Какое давление в пневматической системе тормозов

Пневматический тормозной привод — вид конструкции тормозной системы, которая использует в качестве энергоносителя сжатый воздух. Пневматические тормоза используют в разных видах транспорта:

• пассажирские автобусы;
• грузовые коммерческие автомобили;
• специализированная техника — грейдеры, бульдозеры, погрузчики, автокраны, другие крупно- и малогабаритные спецсредства;
• железнодорожный транспорт.

Нас интересует именно автомобильный вариант пневматического тормозного привода. В статье мы расскажем о:

• видах пневматических тормозных систем;
• конструкции и принципе работы пневмопривода;
• основных преимуществах и недостатках пневматики в сравнении с гидравлическими тормозами;
• неисправностях, которые возникают в работе пневмотормозов, признаках и последствиях поломок, а также дадим полезные советы как продлить срок службы тормозной системы.

Классификация пневматических тормозных систем

Пневматический тормозной привод используют отдельно или в комплексе с другими системами (примеры — комбинированные тормозные системы электропневматического или пневмогидравлического типа).

Пневматические тормозные системы также классифицируют по количеству рабочих контуров-магистралей. Встречаются 3 вида систем:

• одноконтурные;
• двухконтурные;
• многоконтурные.

Одноконтурные системы. Особенность — магистрали на передние и задние колеса объединены в одну ветку, а интенсивность потока сжатого воздуха контролирует один тормозной кран. Одноконтурная модель пневматической тормозной системы — устаревший тип конструкции, который в большинстве случаев встречается только на старых моделях грузовых автомобилей и автобусов.

Двухконтурные системы. Отличия понятны из названия — магистрали тормозной системы автомобиля разделены на две ветки. Одна ветка передает сжатый воздух на передние колеса, вторая — на задние. Поток энергоносителя контролируют два тормозных крана — по одному на каждый контур магистралей. Двухконтурная конструкция надежнее, чем одноконтурная. Если вышла из строя ветка задней оси, передние тормозные узлы продолжают функционировать и наоборот.

Многоконтурные системы. Особенность — сложная, но эффективная и надежная конструкция. Многоконтурные пневматические системы встречаются в крупных грузовых автомобилях и состоят из трех и больше контуров. Многоконтурная тормозная пневмосистема увеличивает устойчивость, облегчает управление и остановку грузовика.

Конструкция пневматической тормозной системы

Конструкция пневматического тормозного привода примерно одинаковая для всех видов автомобилей. Отличаться могут отдельные узлы и элементы.

Компрессор. Нагнетает воздух в ресиверах (баллонах). Компрессор устанавливают в переднюю часть автомобиля возле блока двигателя. Агрегат работает от клиновидного ремня, который соединяет шкив компрессора и шкив радиаторного вентилятора.

Ресиверы или баллоны. В ресиверах хранится запас сжатого воздуха. Пневматические тормоза оборудованы двумя ресиверами. Первый баллон, который в народе называют “мокрым”, оборудован предохранительным клапаном и краном для слива конденсата. На втором ресивере есть только кран для слива конденсата. Предохранительный клапан, который контролирует давление во втором баллоне, установлен дальше по магистрали в тормозном кране.

Предохранительный клапан. Защищает систему от перегрузки и сбрасывает избыточное давление. Количество защитных клапанов зависит от типа конструкции и количество контуров магистралей.

Регулятор давления. Контролирует и поддерживает оптимальное давление в системе, а при необходимости впускает или выпускает воздух в устройство разгрузки компрессора.

Тормозной кран. Комбинированный поршневой узел, который распределяет потоки сжатого воздуха по системе, последовательно заполняет энергоносителем все контуры пневмосистемы и тормозные камеры. Тормозной кран — связующий узел между ресиверами и тормозными цилиндрами колес. Количество тормозных кранов в пневматической системе зависит от количество контуров.

