Автомобили

Грузовые автомобили ЗИЛ

Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Основными направлениями развития тормозных систем явг ляются: снижение трудоемкости обслуживания; повышение надежности; оптимизация функциональных характеристик с целью повышения безопасности автомобиля. Ниже приводятся технические решения, отражающие совершенствование тормозных систем автомобилей ЗИЛ по указанным направлениям.

Автоматический регулировочный рычаг

Данный рычаг обеспечивает автоматическое поддержание заданного зазора между колодками и барабаном в тормозных механизмах колес переднего и заднего мостов при износе фрикционных накладок, что снижает трудоемкость технического обслуживания тормозных механизмов. Устанавливается рычаг (как и рычаг обычной конструкции) на шлицевом конце вала разжимного кулака и соединяется со штоком тормозной камеры при помощи вилки и пальца.

На корпусе муфты неподвижно крепятся с помощью двух стяжных болтов скоба 1 и установочное кольцо 7. Внутри гайки и корпуса муфты установлена с небольшим натягом по наружному диаметру пружина 3, изготовленная из проволоки прямоугольного сечения. Такая пружина позволяет свободно поворачиваться гайке 4 относительно корпуса 2 муфты по направлению навивки пружины и блокировать поворот гайки при обратном движении.

При приведении тормозного механизма в действие с нормальными зазорами между барабаном и тормозными накладками рычаг поворачивается так, что скоба 1 не касается упора, жестко закрепленного на балке моста. С износом накладок увеличивается угол поворота регулировочного рычага, при этом упор при торможении поворачивает скобу и вместе с ней корпус муфты на определенный угол, а гайка 4 остается неподвижной.

При оттормаживании упор поворачивает скобу, возвращая ее в исходное положение. Скоба поворачивает корпус 2 муфты. В этом направлении пружина блокирует гайку 4 и поворачивает ее и жестко связанную с ней ось с червяком 10, а следовательно, колесо 12, что приводит к повороту разжимного кулака тормозного механизма и уменьшению зазора между барабаном и тормозными колодками.

Автоматическая регулировка обеспечивает ход щтока тормозных камер передних колес в пределах 20 ... 30 мм, задних — 25 ... 35 мм.

Для исключения самопроизвольного поворачивания скобы и корпуса муфты, что может вызвать нарушение регулировки, служит пружина 8, которая обеспечивает фиксацию муфты за счет осевого натяга. Заглушка 5, защитный колпачок 6 предотвращают попадание грязи внутрь муфты.

Следует иметь в виду, что левые и правые рычаги тормозных механизмов передних и задних колес невзаимозаменяемые, так как пружины 3 имеют различное направление навивки.

В случае отказа муфты автоматической регулировки, зазор можно регулировать вручную вращением гайки 4, обеспечив при этом требуемый ход штоков тормозных камер.

Техническое обслуживание регулировочного рычага заключается в периодическом контроле хода штоков. Смазывание в эксплуатации не требуется. Смазка Литол-24 пополняется только при ремонте.

Адсорбирующий влагоотделитель

В пневмосистему автомобиля вместе с воздухом попадают водяные пары, в результате чего при определенных условиях образуется конденсат, который снижает надежность привода.

Применение спиртового предохранителя от замерзания конденсата позволяет во многих случаях избежать отказов привода, однако не исключает такие отрицательные последствия наличия конденсата в приводе, как коррозия деталей, ухудшение условий работы приборов ввиду смыва конденсатом смазочного материала с поверхностей трения. Исключить выпадение конденсата в пневмоприводе практически во всех условиях эксплуатации позволяет применение  адсорбирующего  влагоотделителя.

Адсорбент, имеющий пористую структуру с большой удельной поверхностью (20 ... 50 м2/г), при прохождении влаги удерживает ее частицы поверхностными молекулярными силами, не вступая в химическую реакцию. Причем влага задерживается как в виде паров, так и в виде капель, обеспечивая получение сжатого воздуха с «точкой росы» до —60 °С- Увлажненный адсорбент восстанавливает (регенерирует) способность задерживать влагу при противоточной продувке в окружающую среду частью осушенного воздуха. На регенерацию расходуется примерно 15% общего количества осушенного воздуха.

Адсорбирующий влагоотделитель и схема его подключения представлены на  5.42, а и б. Влагоотделитель состоит из корпуса 1, колпака 11 и стакана 9 с адсорбентом 8. Между колпаком И и стаканом 9 установлен фильтр 10 из выщелачен-ного пенополиуретана. Колпак 11 винтом 4 через уплотнители прижимается к корпусу. При этом пружина 5 поджимает к корпусу стакан 9. Объем, образуемый стаканом 9, втулкой 7, нижней и верхней упорной сеткой 12 заполнен адсорбентом — цеолитом в виде гранул. Упорные сетки 12 на стакане фиксируются стопорными кольцами4 6 и 13, позволяя получить автономную под-сборку — патрон с цеолитом.

