Пневматична гальмівна система автомобіля

Пневматичний гальмівний привід - вид конструкції гальмівної системи, яка використовує в якості енергоносія стисле повітря. Пневматичні гальма використовують у різних видах транспорту:

• пасажирські автобуси;
• вантажні комерційні автомобілі;
• спеціалізована техніка - грейдери, бульдозери, навантажувачі, автокрани, інші велико- й малогабаритні спецзасоби;
• залізничний транспорт.

Тягач DAF XF105 - приклад вантажівки з пневматичними гальмами

Нас цікавить саме автомобільний варіант пневматичного гамівного привода. У статті ми розповімо про:

• види пневматичних гальмівних систем;
• конструкції і принципи роботи пневмопривода;
• основні переваги і недоліки пневматики у порівнянні з гідравлічними гальмами;
• несправності, які виникають у роботі пневмогальм, ознаках і наслідках поломок, а також дамо корисні поради, як подовжити строк служби гальмівної системи.

Класификація пневматичних гальмівних систем

Пневматичний гальмівний привід використовують окремо або в комплексі з іншими системами (приклади - комбіновані гальмівні системи електропневматичного або пневмогідравлічного типу).

Пневматичні гальмівні системи також класифікують за кількістю робочих контурів-магістралей. Зустрічаються 3 види систем:

• одноконтурні;
• двоконтурні;
• багатоконтурні.

Одноконтурні системи. Особливість - магистралі на передні та задні колеса об'єднані в одну гілку, а інтенсивність потоку стилого повітря контролює один гальмівний кран. Одноконтурна модель пневматичної гальмівної системи - застарілий тип конструкції, який в більшості випадків зустрічається тільки на старих моделях вантажних автомобілів і автобусів.

Двоконтурні системи. Відмінності зрозумілі з назви - магістралі гальмівної системи автомобіля розділені на дві гілки. Одна гілка передає стисле повітря на передні колеса, друга - на задні. Потік енергоносія контролюють два гальмівних крани - по одному на кожен контур магістралей. Двоконтурна конструкція більш надійна, ніж одноконтурна. Якщо вийшла з ладу гілка задньої вісі, передні гальмівні вузли продовжують функціонувати і навпаки.

Багатоконтурні системи. Особливість - складна, але ефективна і надійна конструкція. Багатоконтурні пневматичні системи зустрічаються у великих вантажних автомобілях і складаються з трьох і більше контурів. Багатоконтурна гальмівна пневмосистема збільшує стійкість, полегшує управління і зупинку вантажівки.

Конструкція пневматичної гальмівної системи

Конструкція пневматичного гальмівного привода приблизно однакова для всіх видів автомобілів. Відрізнятися можуть окремі вузли і елементи.

Загальний вигляд пневматичної гальмівної системи: 1 - двосекційний гальмівний кран, 2, 6 - гальмівні камери (силові циліндри), 3 - запобіжний клапан, 4 - регулятор тиску, 5 - компресор, 7 - кран відбору повітря, 8 і 9 - роз'єднувальний кран із з'єднувальною голівкою, 10 - ресивери (повітряні балони), 11, 12 - гальмівні барабани у зборі.

Компресор. Нагнітає повітря в ресиверах (балонах). Компресор встановлюють у передню частину автомобіля біля блоку двигуна. Агрегат працює від клиновидного ременя, який поєднує шків компресора і шків радіаторного вентилятора.

Ресивери або балони. В ресиверах зберігається запас стилого повітря. Пневматичні гальма обладнанні двоая ресиверами. Перший балон, який у народі називають “мокрим”, обладнаний запобіжним клапаном и краном для зливання конденсату. На другому ресивері є тільки кран для зливання конденсату. Запобіжний клапан, який контролює тиск у другому балоні, встановлений далі по магістралі у гальмівному крані.

Запобіжний клапан. Захищає систему від перегрузки і скидає надмірний тиск. Кількість захисних клапанів залежить від типу конструкції і кількості контурів магістралей.

Регулятор тиску. Контролює і підтримує оптимальний тиск в системі, а за необхідності впускає або випускає повітря у пристрій розвантаження компресора.

Гальмівний кран. Комбінований поршневий вузол, який розподіляє потоки стилого повітря по системі, послідовно заповнює енергоносієм всі контури пневмосистеми і гальмівні камери. Гальмівний кран - вузол, який зв'язує ресивери і гальмівні циліндри коліс. Кількість гальмівних кранів у пневматичній системі залежить від кількості контурів.

