Пневмопривод тормозной системы

Порядок чтения пневматической схемы

Такое затормаживание остановит прицеп при его полном отрыве от тягача во время движения.

Распределитель управляет движением выходных звеньев пневмодвигателя. Электродвигатель с редуктором и передаточными элементами, приводящими в действие исполнительные механизмы устройства расположены внутри алюминиевого каркаса, закрываемого в свою очередь быстросъемным кожухом.

Очистка сжатого воздуха от влаги в них осуществляется термодинамическим или адсорбционным способом. Принципиальные схемы используются при детальном изучении устройства, при его настройке, наладке и поисках неисправностей. Воздух в пневмосистему поступает через воздухозаборник.

В расторможенном состоянии воздух по питающей магистрали через воздухораспределитель заполняет ресивер прицепа, при этом давление в управляющей магистрали отсутствует. Воздух в пневмосистему поступает через воздухозаборник.

Читайте дополнительно: Прокладка кабельных линий в земле пуэ

С транс портера 18 готовые упаковочные единицы поступают на приемный стол, а оттуда укладываются в транспортную тару Приемлемая производительность достигается за счет работы автомата по параллельно-последовательной схеме действия, при которой в первой части технологического цикла шаговым перемещением на всех позициях сменяются изготавливаемые упаковочные единицы. Таблица буквенных обозначений помещена в обязательном приложении к ГОСТ 2.

Очистка сжатого воздуха от влаги в них осуществляется термодинамическим или адсорбционным способом. Атмосферный воздух имеет определенный процент влажности. Если поток прижимает шарик к седлу — клапан поток не пропустит. Таблица 4.

Защитный клапан позволяет двигаться воздуху только в направлении к ресиверам, защищая запас воздуха в ресиверах при разгерметизации на участке аппаратов подготовки воздуха. Воздух в пневмосистему поступает через воздухозаборник. При торможении стояночной системой тягача уменьшение давления в ее контуре приводит к срабатыванию клапана, и также осуществляется торможение прицепа. Затем щуп блокирующего механизм расположенный перед третьей позицией, контролирует наличие раскрытого пакета в гнезде поворачивающегося карусельного стола. Он позволяет исключить наличие масла в пневмосистеме.

Позиционное обозначение наносят на схеме рядом, справа или над условным графическим изображением элемента. Воздух в пневмосистему поступает через воздухозаборник. ГОСТ 2.
Моделирование пневмопривода. Уроки FluidSIM. Урок 4.Основы составления схем.

Устройство и принцип действия

В воздушной системе самым главным является воздушный поток. При помощи воздуха тепло отводится от камер сгорания, ГБЦ, масляных радиаторов. Система представляет собой вентилятор, охладительные ребра в цилиндрах и на ГБЦ. Также в устройстве имеется съемный кожух, дефлекторы и решение для контроля за работой системы. Вентилятор системы охлаждения двигателя оснащен сеткой для защиты лопастей от попадания посторонних предметов.

Дополнительные ребра позволяют увеличить площадь поверхности, которая контактирует с воздухом. За счет этого воздушное охлаждение двигателя эффективно справляется со своей задачей.

Поток воздуха при работе двигателя в принудительном порядке подается к мотору при помощи лопастей вентилятора – они преимущественно изготовлены из алюминия. Не нужно объяснять, наверное, почему включается вентилятора охлаждения на холодном двигателе. Воздушный поток проходит между ребрами, а затем равномерно разделяется за счет дефлекторов и проходит через все горячие детали двигателя. Таким образом, мотор не нагревается чрезмерно.

Вентилятор подает в систему охлаждения поток воздуха объемом 30 кубических метров в минуту. Этого достаточно для обеспечения нормальной работы мотора с невысокой мощностью и небольшим объемом.

Принцип работы пневматической тормозной системы

Начнем, пожалуй, с того, что в основу работы пневматической тормозной системы заложен принцип использования силы сжатого воздуха, который сосредоточен в специальных баллонах и нагнетается при помощи компрессора. Этим она отличается от всех остальных типов узлов торможения и это ее основная особенность.

