Совершенствование антиблокировочной тормозной системы электробуса

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Одной из основных систем автомобиля, отвечающей за безопасность движения является тормозная система. Чем эффективнее и совершеннее тормозная система, тем выше безопасная скорость движения и производительность автомобиля. Тормозные свойства определяют активную безопасность автомобиля и поэтому регламентируются международными документами. Для осуществления эффективного замедления, сокращения тормозного пути и обеспечения при этом устойчивого и управляемого движения автомобиля тормозная система должна исключать возможность блокировки колес.

Предотвращать блокировку колес, возникающую в результате избыточного действия рабочей тормозной системы, преимущественно на дорогах с низким коэффициентом сцепления предназначена антиблокировочная тормозная система.



1. Назначение узла, описание прототипа

1.1 Общие сведения

Рисунок 1.1- Электробус Е321

Электробус оборудован следующими тормозными системами:

- рабочей - для замедления движения электробуса до его полной остановки;

- стояночной - для удержания электробуса на месте на стоянке (уклоне);

- остановочной - для удержания электробуса на месте на остановках;

- вспомогательной (износостойкой) - работающей в режиме электродинамического торможения, служащей для замедления электробуса без включения рабочей тормозной системы;

- запасной (аварийной) - функции запасной тормозной системы выполняет стояночная тормозная система или любой из контуров рабочей тормозной системы.

Максимальная величина давления в тормозной системе - 0,81 МПа.

Тормозная система включает тормозные механизмы с тормозным диском на ступице моста и суппортом, на котором крепятся тормозные накладки.

Суппорт оборудован устройством автоматической компенсации зазора, образующегося от износа фрикционных накладок. Фрикционные накладки безасбестовые.

Приведение в действие электроторможения двигателем осуществляется педалью торможения, которая имеет три ступени: электроторможение, электро и пневмоторможение, пневмотормоза. Пневматические дисковые тормоза на обеих осях с двумя независимыми контурами, соответствуют между-народным стандартам.

Стояночные тормоза на ведущем мосту обеспечиваются при помощи двух пневмоаккумуляторов. Регулирование осуществляется ступенчатым ручным тормозом из кабины водителя. Внутри электробуса на соответствующих местах предусмотрены люки для механического растормаживания пневмоаккумуляторов.

Если стояночный тормоз не активирован и главный выключатель троллейбуса выключен, раздается предупредительный сигнал.

При неподвижном электробусе (напр., на светофоре, остановке) автоматически активируются пневмотормоза с ограничением давления. Растормаживание осуществляется автоматически при нажатии на ходовую педаль.

Установлена система ABS/ASR для передних и задних дисковых тормозов. Исполнение ABS/ASR в соответствии с международными нормами. Предусмотрено отключение ABS/ASR на приборной панели. Во время отключения ASR, контрольный сигнал на панели загорается до отключения двигателя. Во время включения двигателя, система ASR автоматически включается.



1-электронный блок управления, 2-датчик числа оборотов, 3-модулятор АВС, 4-аварийная лампа, 5- индикаторная лампа ASR., 6- клапан ARS управления тормозами

Рисунок 1.2-Схема АБС

В состав пневматического привода тормозных систем входят:

- кран тормозной двухсекционный с рычагом;

- кран тормозной обратного действия с ручным управлением (ручной тормозной кран);

- клапаны ускорительные;

- клапаны двухмагистральные;

- микрорегулятор давления;

- клапан электромагнитный;

- клапаны контрольного вывода;

- камеры тормозные (тип 24);

- камеры тормозные с энергоаккумулятором (тип 24/24);

- датчики давления воздуха;

- датчики давления;

- выключатели пневматического сигнала торможения (ВПСТ);

- клапан электропневматический (КЭМ 07);

- антиблокировочная система (АБС) конфигурации 4S/4К

1.3 Рабочая тормозная система

Рабочая тормозная система - пневматическая и включает в себя механизмы передних и задних колес электробуса и элементы их привода (рисунок 1.3). Управление работой системы осуществляется тормозной педалью. Пневматический привод тормозных механизмов двухконтурный.

Рисунок 1.3- Пневматическая тормозная система

В электробусе применена встроенная система замедления без тормозов, осуществляемая электродинамическим торможением двигателем.

Рабочая тормозная система электробуса оборудована антиблокировочной системой тормозов. При нажатии на тормозную педаль срабатывает тормозной двухсекционный кран КТ. Сжатый воздух из ресивера переднего тормозного контура Р5 через нижнюю секцию тормозного крана КТ и модуляторы АБС МД3 и МД4 поступает в тормозные камеры ТК1 и ТК2, которые приводят в действие тормозные механизмы колес передней оси.

Из верхней секции тормозного крана воздух через двухмагистральный клапан КД1 (рисунок 1.4) подается в управляющую магистраль ускорительного клапана КУ1, в результате чего последний пропускает сжатый воздух из ресивера заднего тормозного контура Р4 через модуляторы АБС МД1 и МД2 в тормозные камеры ТА1 и ТА2 колес ведущего моста, которые приводят в действие тормозные механизмы колес ведущего моста.

Рисунок 1.4- Кран тормозной двухсекционный с рычагом

1.4 Стояночная тормозная система

Стояночная тормозная система предназначена для удержания электробуса на месте во время стоянки и остановки, а также служит в качестве запасной тормозной системы в случае полного или частичного выхода из строя рабочей тормозной системы.

Рабочим органом стояночной тормозной системы являются тормозные механизмы заднего моста, приводимые в действие пружинами энергоаккумуляторов тормозных камер. При выключенном стояночном тормозе сжатый воздух из ресивера поступает к ручному тормозному крану (рисунок 1.5) управления стояночным тормозом, от которого поступает к управляющему входу ускорительного клапана, в результате чего последний пропускает сжатый воздух из ресивера в полости энергоаккумуляторов тормозных камер, сжимая при этом пружины.



1 - кран тормозной обратного действия с ручным управлением НВ1143 или 11.3537410, 2 - труба, 3, 4 - гайка

Рисунок 1.5 - Кран тормозной обратного действия с ручным управлением

При включении стояночного тормоза (рукоятка ручного тормозного крана установлена в заднее фиксированное положение) воздух из управляющей магистрали ускорительного клапана через кран управления стояночным тормозом и из полостей энергоаккумуляторов через атмосферный вывод ускорительного клапана выходит в атмосферу. Пружины, разжимаясь, приводят в действие тормозные механизмы среднего и заднего мостов. При падении давления в контуре привода стояночного тормоза ниже допустимого уровня пружинные энергоаккумуляторы срабатывают автоматически и электробус затормаживается. Кран управления стояночным тормозом - следящего действия, позволяет притормаживать электробусу тормозной системой с интенсивностью, зависящей от положения рукоятки крана.

