих колёс.

Антипробуксовочная система построена на конструктивной основе антиблокировочной системы тормозов. В системе реализованы две функции:

- электронная блокировка дифференциала;

- управление крутящим моментом двигателя.

Для реализации противобуксовочных функций в системе используется насос обратной подачи и дополнительные электромагнитные клапаны на каждое из ведущих колес в гидравлическом блоке ABS:

- переключающий клапан;

- клапан высокого давления.
2. Принципиальная схема тормозной системы автомобиля ГАЗ-53, её устройство и работа.

Устройство Тормозной системы ГАЗ-53. Автомобиль оборудован рабочей и стояночной тормозными системами. Рабочая тормозная система состоит из четырех тормозных механизмов и гидравлического привода, который имеет диагональное разделение контуров. Один контур гидропривода обеспечивает работу правого переднего и левого заднего тормозных механизмов, другой — левого переднего и правого заднего. Это значительно повышает безопасность вождения автомобиля. В гидравлический привод включены вакуумный усилитель и двухконтурный регулятор давления задних тормозов. Первый снижает усилие на тормозной педали, второй повышает безопасность движения автомобиля. Помимо гидравлического привода, тормозные механизмы задних колес имеют механический привод от рычага стояночного тормоза, установленного на полу кузова.

Тормозной механизм автомобиля  ГАЗ-53 устроен по схеме, показанной на рисунке 12. Тормозные колодки имеют фрикционные накладки для увеличения коэффициента трения. Разжимным приспособлением служит гидравлический (рабочий) тормозной цилиндр колеса. Тормозится колесо следующим образом: при нажатии тормозной педали поршни цилиндра раздвигают колодки и прижимают их накладками к внутренней поверхности тормозного барабана. Возникающая сила трения останавливает колесо. Для отключения тормоза автомобиля необходимо отпустить тормозную педаль. В этом случае пружина оттянет колодки от тормозного барабана, и колесо получит возможность свободного вращения.
   
Рисунок 12 – Тормозной механизм автомобиля ГАЗ-53: а – устройство; б – действие; 1 – тормозной барабан; 2 – опорный диск; 3 – колодки; 4 – опорные пальцы колодок; 5 – рабочий тормозной цилиндр; 6 – пружина; 7 – регулировочный эксцентрик.

Гидравлический привод тормозных механизмов автомобиля ГАЗ-53 состоит из главного цилиндра, соединённого трубопроводами с тормозными цилиндрами колёс. Также в гидравлический привод входит гидровакуумный усилитель и регулятор давления задних колёс. Вся система заполняется специальной тормозной жидкостью, не разъедающей резиновые детали системы.

В главном цилиндре рисунок 13, находится поршень 4 с уплотнительными манжетами 3 и 5. Поршень перемещается под действием штока 1, соединённого с тормозной педалью. При нажатии педали поршень 4 нагнетает тормозную жидкость через клапан 7 в рабочие тормозные цилиндры колёс. После прекращения нажатия педали поршень возвращается в исходное положение пружиной 6. эта же пружина удерживает клапан 10, через который жидкость возвращается в главный цилиндр по окончанию торможения. Запас жидкости хранится в корпусе 8, расположенном в одной отливке с главным цилиндром. Корпус и цилиндр соединены между собой отверстиями, через которые жидкость перетекает из корпуса в цилиндр и обратно.
Рисунок 13 – Главный тормозной цилиндр автомобиля ГАЗ-53:

а – продольный разрез; б – детали; 1 – шток; 2 – защитный чехол;

3 и 5 – манжеты; 4 – поршень; 6 – возвратная пружина;

 7 и 10 – клапаны; 8 – корпус; 9 – крышка; 11 – тройник; 12 – пробка;

 13 – тормозная жидкость.

В тормозных цилиндрах колёс рисунок 14, установлено по два поршня 3 с уплотнительными манжетами 5. Через штуцер 6 в пространство между поршнями нагнетается тормозная жидкость. Под её давлением, достигающим приблизительно 7 – 8 МПа, поршни расходятся и прижимают колодки 1 к тормозному барабану. Поршни тормозных цилиндров и колодки возвращаются  в исходное положение под действием стяжных пружин колодок. В случае попадания воздуха в трубопроводы гидравлического привода тормозов передача  давления жидкостью значительно ухудшается, так как образуются воздушные пробки и весь ход поршня главного цилиндра расходуется лишь на сжатие воздуха в системе, тогда кА поршни тормозных цилиндров колёс остаются неподвижными и торможение не происходит.

