46
Настройка тормозной системы легкового автомобиля Прежде всего, ознакомимся с теорией тормозных систем. Понять причины возникновения проблем, а, тем более, знать пути и методы их разрешения без этих знаний – НЕВОЗМОЖНО! 1. Конструкция тормозной системы При конструировании автомобиля, распределением центра масс и полным распределением тормозных сил можно определить величину тормозной силы, которую можно реализовать, прежде, чем колеса заблокируются при каком-либо специфическом уровне сцепления между шиной и дорожным покрытием. Для пояснения этой связи используется диаграмма распределения тормозной силы.

Best Brakes

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Best Brakes

Настройка тормозной системы легкового автомобиля

Прежде всего, ознакомимся с теорией тормозных систем. Понять причины возникновения проблем, а, тем более, знать пути и методы их разрешения без этих знаний – НЕВОЗМОЖНО!

1. Конструкция тормозной системы

При конструировании автомобиля, распределением центра масс и полным распределением тормозных сил можно определить величину тормозной силы, которую можно реализовать, прежде, чем колеса заблокируются при каком-либо специфическом уровне сцепления между шиной и дорожным покрытием. Для пояснения этой связи используется диаграмма распределения тормозной силы. По осям координат откладывают значения тормозных сил на передней и задней осях, отнесенные к весу автомобиля. Пересечения прямых линий, соответствующих равным коэффициентам сцепления колес передней и задней оси, формирует параболу, описывающую «идеальное распределение тормозной силы. При отсутствии регулятора, распределение тормозной силы, ус-тановленное для конкретного автомобиля образует прямую линию. Величина отношения тормозных сил для передней и задней оси определяется параметрами тормозных механизмов. В зоне, где прямая установленного распределения ниже кривой идеального распределения, в первую очередь блокируются колеса передней оси.

Page 2: Best Brakes

Точка, в которой блокируются передние колеса, находится на пересечении линии рас-пределения и линии соответствующего коэффициента сцепления.Регулятор тормозных сил Представляет собой клапан - элемент управления с разомкнутой связью. Клапаны бывают статические (ограничители тормозной силы) и динамические (пропорциональные, работающие по таким параметрам, как давление в тормозном приводе, осевая нагрузка, величина замедления). Регулятор тормозных сил измеряет соотношения тормозных сил между передним и задним мостом для приближения к идеальной параболической кривой (см. диаграмму). Линии

постоянной тормозной силы имеют вид прямых линий с отрицательным наклоном. Диаграмма «а» иллюстрирует действие статического, а диаграмма «b»

Page 3: Best Brakes

- динамического регулятора.

Диаграмма распределения тормозной силы с регулятором тормозных сил:

а - статическим; b - динамическим; FBh - тормозная сила заднего моста; FBv - тормозная сила переднего моста; G - полный вес автомобиля;

1 - идеальная кривая для груженого; 2 - для порожнего;

3 - груженого с клапаном, срабатывающим от нагрузки; 4 - для порожнего с клапаном, срабатывающим от нагрузки; 5 - для груженого с клапаном, срабаты-вающим от давления

Клапаны, чувствительные к давлению, позволяют достигать соотношений тормозных сил, близких к идеальным для порожних автомобилей. Для

груженого автомобиля (верхняя парабола) распределение далеко от идеального, как только клапан начинает действовать. То есть процент результирующей тормозной силы, приходящейся на задний мост, уменьшается, а на передний мост увеличивается. При применении клапана, чувствительного к нагрузке, точка срабатывания смещается в верхнем направлении, приближая распределение тормозной силы к идеальному при всех рабочих нагрузках. Клапан, чувствительный к замедлению, срабатывает при определенной

Page 4: Best Brakes

величине замедления автомобиля, независимо от нагрузки. Клапан должен рассчитываться так, чтобы его кривая распределения тормозной силы была не выше кривой идеального распределения. Условия изменения коэффициента трения накладок и крутящего момента двигателя, а также допуски самого клапана должны приниматься во внимание для предупреждения перетормаживания заднего моста. На практике это означает, что кривая фактически устанавливаемого распределения должна находиться значительно ниже идеальной кривой. [1]