1.5 Остановочная тормозная система

Остановочная тормозная система предназначена для автоматического затормаживания электробуса при остановках, приводится в действие автоматически при торможении и снижении скорости до (2-3) км/ч или при открытых дверях, воздействует на тормозной механизм заднего моста.

Рекомендуется применять остановочный тормоз при коротких остановках, так как он расходует значительно меньше воздуха, чем рабочие тормоза. Кроме того его использование продлевает срок службы пружинных энергоаккумуляторов и компрессорного агрегата.

После открытия дверей срабатывает электромагнитный клапан КЭ (КЭМ-07) (рисунок 1.6) и сжатый воздух из ресивера Р3 (привода дверей) через микрорегулятор давления КР, отрегулированный на рабочее давление (0,35-0,4) МПа (3,5 - 4,0) кгс/см2, электромагнитный клапан КЭ и двухмагистральный клапан КД1 поступает к управляющему входу 4 ускорительного клапана КУ1. В результате чего последний пропускает сжатый воздух из ресивера Р4 заднего тормозного контура в тормозные камеры с энергоаккумуляторами ТА1 и ТА2 колес ведущего моста. При одновременном включении остановочного тормоза (открытии дверей) и ручного тормозного крана КТР за счет более высокого давления в системе остановочного тормоза (0,35-0,4) МПа (3,5-4,0) кгс/см2 (в управляющей магистрали стояночного тормоза давление равно 0) происходит переключение двухмагистрального клапана КД2 и срабатывает остановочный тормоз, стояночный тормоз при этом отключается.



1-3- штуцеры, 4-корпус клапана, 5,6- полюсные башмаки, 7-катушка, 8- шток из немагнитного материала, 9- железный якорь, 10,11-резиновые пробки, 12,13-регулируемые сопла, 14,15- резиновые прокладки, 16,17- уплотняющие винты, 18-пружина, 19-электрический кабель, 20- клемная колодка.

Рисунок 1.6- Электромагнитный клапан

1.6 Вспомогательная тормозная система

Вспомогательная тормозная система представляет собой электродинамическое торможение (рекуперативное или реостатное), осуществляемое путем переключения тягового электродвигателя в генераторный режим. Используется как средство плавного снижения скорости и для подтормаживания при спусках, при этом кинетическая энергия, накопленная при разгоне троллейбуса, или потенциальная энергия при подтормаживании его на спуске отдаётся в сеть при наличии потребителей (при напряжении в контактной сети ниже 720 В) или преобразуется в тепловую энергию при напряжении в контакт-ной сети выше 720 В.

Реостатное торможение - гашение электроэнергии в тормозных сопротивлениях.

Электроторможение позволяет повысить надежность тормозной системы и существенно снизить эксплуатационные расходы на ее ремонт и смену тормозных накладок. Колеса троллейбуса при электрическом торможении менее подвержены юзу, что повышает безопасность движения. Рабочие и вспомогательные тормоза управляются одной педалью. При нажатии на эту педаль приблизительно до половины её хода происходит торможение вспомогательным (электродинамическим) тормозом. При достижении максимальной эффективности данного тормоза на него накладывается рабочий тормоз, эффективность которого увеличивается с увеличением хода педали.

Дисковый тормоз состоит из плоского диска, который вращается вместе с колесом, и жестко закрепленной скобы, охватывающей диск. На скобе может находиться от одного до четырех гидравлических цилиндров с поршнями, которые прижимают колодки из фрикционного материала к диску. Дисковые тормоза рассеивают тепло намного лучше, чем барабанные. Сам диск открыт для доступа атмосферного воздуха; скоба тоже открыта и легко охлаждается. Снижения тормозящего действия практически не происходит. Недостатки дисковых тормозов - высокая стоимость, необходимость в усилителе того или иного типа, чтобы восполнить отсутствие самоусиления, и потенциально более быстрый износ фрикционных накладок из-за большего давления при торможении.

На сегодняшний день среди производителей дисковых тормозных механизмов лидирующее положение занимают такие фирмы как Knorr и Haldex. Поэтому рассмотрим конструкции данных фирм - производителей.



Рисунок 1.7 - Разрез стандартного дискового тормозного механизма Knorr:

12 - Фрикционная накладка тормозной колодки; 17 - Толкатель; 18/1 - Комбинированный тормозной цилиндр (с энергоаккумулятором); 18/2 - Тормозная камера (мембранного типа); 19 - Рычаг; 27 - Пружина; 28 - Пружина; 46 - тормозной диск.

При торможении шток поршня комбинированного тормозного цилиндра или тормозной мембранной камеры (18/1 или 18/2) давит на рычаг (19).

Через этот эксцентриковый рычаг происходит передача усилия на толкатель (17). Усилие сжатия действует через резьбовые втулки (16) на внутреннюю фрикционную накладку (12).

Усилие прижатия фрикционных накладок (12) воздействует на тормозной диск (46) и на колесе возникает тормозной момент.

При снятии тормозного давления, пружины (27 и 28) возвращают толкатель (17), резьбовые втулки и рычаг (19) в исходное положение.

Для поддержания постоянного зазора между фрикционными накладками и диском тормозной механизм оснащен автоматическим устройством компенсации износа тормозных колодок.

При каждом срабатывании тормозного механизма одновременно происходит срабатывание регулятора, связанного с рычагом (19). При увеличении зазора вследствие изнашивания фрикционных накладок и тормозного диска резьбовая втулка посредством регулятора и поводка проворачивается на величину, соответствующую износу. Величина суммарного зазора составляет от 0,6 до 0,9 мм.

В тормозе Haldex используются состоящие из двух частей подвижные суппорты. Износ тормозной накладки компенсируется механизмом автоматического регулирования зазора. Механизм, активируемый тормозной камерой, работает на упорном диске, который прижимает внутреннюю тормозную накладку к тормозному диску, который в свою очередь заставляет суппорт двигаться в сторону таким образом, что внешняя тормозная накладка приходит в контакт с тормозным диском. Суппорт перемещается на штифте скольжения. Там, где дисковый тормоз выполняет также функции стояночного тормоза, механизм активируется при помощи камеры пружинного тормоза.