Удаляют воздух из каждого тормозного цилиндра через перепускной клапан, ввинчиваемый в отверстие 8.
Рисунок 14 – Тормозной цилиндр колеса автомобиля ГАЗ-53: а – продольный разрез; б – детали; 1 – колодки; 2 – защитные колпаки цилиндра; 3 – поршни; 4 – корпус; 5- манжеты; 6 – штуцер; 7 – трубопровод; 8 – отверстие для удаления воздуха;  9 – отверстие для подвода жидкости; 10 – пружина.
Гидровакуумный усилитель рабочего тормоза рисунок 15,  увеличивает при передаче к поршню главного цилиндра силу нажатия тормозной педали за счёт использования разряжения во впускном трубопроводе двигателя. Усилитель состоит из стального корпуса 1, гидравлического цилиндра 11 и клапанной коробки, в которой помещён клапан 9 управления, соединённый с вакуумным 6 и воздушным 8 клапанами.

При нажатии тормозной педали жидкость из главного тормозного цилиндра по трубопроводу поступает в цилиндр 11 и через отверстие в поршне 12, в котором помещён шариковый клапан 13, в тормозную систему, производя торможение автомобиля. Одновременно жидкость давит на поршень 10, который, преодолевая сопротивление конической пружины, закрывает вакуумный клапан 6.

По мере увеличения  нажатия педали и соответствующего повышения давления в тормозной систем е поршень 10, поднимаясь, закрывает вакуумный клапан6, разобщая между собой полости III и IV корпуса. При дальнейшем перемещения поршня открывается воздушный клапан 8 и полость III корпуса сообщается с а атмосферой. Наружный  воздух, попадая в корпус, преодолевает сопротивление пружины 5, перемещает диафрагму, толкатель и поршень 11, создавая дополнительное давление в гидравлической магистрали тормозной системы. Запорный клапан 14 автоматически разъединяет усилитель и впускную трубу при остановке двигателя. За счет разрежения в усилителе можно произвести два-три торможения.
Рисунок 15 – Гидровакуумный усилитель привода тормозов автомобиля ГАЗ-53: А – разряжение; Б – воздух; В – тормозная жидкость; I – IV – полости корпуса вакуумного усилителя; 1 – корпус вакуумного усилителя; 2 – диафрагма; 3 – тарелка диафрагмы; 4 – толкатель поршня; 5 – пружина диафрагмы; 6 – вакуумный клапан; 7 – крышка корпуса; 8 – воздушный клапан; 9 – клапан управления; 10 – поршень; 11 – корпус гидравлического цилиндра; 12 – поршень; 13 – шариковый клапан; 14 – запорный клапан.
          Регулятор давления, это устройство регулирует давление в гидравлическом приводе тормозных механизмов задних колес в зависимости от нагрузки на заднюю ось автомобиля. Регулятор давления включен в оба контура тормозной системы, и через него тормозная жидкость поступает к обоим задним тормозным механизмам. Регулятор давления крепится к кронштейну двумя болтами. При этом передний болт одновременно крепит вильчатый кронштейн рычага привода регулятора давления. На пальце этого рычага шарнирно штифтом крепится двухплечий рычаг. Его верхнее плечо через ось связано с упругим рычагом, другой конец которого через серьгу шарнир соединяется с кронштейном рычага задней подвески. Кронштейн вместе с рычагом за счет овальных отверстий под болт крепления можно перемещать относительно регулятора давления. Этим самым регулируется усилие, с которым рычаг действует на поршень регулятора. В исходном положении педали тормоза поршень поджат рычагом через пластинчатую пружину к толкателю, который под этим усилием поджимается к седлу клапана. При этом клапан отжимается от седла и образуется зазор, а также зазор между головкой поршня и уплотнителем. Через эти зазоры камеры сообщаются между собой.

Механизм центрального тормоза автомобиля ГАЗ-53 рисунок 16, состоит из барабана 1, укреплённого на фланце ведомого вала  коробки передач, двух колодок 2, присоединённых к кронштейну (щиту) 3, установленному на картере коробки передач, и разжимного устройства 4. под действием рычага 5 разжимное устройство прижимает  колодки к барабану и затормаживает ведомый вал коробки передач и карданный вал, а следовательно, и ведущие колёса автомобиля.
Рисунок 16 – Центральный тормоз автомобиля ГАЗ-53: а – устройство; б – схема действия; 1 – барабан; 2 – колодки; 3 – щит; 4 – разжимное устройство; 5 – рычаг тормоза; 6 – зубчатый сектор; 7 – тяга; 8 – стяжная пружина; 9 – корпус регулировочного устройства.
3. Конструктивное различие дискового и колодочного тормозных механизмов, их достоинства и недостатки.