2.Основные факторы, снижающие эффективность торможения

- Воздух в трубопроводах и механизмах системы - Несогласованная (разбалансированная) работа механизмов

Не рассматриваем варианты решения проблемы неэффективного торможения подбором типа/размера/состава покрышек по осям, психофизиологические аспекты (типа «водитель-тормоз по жизни»), нестабильность дорожных условий. Это всё актуально принимать во внимание, когда всё в порядке с указанными двумя. Когда сама гидравлическая система работает так, как ей прописано в учебниках гидропривода! В жизни оказывается проще решить ВСЕ проблемы, кроме указанных двух. И если с первой понятно, как справляться, ясен конечный результат, то со второй

Page 5: Best Brakes

всё не так получается просто!

2.1 Удаление воздуха из системы

Возможны три метода проведения процедуры:- стандартный, использующий рабочий механизм, - вакуумный, с откачкой через прокачные штуцеры, - под давлением сжатого воздуха, подаваемого в расходный бачок, - комбинированный, с использованием подачи разряжения и давления.

Стандартный метод хорош для повседневного гаража. Не требуется никаких дополнительных приспособлений, кроме «короткозамкнутого» пэтэушника, способного реагировать на команды: «качай-держи». Вполне подходит, если в системе нет возможности «засифонивания», что бывает редко!

Вакуумный требует вакуумный насос с разделительной ёмкостью. Процедура выполняется в одиночку путём отсоса через прокачные штуцеры. Важно обеспечить герметичность в местах подсоединения! На мой взгляд, самый правильный.

Под давлением вполне приемлемый и легко осуществимый в условиях более или менее приличного сервиса. Выполняется в одиночку. Прокачка производится подачей сжатого воздуха в расходный бачок через специальную крышку-адаптер. Рабочее давление в пределах 0.5-1.0 бара. Можно использовать запасное

Page 6: Best Brakes

колесо в качестве источника сжатого воздуха, предварительно спустив до 1.0 бара!!!

Комбинированный особенно эффективен для прокачки гидравлического привода сцепления. Давление подаётся через прокачной штуцер в рабочий цилиндр. Разряжение – в расходный бачок главного. Возможна и обратная схема. Всё зависит от конфигурации гидравлической системы!

На самом деле, самый наиправильнейший вариант, позволяющий избежать попадания воздуха в систему гидропривода, один – монтировать механизмы и трубопроводы, заранее полностью заполненные рабочей жидкостью! Даже он не позволяет абсолютно предотвратить попадание воздуха в систему. Но! Его количество будет несоизмеримо меньше, чем после прокачки системы, смонтированной пустой. Но это приемлемо только для спортивного автомобиля, который подготавливается и обслуживается в совершенно особом режиме!

2.2 Настройка баланса тормозных механизмов

Настройка баланса – более сложная и трудоёмкая процедура по сравнению с прокачкой. Но без качественного выполнения первой нет никакого смысла заниматься второй!

Причины дисбаланса- врождённое несовершенство заводской схемы ;

Page 7: Best Brakes

- неквалифицированные попытки модификации системы

2.2.1 Врождённые недостатки и их устранение

2.2.1.1 Неоптимальная геометрическая конфигурация трубопроводовЛюбая надёжная и эффективная система должна быть красивой! При сборке на заводе этой красотой жертвуют в угоду экономичности (речь идёт исключительно об отечественном производителе !!!).

Основной принцип конфигурирования разводки магистралей – равнодлинность контуров каждой оси. В соответствии с ним схема разводки тормозной системы ВАЗ 2108 должна выглядеть , как на рисунке, приведённом ниже. В качестве примера дан вариант модификации для спортивного автомобиля с использованием стандартных заводских комплектующих за исключением регулятора давления в контуре задней оси.