Осушитель воздуха. Выделяет пары воды и другие примеси (например, пары масла) из всасываемого воздуха. В современных моделях автомобилей осушитель совмещен с регулятором давления, поэтому последний как отдельный узел отсутствует.

Тормозные узлы с силовыми цилиндрами (тормозными камерами). Установлены на колесах автомобиля, отвечают за остановку транспортного средства. Каждый узел оборудован тормозным цилиндром, в который по трубопроводу под давлением поступает воздух и который прижимает тормозные колодки к барабану.

Разобщительный кран. Элемент встречается только в тягачах с прицепами. Через кран пневматическую тормозную систему тягача соединяют с тормозной магистралью прицепа. Кран объединяет две системы, увеличивает устойчивость и управляемость автомобиля, уменьшает риск заноса прицепа при торможении.

Пневмоусилители. Агрегаты увеличивают показатели давления до необходимого уровня и уменьшают нагрузку на компрессор. Количество усилителей отличается в различных моделях автомобилей.

Трубопровод. Система труб и шлангов соединяет все узлы и элементы. Количество ответвлений трубопровода зависит от количества контуров пневматической тормозной системы.

Педаль тормоза. Элемент передает усилие на поршни тормозного крана и открывает каналы для сжатого воздуха от ресиверов на тормозные камеры колес.

Рычаг ручного тормоза.

Измерительные приборы и датчики. Контролирующие элементы, по которым водитель следит за состоянием и работоспособностью тормозной системы. К ним относятся датчики, которые находятся в ресиверах и тормозных камерах, и двухстрелочный манометр. Одна стрелка манометра показывает давление в баллонах, а вторая — в тормозных камерах. В старых моделях автомобилей манометров было два и каждый отвечал за свой узел.

Принцип работы и функционал пневматического тормозного привода

Главная и единственная функция любой тормозной системы — вовремя остановить автомобиль не зависимо от условий и внешних факторов. Неважно, нужно плавно остановить авто перед перекрестком или резко затормозить из-за неожиданно возникшей преграды — автомобиль должен остановится без ущерба для водителя, транспортного средства, других участников дорожного движения.

Рассмотрим основные этапы и процессы, которые происходят в пневматической тормозной системе.

Компрессор тормозной системы — приводной агрегат, который работает только когда запущен двигатель. Через воздушный фильтр в компрессор поступает воздух, который агрегат через регулятор давления закачивает в ресиверы.

Регулятор давления, который расположен либо как отдельный узел, либо встроен в осушитель, контролирует и оптимизирует давление воздуха, а когда ресиверы заполнены полностью, обеспечивает холостой ход компрессора. Если регулятор давления не работает, его подменяет предохранительный клапан.

Ресиверы системы соединены последовательно. В нижней части первого баллона находится спускной кран, через который из энергоносителя выводится конденсат и пары масла. Второй баллон соединен с краном, который оборудован регулятором давления и предохранительным клапаном. Последние сбрасывают лишний воздух и нормализуют давление в системе, если оно превышает допустимое.

Тормозной кран контролирует и перенаправляет поток сжатого воздуха в камеры силовых цилиндров, которые находятся в тормозных узлах колес. В одноконтурной системе за передние колеса автомобиля отвечает нижний цилиндр крана, а за задние колеса тягача и колеса прицепа (если есть) — верхний цилиндр. Пневматические тормоза прицепа присоединяют к автомобилю через разобщительный кран и соединительную головку.

Когда водитель нажимает педаль тормоза, тормозной кран открывает доступ для сжатого воздуха, который из ресиверов поступает в тормозные камеры колес. В цилиндрах увеличивается давление, разжимные кулаки прижимают колодки к тормозным барабанам колес и останавливают автомобиль. Когда водитель отпускает педаль, клапаны тормозных камер колес выводя воздух и колодки возвращаются в исходное положение.

Водитель может следить за состоянием пневматической тормозной системы по манометру, который показывают давление сжатого воздуха в ресиверах и тормозных камерах. Манометр соединен с датчиками давления, которые передают данные на приборную панель в кабину водителя.