Колесные тормозные механизмы обеспечивают служебное и экстренное торможение, а также удержание на месте неподвижного автомобиля. Применяемые колесные тормозные механизмы различных категорий автотранспортных средств бывают двух типов конструкции: барабанные и дисковые. В настоящее время на преобладающем большинстве легковых автомобилей используются дисковые тормозные механизмы на передних колесах и барабанные колодочные – на задних. На грузовых автомобилях и автобусах, как правило, устанавливают барабанные колодочные тормоза, обладающие эффектом самоусиления и конструктивно совместимые с пневматическим приводом.

Все большее распространение на автомобилях (в том числе грузовых) получают дисковые тормозные механизмы рисунок 17. Это обусловлено, в первую очередь, их высокой эксплуатационной стабильностью. В этих тормозных механизмах обеспечивается незначительное падение эффективности торможения при нагреве тормоза или попадании воды на поверхности трения. Кроме того, у них меньше время срабатывания, меньше масса и лучше охлаждение (открытая конструкция, вентилируемые диски) по сравнению с барабанными тормозными механизмами. Однако из-за меньшей площади фрикционных накладок дискового тормоза давление на них больше в 3–4 раза, механизм открыт для попадания пыли и грязи. Поэтому интенсивность износа накладок дискового тормозного механизма больше, чем у барабанного. При этом частицы износа выбрасываются беспрепятственно при движении в атмосферу.

Рисунок 17 – Дисковые тормоза: 1 – тормозной диск; 2 – направляющая колодок; 3 – суппорт; 4 – тормозные колодки; 5 – цилиндр; 6 – поршень; 7 – сигнализатор износа колодок; 8 – уплотнительное кольцо; 9 – защитный чехол направляющего пальца; 10 – направляющий палец; 11 – защитный кожух.

В барабанном тормозе рисунок 18, основная часть частиц износа остается внутри барабана, закрытого тормозным щитом. Через вентиляционные отверстия барабана в воздух попадает на 10% общей массы продуктов трения. Оборудование автомобиля антиблокировочной системой приводит к тому, что в случае экстренных торможений колеса не блокируются и относительное перемещение тормозных колодок и диска (барабана) сохраняется в течение всего процесса торможения. Это обуславливает увеличение пути трения фрикционных элементов тормоза, а значит, и интенсивности их изнашивания. По результатам исследований автоматизация процесса экстренного торможения способствует снижению ресурса элементов тормозной системы, в том числе тормозных колодок, барабанов и дисков по критерию изнашивания на 10–30%.

Рисунок 18 – Барабанные тормоза: 1
– гайка крепления ступицы; 2 – ступица колеса; 3 – нижняя стяжная пружина колодок; 4 – тормозная колодка; 5 – направляющая пружина; 6 – колесный цилиндр; 7 – верхняя стяжная пружина; 8 – разжимная планка; 9 – палец рычага привода стояночного тормоза; 10 – рычаг привода стояночного тормоза; 11 – щит тормозного механизма.

 К настоящему времени открытые дисковые тормозные механизмы полностью вытеснили барабанные на передних колесах легковых автомобилей и продолжают успешно вытеснять их на задних. С ростом динамических свойств автомобилей тормоза со сплошным диском постепенно заменяются тормозами с вентилируемым диском. Полной замене барабанных тормозов пока препятствуют в основном экономические факторы. Попытки создания концепций альтернативных дисковому тормозу пока не дали положительных результатов. Достаточно очевидно, что основной причиной смены концепций тормозов является дальнейшее повышение цикличности их работы. Рост цикличности торможений в свою очередь требует повышения энергорассеивающей способности тормоза, которая обеспечивается путем резкого увеличения, фактически удвоения, площади поверхности трения, являющейся одновременно и площадью охлаждения ротора.

 

Литература.

1. Барашков, И.В. Бригадная организация технического обслуживания и ремонта автомобилей. М.: Транспорт, 1988.

2. Вахламов, В.К. Техника автомобильного транспорта. М.: Академия, 2004.

3. Плеханов, И.П. Автомобиль. М.: Просвещение, 1979.

4. Сарбаев, В.И. Техническое обслуживание и ремонт автомобилей. Ростов Н/Д: Феникс, 2004.