Гидравлический привод

04.07.2014 - 19:10

Системы безопасности №4 (апрель 2014)

Приблизительное время чтения: 11 минут. Интересно, но нет времени читать?

Есть такая система

Гидравлические приводы тормозных механизмов автомобилей гидростатические, в них передача энергии осуществляется жидкостью под давлением. Принцип действия гидростатического привода основан на свойстве жидкости, находящейся в покое, не сжиматься и ее способности передавать создаваемое в любой точке давление одинаково всем точкам замкнутого объема жидкости.

Гидравлический привод применяется в качестве привода рабочей тормозной системы легковых автомобилей и многих грузовых автомобилей малой и средней грузоподъемности.

Гидравлический привод обладает рядом преимуществ. Среди них можно выделить:

•одновременность торможения всех колес и желаемое распределение тормозных сил;

•высокий КПД – 0,9 и выше при нормальной температуре окружающей среды;

•малое время срабатывания (экстренное торможение – 0,1 сек.);

•простоту конструкции и удобство компоновки.

Система не лишена и недостатков, к коим можно отнести:

•невозможность получения большого передаточного числа;

•выход из строя при местном повреждении;

•невозможность продолжительного торможения (большое давление, нагрев тормозных накладок приблизительно до 500°С);

•снижение КПД при низких температурах (увеличивается вязкость тормозной жидкости).

Директор по маркетингу компании TRIALLI Кирилл Шипота:

– Гидравлическая часть тормозной системы автомобиля отвечает за передачу усилия от педали тормоза до колес автомобиля. При нажатии на педаль тормоза создаваемое усилие, благодаря вакуумному усилителю тормозов, увеличивается в 3–5 раз. Шток вакуумного усилителя давит на поршень в главном тормозном цилиндре, и с помощью тормозной жидкости по тормозным шлангам усилие передается на суппортные цилиндры, поршень колесных цилиндров перемещает тормозные колодки, которые сжимают тормозной диск, и автомобиль останавливается. Можно сказать, что от работы гидравлической части тормозной системы зависит стабильность работы системы в целом, а также безопасность эксплуатации транспортного средства.

Эксперты TRW констатируют: для корректной проверки гидравлики тормозной системы необходимо следующее оборудование: прибор для измерения температуры тормозной жидкости, оборудование по замене тормозной жидкости. Немаловажны в этом вопросе опыт механика и инструментальные методы контроля.
Коллег дополняет Кирилл Шипота:
– Проверка усилий тормозов на передней и задней оси, как правило, производится на контрольных роликовых тормозных стендах, также при диагностике осуществляется визуальный контроль шлангов, цилиндров и вакуумного усилителя на наличие коррозии и подтеков тормозной жидкости.

Простейший гидравлический привод состоит из педали, главного тормозного цилиндра, трубопроводов, колесных рабочих цилиндров, регулятора давления.

Конструкции главных тормозных цилиндров могут быть различны, но принципы, положенные в их основу, общие. Так, во всех приводах тормозная магистраль в расторможенном состоянии (при отпущенной педали) сообщается с резервуаром. Это необходимо для компенсации утечек жидкости, теплового расширения жидкости, увеличения объема системы после регулирования зазоров между колодками и барабаном (диском) при износе тормозных накладок.

Главный цилиндр тормозной системы обеспечивает разделение контуров. Два резервуара (или один с разделительной перегородкой) сообщаются с полостью главного цилиндра тормозной системы через два отверстия. Поршни имеют кольцевые уплотнительные манжеты, прижимаемые пружинами. Наружная поверхность поршней имеет проточку для размещения уплотнительных колец, имеющих длину, которая меньше длины проточки. Помимо проточки поршни имеют кольцевые полости и плоские углообразные пазы, которые соединяются с резервуаром при любом положении поршней. Это препятствует попаданию воздуха в гидравлическую магистраль. Наиболее опасным с точки зрения попадания воздуха в главный тормозной цилиндр является режим растормаживания, который, как правило, производится быстро, броском педали. Жидкость, вследствие ее вязкости, возвращается в главный цилиндр относительно медленно, и поршни под действием пружин, стремясь оторваться от столба жидкости, создают в магистрали разряжение. Предотвратить при этом попадание воздуха в магистраль одними уплотнениями сложно, поэтому с тыльной стороны поршней или в них самих располагают полости, заполненные жидкостью, которые при любом положении поршней сообщаются с резервуаром с помощью отверстий.

