Функционально все основные приборы пневматического тормозного привода разделяются на три вида:
1. Приборы подготовки сжатого воздуха (очистки, сушки., предохранения от замерзания конденсата).
2. Приборы регулирования давления, которые по команде водителя или автоматически изменяют давление в какой-либо части тормозного привода.
Такие приборы условно подразделяются на две группы:
– краны, у которых управляющим воздействием является внешняя сила, приложенная к входному элементу данного прибора (это, например, тормозной и разобщительный краны, кран слива конденсата и т. д.);
– клапаны, у которых управляющим воздействием является изменение внешнего давления во входной полости прибора (например, защитный клапан, клапан управления тормозами прицепа, ускорительный клапан и т. п.).

Приборы данного вида выполняют роль органов управления или входят в передаточные механизмы тормозных приводов.

3. Приборы, преобразующие давление сжатого воздуха в приводную силу какого-либо механизма, обслуживаемого пневмоприводом. Эти приборы играют роль исполнительных органов привода.

Приборы одного вида, как правило, состоят из набора нескольких функциональных элементов. Такими элементами приборов регулирования давления являются клапаны и слезящие механизмы.

Клапаном называется элемент прибора пневматического тормозного привода, осуществляющий преимущественно релейное регулирование давления: будучи открыт, он обеспечивает прохождение потока сжатого воздуха; будучи закрыт — препятствует этому прохождению. Количественное регулирование давления в зависимости от степени открытия клапана в приборах практически не используется.

Следящим механизмом называется элемент прибора пневматического привода, обеспечивающий заданный закон изменения выходного давления как функции входного воздействия, представленного в виде давления, силы или перемещения. Так, например, специальный следящий механизм в тормозном кране изменяет давление на его выходе в зависимости от силы нажатия на тормозную педаль или от ее хода. Следящий механизм состоит из какого-либо упругого элемента, создающего усилие в соответствии с подведенным управляющим сигналом, и чувствительного элемента, на активную площадь которого воздействует выходное давление, корректируя управляющий сигнал. В качестве упругого элемента чаще всего используется обычная пружина сжатия. Однако в последние годы появились приборы, где эту роль выполняет резиновая втулка специальной формы. Это позволило получить не постоянный, как обычно, а переменный коэффициент передачи. В результате при слабом нажатии на тормозную педаль коэффициент передачи тормозного крана мал, и водитель получает возможность плавно регулировать давление в приводе, а следовательно, и эффективность служебного торможения. При сильном нажатии, характерном для экстренных торможений, коэффициент передачи крана возрастает, что обеспечивает малое время срабатывания привода.

Чувствительный элемент следящего механизма выполняется диафрагменным или поршневым. Диафрагма (мембрана) изготавливается из мембранного полотна толщиной 0,4—1,2 мм или из формованной резины с тканевой прокладкой. В этом случае толщина диафрагмы составляет 1,0—2,5 мм. Ранее применялись металлические диафрагмы — диски толщиной 0,2—0,4 мм из высококачественной стали или бронзы. В связи с недостаточной долговечностью, высокой стоимостью и трудностями герметизации разъемов прибора металлические диафрагмы в настоящее время не применяются. Поршневые следящие механизмы имеют чувствительный элемент в виде поршня с резиновыми уплотни-тельными манжетами или кольцами.

И диафрагменные, и поршневые чувствительные элементы имеют свои преимущества. Диагфрагмы работают практически без внешнего трения и поэтому обладают лучшей чувствительностью и высокой долговечностью. На их работе меньше сказывается замерзание конденсата. Однако они обеспечивают меньший, чем поршни, рабочий ход и обладают нелинейной зависимостью хода от воздействующего давления. Кроме того, при одинаковом диаметре и давлении создаваемая диафрагмой сила меньше. Поэтому при прочих равных условиях габариты и масса диафрагменных следящих устройств больше.

Пневматические приборы, являющиеся исполнительными органами тормозного привода, содержат силовой элемент, воспринимающий давление подводимого сжатого воздуха; шток или толкатель, на котором силовой элемент создает силу и который воздействует на приводное устройство тормозного механизма; возвратные пружины, под действием которых силовой элемент перемещается в исходное положение при падении давления на входе в прибор.

В качестве силовых элементов применяются либо резиновые-диафрагмы, либо поршни с манжетным или кольцевым уплотнением. Диафрагменные исполнительные органы называются тормозными камерами, поршневые — тормозными цилиндрами.