Если описывать работу данной тормозной системы совсем просто, то все выглядит следующим образом. Из специальных баллонов в компрессор системы под давлением подается определенное количество воздуха. Далее, после того, как водитель нажмет на педаль тормоза, усилие передастся к тормозному крану, который создаст давление в тормозных камерах.

Сами же камеры задействуются благодаря рычагу тормозного механизма, который в принципе и позволяет осуществить процесс торможения. Как только водитель отпустит педаль тормоза, рычаг ослабиться, перестанет действовать и весть остановочный процесс прекратится.

Основные составляющие пневматической тормозной системы

Обсуждаемая тормозная система делится на несколько основных составляющих, благодаря которым весь узел может функционировать должным образом. Естественно, приведенный ниже список механизмов является неполным, но в нем, как уже говорилось, будет самое главное:

Привод управления — данная тормозная система подразумевает под приводом управления наличие элементов пневмопривода. При помощи этих частей, осуществляется автоматическое или намеренное регулирование некоторых частей энергетического привода, о котором поговорим в следующем пункте.
Энергетический привод — этот механизм пневматической тормозной системы представляет из себя набор элементов (деталей) благодаря которым происходит обогащение воздухом, находящимся под давлением, привода управления. Таким образом, механизмы представленные в первых двух пунктах (этом и предыдущем), так сказать дополняют один другого.
Тормоз — самое «центровое» устройство! Именно здесь, в этом механизме сосредоточены все силы, сопротивляющиеся дальнейшему движению машины в какую-либо сторону. Тормоз бывает нескольких разных типов:

Фрикционный — останавливающая величина появляется во время соприкосновения двух частей транспортного средства, которые движутся, друг другу навстречу.
Электрический — те же самые силы трения возникают под воздействием электромагнитного поля, но при этом объекты не соприкасаются.
Гидравлический — тут опять-таки присутствуют два объекта, идущие навстречу один другому, но взаимодействие происходит при возрастании давления в жидкости между ними.
Моторный — тормозящая величина возрастает в результате того, что двигатель искусственным образом повышает тормозящее действия, при этом кинетика передается прямиком на колеса машины.

Компрессор — с подобным устройством многие встречались в бытовых ситуациях, не относящихся к машинам. По сути, это воздушный насос, отвечающий за то, чтобы тормозная система получала необходимые количества воздуха, а также регулирующий давление внутри системы. В составе этого механизма присутствует регулятор давления, на который и возлагается миссия слежения и управления подачей сжатого кислорода компрессором, для того чтобы значения колебались в строго заданных разработчиками пределах. Если показания датчика нарушаются, система может не выдержать и дать сбой, вследствие чего, есть шанс появления неисправности в тормозной системе грузовика.
В компрессоре также присутствует подсушиватель воздуха, основной задачей которого является подготавливать воздух непосредственно для пневмосистемы, убирая из него излишние молекулы влаги, испарения от воды, а также других вредоносных примесей, таких как масляные отложения и прочее.

Стоит также сказать, что подавляющее большинство современных осушителей объединяют в себе помимо основных функций, еще и регенерирующую, а это значит, что в их комплектующие также входит и ресивер.

Тормозная система может быть снабжена еще одним интересным агрегатом, однако он задействуется далеко не везде, и имеет место быть в основном в серьезных комплектациях, называется он предохранителем от замерзаний. Принцип его работы и назначение очень просты, в холодное время года, данный девайс помешивает в баллоны со сжатым воздухом специальный химический состав. Таким образом, конденсат, который в любом случае будет присутствовать на деталях системы, не будет замерзать и создавать дополнительные проблемы.