Сжатый воздух, подаваемый компрессором 16 через регулятор 17 давления (от вывода клапана отбора воздуха) подводится к выводу / влагоотделителя и проходит в кольцевую полость А. Далее воздух идет через фильтр 10 в верхнюю часть влагоотделителя (полость Б), очищаясь от твердых механических частиц, капельного масла и частиц капельной влаги. Из полости Б воздух через поры цеолита поступает в полость В. При этом влага как в виде капель, так и в виде водяного пара задерживается. Из полости В осушенный сжатый воздух, преодолевая сопротивление пружины 14 обратного клапана 15, подается к выводу // влагоотделителя и далее в пневмопривод автомобиля. Вывод // влагоотделителя соединяется параллельно также с выводом /// (см.  5.12) регулятора давления. При этом под обратный клапан на выводе 77/ регулятора давления установлена пружина с увеличенной жесткостью. Одновременно из полости В (см.  5.42) осушенный воздух через обратный клапан 2 с пружиной 3 подается к выводу /// влагоотделителя и оттуда к регенерационному   воздушному баллону 18.

После заполнения пневмосистемы автомобиля сжатым воздухом срабатывает регулятор давления. При этом давление сжатого воздуха в полости Б падает, обратные клапаны 2. и 15 закрываются. Сухой воздух из регенерационного воздушного баллона через дроссель в обратном клапане 2, патрон с цеолитом, фильтр 10, кольцевую полость А и регулятор давления выходит в окружающую среду. При этом накопленная в осушительном патроне влага уходит в окружающую среду, т. е. происходит восстановление (регенерация) адсорбирующих свойств цеолита. Объем регенерационного воздушного баллона для автомобилей ЗИЛ моделей 431410 и 133ГЯ составляет 4 ... 6 л.

Антиблокировочная система

Рабочая тормозная система автомобиля конструируется из условия обеспечения необходимой тормозной силы (заданного замедления) в экстремальной ситуации при торможении нагруженного автомобиля на сухом бетоне. Во всех других условиях в случае превышения необходимого управляющего воздействия на "тормозную педаль рабочая тормозная система допускает пере-тормаживание колес, доводя их до блокировки. Применяемые на грузовых автомобилях ЗИЛ регуляторы тормозных сил, клапаны ограничения давления уменьшают вероятность блокировки колес в определенных заданных условиях, однако не обеспечивают ликвидацию перетормаживания во всех случаях.

Отрицательными последствиями блокировки колес автомобиля являются снижение эффективности торможения в результате уменьшения коэффициента сцепления шин с дорогой, потеря возможности изменения направления движения автомобиля рулевым колесом и, очень часто, появление заноса автомобиля. Избегать перетормаживание колес позволяет антиблокировочная система (АБС).

Схема АБС автомобиля ЗИЛ-431410 приведена на  5.43. Во внутреннем объеме тормозного механизма каждого колеса переднего и заднего мостов установлены колесные датчики /. Датчик представляет собой электромеханический преобразователь, в котором угловое перемещение колес преобразуется в индуктированную ЭДС. Последняя в чувствительной части датчика (в намотанной   на   постоянный магнит обмотке) наводится изменением магнитного потока с помощью закрепленного на вращающейся ступице возбудителя (ротора) с пазами. Так как число пазов на роторе вполне определенное (в рассматриваемом случае 90), то за один оборот колеса в датчике происходит конкретное число процессов периодического изменения выходного сигнала, частота повторения которого несет информацию об угловой скорости колеса.

Сигналы от датчиков колес переднего моста поступают в один электронный блок 5 управления, от датчиков колес заднего моста — в другой электронный блок. Блоки 5 управления конструктивно одинаковые и электрически связаны с управляющей частью электропневматических модуляторов 7 давления сжатого воздуха в тормозных камерах. Воздушные баллоны 3 и 4 подключены через исполнительную часть модуляторов 7 соответственно к тормозным камерам 6 я 2. Секции тормозного крана 9 сообщают воздушные баллоны 3 и 4 с пневматическими управляющими входами модуляторов 7, сохраняя контуры пневмопривода рабочей тормозной системы тормозных механизмов колес переднего и заднего мостов (в том числе сохраняется регулятор 8 тормозных сил). При этом АБС автомобиля имеет два раздельных контура: контур управления колесами переднего моста и контур управления колесами заднего моста.