Силовые диафрагмы и поршни в принципе отличаются от следящих только размерами. Если следящие диафрагмы и поршни имеют диаметры в пределах 20—80 мм, то тормозные камеры и цилиндры имеют рабочий диаметр от 65 до 170 мм и создают усилие от 150 до 1500 кгс. Силовая диафрагма выполняется из формованной резины с одним-двумя тканевыми слоями и имеет толщину от 3 до 6 мм.

Рассмотрим конструкции наиболее важных приборов пневматического тормозного привода.

Для поддержания нужного интервала давления в ресиверах: пневматического тормозного привода применяется регулятор давления.

Регулятор, конструкция которого показана на рис. 60, при достижении максимального давления отключает подачу сжатого воздуха в привод, соединяя нагнетательную магистраль компрессора с атмосферой. Регулятор имеет встроенный фильтр 3, сферический резиновый обратный клапан 10 для разобщения привода и компрессора, поршневой следящий механизм, впускной и выпускной сферические клапаны управления, одинарный плоский разгрузочный клапан и отдельный клапан отбора воздуха. Сжатый воздух от компрессора подводится к отверстию и проходит через фильтр и обратный клапан в отверстие, а затем в ресиверы пневмопривода. Одновременно он поступает по каналу под cледящий поршень. При достижении в приводе максимального давления следящий поршень, преодолевая усилие уравновешивающей пружины, перемещается вверх. При этом сначала закрывается выпускной клапан, а затем открывается впускной клапан и сжатый воздух поступает в полость над разгрузочным поршнем. Последний движется вниз и открывает разгрузочный клапан. Сжатый воздух от компрессора, имея уже небольшое давление (0,5—0,7 кгс/см2), выходит в атмосферу через открытый разгрузочный клапан 1 и атмосферный вывод. При этом сбрасываются и частицы конденсата, выделившиеся из сжатого воздуха при прохождении его через фильтр и постепенно скопившиеся в нижней части корпуса регулятора.

Включение регулятора при снижении давления в приводе происходит в обратном порядке. Следует отметить, что в рассматриваемом регуляторе разгрузочный клапан выполняет также роль предохранительного, принудительно открываясь при чрезмерном повышении давления в приводе. Так как в этом регуляторе имеется фильтр и поток сжатого воздуха несколько раз резко меняет направление, регулятор давления такого типа играет роль влагомаслоотделителя.

На многих автомобилях для очистки сжатого воздуха в приводе устанавливаются фильтры и влагомаслоотделители в виде отдельных приборов. В современных влагоотделителях (иногда их называют еще влагомаслоотделителями, так как вместе с водой они выделяют из сжатого воздуха масло, попавшее в него с зеркала цилиндров компрессора) используются три принципа осушения:
– выделение частиц воды из сжатого воздуха при резком изменении направления его потока или прохождении через фильтр;
– конденсация водяного пара при охлаждении сжатого воздуха в элементах привода;
– удержание частиц воды поверхностно-активными веществами.

Рис. 60. Регулятор давления

Влагоотделители первого типа называются динамическими, второго — термодинамическими; третьего — адсорбционными. В качестве адсорбентов применяются силикогель, алюмогель и вещества типа синтетических цеолитов.

Для удаления собранного конденсата во влагоотделителях имеются ручные или автоматические краны слива конденсата.

На рис. 61 показана конструкция комбинированного динамического и термодинамического влагоотделителя с автоматическим клапаном слива конденсата. Сжатый воздух, поступающий от компрессора, проходит через радиатор — оребренную алюминиевую трубку длиной около 3 м и постепенно охлаждается, так как на радиатор действует поток встречного воздуха. Далее сжатый воздух проходит по центробежным направляющим дискам, расположенным в корпусе отделителя, в пневматический тормозной привод, а выделившаяся влага, стекая через сетку, скапливается в нижней крышке в прибора. При включении регулятора давление во влагоотделителе падает и диафрагма перемещается вверх. Клапан слива конденсата открывается и происходит слив конденсата (смеси воды и масла) на землю.

Приборы, которые с помощью антифриза понижают температуру замерзания влаги, называются предохранителями претив замерзания (антизамерзателями). Они бывают испарительного или насосного типа. В антизамерзателях испарительного типа имеется фитиль, опущенный в бачок с антифризом. Сжатый воздух, обдувая верхний конец фитиля, поглощает пары антифриза.

Рис. 61. Влагоотделитель

Предохранители второго типа имеют насос с ручным или автоматическим (действующим при включении регулятора давления) приводом. Насос обеспечивает подачу антифриза в испарительную камеру.

В качестве антифриза используются обычно этиловый спирт (ректификат) или специальные жидкости на его основе.