Преимущества и недостатки пневматики

Пневматическая и гидравлические тормозные системы — это два аналоговых тормозных привода, каждый из которых обладает своими преимуществами и недостатками. Первый тип привода используют в основном в тяжелых автомобилях, а второй чаще встречается на транспортных средствах повседневного использования.

Чем пневматические тормоза лучше гидравлических:

• когда водитель отпускает педаль тормоза, сжатый воздух не возвращается обратно в систему, а выходит через клапаны сброса в атмосферу;
• пневматическая система экономичнее, так как использует сжатый воздух, который компрессор забирает из атмосферы;
• воздух меньше изнашивает систему, чем жидкостный наполнитель;
• сжатый воздух — нейтральная среда, поэтому вероятность того, что энергоноситель потеряет свойства, гораздо меньше. Гидравлические смеси для тормозных систем сильно отличаются друг от друга по составу, смешивать их нельзя, а вывести из строя систему может любая посторонняя примесь;
• пневматическая тормозная система легче переносит температурные перепады как окружающей среды, так и внутри системы. Гидравлический энергоноситель может закипеть или замерзнуть от резкого скачка температуры, в результате тормоза ломаются;
• пневматика меньше боится мелких утечек, так как компрессор работает все время и в случае утечки рабочего газа быстро восполнит недостачу.

Однако и у гидравлики есть свои преимущества:

• гидротормоз срабатывает быстрее за счет того, что энергоноситель обладает высокой плотностью и не сжимается, как воздух;
• у гидравлического привода конструкция значительно проще, чем у пневматической тормозной системы
• гидравлический привод функционирует как отдельная система в отличие от пневматического, в котором работа компрессора зависит от работы двигателя;
• несмотря на то, что пневматические тормоза срабатывают быстрее, КПД гидравлических тормозов выше за счет меньшей потери энергии при перемещении энергоносителя по трубопроводу.

Ну и самое главное отличие между гидравликой и пневматикой — цена на запчасти и агрегаты. Хотя тяжело сравнивать, например, стоимость тормозного суппорта легкового автомобиля и барабанный тормоз тяжелого тягача, как минимум из-за большой разницы в габаритах и конструкции.

Именно благодаря отличиям между двумя видами тормозных приводов каждый из типов занимает свою нишу и практически не конкурирует с аналогом.

Неисправности пневматической тормозной системы. Причины и признаки поломок. Как продлить срок службы тормозов

Основные неисправности пневматической тормозной системе:

• тормоза автомобиля не реагируют на нажим педали или реагируют с большим опозданием. Причины — сжатый воздух выходит через трещину в трубопроводе или ресивере, вышел из строя компрессор. Неисправности возникают в результате резкого удара, который повредил пневмосистему, постепенного износа привода, разрыва приводного ремня, который запускает компрессор. Выход — обратиться на диагностику  на станции техобслуживания;
• увеличился тормозной путь автомобиля. Причины также могут быть разные. Например, разболталась педаль тормоза, износились тормозные колодки или барабаны, поврежден один из контуров магистрали. Неисправности возникают в результате естественного износа, резкого перепада давления или неправильной работы перепускных клапанов и тормозных кранов. Решение — посетите автосервис и пройдите диагностику пневмотормозов;
• занос прицепа во время торможения. Проблема говорит о неисправности разобщительного клапана, который соединяет пневмосистему тягача и тормозные камеры прицепа. В результате, когда водитель тормозит, воздух поступает только в тормозные камеры, а прицеп продолжает движение. Выходит, что прицеп и тягач начинают двигаться навстречу друг другу, в результате чего прицеп как более длинный и менее устойчивый объект ведет в сторону. Чтобы устранить поломку, достаточно заменить разобщительный кран;
• автомобиль ведет в сторону при торможении. Причина — тормоза работают несинхронно, колеса тормозят в разное время, и автомобиль может занести. Проблема возникает, когда неравномерно изнашиваются тормозные колодки и барабаны или одна из тормозных камер пропускает воздух.

