Динамические регуляторы

Конструктивно динамические регуляторы могут быть трех вариантов: с отсечным клапаном, с пропорциональным клапаном и лучевые.

Динамические регуляторы с отсечным клапаном не получили распространения, так как их применение приводит к значительному недоиспользованию сцепных свойств задних колес, что снижает тормозную эффективность. Статическая характеристика регулятора приведена на рис.13.

Рис.13. Статическая характеристика динамического регулятора

тормозных сил с отсечным клапаном:

/ - без груза; // - с: грузом

Динамический регулятор с пропорциональным клапаном (рис.14) широко применяется на легковых автомобилях с тормозным гидроприводом.

Рис.14. Схема и характеристика динамического регулятора с

пропорциональным клапаном

Этот регулятор отличается от статического регулятора с пропорциональным клапаном наличием упругой связи между дифференциальным поршнем и задним мостом автомобиля. На схеме эта связь представлена в виде пружины, воздействующей на дифференциальный поршень с усилием Р_р. Корпус регулятора закреплен на кузове так же, как при любом другом типе регулятора. До командных давлений и , соответствующих для груженого автомобиля и для негруженого, давление в выходном канале равно командному, так как поршень находится в верхнем положении. При дальнейшем росте командного давления давление в тормозном приводе задних колес будет зависеть не только от командного давления, но и от изменения нагрузки на задний мост. Нагрузка на задний мост зависит как от массы груза в кузове, так и от замедления автомобиля при торможении. При изменении нагрузки изменяется деформация пружины (Р_р), усилие которой передается на дифференциальный поршень.

Условие равновесия сил, действующих на дифференциальный поршень:

Отсюда можно получить зависимость давления в тормозном приводе задних колес от командного давления и нагрузки на задние колеса:

Чем меньше нагрузка на задний мост, тем раньше включается регулятор. Наклон регуляторных прямых определяется отношением площадей дифференциального поршня и не зависит от нагрузки на задний мост, а расположение прямых зависит от этой нагрузки: чем больше нагрузка, тем выше располагается регуляторная прямая.

При диагональном тормозном приводе регулятор тормозных сил должен располагаться автономно в каждом контуре. Обычно оба регулятора размещают в общем корпусе. На рис.15 приведена конструкция регулятора тормозных сил автомобиля ВАЗ-2108. При исправных обоих контурах оба регулятора, связанные толкателем 2,работают как регуляторы с пропорциональным клапаном. При выходе из строя диагонали привода к левому колесу клапан 3работает как отсечной.

Рис.15. Регулятор тормозных сил автомобиля ВАЗ-2108

1 - дифференциальный поршень регулятора в приводе к правому заднему колесу;

2 - толкатель; 3- клапан регулятора в приводе к левому заднему колесу; А - Г – камеры.

Динамический регулятор тормозных сил с пропорциональным клапаном хорошо выполняет свою функцию при установке его на легковой автомобиль, где разница масс в нагруженном состоянии и без нагрузки не столь велика, как у грузового автомобиля. У грузового автомобиля эта разница значительна, и применение описанного регулятора может привести к перетормаживанию задних колес автомобиля при его торможении без груза в кузове. Для грузового автомобиля требуется регулятор тормозных сил, обеспечивающий регулирование во всем диапазоне нагрузок. Такому требованию удовлетворяют лучевые регуляторы.

Лучевой регулятор тормозных сил (рис.16) предназначен для тормозного пневмопривода.

Рис.16. Схема и статическая характеристика лучевого регулятора

тормозных сил для пневмопривода

На схеме показано положение, когда торможение отсутствует. Тормозные камеры через вывод В, трубчатый толкатель 4 (торец толкателя не касается клапана 1) вывод Б сообщается с атмосферой.

В корпусе 10регулятора зажаты края мембраны 6. В центре мембраны закреплен пластмассовый поршень 2. Поршень имеет радиально расположенные ребра 3. В верхней части корпуса регулятора имеются ребра 5, которые входят между ребрами поршня.