Контроль работоспособности АБС осуществляется разветвленной схемой, включающей блок 10 контроля и узлы контроля в блоках управления. При появлении неисправности в системе блок контроля отключает электроснабжение АБС и зажигает сигнализатор 11, предупреждающий водителя об отказе системы. Причем отказ АБС не влияет на работоспособность рабочей тормозной системы в обычном режиме.

В электронном блоке управления сигналы от датчиков вначале проходят необходимую первичную обработку и преобразование в узле / ( 5.44). Узел включает входные фильтры /, освобождающие входные сигналы от высокочастотных составляющих (помех); усилители-формирователи 2 прямоугольных импульсов; преобразователи 3 частота — напряжение, переводящие прямоугольные импульсы в напряжение, пропорциональное частоте импульсов;, компараторы (сравнивающие элементы) 4 переключения входных фильтров, предназначенные для изменения параметров входных фильтров при малых значениях угловой скорости колес; схему 5 «Или», формирующую на выходе сигнал при срабатывании любого из компараторов 4.

Основная функциональная задача электронного блока решается в узле //, где реализуется алгоритм формирования сигнала управления модулятором давления. Узел // содержит схему 6 выбора сигнала угловой скорости колеса, наиболее склонного к блокировке; схему 7 распознавания низких значений коэффициента сцепления колеса с дорогой, схему 8 выделения производной сигнала угловой скорости колеса; схему 9 коррекции короткого управляющего сигнала; компаратор 10 замедления колеса; компаратор 11 ускорения колеса; схему 12 формирования короткого управляющего сигнала «растормаживание»; схему 13 формирования основного управляющего сигнала «растормаживание»; схему 14 «Или», формирующую на выходе сигнал при срабатывании компаратора 10 замедления или компаратора // ускорения; схему 15 распознавания высоких значений коэффициента сцепления колеса с дорогой; схему 16 формирования дополнительного управляющего сигнала «растормаживание»; схему 17 «Или», имеющую на выходе сигнал высокого уровня при наличии сигнала высокого уровня хотя бы на одном из трех входов; усилитель 18 мощности, обеспечивающий подачу управляющего сигнала «растормаживание» на обмотку управляющего электромагнитного клапана модулятора давления.

Электроснабжение электронного блока управления стабилизированным напряжением 8,0 В и контроль работоспособности элементов АБС осуществляется узлом /// блока управления. В данный узел входят схема 19 выявления пропуска импульсов в выходных сигналах датчиков; схема 20 контроля датчиков в начале движения; схема 21 «Или»; схема 22 контроля усилителя мощности и электрической цепи модулятора давления; схема 23 контроля времени растормаживания; схема 24 формирования сигнала «контроль»; схема 25 стабилизации напряжения.

С узлом /// электронных блоков управления взаимодействует блок контроля ( 5.45). Блок контроля содержит входные фильтры 1 для фильтрации помех; компараторы 2 для сравнения входных сигналов от блоков управления с опорным сигналом;

таймер 3 для задержания формирования опорного сигнала на 5 с после включения замка зажигания; формирователь А опорного сигнала с напряжением 4 В; генератор 5 периодического сигнала для обеспечения свечения сигнализатора в прерывистом режиме; усилитель 6 мощности со схемой блокировки входного сигнала; реле 7 включения электроснабжения электронных блоков; усилитель 8 мощности с ограничителем выходного тока для электроснабжения сигнализатора; стабилизатор 9 напряжения.

Электропневматический модулятор давления состоит из управляющей и исполнительной частей ( 5.46). Управляющая часть пневматически связана с тормозным краном, электрически связана с электронным блоком управления и включает пневматический вход с дроссельным клапаном 1, соединительными каналами 2, 3, 10 и 14; установленный под крышкой 9 нормально открытый запорный клапан 7 с дроссельным отверстием 8; обратный клапан 4 для сообщения полости над клапаном 7 с пневматическим входом; управляющую полость 15; электромагнитный клапан 11 для избирательного сообщения управляющей полости 15 с пневматическим входом или. через обратный клапан 5 с окружающей средой; выполненную в корпусе 13 полость 12 пневмопамяти, которая сообщается с управляющей полостью 15 через обратный клапан 16 и дроссельное отверстие 17, а с пневматическим входом связана посредством обратного клапана 6.

Исполнительная часть модулятора выводом 26 соединена с воздушным баллоном, выводом 24 — с тормозными камерами, через полость 25 — с окружающей средой и содержит размещенный в проставке 18 следящий поршень 19; установленный в корпусе 22 клапанный узел 21, включающий выпускной клапан 20 и впускной клапан 23.