Чтобы не допустить неисправности, достаточно регулярно проверять состояние тормозной системы автомобиля, следить за показатели манометров и датчиков, вовремя проходить ТО, использовать качественные и подходящие по допускам запчасти, комплектующие и сменные узлы. Именно от отношения водителя к автомобилю зависит срок службы транспортного средства. Это правило, которые должен знать и соблюдать каждый водитель независимо от того, на чем ездит человек — на легковушке или тягаче с прицепом.

На современных легковых автомобилях устанавливаются тормозные системы с замкнутым гидравлическим контуром. При нажатии на педаль тормоза давление тормозной жидкости поднимается до 100 атмосфер, что приводит в движение поршни в суппортах. Новые элементы тормозной системы способны выдерживать давление, в три раза превышающее указанное выше, но со временем они также изнашиваются.

Общая информация о давлении тормозной жидкости в системе

Современные легковые автомобили комплектуются тормозными системами, включающими в себя тормозной гидропривод и тормозные механизмы. Сила, с которой вы нажимаете на педаль тормоза, передается на главный тормозной цилиндр. Главный тормозной цилиндр представляет собой поршень, при движении которого давление в тормозных трубках увеличивается и передается на каждое колесо автомобиля.

Давление тормозной жидкости воздействует на поршни тормозных механизмов всех колес, тормозные колодки выдвигаются и прижимаются к тормозному барабану или тормозному диску. Колеса замедляются за счет трения, и автомобиль сбавляет скорость.

Рабочий контур соединяет между собой устройства гидропривода и тормозные механизмы. Главный тормозной цилиндр (ГТЦ) служит для преобразования силы нажатия на педаль тормоза в избыточное давление тормозной жидкости и дальнейшей передачи ко всем рабочим контурам. Запас тормозной жидкости находится в бачке, который расположен на ГТЦ или вне его. Помимо ГТЦ, многие автомобили укомплектованы вакуумными усилителями, увеличивающими силу, создающую давление в тормозной системе. Вакуумный усилитель связан с главным тормозным цилиндром конструктивно.

Основной элемент усилителя – камера, которую разделяет резиновая перегородка (диафрагма) на две емкости. Одна из них связана с впускным коллектором двигателя, создающим разряжение, а вторая – с атмосферой. Перепад давлений и большая площадь диафрагмы создают усилие порядка 30–40 кг и больше при торможении. При использовании такой системы задача водителя при торможениях упрощается благодаря снижению физического воздействия на педаль, и он надолго остается в работоспособном состоянии.

Регулятор давления тормозной жидкости предназначен для уменьшения давления в приводе тормозных механизмов задних колес. Движущийся автомобиль при торможении подвергается воздействию двух сил: силы инерции и противоположно направленной силы трения, точка приложения которой находится ниже центра тяжести автомобиля, в результате чего возникает продольный опрокидывающий момент.

Передняя подвеска при этом проседает, а задняя разгружается. По этой причине в случаях, когда торможение не является экстренным, задние колеса могут блокироваться, что приводит к заносу автомобиля. Изменение расстояния между конструктивными частями задней подвески и кузовом автомобиля (продольный наклон) приводит к ограничению давления в приводе задних колес по сравнению с передними. В таком случае блокировки задних колес не происходит, или она возникает значительно позже (в зависимости от загруженности и замедления автомобиля).

Каково максимальное давление тормозной жидкости в системе

Необходимо разобраться с понятием давления в гидравлической системе и давления суппортов или штоков цилиндров на тормозные колодки.

Давление во всех элементах гидравлической системы автомобиля практически одинаковое, и его максимальное значение у современных машин составляет примерно 180 бар (или 177 атм). На спортивных и гражданских автомобилях значение давления достигает 200 бар.

Человек не может создать такого усилия только при помощи мышц ног.

В реальности рабочее давление тормозной системы в штатных условиях чаще всего не превышает 100 атмосфер. При экстренном торможении только физически крепкий водитель может создать давление в системе более 100 атмосфер, но такие случаи крайне редки.