Page 8: Best Brakes

2.2.1.2 Неоптимальные характеристики заводских регулирующих устройств

Page 9: Best Brakes

РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ ЗАДНИХ ТОРМОЗОВ ВАЗ 2101

Рис. Регулятор давления задних тормозов ВАЗ 2101 ( в рабочем положении)

1 — рычаг; 2 — упорная шайба с уплотнительным кольцом;3 — распорная втулка; 4 — корпус; 5 — прокладка; 6 — пробка; 7 — уплотнитель; 8 — тарелка; 9 — пружина; 10 — поршень

Регулятор давления задних тормозов ВАЗ 2101 корректирует давление в приводе в зависимости от положения

Page 10: Best Brakes

кузова относительно балки заднего моста, т. е. в зависимости от нагрузки на автомобиль. Регулятор работает как ограничительный клапан, автома-тически прерывающий подачу тормозной жидкости к колесным цилиндрам задних тормозов, уменьшая вероятность юза задних колес.Регулятор давления крепится на кронштейне кузова и соединяется с балкойзаднего моста через торсионный рычаг 1 и тягу. Другой конец рычага действует на поршень 10. В полость А жидкость поступает из главного цилиндра, а из полости Б выходит в колесные цилиндры привода задних тормозов. Сила Р, действующая на поршень от торсионного рычага, увели-чивается с приближением кузова к балке моста и уменьшается при удалении кузова от балки заднего моста.До начала действия регулятора поршень 10 упирается в пробку 6 под действием силы Р и пружины 9. При этом образуются зазоры, через которые полости А и Б сообщаются, т. е. давление в них будет одинаково и равно давлению в гидроприводе тормозов. Когда срабатывают тормоза, то задняя часть автомобиля по инерции приподнимается и, следовательно, уменьшается давление на поршень со стороны рычага 1. Сила давления жидкости на верхний торец поршня, имеющий большую площадь поверхности, на какой-то момент превысит силу давления жидкости, действующего на поршень снизу, и поршень опустится вниз до упора в уплотнитель 7. Полости А и Б разъединяются, и в них создается разное давление: в полости А давление PА будет равно давлению в главном цилиндре, а в полости Б давление PБ меньше PА на величину, которая

Page 11: Best Brakes

определяет равновесие поршня, находящегося под действием давления PА и, пружины 9 и силы торсионного рычага. Таким образом частичное или полное разобщение полостей А и Б поршнем 10 регулирует величину тормозного момента на задних колесах. [2] Таким образом, этот регулятор является статическим и не обеспечивает максимальную эффективность торможения!!! Следовательно, любые поделки гаражных «кулибиных», в которых используется этот регулятор, и выдаваемые за «спорт», всего лишь один из способов выуживания денег из карманов непросвещённых пользователей!

РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ ЗАДНИХ ТОРМОЗОВ ВАЗ 2108 В регуляторе имеются четыре камеры: А и D соединяются с главным цилиндром, В — с правым, а С - с левым колесным цилиндром задних тормозов. В исходном положении педали тормоза поршень 2 поджат рычагом 5 через пластинчатую пружину 7 к толкателю 20 , который под этим усилием поджимается к седлу 14 клапана 18. При этом клапан 18 отжимается от седла и образуется зазор Н, а также зазор К между головкой поршня и уплотнителем 21. Через эти зазоры камеры А и D сообщаются с камерами В и С.При нажатии на педаль тормоза жидкость через зазоры К и Н и камеры В и С поступает в колесные цилиндры тормозных механизмов. При увеличении давления жидкости возрастает усилие на поршне, стремящееся выдвинуть его из корпуса. Когда усилие от давления жидкости превысит усилие от упругого рычага, поршень начинает выдвигаться из корпуса, а вслед за ним