Во время торможения рычаг (44) перемещается под действием тормозного давления от тормозной камерой (25 / 26). Внутренняя часть рычага (44) прижимает поперечину (41) по осевой линии к тормозному диску (А). Сила передаётся от поперечины (41) через регулировочные втулки (74 / 75), регулировочные винты (35) и упорный диск (28) к внутренней тормозной накладке (5). Как только тормозная накладка (5) приходит в контакт с тормозным диском (А), суппорт (2) перемещается на штифте скольжения в сторону, чтобы дать возможность наружной накладке (5) контактировать с тормозным диском (А). При отпускании тормоза оттяжная пружина (38) возвращает поперечину (41) в исходное положение, позволяя тем самым зазору между накладкой (5) и тормозным диском (А) достичь первоначально предусмотренного размера.



Рисунок 1.8 - Тормозной механизм Haldex

Рычаг (44) приводит в движение регулировочный механизм (54) при помощи направляющего штифта (47). Зазор между направляющим штифтом (47) и пазом в корпусе регулировочного механизма (62) определяет зазор между тормозными накладками (5) и тормозным диском (А).

1.7 Кран тормозной двухсекционный с рычагом

Кран тормозной двухсекционный с рычагом (далее тормозной кран) (рисунок 7) предназначен для управления механизмами пневмопривода рабочей тормозной системы троллейбуса. Тормозной кран состоит из механизма привода и двух независимых последовательно расположенных секций. Верхняя секция управляет тормозными механизмами задних колес, нижняя - передних колес. Выводы А и Б нижней и верхней секций соединены с управляющими магистралями тормозных камер соответственно передних и задних колес, а выводы В и Г - с ресиверами соответствующих тормозных контуров.

В исходном положении (тормозная педаль отпущена) тормозной кран через отверстие в выпускном окне 8 сообщает с атмосферой через вывод А передние тормозные камеры и через вывод Б - управляющую магистраль задних тормозных камер. При этом поршень 17 верхней секции под давлением пружины 16 занимает крайнее верхнее положение. Клапан верхней секции 15 под действием пружины 14 прижат к седлу верхнего корпуса 5, и вывод В разобщен с выводом Б. Большой поршень 13 и малый поршень 11 под действием пружины 12 находятся в крайнем верхнем положении. При этом выпускное окно клапана нижней секции 10 открыто, вывод А сообщен с атмосферой, клапан нижней секции 10 пружиной 9 прижат к седлу нижнего корпуса 6 и вывод Г разобщен с выводом А.

При нажатии на тормозную педаль рычаг 1 поворачивается вокруг оси 22, нажимает на толкатель 21 и перемещает поршень 17 вниз. Поршень, перемещаясь вниз, сжимает пружину 16, закрывает выпускное окно клапана верхней секции 15, разобщая вывод Б с атмосферой, и отрывает клапан 15 от седла. Сжатый воздух, подводимый к выводу В через открытый клапан 15, поступает к выводу Б и далее в управляющую магистраль задних тормозных камер. Воздух будет поступать в тормозные цилиндры до тех пор, пока сила нажатия на рычаг 1 не уравновесится давлением воздуха на поршень 17. Тем самым обеспечивается следящее действие тормозного крана. Одновременно сжатый воздух через отверстие в выводе Б подается в пространство над большим поршнем 13. Большой поршень 13 перемещается вниз при небольшом давлении в надпоршневом пространстве. При этом также перемещается вниз малый поршень 11, сжимая пружину. Малый поршень закрывает выпускное окно клапана нижней секции 10, разобщая вывод А с атмосферой и отрывает клапан 10 от седла.

Сжатый воздух, подводимый к выводу Г через открытый клапан 10, поступает к выводу А и далее к передним тормозным камерам.



А, Б, В, Г - выход

1 - рычаг приводной, 2 - корпус приводного рычага, 3 - кронштейн, 5 - корпус верхний, 6 - корпус нижний, 7 - шток, 8 - окно выпускное, 9 - пружина нижнего клапана, 10 - клапан нижней секции, 11 - поршень малый, 12 - пружина, 13 - поршень большой, 14 - пружина верхнего клапана, 15 - клапан верхней секции, 16 - пружина верхней секции, 17 - поршень верхней секции, 18 - элемент уравновешивающий, 20 - винт, 21 - толкатель, 22 - ось рычага, 23 - ролик

Рисунок 1.9- Кран тормозной двухсекционный с рычагом

Воздух, находящийся в пространстве под большим 13 и малым 11 поршнями, уравновешивает силу, действующую на большой поршень 13. При этом в полости, расположенной под малым поршнем 11, устанавливается давление воздуха, соответствующее усилию нажатия на рычаг 1.

При промежуточных положениях рычага нижняя секция тормозного крана управляется пневматически. При крайнем положении рычага 1 или в случае повреждения тормозного контура, связанного с верхней секцией тормозного крана, усилие от рычага будет передаваться непосредственно на малый поршень, полностью сохраняя работоспособность нижней секции. Отказ в работе нижней секции тормозного крана не нарушает нормальной работы верхней секции.

Полное срабатывание тормозного крана происходит при ходе рычага 24 мм и усилия на нем, равном 784 Н (80 кгс).

1.8 Кран тормозной обратного действия с ручным управлением

Кран тормозной обратного действия с ручным управлением (ручной тормозной кран) (рисунок 1.10) предназначен для управления работой стояночной (запасной) тормозной системы, расположен на панели по левому борту отделения водителя.

Ручной тормозной кран позволяет плавно или ступенчато подавать давление в пружинные энергоаккумуляторы тормозных камер стояночной (запасной) тормозной системы. В нашем случае в связи с большим объемом энергоаккумуляторов и длинными магистралями управление осуществляется через дополнительно установленный ускорительный клапан.



0 - положение «движение»,I - положение «торможение»,А - исходное положение,В - направление автоматического возврата,С - направления подъема фиксатора

Рисунок 1.10 - Кран тормозной обратного действия с ручным управлением

Принцип действия

а) при движении

При движении (рисунок 1.11) рычаг 1 находится в положении «0», впускной клапан 7 открыт, сжа-тый воздух из ресивера через вход 1 и выход 2 проходит к ускорительным клапанам и далее в пружин-ные энергоаккумуляторы тормозных камер.