В корпусе ввернуты упорные болты, определяющие крайнее правое положение поршней и колец, соответствующее расторможенному состоянию системы. Конфигурация поршней такова, что в указанном крайнем положении кольца, упираясь в болты, отрывают манжеты от поршней, сообщая резервуары с магистралями. В начале торможения поршни, перемещаясь (один – под воздействием штока педали, другой – под давлением жидкости), надвигаются на манжеты, после чего жидкость начинает вытесняться в магистрали.

В случае потери герметичности одного контура, питаемого, например, через левое отверстие, левый поршень, вытеснив жидкость через обрыв магистрали, упирается удлинителем в дно цилиндра, образовав для правой рабочей полости фиктивное дно. Если же разгерметизация произойдет в контуре, подпитываемом из правой полости, то правый поршень, вытеснив жидкость, упрется удлинителем в левый поршень, передавая на него усилие со стороны штока.

В ассортименте компании Trialli из гидравлических компонентов тормозной системы присутствуют тормозные шланги, вакуумные усилители тормозов и тормозные цилиндры.

Внутренний сложносоставной резиновый слой шлангов, имеющий в основе PTFE-наполнитель, рассчитан на работу со всеми тормозными жидкостями, включая DOT 5 silicone. Имеет превосходные показатели по термической и химической стойкости. Упрочняющий слой из капроновых нитей двойной скрутки на втором радиусе придает тормозным шлангам Trialli необходимую прочность. Эти шланги имеют лучшие в своем классе показатели на сопротивление раздиру благодаря запатентованной форме внутреннего плетения корда (isola triplex): более 600 переплетений на 1 кв. см (стандарт – 400–450).

Противостарители и активные наполнители определяют исключительные прочностные, термические и химические свойства резинового слоя на внешнем радиусе. Выточка штуцеров и нарезание резьбы производятся на CNC-оборудовании. Штуцеры анодированы. Их завальцовка к трубопроводам осуществляется по методу параллельного контура (технология Boeing). Наилучшие результаты достигаются при совместном использовании тормозных шлангов Trialli с тормозными цилиндрами и цилиндрами сцепления производства Trialli.

Прецизионная обработка поршней, колец и внутренних рабочих поверхностей цилиндров, а также минимальные допуски в плунжерных парах обеспечивают превосходные рабочие характеристики цилиндров. Исключительная точность запрессовки поршней в цилиндры не допускает перекосов и исключает утечку тормозной жидкости. Поршни из высококачественного алюминия обладают отличной коррозионной стойкостью.

Две стадии опрессовки на последнем, контрольном, этапе производственного цикла гарантируют абсолютную герметичность цилиндров. Уплотнители и защитные колпачки выполнены из резины нового поколения – термоэластопласта Fluorosilicone, для которого характерны высокая эластичность, высокая химическая стойкость (масло, бензин, кислота), долговечность и низкая остаточная деформация. Верхний температурный интервал: +200°С.

В современных конструкциях главных цилиндров тормозных систем в резервуар помещают поплавок с электроконтактами для сигнализации о недопустимо низком уровне жидкости. При заправке привода тормозной жидкостью, иногда и при эксплуатации автомобиля, из тормозной системы необходимо удалять воздух. Для этого в самых высоких местах рабочих цилиндров, а если требуется, то и в других местах привода, устанавливают клапаны прокачки.

Рабочие цилиндры имеют чугунный или, реже, из легкого сплава корпус и поршни с уплотнительными манжетами. Регулировка зазоров производится между фрикционными накладками и барабаном автоматически. На поршень рабочего цилиндра надевается разрезное пружинящее кольцо. Между кольцом и поршнем имеются радиальный и осевой зазоры. Величина осевого зазора нормируется и соответствует необходимой величине зазора между колодкой и барабаном. Радиальная упругость кольца также нормируется с целью получения определенной величины силы трения между кольцом и цилиндром. Указанная сила трения должна гарантированно превышать силу возвратных пружин, приведенную к поршню, но не быть чрезмерной, чтобы не слишком сильно снижать приводную силу поршня.