Page 12: Best Brakes

перемещается под действием пружин 12 и 17 толкатель 20 вместе со втулкой 19 и кольцами 10. При этом зазор М увеличивается, а зазоры Н и К уменьшаются. Когда зазор Н выберется полностью и клапан 18 изолирует камеру D от камеры С, толкатель 20 вместе с расположенными на нем деталями перестает перемещаться вслед за поршнем. Теперь давление в камере С будет изменяться в зависимости от давления в камере В. При дальнейшем увеличении усилия на педали тормоза давление в камерах D, В и А возрастает, поршень 2 продолжает выдвигаться из корпуса, а втулка 19 вместе с уплотнительными кольцами 10 и тарелкой 11 под усиливающимся давлением в камере В сдвигается в сторону пробки 16. При этом зазор М начинает уменьшаться. За счет уменьшения объема камеры С давление в ней, а значит и в приводе тормоза, нарастает и практически будет равно давлению в камере В. Когда зазор К станет равен нулю, давление в камере В, а значит и в камере С, будет расти в мень шей степени , чем давление в камере А, за счет дросселирования жидкости между головкой поршня и уп-лотнителем 21. Зависимость между давлением в камерах В и А определяется отношением разности площадей головки и штока поршня к площади головки.

Page 13: Best Brakes
Page 14: Best Brakes

Рис. Регулятор давления ВАЗ 21081 — корпус регулятора давления; 2 — поршень; 3 — защитный колпачок; 4, 8 — стопорные кольца;5 — втулка поршня; 6 — пружина поршня; 7 — втулка корпуса; 9, 22 — опорные шайбы; 10 — уплотнительные кольца толкателя; 11— опорная тарелка; 12 — пружина втулки толкателя; 13 — кольцо уплотнительное седла клапана;14 — седло клапана; 15 — уплотнительная прокладка; 16 — пробка; 17 — пружина клапана; 18 — клапан; 19 — втулка толкателя; 20 — толкатель; 21 — уплотнитель головки поршня; 23 — уплотнитель штока поршня; 24 — заглушка; А, О — камеры, соединенные с главным цилиндром; В, С — камеры, соединенные с колесными цилиндрами задних тормозов;К, М, Н — зазоры; Е — канал

Page 15: Best Brakes

При увеличении нагрузки автомобиля упругий рычаг нагружается больше и усилие на поршень увеличивается, то есть момент касания головки поршня и уплотнителя 21 достигается при большем давлении в главном тормозном цилиндре. Таким образом, эффективность задних тормозов с увеличением нагрузки увеличивается.[3]

Теперь самое интересное ;)

При отказе контура тормозов «правый передний— левый задний», уплотнительные кольца 10, втулка 19 под давлением жидкости в камере В сместятся в сторону пробки 16 до упора тарелки 11 в седло 14. Давление в заднем тормозе будет регулироваться частью регулятора, которая включает в себя поршень 2 с уплотнителем 21 и втулкой 7. Работа этой части регулятора, при отказе названного контура, аналогична работе при исправной системе. Характер изменения давления на выходе регулятора такой же, как и при исправ ной системе. То есть, этот контур в регуляторе давления всегда работает в динамическом режиме!

При отказе контура тормозов «левый передний — правый задний» давлением тормозной жидкости толкатель 20 со втулкой 19, уплотнительными кольцами 10 смещается в сторону поршня, выдвигая его из корпуса. Зазор М увеличивается, а зазор Н уменьшается. Когда клапан

Page 16: Best Brakes

18 коснется седла 14 рост давления в камере С прекращается, то есть регулятор в этом случае работает как ограничитель давления. То есть, при неисправности соседнего контура переходит в статический режим регулятора ВАЗ 2101!

Всматриваемся внимательно в график работы регулятора (см. ниже)! И что мы видим – с завода заложен разброс в давлениях на выходах В и С!!! То есть штатная система не даёт одинакового распределения тормозных усилий на задней оси в номинале!