Осушувач повітря. Виокремлює пари води і інші домішки (наприклад, пари масла) із повітря, яке всмоктується. У сучасних моделях автомобілів осушувач суміщений з регулятором тиску, тому останній як окремий вузол відсутній.

Гальмівні вузли з силовими циліндрами (гальмівними камерами). Встановлені на колесах автомобіля, відповідають за зупинку транспортного засобу. Кожен вузол обладнаний гальмівним циліндром, до якого за трубопроводом під тиском надходить повітря і який притискає гальмівні колодки до барабана.

Роз'єднувальний кран. Елемент зустрічається тільки у тягачах з причепами. Через кран пневматичну гальмівну систему тягача з'єднують з гальмівною магістраллю причепа. Кран об'єднує дві системи, збільшує стійкість і керованість автомобіля, зменшує ризик заносу причепа при гальмуванні.

Пневмопідсилювачі. Агрегати збільшують показники тиску до необхідного рівня і зменшує навантаження на компресор. Кількість підсилювачів відрізняється у різних моделях автомобілів.

Трубопровід. Система труб і шлангів з'єднує всі вузли і елементи. Кількість відгалужень трубопроводу залежить від кількості контурів пневматичної гальмівної системи.

Педаль гальма. Елемент передає зусилля на поршні гальмівного крана і відкриває канали для стислого повітря від ресиверів на гальмівні камери коліс.

Важілі ручного гальма.

Вимірювальні пристрої і датчики. Елементи контролю, за якими водій стежить за станом і працездатністю гальмівної системи. До них належать датчики, які знаходяться у ресиверах і гальмівних камерах, і двострілковий манометр. Одна стрілка манометра показує тиск у балонах, а друга - в гальмівних камерах. У старих моделях автомобілів манометрів було два і кожен відповідав за свій вузол.

Принцип роботи і функціонал пневматичного гальмівного привода

Головна і єдина функція будь-якої гальмівної системи - своєчасно зупинити автомобіль не залежно від умов і зовнішніх факторів. Неважливо, чи треба плавно зупинити авто перед перехрестям, чи різко загальмувати через перешкоду, яка виникла неочікувано, - автомобіль має зупинитися без шкоди для водія, транспортного засоба, інших учасників дорожнього руху.

Розглянемо основні етапи і процеси, які відбуваються у пневматичній гальмівній системі.

Пневмокомпресор для автомобілів МАЗ з двигуном OM 906 LA

Компресор гальмівної системи - привідний агрегат, який працює тільки коли запущений двигун. Через повітряний фільтр до компресора надходить повітря, яке агрегат через регулятор тиску закачує до ресиверів.

Регулятор тиску, розташований або як окремий вузол, або вбудований до осушувача, контролює і оптимізує тиск повітря, а коли ресивери заповнені повністю, забезпечує холостий хід компресора. Якщо регулятор тиску не працює, його заміняє запобіжний клапан.

Ресивери системи з'єднані послідовно. У нижній частині першого балона знаходиться спускний кран, через який з енергоносія виводиться конденсат і пари масла. Другий балон з'єднаний з краном, який обладнаний регулятором тиску і запобіжним клапаном. Останні скидають зайве повітря і нормалізують тиск у системі, якщо він перевищує дозволений.

Гальмівний кран контролює і перенаправляє потік стислого повітря до камер силових циліндрів, які знаходяться у гальмівних вузлах коліс. В одноконтурній системі за передні коліса автомобіля відповідає нижній циліндр крана, а за задні колеса тягача і колеса причепа (якщо є) - верхній циліндр. Пневматичні гальма причепа під'єднують до автомобіля через роз'єднувальний кран і з'єднувальну голівку.

Коли водій натискає педаль гальма, гальмівний кран відкриває доступ для стислого повітря, яке з ресиверів надходить до гальмівних камер коліс. У циліндрах збільшується тиск, розжимні кулаки притискають колодки до гальмівних барабанів коліс і зупиняють автомобіль. Коли водій відпускає педаль, клапани гальмівних камер коліс виводять повітря і колодки повертаються до вихідного положення.

Пневматичний барабанний гальмівний вузол у зборі на автомобілі

Водій може слідкувати за станом пневматичної гальмівної системи за допомогою манометра, який показує тиск стислого повітря у ресиверах і гальмівних камерах. Манометр з'єднаний з датчиками тиску, які передають дані на панель приладів у кабині водія.