Для разделения контуров привода рабочей тормозной системы, для отделения посторонних потребителей, для обеспечения заданной последовательности наполнения и опоражнивания ресиверов применяются обратные, перепускные и защитные клапаны.

Обратные клапаны предназначены для пропуска сжатого воздуха только в одном направлении. Перепускные клапаны пропускают воздух в прямом направлении только пои определенном давлении на входе в прибор.

При падении давления на входе они могут пропускать или не пропускать воздух в обратном направлении.

Защитные клапаны, сравнительно новые приборы, предназначены для разделения контуров пневматического тормозного привода. В зависимости от количества выходов различают двойные, тройные и т. д. защитные клапаны. Одинарными защитными клапанами можно считать некоторые виды перепускных клапанов.

Конструкция тройного защитного клапана автопоезда КамАЭ-5320 показана «а рис. 62. Сжатый воздух поступает внутрь корпуса под плоские резиновые клапаны двух основных выходов. Клапаны закрыты уравновешивающими пружинами, действующими через резиновые диафрагмы. При нарастании давления до величины, определяемой усилием предварительного сжатия пружин, открываются клапаны и сжатый воздух поступает через основные выходы прибора в соответствующие контуры привода. Одновременно под действием давления открываются два обратных сферических резиновых клапана, вследствие чего сжатый воздух, открывая магистральный клапан, проходит во вспомогательный выход. При отказе одного из основных контуров, оставшийся исправный и вспомогательный контуры продолжают постоянно пополняться, но давление на их выходах падает до величины открытия неисправного контура. Через неисправный контур происходит постоянный небольшой выпуск сжатого воздуха в атмосферу. При отказе входной магистрали тройного защитного клапана он предотвращает выпуск сжатого воздуха из пневматического привода, но пополнение запасов воздуха, естественно, прекращается.

Органом управления привода рабочей тормозной системы является тормозной кран. Наибольшее распространение получили тормозные краны прямого действия и комбинированные краны.

Тормозные краны прямого действия имеют от одной до трех секций, каждая из которых обслуживает свой контур привода.

Односекционные тормозные краны предназначены для управления одноконтурным тормозным приводам одиночного автомобиля и приводом прицепа как двухпроводным (непосредственно), так и однопр о водным (через клапан управления тормозами прицепа).

Двухсекционные краны обычно используются для управления двухконтурным тормозным приводом одиночного автомобиля, а тормозной привод прицепа срабатывает от обеих секций крана тягача. У трехсекционного тормозного жрана две секции осуществляют управление тормозным приводом тягача или одиночного автомобиля, а третья специально предназначена для прицепа.

Комбинированные тормозные краны имеют от двух до четырех секций, причем одна из них обязательно обратного действия. Эта секция предназначена для непосредственного управления однопроводным приводом прицепа.

Секции тормозных кранов, как правило, унифицированы и могут располагаться последовательно или параллельно. Привод тормозного крана осуществляется от педали с помощью рычагов и тяг. Иногда педаль устанавливается непосредственно на корпус крана. В этом случае тормозной кран называется подпедальным.

Современный двухсекционный тормозной кран прямого действия показан на рис. 63. Клапаны крана — плоские одинарные, резиновые, разгруженного типа; следящие механизмы—поршневые с резиновой пружиной. Привод крана — рычажный. Сжатый воздух подводится к обеим секциям крана от ресиверов двух-контурного привода через выводы. В отторможенном состоянии толкатель и все поршни находятся в верхнем положении под действием возвратных пружин; клапаны прижаты к апускным седлам клапанными пружинами. Выходы и связанные с ними исполнительные органы тормозного привода соединены с атмосферным выходом через открытые выпускные седла и полые корпуса клапанов. При нажатии на педаль тормоза приводной рычаг поворачивается вокруг своей оси и толкатель крана перемещается вниз вместе с верхним следящим поршнем. Выпускное седло клапана первой (верхней) секции закрывается, затем клапан отрывается от своего впускного .седла и сжатый воздух поступает к выходу первой секции и далее к исполнительным органам первого контура рабочей тормозной системы. Одновременно через отверстие в корпусе сжатый воздух поступает в полость над ускорительным поршнем. Перемещаясь вниз, последний обеспечивает срабатывание второй (нижней) секции тормозного жрана и тем самым исполнительных органов второго контура. Таким образом, верхняя секция; крана имеет механическое управление, а нижняя пневматическое.