Для регулировки механизма после сборки необходимо нажать на педаль тормозной системы. Поршни рабочих цилиндров, перемещаясь наружу под действием давления жидкости, выберут имевшийся между ними и упругими кольцами осевой зазор, после чего потянут кольца за собой. Движение поршней будет продолжаться до тех пор, пока колодки не упрутся в барабан. При отпускании педали возвратные пружины смогут переместить поршни назад только на величину, соответствующую осевому зазору между поршнем и кольцом, так как сдвинуть кольцо они не в состоянии. Величина же зазора, как было сказано выше, соответствует необходимому зазору между колодкой и барабаном. Таким образом, по мере изнашивания накладок кольцо будет перемещаться вдоль цилиндра, поддерживая постоянную величину зазора в механизме.

Для уменьшения усилия, затрачиваемого водителем на торможение, используются различные усилители, подключаемые к приводу управления тормозами параллельно тормозной педали. В основном применяются пневматические или вакуумные усилители. Гидроприводы с усилителем отличаются от комбинированных приводов тем, что у последних тормозная педаль связана тягой с краном управления, а необходимое усилие обеспечивается за счет потребления энергии от постороннего источника.

Работа гидровакуумного усилителя основана на использовании энергии разряжения во внутреннем трубопроводе двигателя, благодаря чему создается дополнительное давление тормозной жидкости в гидравлической системе привода тормозов. Это позволяет при сравнительно небольших усилиях, прилагаемых к тормозной педали, получать большие усилия в тормозных механизмах колес. С главным тормозным цилиндром, впускным коллектором двигателя и разделителем тормозов гидроусилитель соединен трубопроводами.

Следим за исправностью

Как отмечают эксперты компании TRW, в проверке и обслуживании нуждаются все элементы привода тормозов: главный тормозной цилиндр, вакуумный усилитель, тормозные трубки и шланги, рабочие тормозные механизмы (суппорты и тормозные цилиндры). Особое внимание необходимо уделять состоянию тормозной жидкости. При каждом ТО автомобиля необходима проверка температуры кипения тормозной жидкости.

Кирилл Шипота:

– При прохождении планового технического обслуживания автомобиля обязательно совершаются диагностика и контрольный осмотр тормозной системы в целом. Он включает в себя визуальный осмотр тормозных дисков и колодок, суппортов, тормозных шлангов, главного тормозного цилиндра, вакуумного усилителя, регулятора давления и сопутствующих систем (ABS, ESP), отвечающих за правильную работу тормозов. Также осуществляется проверка уровня тормозной жидкости в бачке согласно нормативным показателям, указанным заводом-изготовителем. В инструкции по эксплуатации транспортных средств дана информация, что перед началом движения необходимо обязательно осуществлять контроль уровня тормозной жидкости. Уровень тормозной жидкости – это один из главных показателей правильной работы тормозной системы!

Компания TRW в данном сегменте предлагает широкий ассортимент деталей гидравлической группы, охватывающий 93% парка легковых и коммерческих автомобилей, а именно:

• главные тормозные цилиндры;

• рабочие тормозные механизмы (суппорты и тормозные цилиндры);

• вакуумные усилители;

• тормозные шланги;

• ремонтные комплекты для ремонта суппортов;

• тормозные жидкости, как соответствующие, так и превышающие по своим характеристикам стандарты DOT4 и DOT 5.1;

• консистентные смазки для обслуживания и ремонта тормозных систем;

• прибор для контроля температуры закипания тормозной жидкости YWB214.

Предложение TRW в aftermarket обновляется по существующим элементам с завидной регулярностью, поскольку компания TRW является ведущим поставщиком данных элементов на сборочные конвейеры производителей автомобилей.