При торможении командное давление (вывод А ) заставляет поршень 2и мембрану 6, закрепленную на поршне и корпусе, опускаться. При этом поршень садится на полый толкатель 4, прерывая связь тормозных камер с атмосферой. Дальнейшее опускание поршня 2 вызывает открытие клапана 1, вследствие чего сжатый воздух начинает поступать через вывод Вв тормозные камеры. Одновременно сжатый воздух поступает в полость под мембрану 6, и мембрана вместе с поршнем поднимается до тех пор, пока клапан 1 не закроется, оставаясь лежать на толкателе 4.

Закрытие клапана будет соответствовать равновесному положению поршня, при котором усилие, создаваемое сжатым воздухом на поршень сверху, станет равным усилию, создаваемому сжатым воздухом на мембрану снизу. Соотношение давлений при этом будет определяться соотношением площади поршня и эффективной площади мембраны, которая переменна и зависит от положения поршня. Когда поршень находится в крайнем верхнем положении, ребра поршня не касаются мембраны, которая в этом случае полностью лежит на ребрах корпуса. В этом положении ее эффективная площадь пренебрежимо мала. При опускании поршня его ребра начинают опираться на мембрану, которая при этом отходит от ребер корпуса,- эффективная площадь увеличивается.

При полной нагрузке автомобиля рычажный привод регулятора, воздействующий при помощи кулачка 7 на полый толкатель 4, переместит его в верхнее положение. В этом положении открытие клапана 1 произойдет при верхнем положении поршня, характеризуемом минимальной эффективной площадью мембраны. Поэтому равновесное положение будет достигнуто при максимально возможном давлении под мембраной. При уменьшении нагрузки, когда расстояние между регулятором, закрепленным на кузове, и задним мостом увеличивается, рычажный привод регулятора заставляет кулачок 7 опускаться вместе с толкателем 4. При торможении для открытия клапана 1 поршень вместе с мембраной должен опуститься вслед за толкателем. Следовательно, равновесное положение будет достигнуто при большей эффективной площади мембраны, что соответствует определенному соотношению давлений в выводах А и В. Например, при торможении автомобиля без нагрузки давление в выводе Вможет быть в 3 раза меньше давления в выводе А.

Равновесное состояние, когда клапан 1 закрывается, определяется выражением:

где d _п - диаметр поршня 2;

d _м- диаметр мембраны 7;

k - коэффициент пропорциональности, определяющий активную площадь мембраны.

Передаточное отношение регулятора характеризуется тангенсом угла наклона регуляторной прямой

Соединительная трубка 9служит для подвода сжатого воздуха под плунжер 8и прижатия его к кулачку 7 для поддержания постоянного контакта с полым толкателем.

Лучевой регулятор тормозных сил для тормозного гидропривода (рис.17.) грузовых автомобилей применяется сравнительно редко.

Рис.17. Схема лучевого регулятора тормозных сил для гидропривода

На схеме показано отторможенное состояние, когда тормозные цилиндры у тормозных механизмов задних колес сообщаются с главным тормозным цилиндром через открытый клапан 2.

При торможении командное давление р₁ действует на поршни 1 и 3усилиями, пропорциональными их площади. Большой поршень 3опускается, позволяя клапану 2закрыться. Дальнейшее повышение командного давления р₁ при неизменном р₂ заставляет малый поршень 1 опуститься, поворачивая коромысло 4относительно опоры на ползуне 5. Правый конец коромысла через шток поднимает большой поршень 3, который, упираясь в наконечник клапана 2, открывает его. Дальнейшее повышение командного давления приводит к повторению описанного процесса.

Равновесное состояние (без учета усилий пружин и реакции клапанов), характеризуемое закрытием клапана 2, описывается равенством:

где d₁ - диаметр малого поршня 1;

d₂ - диаметр большого поршня 3;

ℓ₁ и ℓ₂ - плечи коромысла.

Из равенства видно, что зависимость p₂ = f(p₁) при принятых допущениях линейна. Передаточное отношение регулятора, характеризуемое углом наклона регулярной прямой:

При клапан 2будет постоянно открыт и р₁ = р₂.

Это соответствует полной нагрузке автомобиля.