Рис. 62. Тройной защитный клапан:
1 — корпус; 2 —крышка; 3, 10. 13 — магистральные клапаны; 4, 9, 14 — диафрагмы; 5, 8, 15 — уравновешивающие пружины; 6 — пылезащитный колпачок; 7 — регулировочный винт; II, 12 — обратные клапаны

Растормаживание крана при отпускании тормозной педали происходит в обратном порядке.

При выходе из строя второго контура привода верхняя секция продолжает работать, обеспечивая функционирование первого контура. При неисправности в первом контуре нижняя секция крана приводится в действие непосредственно толкателем крана через упорный болт и полый шток. Во избежание попадания пыли и влаги внутренние полости крана защищены чехлом.

Рис. 63. Двухсекционный тормозной кран

Рис. 64. Клапан управления тормозами прицепа с двухпроводным приводом 122

Для приведения в действие тормозного привода прицепа при срабатывании тормозов тягача применяются клапаны управления тормозами прицепа. Они могут быть выполнены в виде отдельного прибора или одной из секций тормозного крана. В последние годы, когда были выдвинуты требования обязательного срабатывания тормозного привода прицепа при работе любого контура рабочей тормозной системы тягача, а также при работе запасной и стояночной тормозных систем, клапаны управления тормозами прицепа часто выполняют в виде отдельного прибора, имеющего несколько входов. Включение такого клапана может быть пневматическим прямого и обратного действия (от приводов рабочей, запасной и стояночной тормозных систем), а также механическим — при наличии на автомобиле стояночной тормозной системы с механическим приводом.

Одна из современных конструкций клапана управления тормозами прицепа с двухпроводным тормозным приводом показана на рис. 64. Клапан имеет три пневматических входа: два прямого действия от обеих секций тормозного крана тягача и один обратного действия от ручного крана управления запасной и стояночной тормозными системами. Клапан прибора — одинарный плоский, резиновый, разгруженного типа; следящих механизмов два — поршневой и диафрагменный. В отторможенном состоянии шток находится в нижнем положении под действием сжатого воздуха, подведенного к входу от ручного крана. Поршень находится в верхнем положении под действием сжатого воздуха, подведенного к входу от ресивера. Клапан под действием пружины прижат к впускному седлу в поршне. Поршни находятся в верхнем положении под действием возвратной пружины. Выпускное седло клапана, выполненное в следящем поршне, отодвинуто от клапана, и выход в управляющую магистраль двухпроводного привода прицепа соединен с атмосферным выходом через корпус клапана и шток.

При срабатывании одного контура привода рабочей тормозной системы автомобиля сжатый воздух от тормозного крана подается к выводу. Поршни перемещаются вниз, выпускное седло прижимается к клапану и отрывает его от впускного седла. Сжатый воздух из ресивера через вход и открытый клапан поступает к выходу в управляющую магистраль прицепа. Следящее действие, благодаря которому давление на выходе пропорционально давлению на выводе, осуществляется при взаимодействии усилия пружины и давления сжатого воздуха на поршень снизу. Регулируя винтом усилие предварительного сжатия пружины, молено добиться некоторого опережения торможения прицепа. При падении давления на выводе клапан управления тормозами прицепа растормаживает прицеп.

При срабатывании другого контура привода рабочей тормозной системы тягача сжатый воздух от тормозного крана подается к выводу и далее под диафрагму. Шток перемещается вверх вместе с поршнем и клапаном. Клапан прижимается к выпускному седлу. При дальнейшем перемещении поршня впускное седло отрывается от клапана и сжатый воздух от вывода поступает к выходу. Аналогично клапан срабатывает и при выпуске сжатого воздуха из вывода ручным краном обратного действия, который управляет приводом запасной и стояночной тормозных систем. Следящее действие при этом достигается действием сжатого» воздуха на диафрагму и поршень.