Механическое воздействие на колодки суппортом и рабочими цилиндрами не равнозначно давлению в тормозной системе. Здесь принцип действия похож на ручной гидравлический пресс, где насос с цилиндром маленького сечения перекачивает жидкость в цилиндр с большим сечением. Коэффициент, который определяет усилие, равен отношению диаметров цилиндров.

Если рассмотреть тормозную систему ближе и сравнить диаметр поршня тормозного суппорта с поршнем главного тормозного цилиндра, то можно увидеть, что первый значительно больше. Благодаря этой разнице в диаметрах давление на тормозные колодки выше, чем на педали тормоза.

Чем опасно высокое давление тормозной жидкости в системе

Тормозная жидкость находится в системе в замкнутом контуре. При нажатии на педаль тормоза движение поршней в суппортах происходит за счёт давления, сила которого может достигать 100 и более атмосфер. В новом автомобиле, когда детали не имеют дефектов, система спокойно выдерживает даже в три раза повышенное давление. Но по мере износа во всех элементах развиваются деструктивные процессы, что неизбежно приводит к падению прочности всей системы.

Одним из самых слабозащищенных элементов тормозной системы являются шланги и магистрали, которые подвергаются воздействию внешней среды. Шланги со временем теряют свою механическую прочность и трескаются, иногда уже через несколько лет. Сталь, которая используется для изготовления тормозных трубок, подвергается коррозии. Все перечисленные случаи не имеют явных признаков неисправностей, а значит, водитель подвергается повышенному риску.

И это не шутки! Коррозия быстро распространяется и ослабляет стенки трубки. При незначительных нажатиях на педаль тормоза такие дефекты никак себя не проявляют. Но в случае экстренного торможения это может обернуться трагедией. Разрыв магистрали приводит к резкому падению давления, и торможение происходит неэффективно. Проблема усугубляется тем, что тормозные трубки находятся в таких труднодоступных местах, что даже на поднятом с помощью домкрата автомобиле оценить их состояние очень сложно.

Водители в повседневной жизни очень редко жмут на педаль тормоза с силой, а значит, неисправности тормозной системы можно определить только при техническом осмотре автомобиля. Специалисты ежедневно обнаруживают подобные дефекты. По их мнению, трещины на шлангах – реальная проблема огромного масштаба. Поэтому, если после диагностики вашего автомобиля выявлены неисправности тормозных магистралей, не стоит это игнорировать. При малейшем подозрении на дефекты тормозной системы рекомендуется заменить элементы, представляющие опасность.

В течение долгого времени тормозные системы авто представляли собой два контура, отвечающих за две пары колес соответственно. Применение такой системы позволяет затормозить автомобиль одним из контуров при неисправности другого.

Было проведено множество испытаний, на которых проверялась эффективность торможения при работе только одного контура. В результате было выявлено, что в тормозной путь автомобиля при скорости 100 км/ч в среднем увеличивается с 40 до 86 метров!

Значит, при неисправности какого-либо элемента тормозной системы остановить автомобиль возможно, но не стоит забывать о том, что это будет происходить дольше в два раза.

Разрыв тормозных трубок случается без каких-либо предпосылок, которые помогли бы выявить проблемный элемент. Тормозная система продолжает работать, но менее эффективно. Следовательно, единственным вариантом подстраховки является постоянная диагностика, в особенности при проведении ТО. Автомеханики, имеющие большой опыт работы, всегда посоветуют вам, как лучше поступить, и не стоит игнорировать их рекомендации, особенно по поводу тормозной системы.

Стоимость ремонта тормозных линий разнится в зависимости от типа и длины. Обычно замена какого-либо элемента с учетом его стоимости обходится в 20–50 долларов. Большинство сервисов предпочитает устанавливать медные трубки взамен стальных, так как их проще дорабатывать. Проверка состояния тормозных шлангов и трубок должна стать вашей привычкой, даже если вы счастливый владелец нового автомобиля.