По этой причине и был установлен в контур задней оси регулятор давления фирмы «Wilwood» . Выбор был сделан по критерию дешевизны. Хотя имеются регуляторы с более широким диапазоном регулирования. Ниже приведён краткий обзор продукции разных фирм с рабочими диаграммами. Выбирать есть из чего. Для гоночного Лансера мы выбрали 3353-1 «AP-racing» . [4] Желания экспериментировать с отечественным железом не возникло по само собой разумеющимся причинам - низкая надёжность и очень большой вес! Теоретически, можно использовать регулятор 2108 , тот его контур, который работает всегда в динамическом режиме. Но конструкция, готовая для установки, должна ещё быть грамотно выполнена! Есть один весьма прозрачный нюанс, который не выполняется в большинстве допотопных поделок – отсутствие упругого деформируемого элемента между регулировочным болтом и поршнем регулятора давления!!!

Page 17: Best Brakes

Рис. 7-19. Диаграмма работы регулятора давления ВАЗ 2108:Р1 — давление на входах в камеры А и D (см. рис. 7-18) регулятора давления; Р2 — давление на выходе из камеры В; Р3 — давление на выходе из камеры С; 1 — номинальная величина давления Р2; 2 — верхняя граница давления Р2; 3 — нижняя граница давления Р2; 4—давление Р3

Page 18: Best Brakes

Best.-Nr. Beschreibung Gewindeanschluss Gewicht €

3353-0 Hebel mit 7 Positionen M10x1 mm Innengewinde 240 g 234,00

3353-1 Ventil mit Drehknopf M10x1 mm Innengewinde 240 g 205,00

Page 19: Best Brakes
Page 20: Best Brakes

Best.-Nr. Beschreibung Gewindeanschluss Gewicht €

3352-0 Ventil mit Hebel 3/8 UNF Innengewinde 138g 122,00

3352-4 Ventil mit Drehknopf M10x1 mm Innengewinde 138 q 122,00

3352-3 Reparatursatz fur Regelventil 21,60

Page 21: Best Brakes
Page 22: Best Brakes

Best.-Nr. Beschreibung Gewindeanschluss Gewicht €

3351-0 Ventil mit Drehknopf M10x1 mm Innengewinde 180 g 149,00

Page 23: Best Brakes
Page 24: Best Brakes
Page 25: Best Brakes

ADJUSTABLE PROPORTIONING VALVEPART NUMBER: 260-2220

SPECIFICATIONSMAX PRESSURE REDUCTION 57%INLET / OUTLET PORTS 1/8-27 NPTMOUNTING HOLE DIAMETER .250 INCHMOUNTING HOLE SPACING 1.00 INCH

WEIGHT 8 OUNCES

2.2.2 Устранение последствий неквалифицированной модификации

Page 26: Best Brakes

Самый неблагодарный вид работы! Ибо ликвидация последствий деятельности очумелых рук, которые не знают общего языка с головой, обходятся для потребителя минимум в два раза дороже изначально правильно выполненной работы!

2.2.2.1 Использование неоптимальных регулирующих устройств Самый лёгкий случай. Берётся что-то из вышепоказанных устройств и устанавливается вместо изысков на базе регулятора ВАЗ 2101 , которого и близко не должно быть к тормозной системе! Прилично изготовленных регуляторов на базе ВАЗ 2108-ого я лично в глаза не видел. Но по весу, а, главное, по качеству они никогда ни в какое сравнение не сгодятся с фирменными изделиями!

2.2.2.2Использование неоптимальных исполнительных механизмов Самый тяжёлый и трудоёмкий случай! Причина в том, что выполнены и оплачены клиентом работы по установке, к примеру, дисковых тормозов ВАЗ 1111 на заднюю ось ВАЗ 2108-10. Владелец морально не готов платить за демонтаж «тюнинга» и возврат к заводским механизмам. Но, мне кажется, если посчитать, сколько надо вложить денег за железо и работы, чтобы заставить такой огород эффективно работать, любой протрезвеет быстро! Итак, что же происходит при таком аппгрейте? При анализе и рассуждениях используем основополагающую диаграмму из БОШевского справочника:

Page 27: Best Brakes
Page 28: Best Brakes
Page 29: Best Brakes

При установке на заднюю ось механизмов, развивающих большие тормозные усилия, увеличивается наклон прямой 3 . Следовательно, задние колёса станут блокироваться значительно раньше, чем с заводскими механизмами! Вернуть исходный наклон прямой 3 можно с помощью достаточно известной конструкции, называемой в среде гонщиков «тандем» (Waagebalkensystem – по-немецки):

