CC BY
34
УДК 62-59
Е.Н. Христофоров, доктор тех. наук, профессор В.В. Никулин, ст. преподаватель ФГБОУ ВПО «Брянская государственная сельскохозяйственная академия»
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТОРМОЗНЫХ УСТРОЙСТВ ДЛЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ТРАНСПОРТНОЙ ТЕХНИКИ
Рассмотрено тормозное устройство, в ко- The brake mechanism in which increase of
тором повышение тормозных качеств достигает- brake qualities is reached by application of multidisk
ся применением многодисковых тормозных brake mechanisms is considered. Operability of the
устройств. Работоспособность предложенных offered technical decisions is subject results of pilot
инженерно-технических решений подтверждена studies, результатами экспериментальных исследований.
Ключевые слова: безопасность движения Keywords: traffic safety (road safety), brake
(road safety), тормозное устройство (breaking de- mechanism (breaking device), cooling (water
vice), охлаждение (water cooled). cooled).
Современные автотранспортные средства отличаются высокими динамическими качествами, позволяющими достичь относительно большой скорости и маневренности. Однако в условиях все возрастающей интенсивности движения особое значение приобретают вопросы безопасности. В этом плане задача управления и прежде всего торможения автотранспортных средств становится в ряд первоочередных проблем, а тормозные системы - в число важнейших узлов.
Разработчики и конструкторы тормозов зарубежных и отечественных фирм все большее предпочтение отдают разработке дисковых тормозов, обладающих стабильными характеристиками в широком диапазоне температур, давлений и скоростей.
Разработанная конструкция дискового тормоза автомобиля с жидкостным охлаждением для сельскохозяйственной транспортной техники представлена на рисунке 1 (Патент №107301).
Тормоз состоит из корпуса 1 и блока цилиндров 2, выполненных из алюминиевого сплава, соединенных между собой болтами 3. Во внутренней полости корпуса расположены подвижные диски 5 а неподвижные диски 6. Подвижные диски своими шлицами устанавливаются в пазы 4 подвижной втулки 7, неподвижные в пазы корпуса 1. Чтобы уменьшить износ алюминиевого корпуса, его пазы имеют металлические направляющие 21. Диски с двух сторон имеют секторы из фрикционного материала, подвижные восемь секторов - из металлокерамики, неподвижные восемь - биметаллических. Блок цилиндров крепится неподвижно к балке заднего моста 16 болтами 17, а подвижная втулка 7 своим фланцем соединяется со ступицей колеса 9 болтами 8.
IP
Рисунок 1 - Тормозное устройство
В блоке цилиндров выполнено шестнадцать резьбовых отверстий, в которые ввернуты гильзы 22. В восьми из них размещаются поршни 12, в восьми других регуляторы зазоров 15. Уплотнение гильз и поршней осуществляется резиновыми и фторопластовыми кольцами. Своим основанием поршни упираются в прижимной диск 10. Между собой поршни (гильзы) соединены кольцевым каналом 11. В блок цилиндров ввернуты три штуцера, один 13 для подсоединения тормозного привода механического транспортного средства, два других для подвода 14 и отвода 18 охлаждающей тормоз жидкости. При вращении колеса подвижные диски вращаются вместе с колесом, имея возможность перемещать вдоль направляющих. Поверхности подвижных и неподвижных дисков образуют между собой фрикционные пары трения. В процессе эксплуатации тормоз охлаждается. Жидкость удерживается в полости тормоза двумя сальниками, один 19 установлен между корпусом 1 и втулкой 7, второй 20- в ступице колеса.
В блоке цилиндров выполнено отверстие для механического указателя контроля износа фрикционного материала накладок 23. Уплотнение указателя осуществляется резиновыми и фторопластовыми кольцами 24, отверстие закрыто шайбой 25 и фасонной гайкой 26.
Тормоз работает следующим образом. При подаче давления рабочее тело через кольцевой канал поступает к цилиндрам, в результате чего поршни начинают перемещать прижимной диск в осевом направлении. При этом выбирается первоначальный зазор между дисками, пакет дисков сжимается, в результате при вращении колеса на фрикционных поверхностях: возникают силы трения и следовательно тормозной момент, пропорциональный давлению в приводе тормозной системы. Прижимной диск, перемещаясь при торможении, сжимает возвратные пружины регуляторов зазоров 15, Величина максимально сжатия пружин соответствует максимальному износу фрикционного материала. При сбросе давления в цилиндрах пружины отжимают прижимной диск и поршни возвращаются в исходное положение. При этом тормозные диски освобождаются и колесо растормаживается.
В процессе работы тормозов происходит стирание фрикционного материала накладок подвижных и неподвижных дисков. В результате этого увеличивается величина зазора между дисками, что в итоге влияет на быстродействие тормоза. Чтобы избежать данного нежелательного явления, для разработанных тормозов, разрабо-
тан регулятор зазоров, который обеспечивает оптимальный постоянный зазор между дисками в процессе торможения (рисунок 2).
