Короткі теоретичні відомості. Гальмівні системи призначені для зниження швидкості руху автомобіля та утримання його у нерухомому стані

Гальмівні системи призначені для зниження швидкості руху автомобіля та утримання його у нерухомому стані. Під час примусового зниження швидкості автомобіля за допомогою гальм відбувається перетворення його кінетичної енергії на теплову завдяки процесу тертя в гальмівних механізмах з подальшим розсіюванням теплоти в атмосферу.

Зниження швидкості руху автомобіля відбувається внаслідок дії на нього зовнішніх гальмівних сил, що виникають між колесами і поверхнею дороги в результаті примусового уповільнення їх обертання. Гальмівна сила Р_гколеса тим більша, чим більший гальмівний момент створюються на ньому гальмівним механізмом. Проте максимальне значення гальмівної сили обмежується силою зчеплення шини з опорною поверхнею. Ця сила залежить від величини вертикальної реакції R_z дороги на колесо і від коефіцієнта зчеплення φ шини з опорною поверхнею:

. (7.1)

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

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

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

Для отримання максимального значення сили Р_{г max} усі колеса автомобіля доцільно обладнувати гальмівними механізмами. При цьому слід ураховувати, що вертикальні реакції на передніх і задніх колесах під час гальмування змінюються. Тому для підвищення ефективності гальмування гальмівні моменти на колесах різних осей автомобіля доцільно змінювати відповідно до змін вертикальних реакцій на колесах.

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

Робоча гальмівна система використовується в усіх режимах руху автомобіля для зниження його швидкості до повної зупинки. Вона приводиться у дію зусиллям правої ноги водія, що прикладається до педалі.

Ефективність дії робочої гальмівної системи найбільша порівняно з іншими гальмівними системами автомобіля. Відповідно до міжнародних вимог ця ефективність оцінюється шляхом гальмування – мінімальною відстанню, що проходить автомобіль до повної зупинки по горизонтальній сухій дорозі з твердим покриттям при гальмуванні від початкової швидкості 40 км/год.

Запасна гальмівна система призначена для зупинки автомобіля у випадку відказу робочої гальмівної системи. Вона має меншу ефективність, ніж робоча система. За відсутності на автомобілі автономної запасної гальмівної системи функції запасної системи може виконувати справна частина робочої гальмівної системи або стоянкова система.

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

Допоміжна гальмівна система призначена для тривалого гальмування на довгих спусках дороги з метою зниження навантаження на робочу гальмівну систему. Відповідно до міжнародних вимог ця система у вигляді гальма – уповільнювача є обов’язковою для транспортних засобів повною масою більш ніж 12 т, а також для автомобілів і автобусів, що постійно працюють у гірських умовах.

1 – впускний колектор двигуна; 2 – зворотний клапан; 3 – педаль; 4 – головний гальмівний циліндр; 5 – поршень; 6 – зворотна пружина; 7 – пружина перепускного клапана; 8 – зворотний клапан; 9 – перепускний клапан; 10 – гідровакуумний підсилювач; 11 – фільтр; 12, 14 – колісні циліндри; 13, 15 – гальма відповідно переднього і заднього коліс.

Рисунок 17.1 – Принципова схема робочої гальмівної системи

Кожна гальмівна система складається з гальмівних механізмів і гальмівного привода. Гальмівні механізми можуть бути розміщені безпосередньо біля коліс (колісні гальма) або встановлюватись на деталях трансмісії (трансмісійні гальма). Привод застосовують для керування гальмівними механізмами.

У гальмівних системах сучасних автомобілів найбільш поширені фрикційні гальмівні механізми, принцип дії яких ґрунтується на створенні сил тертя між деталями, що обертаються, і тими, що нерухомі. За формою рухомих деталей колісні гальмівні механізми поділяють на барабанні й дискові.

Дискові гальмівні механізми (рис. 17.2) набули найбільшого розповсюдження на сучасних легкових автомобілях, хоча за останні роки їх усе частіше застосовують і для вантажних автомобілів.

1 – скоба; 2 – гальмівни циліндри; 3 – трубопровід; 4 – палець; 5 –захисний чохол; 6 – гальмівна колодка; 7 –кільце ущільнювача; 8 – поршень; 9 – диск; 10 – фрикційна накладка

Рисунок 17.2 – Дисковий гальмівний механізм з фіксованою скобою

Використовують в основному два типи дискових механізмів – з нерухомою і з плаваючою скобою.

Основними перевагами дискових гальмівних механізмів є висока стабільність роботи (незважаючи на зношення колодок), практична нечутливість до вологи, що потрапляє на диск, добре охолодження гальмового диска (диск і весь гальмівний механізм відкриті), менша маса порівнянно з барабанними механізмами.

До недоліків дискових механізмів слід віднести більш швидке зношування фрикційних гальмових накладок, тому необхідна більш часта заміна колодок.