б) при торможении

1) запасной тормоз

Для торможения запасным тормозом рычаг 1 необходимо переместить в обозначенном стрелкой направлении. При этом шток поршня 2 вместе с толкателем клапана 6 перемещается вверх.



1 - рычаг откидной, 2 - шток поршня, 3 - пружина сжатия, 4 - клапан выпускной, 5 - поршень ступенчатый, 6 - толкатель клапана, 7 - клапан впускной, 8 - рукоятка фиксирующая

Рисунок 1.11 - Кран тормозной обратного действия с ручным управлением

При перемещении рычага приблизительно на 8 впускной клапан 7 закрывается, а выпускной клапан 4 открывается. Воздух из управляющей магистрали через выход 3 и из пружинных энергоаккумуляторов через ускорительный клапан выходит в атмосферу до тех пор, пока силы над и под поршнем 5 не сравняются (положение перекрытия), а выпускной клапан 4 закроется.

При перемещении рычага 1 через диапазон применения запасной тормозной системы (приблизительно от 8 до 50), давление в тормозных пружинных камерах уменьшается пропорционально перемещению рычага 1.

При полном задействовании запасного тормоза усилие пружины сжатия 3, действующее на ступенчатый поршень 5, преобладает, выпускной клапан 4 остается открытым, и весь воздух выходит из энергоаккумуляторов. При снятии с запасного тормоза, шток поршня 2 опускается вниз, выпускной клапан 4 закрывается, впускной 7 открывается, и воздух через вход 1 и выход 2 поступает в пружинные энергоаккумуляторы тормозных камер. Ступенчатое включение запасной тормозной системы приведет к ступенчатому торможению через установленный в системе ускорительный клапан.

2) стояночный тормоз

При включении стояночного тормоза (работающего по тому же принципу как и запасной тормоз) рычаг 1 перемещается на 60 в положение I и фиксируется. Пружинные энергоаккумуляторы тормозных камер соединяются с атмосферой, что приводит к включению стояночного тормоза. Для снятия со стояночного тормоза необходимо вытянуть фиксирующую рукоятку 8 примерно на 6 мм, при этом рычаг 1 автоматически возвратится в положе-ние 0.

1.9 Клапан ускорительный

В пневмоприводе стояночной (запасной) тормозной системы установлен ускорительный клапан (рисунок 1.12), предназначенный для уменьшения времени срабатывания привода за счет сокращения длины магистрали при впуске сжатого воздуха из тормозного ресивера в исполнительные механизмы энергоаккумуляторов задних тормозных камер и его выпуске в атмосферу.

Вывод Д ускорительного клапана через управляющую магистраль соединен с выходом тормозного крана стояночной (запасной) тормозной системы. Давление в выводе Д устанавливается в соответствии с положением рукоятки тормозного крана обратного действия с ручным управлением. Вывод Г соединен с расположенным вблизи ресивером стояночной тормозной системы. Вывод Б соединен с пружинными энергоаккумуляторами.

Работа клапана

В исходном положении, когда троллейбус расторможен, к выводу Д (полость А) от тормозного крана обратного действия подведено давление, под действием которого поршень 14 находится в нижнем положении, закрывая выпускной клапан 12 и открывая впускной клапан 4. Сжатый воздух из воздушного ресивера через вывод Г и открытый клапан 4 поступает в вывод Б и далее к энергоаккумуляторам.

При постановке троллейбуса на стояночный тормоз сжатый воздух из управляющей магистрали через тормозной кран обратного действия выходит в атмосферу, поршень 14 под действием давления в полости Б поднимается вверх, клапан 4 под действием пружины 5 закрывается, а клапан 12 открывается, воздух из энергоаккумуляторов через полости Б и В выходит в атмосферу.

При торможении запасной тормозной системой пропорциональность управляющего и выходно-го давления осуществляется поршнем 14. При достижении в выводе Б давления, пропорционального давлению в выводе Д, поршень 14 перемещается вверх до момента закрытия впускного клапана 4, дви-жущегося под действием пружины 5. При снижении давления в управляющей магистрали (в выводе Д) поршень 14 от более высокого давления в выводе Б перемещается вверх и отрывается от выпускного клапана 12.



1 - корпус верхний, 2, 6, 13 - кольцо уплотнительное, 3 - корпус нижний, 4 - клапан впускной, 5 - пружина, 7 - кольцо упорное, 8 - колпачок, 9 - клапан резиновый, 10 - корпус клапанов, 11 - тарелка, 12 - клапан выпускной, 14 - поршень

Рисунок 1.12 - Клапан ускорительный

Сжатый воздух из тормозных камер выходит в атмосферу через открытый выпускной клапан 12 и атмосферный вывод В, отжимая клапан 9, давление на выводах Б снижается и поршень, опускаясь, закрывает клапан 12. В пневмоприводе заднего тормозного контура рабочей тормозной системы установлен аналогичный ускорительный клапан. Он служит для увеличения быстродействия рабочей тормозной системы за счет сокращения длины магистрали от ресивера к тормозным камерам. Вывод Д ускорительного клапана соединен с выходом верхней секции тормозного крана. Вывод Г соединен с расположенным вблизи ресивером заднего тормозного контура, вывод Б - с тормозными камерами заднего моста. Когда торможение рабочей тормозной системой не производится, вывод Д соединен через тормозной кран с атмосферой. Поршень 14 находится в верхнем положении, впускной клапан 4 под действием пружины 5 закрыт, выпускной клапан 12 открыт. Тормозные камеры соединены с атмосферой. При торможении рабочим тормозом на вывод Д подается давление от тормозного крана, поршень 14 опускается вниз, закрывая выпускной клапан 12 и открывая впускной клапан 4. Сжатый воздух из ресивера через вывод Г поступает к выводу Б и далее в тормозные камеры. Пропорциональность управляющего и выходного давления обеспечивается следящим поршнем 14.

1.10 Камера тормозная

Тормозная камера применяется в пневмосистеме рабочего тормоза для приведения в действие тормозных механизмов колес переднего моста.

Максимальное рабочее давление - 1,0 МПа (10,2 кгс/см 2).