АБС в рабочее состояние приводится подачей напряжения. При включении  замка зажигания  включаются  реле блока кон-

троля и подается напряжение в блоки управления. Узлы контроля в блоках управления оценивают состояние и параметры электрических цепей в рабочих контурах АБС и формируют сигналы «контроль», поступающие на входы блока контроля. Через 5 с в компараторах блока контроля происходит сравнение фактических сигналов от блоков управления с опорным сигналом. Если фактические сигналы свидетельствуют об отсутствии неисправностей в системе, то состояние блока контроля не меняется, сигнализатор не загорается, система готова к работе.

Включение стартера приводит к отключению в блоке контроля реле электроснабжения блоков управления обеих контуров АБС. После выключения стартера через 5 с таймер блока контроля дает разрешение на прохождение опорного сигнала в компараторы, где происходит повторное сравнение сигналов «контроль» от блоков управления с опорным сигналом.

При поступлении сигнала «контроль» низкого уровня из блока управления колесами переднего моста {что соответствует неисправности данного контура) компаратор блока контроля через усилитель отключает реле электроснабжения указанного блока управления и включает генератор, который через усилитель с ограничителем выходного тока включает сигнализатор в прерывистом режиме (работоспособность контура АБС управления колесами заднего моста сохраняется).

В случае поступления сигнала «контроль» низкого уровня из блока управления колесами заднего моста компаратор блока контроля через усилитель отключает реле электроснабжения блоков управления колесами заднего и переднего мостов. Контур АБС управления колесами переднего" моста в данном случае отключается с целью предотвращения нежелательного «наезда» задней части автомобиля на переднюю часть в процессе торможения.

При нажатии на тормозную педаль управляющее давление от тормозного крана поступает на пневматический вход и в управляющую полость модулятора давления. При этом сжатый воздух также поступает через обратный клапан и дроссель в полость пневмопамяти, а через центральное дроссельное отверстие запорного клапана в полость над этим клапаном. Следящий поршень опускается, открывается впускной клапан исполнительной части модулятора, и сжатый воздух из воздушного баллона поступает в тормозные камеры.

Если торможение происходит с превышением оптимального для данных дорожных условий значения давления, то рост давления в тормозных камерах вызывает резкое уменьшение угловой скорости колес, создавая опасность их блокировки.

На  5.47 приведены графики, иллюстрирующие работу АБС на дороге с коэффициентом сцепления 0,5 ... 0,6. Начиная с момента t0, на колесо действует увеличивающийся тормозной момент,   вызываемый   ростом  давления  р  в  тормозной   камере.

Угловая скорость колеса начинает уменьшаться. Когда сигнал углового замедления выбранного колеса достигает заданного порогового значения аг (момент времени tx), выходной сигнал компаратора замедления меняется с высокого уровня на низкий. При этом формируется короткий (импульсный) управляющий сигнал, поступающий через схему «Или» и усилитель мощности на обмотку электромагнитного клапана модулятора давления. Электромагнитный клапан отсекает управляющую полость модулятора от пневматического управляющего входа и соединяет с окружающей средой. Давление сжатого воздуха в управляющей полости начинает снижаться. При этом уменьшается давление и в тормозных камерах, так как следящий поршень поднимается, закрывается впускной клапан и открывается выпускной клапан, обеспечивая проход сжатого воздуха из тормозных камер в окружающую среду. Также уменьшается давление в полости пневмопамяти в результате выпуска воздуха через дроссель в управляющую полость и далее в окружающую среду. Однако ввиду малого размера дросселя давление в пневмопамяти падает медленнее, чем в тормозных камерах.

В момент 4 с задержкой на время tx — tz выдается основной управляющий сигнал «растормаживание», поступающий через схему «Или» также на обмотку электромагнитного клапана модулятора. Давление сжатого воздуха в управляющей полости модулятора и в тормозных камерах продолжает уменьшаться, что приводит к уменьшению замедления колеса с последующим его разгоном.

В момент ts, когда сигнал замедления колеса становится меньше порогового значения ах компаратора замедления, основной управляющий сигнал снимается. Однако к этому времени на электромагнитный клапан модулятора поступает сигнал «растормаживание», сформированный за промежуток времени t2 — t3 в схеме формирования дополнительного управляющего сигнала.