Диагностика давления тормозной жидкости и тормозной системы

Усовершенствование конструкции тормозных систем привело к тому, что список неисправностей вырос, а диагностика стала более трудоемкой. Как бы там ни было, большинство неполадок владелец в состоянии выявить сам и устранить их еще на начальных стадиях развития. Ниже приведен список неисправностей и следствий их возникновения.

1. Снижение эффективности системы в целом

Причины:

• Изношенные тормозные диски и/или тормозные колодки (несоблюдение сроков ТО).
• Недостаточные фрикционные свойства тормозных колодок (повышенные температуры в тормозных механизмах, применение запчастей ненадлежащего качества и т. д.).
• Выработка колесных или главного тормозного цилиндров.
• Неисправный вакуумный усилитель тормозов.
• Повышенное или, наоборот, заниженное давление в шинах.
• Применение колес большего диаметра, чем рекомендует завод-изготовитель автомобиля.

2. Проваливание педали тормоза (или слишком мягкая педаль тормоза)

Причины:

• Излишки воздуха в тормозной системе.
• Вытекание тормозной жидкости, что грозит опасными последствиями, которые способны проявляться вплоть до отказа тормозов. Причиной может служить выход из строя одного из тормозных контуров.
• Повышение температуры тормозной жидкости, которое может привести к ее закипанию (жидкость ненадлежащего качества или несвоевременная замена).
• Неправильная работа главного тормозного цилиндра.
• Дефект рабочих (установленных на колесах) тормозных цилиндров.

3. Слишком тугая педаль тормоза

Причины:

• Неправильная работа вакуумного усилителя или подходящих к нему шлангов.
• Старение элементов тормозных цилиндров.

4. Уход автомобиля в сторону при торможении

Причины:

• Тормозные колодки и/или тормозные диски стираются неравномерно (элементы установлены неправильно; поврежден суппорт; дефект тормозного цилиндра; поверхность тормозного диска повреждена).
• Некорректная работа или повышенный износ одного или нескольких тормозных цилиндров, установленных на колесах (тормозная жидкость или запчасти ненадлежащего качества либо износ деталей в процессе длительной эксплуатации).
• Не работает один из тормозных контуров (наличие воздуха в тормозных трубках и шлангах).
• Протектор на шинах изнашивается неравномерно. Такое происходит из-за нарушения установочных углов колес (сход-развала) автомобиля.
• Разное давление в передних и/или в задних колесах.

5. Вибрация при торможении

Причины:

• Дефект тормозных дисков. Причиной является перегрев при экстренном торможении на больших скоростях.
• Неисправность колесного диска или шины.
• Нарушение балансировки колес.

6. Посторонний шум при торможении (может проявляться как скрежет или скрип тормозных механизмов)

Причины:

• Срабатывание индикаторных пластин сигнализирующих об износе колодок и необходимости немедленной их замены.
• Фрикционные накладки тормозных колодок полностью изношенны. При этом руль и педаль тормоза может вибрировать.
• Работа тормозных колодок при повышенных температурах или их загрязнение.
• Применение тормозных колодок ненадлежащего качества или от не зарекомендовавшего себя производителя.
• Суппорт смещен или штифты смазаны недостаточно. Требуется установить противоскрипные пластины или произвести чистку и смазку тормозных суппортов.

7. Горит лампа «ABS»

Причины:

• Наличие дефекта или грязи в датчиках ABS.
• Неисправность блока (модулятора) ABS.
• Отсутствующий или теряющийся контакт в соединении кабелей.
• Сгоревший предохранитель системы ABS.

8. Горит лампа «Brake»

Причины:

• Ручной тормоз находится в поднятом положении.
• Слишком мало тормозной жидкости.
• Некорректные данные с датчика уровня тормозной жидкости.
• Отсутствие или потеря контакта в соединениях рычага ручного тормоза.
• Тормозные колодки слишком тонкие (изношенны).
• Неисправность системы ABS (см. пункт 7).