Гидромеханические исполнительные механизмы

Используют сходные принципы по преобразованию и регулированию энергии. Главным различием является используемая среда. Гидравлические исполнительные механизмы работают с практически несжимаемыми жидкостями, обычно маслом, под давлением порядка 30 МПа. В дизельных системах впрыска давление достигает 200 МПа. Пневматические исполнительные механизмы работают со сжимаемыми газами, обычно воздухом, под давлением порядка 1 МПа. Давление у вакуумных исполнительных механизмов составляет порядка 0,05 МПа.

Системы чаще всего строятся на принципах гидростатитических преобразователей энергии. Они выполняют перемещения, преобразуя энергию давления жидкой среды в механическую работу и наоборот.

В противоположность им, гидродинамические преобразователи работают по принципу преобразования энергии потока (кинетической энергии движущейся жидкости) в механическую работу (пример: гидродинамическая муфта).

Потери во время работы являются следствием утечек и трения. Жидкостно-тепловые потери вызываются гидродинамическим сопротивлением, при котором действие дросселя (шайбы, сужающей поток) преобразует гидравлическую энергию в тепло. Часть тепла рассеивается в окружающей среде, а некоторая его часть поглощается и уносится рабочей жидкостью. Это можно описать выражением:

Q_heat = Q₁p₁— Q₂p₂

В случае с несжимаемыми жидкостями:

Q_heat = Q₁ (p₁— p₂)

Турбулентность возникает там, где жидкость протекает через участки ограничений для движения потока (например, через дроссели). Скорость потока среды тогда не зависит в значительной мере от вязкости. С другой стороны, вязкость не играет той роли, как при ламинарном течении в узких трубках и отверстиях.

Гидромеханические усилители (рис. «Гидромеханические исполнительные механизмы» ) управляют преобразованием энергии из жидкого в механическое состояние. Регулирующий механизм должен конструироваться для управления только относительно малым потоком энергии, необходимым для окончательного позиционирования клапанов.

С помощью переключающих клапанов открывается (закрывается) отверстие, управляющее потоком к (от) гидромеханического преобразователя энергии (рис. «Регулирование энергии с помощью 2/2 — ходовых клапанов» ). При достаточном открытии отверстия дроссельные потери остаются незначительными. Для получения возможности непрерывного управления гидромеханизмом с фактическим отсутствием потерь может использоваться модулированная продолжительность импульса открытия и закрытия. Однако в действительности флуктуации давления и механический контакт между компонентами клапана создают нежелательные шум и вибрацию.

РЕКОМЕНДУЮ ЕЩЁ ПОЧИТАТЬ:

Пневматические тормоза: только воздух нам поможет

Почему лишь пневматический привод подходит для подобных транспортных средств? На самом деле вся проблема в человеке, а вернее в его ограниченных силах.

Эффективность привычных для нынешних легковушек гидравлических тормозов и уже тем более механических в любом варианте исполнения зависит от силы нажатия на педаль, и даже вакуумный усилитель, призванный помочь водителю, не всесилен.

А теперь представьте, с какой силой надо давить на педаль, чтобы остановить многотонный грузовик с прицепом.

Даже если создать гидравлическую систему, нагнетаемую, например, мощным насосом, то для того чтобы погасить энергию движения столь крупной техники, давление пришлось бы повысить до огромных величин, что влияло бы на надёжность всей схемы.

Справиться с этой задачей сможет только пневмопривод. О его принципе действия и конструкции далее.

Техническое обслуживание и ремонт баллонов

Воздушные баллоны — одни из самых надежных и долговечных деталей в пневматической системе автомобиля МАЗ. Данные компоненты довольно редко выходят из строя и нуждаются в замене только при действительно серьезных повреждениях:

Коррозия, приводящая к потере герметичности;
Деформации в результате столкновения, наезда на препятствие и т.д.;
Поломка штуцеров.

Также ресиверы не нуждаются и в особом техническом обслуживании — достаточно лишь каждый день по завершению рабочей смены сливать конденсат. Для этого необходимо открыть кран слива конденсата, и дождаться удаления воды. При невыполнении данной операции многократно возрастает риск коррозии всех компонентов пневматической системы (что наиболее губительно сказывается на клапанах, кранах управления, приборах контроля и т.д.) и выхода всей системы из строя.