В момент времени /4 сигнал ускорения колеса превышает установленное пороговое значение р\ в компараторе ускорения, и выходной сигнал последнего меняется с высокого уровня на низкий, подтверждая необходимость дополнительного сигнала «растормаживание». В момент времени /6 сигнал ускорения колеса достигает порогового значения р2, установленного в схеме распознавания высоких значений коэффициента сцепления колеса с дорогой. На выходе схемы формируется сигнал, значение которого зависит от разности между порогом р\2 и текущими значениями сигнала ускорения колеса. Данный сигнал корректирует в сторону уменьшения длительность поддержания дополнительного сигнала «растормаживание». Причем чем больше указанная разность сигналов, тем меньше длительность сигнала «растормаживание». Такая зависимость длительности•сигнала «растормаживание» от ускорения колеса позволяет обеспечить снятие команды «растормаживание» в момент достижения ускорением колеса максимального значения (момент времени  te).

При снятии управляющего напряжения с обмотки электромагнитного клапана последний закрывает выход в окружающую среду и соединяет управляющую полость модулятора с полостью под запорным клапаном. Это приводит к закрытию запорного клапана вследствие дросселирования центральным отверстием выхода воздуха из полости над клапаном. В этом случае связь тормозного крана с управляющей полостью модулятора сохраняется лишь через радиальную канавку в тарелке запорного клапана, т. е. управляющее давление от тормозного крана в управляющую полость поступает лишь через малое сечение этой канавки. Рост давления в управляющей полости происходит с достаточно большой интенсивностью до тех пор, пока давление в  этой   полости   и   полости   пневмопамяти   не  уравняются.   При

равенстве давлений открывается обратный клапан, давление в управляющей полости и полости пневмопамяти, в дальнейшем увеличивается с одинаковой и уменьшившейся интенсивностью. Таким образом, в промежутке времени te — ts давление в тормозных камерах растет с изменением интенсивности в момент t7. Причем давление открытия обратного клапана (а следовательно, и график изменения давления в тормозных камерах) зависит от уровня давления, достигнутого в полости пневмопамяти при предыдущем торможении, и от продолжительности вьшуска сжатого воздуха из тормозных камер в данном цикле работы АБС.

В момент времени t8 начинается следующий цикл управления. Для последующих циклов управления характерно: длительность h — h задержки основного управляющего сигнала уменьшается в зависимости от уменьшающегося значения сигнала угловой скорости колеса; короткий (импульсный) управляющий сигнал формируется не в каждом цикле управления, так как короткий и основной управляющие сигналы за время tx — t3 в схеме коррекции короткого управляющего сигнала успевают сформировать периодически выдаваемый сигнал «запрет выдачи короткого управляющего сигнала»; при скоростях движения автомобиля ниже заданной в компараторе замедления устанавливается пороговое значение сигнала, равное а2 (изменение порога обеспечивается при срабатывании компараторов переключения входных фильтров).

Работа АБС при торможении с блокировкой колеса на дорогах с. коэффициентом сцепления 0,65 ... 0,70 характеризуется тем, что колесо способно разгоняться довольно интенсивно. При этом в силу малости отрезка времени tx — ts дополнительный сигнал «растормаживание» не успевает сформироваться, и растормаживание колеса прекращается в начале его разгона, а именно, в момент t3 уменьшения сигнала замедления колеса до порогового значения щ в компараторе замедления.

На дорогах с коэффициентом сцепления выше 0,7 резкий разгон колеса после небольшого уменьшения давления воздуха в тормозных камерах позволяет вывести колесо в режим устойчивого качения за промежуток времени tx — t2, ограничиваясь формированием в блоке управления короткого (импульсного) управляющего сигнала «растормаживание».

Работа АБС при торможении на дорогах с коэффициентом сцепления 0,3 ... 0,4 характеризуется тем, что сил сцепления колеса с дорогой недостаточно для обеспечения значений сигнала ускорения, превышающих пороговое значение р\, в схеме распознавания высоких коэффициентов сцепления. В результате этого формируемый блоком управления дополнительный сигнал «растормаживание» не укорачивается, а продолжается до момента, когда сигнал ускорения колеса переходит за максимум и обеспечивается  гарантированный вывод колеса в устойчивое качение.

В случае торможения на дорогах с коэффициентом сцепления 0,1 ... 0,2 характерные особенности работы АБС связаны с функционированием схемы распознавания низких коэффициентов сцепления.. В этой схеме определяется момент уменьшения сигнала, угловой скорости интенсивно замедляющегося колеса ниже сигнала эталонной скорости, характерной для рассматриваемого режима торможения. Это приводит к увеличению длительности дополнительного сигнала «растормаживание», к изменению в последующем цикле управления длительности короткого управляющего сигнала и длительности задержки формирования основного управляющего сигнала «растормаживание».

Таким образом, АБС позволяет эффективно тормозить автомобиль без блокировки колес на всех дорожных покрытиях.