Во время приведения в действие рабочей тормозной системы сжатый воздух подводится к входу 1 (рисунок 1.13) тормозной камеры, воздействует на мембрану, передвигая поршень со штоком, и через систему рычагов приводит в действие тормозные механизмы.

Усилие, передаваемое на тормозные механизмы, пропорционально давлению сжатого воздуха подводимого к входу 1. Растормаживание происходит путем снятия давления в тормозной камере и возврата штока в исходное положение под воздействием пружины тормозной камеры.

Рисунок 1.13 - Камера тормозная

1.11 Камера тормозная с энергоаккумулятором (тип 24/24)

Тормозная камера с пружинным энергоаккумулятором предназначена для приведения в действие:

рабочего тормоза при подаче сжатого воздуха;

стояночного или запасного тормоза при выпуске или отсутствии сжатого воздуха в системе.

Торможение происходит за счет увеличения давления в контуре рабочего или остановочного тормоза (работа тормозной камеры), либо при падении давления воздуха в системе стояночного тормоза (работа пружинного энергоаккумулятора).

При включении рабочей тормозной системы тормозные механизмы приводятся в действие штоками 4 (рисунок 1.14) тормозных камер.

При включении стояночной тормозной системы тормозные механизмы приводятся в действие силовой пружиной 7 энергоаккумулятора. При выпуске воздуха из-под поршня цилиндра 6 энергоаккумулятора силовая пружина перемещает поршень с толкателем 5 и шток 4 затормаживает колеса. В случае нарушения герметичности и падении давления сжатого воздуха в воздушном ресивере стояночной тормозной системы, автоматически происходит аварийное затормаживание колес силовой пружиной.

Для растормаживания энергоаккумулятора необходимо вывернуть болт 8. При этом перемещается поршень с толкателем 5, отжимая силовую пружину 7, пружина 1 разжимается и шток растормаживает колесный тормозной механизм.



1, 7 - пружина, 2, 6 - цилиндр, 3 - диафрагма, 4 - шток, 5 - поршень с толкателем, 8 - болт

Рисунок 1.14 - Камера тормозная с энергоаккумулятором (тип 24/24)

1.12 Антиблокировочная система

На электробусе установлена четырехканальная антиблокировочная система тормозов типа 4S/4К (4 датчика/4 модулятора) с функцией ASR (противобуксовочная система ПБС).

АБС имеет следующие основные элементы:

датчики скоростей колес, которые используются для определения мгновенной скорости вращения колеса (колес), в ступице которого они устанавливаются, и передачи электрического сигнала, прямо пропорционального окружной скорости вращающегося колеса в электронный блок управления;

управляемые пневмоклапаны (модуляторы давления) для управления давлением воздуха в тормозной камере проскальзывающего колеса в процессе работы АБС;

- электронный блок управления, который отслеживает сигналы датчиков скорости и определяет потребность вмешательства АБС в процесс торможения, осуществляемый посредством введения в действие соответствующих клапанов управления давлением для оптимизации тормозного давления. Блок непрерывно контролирует систему для определения любых сбоев, а информация о неисправности поступает к водителю при загорании сигнального сигнала.

Принцип работы АБС

АБС автоматически, независимо от интенсивности воздействия водителя на тормозную педаль, регулирует продольное проскальзывание колеса, создавая возможность эффективного использования коэффициента сцепления колеса с дорожным покрытием во время торможения. АБС является частью рабочей тормозной системы, которая автоматически вступает в процесс торможения каждый раз, когда возможное сцепление между дорогой и шиной контролируемого колеса оказывается меньше, чем тормозная сила, приложенная к колесу, и предотвращает его блокирование.

Оборудованный АБС электробус обеспечивает:

повышение активной безопасности за счет обеспечения устойчивости и управляемости в процессе торможения и повышения тормозной эффективности, особенно на мокрых и скользких дорогах;

продление срока службы шин;

возможность увеличения средней безопасной скорости движения. [1]



2. Патентно-информационный поиск и анализ аналогов разрабатываемого узла

2.1 Патентно-информационный поиск

В результате проведенного патентно-информационного поиска, были найдены и проанализированы следующая полезная модель и изобретения:

Тормозная система транспортного средства (BY 794 U, МПК B60L 7/22, опубл. 03.30.2003)

Тормозная антиблокировочная система транспортного средства (RU 2003528 C1 МПК B60 Т 8/32, опбл. 13.04.2006)

Модулятор давления для пневматической противоблокировочной тормозной системы транспортного средства (SU 1152827 A1, МПК B60T 8/02. Опубл. 16.07.2006)

2.1.1 Тормозная система транспортного средства (BY 794 U, МПК B60L 7/22, опубл. 03.30.2003)

Тормозная система транспортного средства, содержащая электронный блок управления, связанный с тяговым электродвигателем и датчиком положения тормозной педали, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит датчик нагрузки на задний мост транспортного средства, связанный с электронным блоком управления.

1-электронный блок управления, 2-тяговый электродвигатель, 3-датчик положения тормозной педали,4- датчик нагрузки на задний мост.

Рисунок 2.1.1.1 Тормозная система транспортного средства

Полезная модель относится к автомобилестроению и может быть использована в тормозных системах троллейбусов, автомобилей и тракторов с электрической трансмиссией.

Известна система пневматического привода тормозов рабочей тормозной системы автомобиля КамАЗ [2], содержащая источники питания переднего и заднего тормозных контуров, двухсекционный тормозной кран, автоматический регулятор тормозных сил, тормозные камеры передних и задних колес. Источник питания заднего тормозного контура соединен со входом верхней секции тормозного крана, а источник питания переднего тормозного контура соединен со входом нижней секции тормозного крана. Выход верхней секции тормозного крана связан с входом регулятора тормозных сил, выход которого соединен с тормозными камерами задних колес. Выход нижней секции тормозного крана связан с тормозными камерами передних колес.

При необходимости снизить скорость водитель нажимает тормозную педаль, что вызывает перемещение штока тормозного крана. Воздух через верхнюю секцию тормозного крана поступает к автоматическому регулятору тормозных сил и далее в тормозные камеры задних колес, а через нижнюю секцию - к тормозным камерам передних колес.