Из других приборов, составляющих передаточный механизм пневматического привода, следует отметить:
– ускорительный кран, с помощью которого ускоряется впуск, и выпуск сжатого воздуха в исполнительные органы, вследствие чего уменьшается время срабатывания привода;
– клапан быстрого оттормаживания, предназначенный длж снижения времени растормаживания привода;
– пневматический кран, используемый в качестве органа управления пневматическими приводами тормозных систем или отдельными пневматическими приборами; пневматические краны могут быть прямого и обратного действия с приводом рукояткой, кнопкой или перекидным флажком;
– двухмагистральный клапан, в котором выходная магистраль соединяется с одной из двух входных. При редуцировании входного давления клапан называется двухмагистральным клапаном с ограничением давления;
– противоперегрузочный клапан, предназначенный для исключения одновременной подачи сжатого воздуха от нескольких приводов к одному исполнительному механизму;
– защитный клапан тягача, отключающий тормозной привод, прицепа при падении давления в питающей магистрали и тем самым предохраняющий тормозной привод автомобиля от потери сжатого воздуха. Защитный клапан тягача может иметь автоматическое или ручное управление. Защитный клапан с ручным управлением называется разобщительным краном;
– соединительная головка, обеспечивающая герметичную» быстроразъемную связь тормозных магистралей прицепа и тягача. Соединительная головка может иметь встроенный клапан, связывающий магистрали только при их соединении;
– аварийный клапан, который автоматически включает двухпроводной тормозной привод прицепа при падении давления в питающей магистрали;
– воздухораспределитель — прибор, являющийся органом управления пневматического тормозного привода прицепа и приводимый в действие от клапана управления тормозами прицепа, установленного на тягаче. В зависимости от типа привода прицепа воздухораспределитель может быть одноироводным, двухпроводным и комбинированным. Двухпроводный воздухораспределитель является сочетанием ускорительного и аварийного клапанов и называется ускоригельно-аварийным клапаном.

Исполнительными органами современного пневматического тормозного привода служат тормозные камеры или тормозные цилиндры, различающиеся типом силового элемента. Существует и промежуточный тип исполнительного органа — ротока-мера, где диафрагма служит как бы герметичным уплотнением поршня. Ротокамера обладает преимуществами и камеры, и цилиндра, но недостаточно долговечна.

Широко применяются на отечественных автомобилях тормозные камеры. Существует общепринятый ряд типоразмеров камер (9, 12, 16, 20, 24, 30 и 36 квадратных дюймов), в основу которого положены величины активной площади этих приборов. Активной площадью камеры называется условная величина, представляющая собой частное от деления усилия на штоке камеры (кгс) на величину подводимого давления (кгс/кв. дюйм). Усилие на штоке тормозной камеры прямо пропорционально давлению сжатого воздуха и обратно пропорционально ходу штока. Типичная характеристика тормозной камеры приведена на рис. 65. В зависимости от типа крепления диафрагмы различают фланцевые тормозные камеры, где диафрагма зажата между фланцами корпуса и крышки, и бесфланцевые тормозные камеры, в которых корпус, диафрагма и крышки соединяются с помощью стяжного кругового хомута.

В последние годы отмечена тенденция совмещать в одном приборе исполнительные органы приводов рабочей, запасной и стояночной тормозных систем.

Рис. 65. Характеристика тормозной камеры автомобиля ЗИЛ-130

Создание такого прибора — довольно сложная задача, так как исполнительный орган привода рабочей тормозной системы должен быть прямого действия, запасной — может быть как прямого, так и обратного, а стояночный — преимущественно обратного действия. Последнее объясняется тем, что эта система должна обеспечивать длительное бесконтрольное удержание автомобиля на стоянке и исполнительный орган прямого действия в этом случае из-за утечек допустит самопроизвольное раетормажи-вание.

Конструкция тормозной камеры с пружинным аккумулятором энергии, являющейся исполнительным органом приводов трех тормозных систем, показана на рис. 66. В расторможенном состоянии диафрагма бесфланцевой тормозной камеры привода рабочей тормозной системы находится в исходном (верхнем) положении. Поршень энергоаккумулятора также поднят давлением сжатого воздуха и силовая пружина сжата. При торможении рабочей тормозной системой воздух от тормозного крана подается в полость над диафрагмой, шток диафрагмы перемещается вниз и воздействует на разжимное устройство тормозного механизма. При торможении запасной или стояночной тормозными системами сжатый воздух из-под поршня пружинного энергоаккумулятора выпускается. Под действием силовой пружины поршень с толкателем перемещается вниз и подпятником через диафрагму воздействует на шток, также перемещая его вниз. Для исключения разрежения в полости над поршнем и связанного с этим загрязнения служит дренажная трубка.

Рис. 66. Тормозная камера с пружинным энергоаккумулятором.
1 — корпус кгмеры; 2— подпятник; 3 — уплот-нительное кольцо; 4 — толкатель; 5 — поршень; 6 — уплотнение поршня; 7 — корпус энергоахку-мулятора; 8 — сиговая пружина; 9 — винт аварийного оттормаживания; 10 — гайка; 11— дренажная трубка; 12 — упорный подшипник; 13 — соединительный фланец; 14 — диафрагма; 15 — опорный диск; 16 — шток; 17 — возвратная пружина; 18 — пылезащитный чехол