Как в ресивере появляется конденсат? Все довольно просто: в компрессоре воздух при сжатии нагревается, а затем практически сразу поступает в ресиверы — здесь происходит расширение воздуха и, согласно законам физики, падение его температуры. В этот момент создаются условия, при которых содержащийся в воздухе водяной пар переходит в жидкую фазу — происходит его конденсация. Так с течением времени в ресивере собирается конденсат, который следует сливать.

При техническом обслуживании пневматической системы необходимо проверять ресиверы на предмет наличия утечек воздуха. Если обнаружено нарушение герметичности (вследствие недостаточного уплотнения соединений с трубопроводами, поломки штуцеров, образования трещим и т.д.), ресивер подлежит замене.

При регулярном сливе конденсата и регулярном осмотре воздушные баллоны автомобиля МАЗ служат многие годы, обеспечивая надежную работу тормозной системы и других агрегатов.

Контроль работы и направления вращения

Пневматический двигатель работает, когда в него подается, и когда из него выходит, сжатый воздух. Если требуется обеспечить вращение вала пневмодвигателя только в одном направлении, то подача сжатого воздуха должна быть предусмотрена только на один из пневмовходов агрегата; соответственно, если нужно, чтобы вал пневмодвигателя вращался в двух направлениях, то нужно предусмотреть чередование подачи сжатого воздуха между обоими входами.

Подача и отвод сжатого воздуха осуществляется с помощью контрольных клапанов. Они могут быть разными по способу активации: наиболее распространены клапаны с электрическим управлением (электромагнитные, они же соленоидные, открытие или закрытие которых производится путем подачи напряжения на индукционную катушку, втягивающую в себя поршень), с пневматическим управлением (когда сигнал на открытие или закрытие подается путем подачи сжатого воздуха), механические (когда открытие или закрытие вызывается механически, путем автоматического нажатия на некую кнопку или рычаг) и ручные (сходные с механическими, за исключением того, что открытие или закрытие клапана производится непосредственно человеком).

Самый простой случай мы видим, конечно, у односторонних пневмомоторов: для них, нужно обеспечить только подачу сжатого воздуха на один из входов. Контролировать каким-либо образом выход сжатого воздуха из другого пневматического присоединения пневмомотора нет необходимости. В этом случае, достаточно установки на входе сжатого воздуха в пневмодвигатель 2/2-ходового соленоидного клапана, или иного 2/2-ходового клапана (напомним, что конструкция «X/Y-ходовой клапан» означает, что у этого клапана имеется X портов, через которые может производится подача или отвод рабочей среды, и Y положений, в которых может находиться рабочая часть клапана). На рисунке справа, правда, показано использование 3/2-ходового клапана (еще раз повторим, что в случае с одноходовыми пневматическими моторами не принципиально, какой клапан использовать — 2/2-ходовой или 3/2-ходовой). Вообще, на рисунке справа последовательно, слева направо, схематично показаны следующие устройства: отсечной кран, фильтр сжатого воздуха, регулятор давления, 3/2-ходовой клапан, регулятор расхода, пневмодвигатель.

В случае с двухсторонними двигателями, задача незначительно усложняется. Первым вариантом является использование одного 5/3-ходового клапана — такой клапан будет иметь 3 положения (остановка, передний ход, реверс) и 5 портов (один для входа сжатого воздуха, по одному на подачу сжатого воздуха на каждый из двух пневмоприсоединений пневмодвигателя, и еще по одному для отвода сжатого воздуха от каждого из этих же двух присоединений). Конечно, такой клапан будет иметь и не менее двух актуаторов — в случае, например, с соленоидным клапаном, это будут 2 индукционные катушки. На рисунке справа показаны последовательно, слева направо: 5/3-ходовой клапан, регулятор расхода со встроенным обратным клапаном (чтобы сжатый воздух мог выйти), пневмодвигатель, еще один регулятор расхода с обратным клапаном.