Регулятор тормозных сил устанавливается на раме. Задающим воздействием является положение рычага, связанного тягой через упругий элемент и штангу с балками задних мостов. Регулятор тормозных сил автоматически поддерживает на выходе и связанных с ним тормозных камерах задних колес давление воздуха, которое обеспечивает тормозное усилие, пропорциональное осевой нагрузке на задние колеса и предназначен для использования максимальных сил по сцеплению в контакте шин с опорной поверхностью, что обеспечивает устойчивость движения автомобиля при торможении. При торможении автомобиля с минимальной загрузкой происходит перераспределение осевой нагрузки, вследствие чего задний мост дополнительно разгружается. При отсутствии регулятора тормозных сил в такой ситуации к тормозным камерам задних колес подводится такое же давление, как и при полной загрузке автомобиля, что может вызвать на дороге с низким коэффициентом сцепления блокировку задних колес и, как следствие потерю устойчивости. В определенных случаях это приводит к заносу автомобиля.

При торможении автомобиля с минимальной загрузкой при установленном регуляторе тормозных сил к задним тормозным камерам подается давление, пропорциональное нагрузке, которое в данном случае меньше входного. Этим достигается снижение вероятности блокирования задних колес при резком торможении, что повышает устойчивость автомобиля. При наибольшей осевой нагрузке на задние колеса к задним тормозным камерам регулятор тормозных сил подает давление практически без изменений, тем самым обеспечивая возможность реализации максимальной тормозной силы.

Известна тормозная система двухосного троллейбуса модели 201 [2] - прототип, содержащая источники питания переднего и заднего тормозных контуров, двухсекционный тормозной кран, ускорительный клапан, тормозные камеры передних и задних колес, электронный блок управления, связанный с тяговым электродвигателем и датчиком положения тормозной педали. При воздействии на тормозную педаль вначале осуществляется электрическое торможение, когда тяговый электродвигатель переходит в генераторный режим, создавая значительный тормозной момент на ведущих колесах троллейбуса. При более глубоком нажатии на тормозную педаль совместно с электрическим торможением вводится в действие пневматическая тормозная система.

В данной схеме не учитывается загрузка троллейбуса и перераспределение тормозных сил при торможении тяговым электродвигателем, вследствие чего в начальный период торможения ведущие колеса, особенно на дороге с низким коэффициентом сцепления или на уклоне, будут находиться в состоянии, близком к блокированию. Это может вызвать потерю устойчивости и управляемости троллейбуса.

Задача, решаемая полезной моделью, заключается в создании оптимального режима работы тормозной системы и повышении устойчивости движения транспортного средства при торможении тяговым электродвигателем. Поставленная задача решается тем, что тормозная система транспортного средства, содержащая электронный блок управления, связанный с тяговым электродвигателем и датчиком положения тормозной педали, дополнительно содержит датчик нагрузки на задний мост транспортного средства, связанный с электронным блоком управления. На чертеже изображена схема тормозной системы транспортного средства.

Система содержит электронный блок 1 управления, связанный с тяговым электродвигателем 2, датчиком 3 положения тормозной педали и датчиком 4 нагрузки на задний мост.

При движении троллейбуса водитель воздействует на тормозную педаль. Датчик 3 положения тормозной педали передает сигнал в электронный блок 1 управления. При торможении тяговым электродвигателем 2 (основная пневматическая тормозная система не задействована) пропорционально ходу тормозной педали электронный блок 1 управления дает сигнал на увеличение тормозного момента на тяговом электродвигателе 2, вследствие чего нарастает тормозной момент на ведущих колесах. Датчик 4 нагрузки на задний мост передает сигнал о величине нагрузки в электронный блок 1 управления. Функция датчика 4 нагрузки в данном случае аналогична функции задающего элемента (рычага) автоматического регулятора тормозных сил. Получив сигнал от датчика 4 нагрузки, электронный блок 1 управления обрабатывает принятое значение и генерирует сигнал для тягового электродвигателя 2 в каждый момент времени. Тяговый электродвигатель 2 в свою очередь обеспечивает реализацию тормозного момента на ведущих колесах пропорционально нагрузке. Величина тормозного момента зависит от сигнала датчика 4 нагрузки. Таким образом, при одинаковой частоте вращения вала тягового электродвигателя 2 при большей загрузке троллейбуса на ведущих колесах создается больший тормозной момент.

При дальнейшем перемещении тормозной педали совместно с электрическим торможением действует основная пневматическая тормозная система. Воздух из источника питания через тормозной кран поступает в тормозные камеры передних и задних колес. Предлагаемая тормозная система автоматически обеспечивает реализацию тормозного усилия тягового электродвигателя 2 пропорционально загрузке, что повышает устойчивость и управляемость троллейбуса особенно на дорогах с уклонами и низким коэффициентом сцепления, т.е. повышает эффективность и безопасность торможения. [2]

2.1.2 Тормозная антиблокировочная система транспортного средства (RU 2003528 C1 МПК B60 Т 8/32, опбл. 13.04.2006)

Рисунок 2.1.2.1-Функциональная схема модулятора давления

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к пневматическим тормозным системам колесных транспортных средств.

Цель изобретения - повышение эффективности модулятора.

Указанная цель достигается тем, что в модуляторе давления для пневматической антиблокировочной тормозной системы транспортного средства пневматическое устройство управления запорным клапаном выполнено в виде дифференциального узла, причем полость расположения пружины клапана ограничена той частью дифференциального узла, которая имеет меньшую активную площадь.

Дифференциальный узел может быть выполнен диафрагменным или поршневым. На рис. 2.1.2.1показана функциональная схема модулятора давления на рис 2.1.2.2- дифференциальный узел.

Модулятор содержит корпус 1, клапан 2 регулирования давления подпружиненный пружиной 3, следящий поршень 4, установленный с возможностью воздействия на клапан 2 и образующий в корпусе 1 управляющую полость 5. В корпусе 1 выполнена полость 6. Полость 6 отделена от полости 5 обратным клана ном 7 и связана с полостью 5 дроссельньм отверстием 8. В системе подвода сжатого воздуха в управляющую полость 5 последовательно установлены запорный клапан 9 с дифференциальным элементом 10 и электромагнитный клапан 11. Запорный клапан 9 подпружинен пружиной 12, имеет радиальную дроссельную канавку 13 и разделяет полости 14 и 15, которые связаны дроссельным отверстием 16. При этом полость 15 ограничена диафрагмой меньшей активной площади, а обратный клапан 17 отделяет полость 14 от канала подвода сжатого воздуха. В корпусе 1 расположены полости 18 и 19, разделенные перегородкой 20, в которой выполнено дроссельное отверстие 21. Полость 18 отделена от полости 19 подпружиненным пружиной 22 обратным клапаном 23, в котором выполнено дроссельное отверстие 24, и связана с полостью 5 через электромагнитный клапан 11. Дроссельное отверстие 21 имеет большее сечение, чем дроссельное отверстие 24. Обратный клапан 23 установлен с возможностью взаимодействия с седлом 25 выпускного канала 26, связывающего полость 19 с атмосферой через клапан 27. Полость 28 связана с тормозным краном, полость 14 связана с управляющей полостью 5 через электромагнитный клапан 11, полость 29 подключения тормозных камер отделена от полости 30 подключения ресивера клапаном 2 регулирования давления и связана с атмосферой через канал 31, выполненный в клапане 2, и выпускной клапан 32.