Best.-Nr. Beschreibung___________________________€Best.-Nr. Beschreibung___________________________€_ 3344-3 Universal- Waagebalkensystem_____________339,00

Page 30: Best Brakes

3344-0 Waagebalkensystem fur Servobehalter ______339,00

. Только зачем устанавливать кучу дорогих железок, которые будут выполнять функцию двух стандартных? И вот здесь надо вернуться к самому началу. К причинам, из-за которых предпринималась модификация тормозной системы. Может, проще и правильнее было бы удалить полностью воздух из гидравлики? А, главное, это намного быстрее и дешевле! В обычной жизни исправная заводская тормозная система редко нуждается в наращивании «мускулов». Другое дело, когда автомобиль готовится к спортивным соревнованиям, где режимы и частота торможений гораздо жёстче, когда используются широкопрофильные покрышки, способные реализовать большие замедления, чем стандартные. Но что делать-то? А главное - КАК? На самом деле, всё просто! Надо обеспечить распределение тормозных усилий между передней и задней осями, близкое к идеальному. То есть, загнать режим работы системы в диапазон между кривыми 1 и 2. Ха-ха-ха. Здесь и начинается самое интересное… Загнать – не вопрос! На регуляторе вертушок или ручка двигаются легко, плечо коромысла тандема тоже ключиками легко меняется. Но незадача – когда и куда всё крутить? В общем, вся проблема сводится к измерению баланса замедлений передней и задней оси. А этой проблемы, честно говоря, давно нет! Уже

Page 31: Best Brakes

10 лет в стране существует инструментальный контроль! И столько же лет в стране имеется оборудование, на котором можно этот пресловутый баланс замерять! Вот пример замера ВАЗ 2110 . Проблема – быстрое коробление передних 14”-ых дисков и недостаточная эффективность тормозов.

Page 32: Best Brakes

Замеры производили на тормозном стенде фирмы “MAHA” IW 2 Euro-Profi RS. Для получения искомой кривой баланса, пришлось написать экселевский файлик, ибо графики распечатываются только по осям.

Page 33: Best Brakes

Обработанные результаты замера приведены на рисунке выше. Совмещение кривых производится через датчик усилия на педали. Строится следующий график – баланса замедлений . Далее наносим кривую идеального распределения, смотрим, анализируем. Невооружённым взглядом видно – в начальный момент нажатия на педаль тормоза задние механизмы практически не работают! Кривая баланса лежит на значительном удалении от идеальной формы! Производились попытки прокачки стандартным методом. Были заменены задние барабаны из-за существенного биения, что могло вызывать увеличение зазора задних колодок и служить причиной запаздывания начала работы механизмов. В ходе работ потёк регулятор задних тормозов. Произвели его замену. Но результат остался неудовлетворительным. Добиться идеальной работы тормозов не удалось. Владелец не располагал резервом времени, а мы – тормозным стендом (на замеры приходилось ездить через полгорода) и вменяемыми механиками, владеющими прогрессивными методами прокачки гидропривода.

Page 34: Best Brakes
Page 35: Best Brakes

Литература

1. Автомобильный справочник. Перевод с англ. Первое русское издание. – М.: ЗАО КЖИ «За рулём», 2002. – 896с.

2. Автомобили «Жигули» ВАЗ 2104,-2105,-2107: Устройство и ремонт / В. А. Вершигора, А. П. Игнатов, К. В. Новокшонов, К. Б. Пятков. – 2-е изд. стереотип. – М.: Транспорт, 1993.-238 с. ил., табл.

3. Автомобили ВАЗ-2108, -21081, -21083, -21083i, -2109, -21091, -21093, -21093i, -21099, -21099i. Руководство по ремонту, эксплуатации и техническому обслуживанию. – СПб.: ПетерГранд, 2001. – 248 с. илл.

4. ISA-RACING Catalogue 2007.