Альтернативным вариантом управления двухходовым пневмомотором является использование двух раздельных 3/2-ходовых клапанов. Принципиально такая схема не отличается от описанного в предыдущем абзаце варианта с 5/3-ходовым клапаном. На рисунке справа последовательно, слева направо, показаны: 3/2-ходовой клапан, регулятор расхода со встроенным обратным клапаном, пневмодвигатель, еще один регулятор расхода со встроенным обратным клапаном, и еще один 3/2-ходовой клапан.

Принцип работы пневматической тормозной системы

Если момент силы M и скорость n не известны

В некоторых случаях, вращающий момент и скорость не известны, но известны требуемая скорость движения груза, момент рычага (радиус-вектор, или, проще говоря, расстояние от центра приложения силы) и потребляемая мощность. Исходя из этих параметров, можно рассчитать вращающий момент и скорость:

Сначала, хотя эта формула и не поможет напрямую в расчете требуемых параметров, уточним, что является мощностью (она же в случае пневмодвигателей — вращающая сила). Итак, мощность (сила) является произведением массы на ускорение свободного падения:

, где
F — искомая мощность (помним, что ),
m — масса ,
g — ускорение свободного падения [м/с²], в Москве ≈ 9,8154 м/c²

Например, на иллюстрации справа к барабану, зарепленному на выходном валу пневмодвигателя, подвешен груз массой 150 кг. Происходит дело на Земле, в городе Москва, и ускорение свободного падения составляет примерно 9,8154 м/с². В этом случае, сила составляет примерно 1472 кг·м/c², или 1472 Н. Еще раз повторимся, что эта формула не имеет прямого отношения к предлагаемым нами методам подбора пневмодвигателей.

Вращающий момент, он же момент силы, это сила, прилагаемая для придания объекту вращения. Момент силы является произведением вращающей силы (рассчитанной по формуле выше) и расстояния от центра до точки ее приложения (момент рычага, или, проще говоря, расстояние от центра вала пневмодвигателя до, в данном случае, поверхности закрепленного на валу барабана). Рассчитываем момент силы (он же вращающий, он же крутящий момент):

, где
M — искомый момент силы (вращающий момент) ,
m — масса ,
g — ускорение свободного падения [м/с²], в Москве ≈ 9,8154 м/c²
r — момент рычага (радиус от центра)

Например, если диаметр вала+барабана составляет 300 мм = 0,3 м, и, соответственно, момент рычага = 0,15 м, то вращающий момент составит примерно 221 Н·м. Вращающий момент — это один из необходимых параметром для подбора пневмодвигателя. По формуле выше его можно рассчитать, исходя из знания массы и момента рычага (в подавляющем большинстве случаев различиями в ускорении свободного падения можно пренебречь из-за редкости применения пневматических двигателей в космосе).

Скорость вращения ротора пневматического двигателя можно рассчитать, зная скорость поступательного движения нагрузки и момент рычага:

, где
n — искомая скорость вращения ,
v — скорость поступательного движения нагрузки [м/с],
r — момент рычага (радиус от центра) ,
π — константа 3,14
Поправочный коэффициент 60 введен в формулу для того, чтобы перевести обороты в секунды в более удобные для восприятия и более широко распространенные в технической документации обороты в минуту.

Например, при поступательной скорости 1,5 м/с и предложенном и в предидущем примере моменте рычага (радиусе) 0,15 м, требуемая скорость вращения вала составит примерно 96 об/мин. Скорость вращения является еще одним нужным для подбора пневматического мотора параметром. По формуле выше ее можно рассчитать, зная момент рычага и скорость поступательного движения нагрузки.