2 3^5 6
Ю
Рисунок 2 - Схема регулятора зазоров: 1 - прижимной диск; 2 - крышка; 3 - зажим;
4 - возвратная пружина; 5 - блок цилиндров;
6 - гайка; 7 - кольцевой канал; 8 - толкатель;
9 - шайба; 10-упор
Регулятор зазоров работает следующим образом. Прижимной диск 1, перемещаясь при торможении, сжимает возвратные пружины 4. Величина максимального сжатия пружины равна величине хода зажима 3, который ограничен упором 10 и крышкой 2. При сбросе давления в цилиндрах возвратные пружины отжимают прижимной диск и толкатель 8 в исходное положение. При этом тормозные диски освобождаются и колесо растормаживается.
При износе трущихся поверхностей в процессе торможения прижимной диск перемещается на дополнительную величину, равную величине износа. При последующем растормажива-нии прижимной диск перемещается в обратном направлении только на величину сжатия пружин в процессе торможения. Так при работе тормоза автоматически выдерживается постоянство зазоров между дисками.
Одной из проблем дисковых тормозных устройств является - контроль износа материала фрикционных накладок. Для таких тормозных устройств разработан механический указатель контроля износа фрикционного материала накладок (рисунок 3).
J5_
1 • 1
г
в
Рисунок 3 - Указатель износа фрикционного материала: 2 - блок цилиндров; 10 - прижимной диск;
23 - указатель; 24 - уплотнения;
25 - фасонная гайка
При движении прижимного диска 10 в осевом направлении вместе с ним передвигается в осевом направлении механический указатель контроля износа материала фрикционных накладок 23. По мере износа материала накладок указатель все глубже входит в блок цилиндров 2 (при торможении). Если при нажатии на тормозную педаль и срабатывание тормоза указатель окажется за «подпицо» с фасонной гайкой 25, то это говорит о том, что фрикционный материал накладок тормозных дисков износился до определенной толщины и диски (накладки) необходимо заменить на новые.
Достоинство дискового тормоза - возможность получения поверхности трения значительно большей, чем у колодочных тормозов при одинаковых габаритных размерах. Это позволяет использовать дисковый тормоз при меньшем давлении между трущимися поверхностями. В результате повышается их износостойкость, сцепление трущихся элементов по плоской поверхности, обеспечивается высокая равномерность распределения давления, а следовательно, равномерный износ материала.
Применение дисковых тормозов в конструкциях транспортных средств большой массы имеет свои специфические проблемы, одной из них является большая энергонагруженность тормоза. Высвобождающаяся за короткий промежуток времени энергия накапливается в виде тепла в тормозных дисках и приводит к значительному повышению температуры. В связи с этим возникают две основные проблемы: неприемлемо короткий срок службы накладок и растрескивание фрикционной поверхности диска, приводящее к отказу всего узла. Кроме этого, при повышении температуры дисков и в результате теплопроводности, конвекции и излучения, тепло, акку-
мулируемое диском, передается к ступице, ободу и шинам колеса, снижая их жесткость.
Разработанное тормозное устройство прошло диагностирование в ООО «Брянский автоцентр Кама» на стенде технического диагностирования тормозов марки СТС10У.11.00.00.000РЭ.
Результаты диагностирования тормоза приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Результаты диагностирования тормозного устройства
Показатели Требования ГОСТ Р 51709-2001 Полученные результаты
Удельная тормозная сила, уг , не менее 0,46 0,52
Относительная разность тормозных сил колес оси 20% 12%
Усилие на органе управления, Рп. Н 686 610
Закрытый дисковый тормоз с жидкостным охлаждением позволяет уменьшить удельную нагрузку на фрикционный материал, температуру в зоне контакта, исключить пульсирующие тепловые воздействия на поверхность трения диска и отводить значительно большее количество теплоты, снижая тем самым среднеобъем-ные и поверхностные температуры, что в конечном итоге увеличивает как долговечность тормоза, так и улучшает его характеристики.
Литература
1. Балабаева И.А. Дисковые тормозные механизмы для грузовых автомобилей //Автомобильная промышленность. -1986, №9. - С. 36 - 37.
2. Дисковые тормоза для грузовых автомобилей// автомобильная промышленность США №8, 1989.-С.-34.
3: Никулин R R Повышение тормозных качеств транспортных средств [Текст] Никулин В.В., Христофоров E.H.// Тракторы и сельскохозяйственные машины. - №4, 2011. - С. 42 - 43.
4. Патент на полезную модель №107301. Тормоз автомобиля. [Текст] /Христофоров E.H., Никулин В.В, Сакович Н.Е. Опубл. БИ № 24,2011.
5. Патент на полезную модель №107834. Тормоз механических транспортных средств. [Текст] /Христофоров E.H., Никулин В.В., Сакович Н.Е. Опубл. БИ № 24, 2011.
6. Шкрабак B.C., Христофоров E.H., Сакович Н.Е. Теория и практика обеспечения безопасности дорожного движения в АПК//Монография. -Брянск.: изд. БГСХА, 2008. - 282 с.