В современных автомобилях уровень тормозной жидкости контролируется датчиком, который подает сигналы на специальную лампу панели приборов. Обязательно проверяйте уровень тормозной жидкости, «прислушивайтесь» к поведению педали тормоза, она может подсказать возможные неисправности.

Кроме того, принципиально важно и необходимо провести проверку системы на предмет утечки тормозной жидкости, работоспособности вакуумного усилителя, состояния тормозных шлангов и трубок.

Кирилл Шипота:

– Все части тормозной системы должны подвергаться контрольному осмотру каждые 5 тысяч километров. При каждом техническом обслуживании элементы гидравлической части тормозной системы диагностируются и в случае выявления неисправностей подвергаются ремонту/замене. Повторим, что технический регламент эксплуатации транспортного средства предусматривает проверку уровня тормозной жидкости перед каждой поездкой (проверка на наличие утечек), а также замену тормозной жидкости каждые 2 года, так как она обладает гигроскопичностью (набирает в себя в воду), что, в свою очередь, может привести к ее закипанию в элементах тормозной системы, образованию воздушных пузырей и, как следствие, выходу из строя тормозной системы.

К наиболее типичным дефектам/неисправностям гидравлической части специалисты TRW относят:

1. Течь рабочих исполнительных механизмов и главного тормозного цилиндра.

2. Перепускание тормозной жидкости главным тормозным цилиндром вследствие износа манжет из-за нарушения регламента замены тормозной жидкости.

3. Трещины тормозных шлангов.

4. Нарушение работы вакуумного усилителя.

Все эти дефекты чреваты потерей контроля над автомобилем во время торможения и, соответственно, самыми трагическими последствиями. Чтобы устранить эти дефекты, нужно проводить регулярное своевременное обслуживание автомобиля, а именно его тормозной системы. Как, впрочем, и всего автомобиля.

По мнению Кирилла Шипоты, самая характерная неисправность гидравлической системы – это потеря герметичности:

– Время беспощадно к любым материалам, особенно к резиновым частям (тормозные шланги, мембрана вакуумного усилителя, манжеты суппортных цилиндров), коррозия разрушает внутренние зеркальные поверхности цилиндров, и от каждой детали зависит герметичность системы в целом.

Современные автомобили развивают приличную скорость, и от работы тормозной системы зависит очень многое. Представьте, вы двигаетесь в потоке автомобилей, вам нужно затормозить, нажимаете на педаль тормоза, а она «проваливается»… Авария неизбежна!

«Прислушивайтесь» к педали тормоза: если нажать и удерживать педаль тормоза и она медленно просядет, это первый признак утечки в системе, после нескольких «качков» педаль становится тверже – воздух в тормозной системе, педаль проваливается – полная потеря герметичности и тормозной жидкости, слишком большое усилие при заведенном двигателе на тормозную педаль – вышел из строя вакуумный усилитель.

К наиболее распространенным ошибкам, допускаемым механиками при работе с гидравликой, специалисты TRW относят самые разнообразные просчеты и погрешности, например установку главного тормозного цилиндра, не предназначенного для автомобиля с АБС, на автомобиль с данной системой. Использование старой тормозной жидкости при замене главного тормозного цилиндра. В итоге копеечная тормозная жидкость приводит к выходу из строя дорогостоящего главного тормозного цилиндра. Имеются особенности некоторых рабочих исполнительных механизмов, не позволяющие без должного опыта и знаний обеспечить правильную прокачку тормозной системы. Встречаются и такие курьезы, как установка тормозной колодки каркасом к тормозному диску.

Чтобы не допустить этих ошибок, по мнению специалистов TRW, необходимо постоянно повышать уровень компетенции механика и проводить все регламентные работы в соответствии с рекомендациями автопроизводителя.

С коллегами согласен и Кирилл Шипота. Он считает, что залог успеха работ с тормозной гидравликой кроется прежде всего в выполнении операций профессиональным, квалифицированным персоналом. Кроме того, он рекомендует менять вышедшие компоненты на новые и не гнаться за дешевизной отремонтированных узлов. После ремонта обязательно прокачайте тормозную систему и проверьте стабильность ее работы.