Требуемую мощность можно рассчитать, исходя из скорости вращения и момента силы (вращающего момента):

, где
P — требуемая мощность (помним, что ),
M — момент силы, он же крутящий момент ,
n — скорость вращения ,
9550 — константа (равна 30/π для преобразования скорости из радиан/с в обороты/мин, с умножением на 1000 для преобразования ватт в более удобные для восприятия и более распространенные в технической документации киловатты)

Например, если крутящий момент составляет 221 Н·м при скорости вращения 96 мин-1, то требуемая мощность составит примерно 2,2 кВт. Разумеется, из этой формулы можно вывести и обратные: для вычисления вращающего момента или скорости вращения вала пневматического мотора.

Неисправности данной системы и их причины

После того, как был рассмотрен принцип работы пневматической тормозной системы, а также ее основные комплектующие, самое время сказать о возможных неисправностях, а их к сожалению может быть далеко не мало. Также стоит сказать, что большинство поломок не будут отличаться от неисправностей других типов систем, так что некоторые из них обойдем стороной.

Нет реакции тормозов при нажатии тормозной педали. Такое неприятное явление возникает, если тормозная система не снабжается воздухом из баллонов или он там отсутствует совсем. В этом случае необходимо срочно провести диагностику компрессора и устранить проблему в кратчайшие сроки.
Слишком большой тормозной путь. Тут все несколько проще, необходимо просто обратиться за помощью на СТО, где вам должны отрегулировать педаль тормоза, так как причина, скорее всего, в ее разболтанности.
Тормоза действуют рассинхронизировано. В этом случае проблема кроется в разбеге зазоров на тормозных накладках. Лечение тоже довольно простое, приехать на СТО и проверить, чтобы тормозная система в этом месте была тщательно отрегулирована.

Естественно, это самый малый список всех возможных неисправностей, но они встречаются чаще всего. В любом случае, если вы заметили, что с вашей тормозной системой что-то не в порядке, следует незамедлительно обратиться за помощью.

Применение воздушных баллонов в автомобилях МАЗ

Пневматическая система минских грузовиков актуального модельного ряда обычно содержит 5 или 6 воздушных баллонов различного объема. По назначению ресиверы бывают:

Баллон переднего рабочего контура — объемом 40 литров, обеспечивает работу тормозов передних колес;
Баллон заднего рабочего контура — объемом 40 литров, обеспечивает работу тормозов заднего (у 2-осных) или среднего (у 3-осных автомобилей);
Баллон заднего рабочего контура — объемом 20 литров, используется только на трехосных автомобилях для привода тормозов колес заднего моста;
Баллон стояночного тормоза и питания пневматической системы прицепа — объемом 20 литров;
Баллон контура потребителей (пневматических агрегатов и устройств, не входящих в тормозную систему — система подкачки колес, привод стеклоочистителя, усилитель сцепления и привод механизмов трансмиссии, и т.д.) — объемом 20 литров;
Ресивер регенерации — объемом 7 литров.

Таким образом, двухосные автомобили (включая бортовые 4370, седельные тягачи МАЗ-5432, самосвалы МАЗ-5551 и другие) имеют на своем борту 5 ресиверов, а трехосные (включая самосвалы МАЗ-5516, тягачи МАЗ-6422, МАЗ-6425, армейские автомобили МАЗ-6317 и другие) содержат по 6 ресиверов. Однако на ранних грузовых автомобилях МАЗ 500-й серии (в том числе и на все еще работающих МАЗ-504, МАЗ-509) применялось только по три либо четыре 20-литровых ресивера. Это следует учитывать при ремонте автомобиля и покупке новых баллонов.

Ресиверы монтируются непосредственно на раму автомобиля, они крепятся с помощью кронштейнов и хомутов на лонжероны. В некоторых случаях один ресивер может монтироваться в задней части на поперечине рамы (как, например, у тягача МАЗ-5432). Монтаж на раме обеспечивает наибольшую надежность системы, а также позволяет прокладывать трубопроводы непосредственно по лонжеронам и поперечинам рамы.