Дифференциальный элемент 10 выполнен в виде двух параллельно установленных гибких диафрагм А и Б закрепленных (завальцованных) на втулке клапана 9. Между диафрагмами А и Б установлены два проставочных кольца В и Г, одно из которых (кольцо В) имеет малый наружный диаметр и посажено на втулку клапана 9, а второе (кольцо Г) -больший диаметр, установлено коаксиаяьно первому кольцу и имеет внутреннее отверстие, выполненное в виде усеченного конуса, большее основание которого обращено к верхней диафрагме А. Запорный клапан 9 с дифференциальным элементом 10 подпружинены пружиной 12 и закреплены в расточке корпуса крышкой Е. При этом в корпусе образуется дифференциальное запорно-регулирующее устройство, активная площадь верхней диафрагмы которого ограничена большим диаметром проста-вочного кольца Г, а активная площадь нижней диафрагмы Б - меньшим диаметром кольца Г. Клапан 9 вместе с дифференциальным элементом ограничивает в корпусе полости 14 и 15.

Модулятор давления работает следующим образом.

При торможении управляющее давление от тормозного крана через нормально открытые запорный клапан 9 и электромагнитный клапан 11поступает в управляющую полость 5. Одновременно сжатый воздух поступает через обратный клапан 7 и дроссельное отверстие 8 в полость 6, а 25 через дроссельное отверстие 16 в запорном клапане 9 в полость 14. Дифференциальный элемент 10 и пружина 12 рассчитаны таким образом, что в начальный момент торможения клапан 9 полностью открыт и давление в управляющей полости 5 возрастает очень быстро до заданного уровня.

Этим достигается быстрое преодоление начальной зоны нечувствительности тормозных механизмов (гистерезиса) и обеспечение необходимой эффективности торможения. При заданном уровне давления в полости 14 клапан 9 срабатывает, так как активная площадь элемента 10 со стороны полости 14 больше, чем со стороны полости 15. Темп нарастания давления в полостях 5 и 6 снижается. Следящий поршень 4 под воздействием управляющего давления в полости 5 перемещается вниз, закрывает канал 31 и, сжимая пружину 3, отрывает клапан 2 от седла 50 в корпусе 1. Полость 30 сообщается с полостью 29 и сжатый воздух из ресивера поступает в тормозные камеры. Происходит затормаживание колес. Однако вследствие уменьшения интенсивности нарастания давления уменьшается опасность перебега давления в зоне возможной блокировки колес. При подаче сигнала "Выпуск" от электронного блока управления (не показан) на электромагнитный клапан 11 последний отсекает управляющую полость 5 от тормозного крана и выпускает сжатый воздух из полости 5 вначале в полость 18, а затем через полость 19, канал 26 и клапан 27 в атмосферу. При этом поршень 4 от более высокого давления в полости 29 перемещается вверх, клапан 2 садится на седло в корпусе 1 и разобщает полости 29 и 30. При дальнейшем движении поршня вверх открывается канал 31 и воздух из тормозных камер выходит в атмосферу, отжимая клапан 32. Происходит растормаживание. В этой фазе работы модулятора закон изменения давления в управляющей полости 5 (а следовательно, и в тормозных камерах) зависит от уровня давления, достигнутого при предыдущем торможении до сигнала "Выпуск", и определяется параметрами полости 18, дроссельных отверстий 21 и 24, пружины 22 и полости 19. Так, при торможении на скользкой дороге команда "Выпуск" на электромагнитный клапан 11 поступает при малом уровне давления в управляющей полости 5 н модулятор обеспечивает резкий сброс давления из управляющей полости 5 практически до нулевого значения за счет первоначального сброса давления в полость 18 и далее через отверстия 21 и 24 в атмосферу. При торможении на дороге со средним и высоким коэффициентом сцепления при команде "Выпуск" сброс давления из полости 5 происходит в начальный момент в полость 18 и затем, если давление в полости 18 превышает заданную величину, клапан 23 быстро отрывается от седла в перегородке 20 и садится на седло 25 выпускного канала. При этом происходит некоторое поглощение давления полостью 19, а затем интенсивность сброса давления уменьшается за счет дросселирования воздуха через отверстие 24.

После снятия напряжения с обмотки электромагнитного клапана 11 (сигнал на повторное затормаживание) последний разобщает полость 18 с полостью 5 и соединяет последнюю с полостью 15 под запорным клапаном 9. Это приводит к закрытию клапана 9 под действием разности давлений на клапане из-за дросселирования выхода воздуха из полости 14 через дроссельное отверстие 16 (или удержанию его в закрытом положении, если клапан 9 сработал в первом цикле торможения). При этом рост давления в полости 5 происходит вначале с достаточной интенсивностью в результате дополнительного поступления воздуха в полость 5 из полости 6 через дроссельное отверстие 8. Затем, когда давления в полостях 5 и 6 уравняются, открывается обратный клапан 7 и рост давления в полостях 5 и 6 происходит с одинаковой и уменьшившейся интенсивностью. Давление открытия клапана 7 (а следовательно, закон нарастания давления в тормозных, камерах) зависит от уровня давления, достигнутого в полости б при предыдущем торможении, и продолжительности и характера предыдущего процесса выпуска воздуха из полости 5 в периоде растормаживания. При повторной угрозе блокирования колес вновь подается сигнал "Выпуск" на электромагнитный клапан 11 и процесс повторяется.