Переваги і недоліки пневматики

Пневматичні і гідравлічні гальмівні системи - це два аналогових гальмівних приводи, кожен з яких має свої переваги і недоліки. Перший тип привода використовують в основному у важких автомобілях, а других частіше зустрічається на транспортних засобах повсякденного використання.

Чим пневматичні гальма краще гідравлічних:

• коли водій відпускає педаль гальма, стисле повітря не повертається назад до системи, а виходить через клапани збросу в атмосферу;
• пневматична система більш економна, бо використовує стисле повітря, яке компресор забирає з атмосфери;
• повітря менше зношує систему, ніж рідинний наповнювач;
• стисле повітря - нейтральне середовище, тому вірогідність того, що енергоносій втратить властивості, набагато менше. Гідравлічні суміші для гальмівних систем сильно відрізняються одна від одної за складом, змішувати їх не можна, а вивести з ладу систему може будь-який сторонній домішок;
• пневматичная гальмівна система легше переносить температурні коливання як оточуючого середовища, так і всередині системи. Гідравлічний енергоносій може закипіти або замерзнути від різкого стрибка температури, в результаті гальма ламаються;
• пневматика менше боїться дрібних протікань, бо компресор працює постійно і в разі протікання робочого газу швидко заповнить нестачу.

Однак і у гідравліки є свої переваги:

• гідрогальма спрацьовують швидше, бо енергоносій має високу щільність і не стискається, як повітря;
• у гідравлічного привода конструкція значно простіша, ніж у пневматичної гальмівної системи
• гідравлічний привід функціонує як окрема система на відміну від пневматичного, в якому робота компресора залежить від роботи двигуна;
• незважаючи на те, що пневматичні гальма спрацьовують швидше, ККД гідравлічних гальм вищий за рахунок меньших втрат енергії при переміщенні енергоносія трубопроводом.

Ну і найголовніша відмінність між гідравлікою і пневматикою - ціна на запчастини і агрегати. Хоча важко порівнювати, наприклад, вартість гальмівного супорта легкового автомобіля і барабанні гальма важкого тягача, як мінімум через велику різницю у габаритах і конструкції.

Саме завдяки відмінностям між двома видами гальмівних приводів кожен з типів займає свою нішу і практично не конкурує з аналогом.

Несправності пневматичної гальмівної системи. Причини і ознаки поломок. Як подовжити строк служби гальм

Основні несправності пневматичної гальмівної системи:

• гальма автомобіля не реагують на натиск педалі або реагують з великим запізненням. Причини - стисле повітря виходить через тріщину у трубопроводі або ресивері, вийшов з ладу компресор. Несправності виникають в результаті різкого удару, який пошкодив пневмосистему, поступового зносу привода, розриву привідного ременя, який запускає компресор. Вихід - звернутися на діагностику на станції техобслуговування;
• збільшився гальмівний шлях автомобіля. Причини також можуть бути різні. Наприклад, розбовталася педаль гальм, зносилися гальмівні колодки або барабани, пошкоджений один з контурів магістралі. Несправности виникають в результаті природного зношення, різкого перепаду тиску або неправильної роботи перепускних клапанів і гальмівних кранів. Рішення - відвідайте автосервіс і пройдіть діагностику пневмогальм;
• занос причепа під час гальмування. Проблема свідчить про несправності роз'єднувального клапана, який з'єднує пневмосистему тягача і гальмівні камери причепа. В результаті, коли водій гальмує, повітря надходить тільки до гальмівних камер, а причеп продовжує рух. Виходить, що причеп і тягач починають рухатися назустріч одне одному, в результаті чого причеп як більш довгий і менш стійкий об'єкт веде в бік. Щоб усунути поломку, достатньо замінити роз'єднувальний кран;
• автомобіль веде в бік при гальмуванні. Причина - гальма працюють несинхронно, колеса гальмують в різний час, і автомобіль може занести. Проблема виникає, коли нерівномірно зношуються гальмівні колодки і барабани або одна з гальмівних камер пропускає повітря.

Своєчасний ремонт - запорука безпеки та комфорту

Щоб не допустити несправності, достатньо регулярно перевіряти стан гальмівної системи автомобіля, стежити за показниками манометрів і датчиков, вчасно проходити ТО, використовувати якісні і відповідні за допусками запчастини, складники і змінні вузли. Саме від ставлення водія до автомобіля залежить строк служби транспортного засоба. Це правило, яке має знати і дотримуватися кожен водій незалежно від того, на чому їздить людина - на легковику або тягачі з причепом.