Предлагаемое устройство практически исключает нежелательный перебег давления в управляющей полости модулятора (а следовательно, и в полости тормозных камер) в зоне возможной блокировки колес и тем самым повышает эффективность управления процессом торможения.[3]



Рисунок 2.1.2.2-Дифференциальный узел

2.1.3 Модулятор давления для пневматической противоблокировочной тормозной системы транспортного средства (SU 1152827 A1, МПК B60T 8/02. Опубл. 16.07.2006

Рисунок 2.1.3.1-Модулятор (продольный разрез)

Цель изобретения -- уменьшение расхода воздуха на один цикл модулирования давления в тормозной камере.

Указанная цель достигается тем, что в пневматическом модуляторе давления на клапане соосно с ним со стороны сбросного канала установлена втулка с радиальными каналами.

На рис. 2.1.3.1 приведен модулятор, продольный разрез; на рис. 2.1.3.4-- золотник в разрезе.

Модулятор состоит из корпуса 1 с входным и выходным каналами 2 и 3, золотника 4 с перепускным каналом 5, мембранного клапана 6 со сбросным каналом 7 и пилотного клапана 8.

В управляющей полости А размещена пружина 9, прижимающая золотник 4 к мембранному клапану 6. В золотнике 4 выполнена проточка 10, соединяющая входной2 и выходной каналы. Пилотный клапан 8 соединяет полость А либо с входным каналом 2, либо с атмосферой. Надмембранная полость Б соединена каналом 5 с управляющей полостью А. Выходной канал 3 и подмембранная полость В соединены каналом 11. В сбросном канале 7 размещена втулка 12 с каналами 13.

Пневматический модулятор давления работает следующим образом.

При нажатии на педаль тормоза воздух через проточку 10 в золотнике 4 попадает в тормозную камеру и начинается процесс торможения. При достижении определенной величины проскальзывания колес на пилотный клапан 8 подается сигнал с целью исключения блокировки колес. Управляющая полость А и надмембранная Б соединяются с атмосферой. Давление в них падает. За счет перепада давлений на мембранном клапане 6 последний открывается и перемещает золотник 4 в верхнее положение. Золотник 4 перекрывает доступ воздуху в тормозную камеру. При этом втулка 12 препятствует поступлению воздуха из входного в сбросной канал. При дальнейшем движении вверх мембранный клапан открывает каналы 13 и давление в тормозной камере падает, так как происходит сброс сжатого газа из тормозной камеры в атмосферу.

При достижении определенного значения ускорения колес, когда автомобиль вновь начнет разгоняться, с пилотного клапана 8 снимается сигнал. Полости А и Б соединяются с входным каналом 2 модулятора: Давление в них растет, и клапан 6 закрывается. Сброс воздуха из тормозной камеры прекращается, и через проточку 10 в золотнике 4 сжатый воздух поступает в тормозную камеру. Начинается новый цикл торможения.



Рисунок 2.1.3.2-Золотник

На автомобилях широкое распространение получил модулятор фирмы WABCO. Схема модулятора представлена на рисунке 3.9. Эта конструкция обеспечивает при необходимости постепенную точную модуляцию тормозного давления. Модулятор устанавливается при помощи фланцев на раме автомобиля. Он работает следующим образом. Без управления с помощью электроники АБС камера мембранного управления 2 впускного клапана соединена с атмосферой. Поступающее через вход 1 регулируемое тормозное давление поднимает мембрану 3 и беспрепятственно передается на вход тормозной камеры 4. Одновременно тормозное давление передается мимо не подключенного якоря 8 в мембранную камеру регулировки 6 и поддерживает выпускной клапан в закрытом состоянии. Если водитель автомобиля понижает тормозное давление, воздух попадает назад из тормозной камеры через выход 1. При определенных условиях открывается при этом выпускная мембрана и помогает быстрому растормаживанию колесного тормоза. Посредством активации электромагнитов 10 через уплотнитель якоря 11 в регулировочную камеру 2 передается тормозное давление. Это приводит к закрытию мембранного клапана, разделяет вход 4 от входа 1 и предотвращает таким образом дальнейшее поступление воздуха в тормозную камеру. Для понижения давления используется функционирование обоих электромагнитов. Действие электромагнита 10 приводит, как это описано при поддержании давления, к прекращению подачи воздуха. Одновременно активизируется электромагнит 9 таким образом, что полость мембранной регулировки выпускного клапана через уплотнитель якоря 6 соединяется с атмосферой. Имеющееся в тормозной камере давление воздуха поступает через уплотнитель мембраны 5 к клапану выпуска воздуха глушителя 7. [4]

Рисунок 2.1.3.3- Принципиальная схема электропневматического модулятора WABCO.

2.2 Поиск аналогов тормозной системы электробуса

2.2.1 Тормозная система Маз Е303

Рисунок 2.2.1- Маз Е303

Автомобили оборудованы рабочей, стояночной, запасной и вспомогательной тормозными системами, а также тормозными приборами для подключения тормозной системы полуприцепа с одно- и двухпроводным пневматическими приводами и выводами для питания других потребителей сжатым воздухом. Рабочая тормозная система воздействует на тормозные механизмы всех колес автомобиля. Привод механизмов пневматический с раздельным торможением передних и задних колес.

Стояночная и запасная тормозные системы воздействуют на тормозные механизмы среднего и заднего мостов, которые приводятся в действие с помощью тормозных камер с пружинными энергоаккумуляторами. Управление осуществляется с помощью крана в кабине водителя.

Стояночная тормозная система выполняет также функции запасной тормозной системы, которая предназначена для торможения автомобиля в случае полного или частичного отказа рабочей тормозной системы.

При включении стояночной тормозной системы рукоятка крана управления устанавливается (поворотом) в крайнее фиксированное положение. Сжатый воздух, сжимающий силовые пружины энергоаккумуляторов, выходит в атмосферу, и пружины приводят в действие тормозные механизмы.

При включении запасной тормозной системы рукоятка крана управления стояночным тормозом удерживается в любом промежуточном нефиксированном положении. С увеличением угла поворота рукоятки интенсивность торможения увеличивается за счет снижения давления воздуха, сжимающего пружины энергоаккумуляторов.

Вспомогательная тормозная система воздействует на трансмиссию автомобиля путем создания противодавления в системе выпуска газов с помощью дроссельной заслонки с пневматическим приводом и предназначена для притормаживания автомобиля на затяжных спусках горных дорог. При повороте заслонки одновременно отключается подача топлива.