Autokombi.ru

Авто-портал
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

По какому принципу работает вакуумный усилитель тормозов

По какому принципу работает вакуумный усилитель тормозов

Вакуумный усилитель тормозов (в простонародье вакуумник) — самая важная конструкция, от надежности которой зависит безопасность движения современного автомобиля, предназначение которого – высокие скорости.

вакуумный усилитель тормозов

Для минимизации усилий водителя при попытке остановить или замедлить тяжелый автомобиль, используется вакуумный усилитель тормозов, принцип действия которого основан на использовании разрежения. При этом его устройство предусмотрено таким, чтобы при даже минимальном приложении усилия на педаль, создавался значительный тормозящий момент, который передается при помощи перетекающей по специальным армированным шлангам жидкости на колодки. При этом схема работы усилителя, равно как и конструкция усилителя, у автомобилей разных производителей может разниться. Однако принцип работы, основная идея использования вакуумного усиления механического движения, остается неизменной.

Потрясающе высокий коэффициент полезного действия

Как бы то ни было, вакуумный усилитель тормозов в современной машине — это узел, без которого трудно представить себе всю конструкцию в целом. Ведь усилия простой человеческой ноги недостаточно для того, чтобы остановить или замедлить движение многотонного транспортного средства, несущегося, порой, на скорости более сотни километров в час. И именно тогда на помощь приходит это устройство, которое позволяет отработать всей системе в целом с огромным коэффициентом полезного действия (КПД).

Ведь усилия, прилагаемые на педаль тормоза в салоне, бывает настолько незначительным по сравнению с тем, как работает то же самое усилие на колодках, что эффективность принципа действия вакуумного устройства тормозов получается с потрясающим эффектом, весьма редко встречающимся в механике вообще. И, наверное, только вакуумник может обеспечить подобный высокий КПД, который требуется на современных автомобилях, для которых надежность действия и работы системы тормозов, наверное, является самым важным функциональным моментом.

как работает вакуумный усилитель тормозов

Почему он нужен

Именно вакуумный усилитель делает возможным то, что иногда за рулем многотонного внедорожника можно встретить хрупкую женщину, без особых усилий справляющуюся с многотонной махиной. Причем современные усилители тормозов проектируются, к тому же, с большим запасом прочности и срока службы, от которых, фактически, зависит безопасность водителя и пассажиров, исключительно надежна. Вакуумный усилитель — это исключительно эффективная (в чисто механическом смысле) конструкция, дающая огромную разницу в физической работе, производящейся на “входе” в тормозную систему (работа человеческой ноги, надавливающей на педаль в салоне), и на ее “выходе” (работа суппортов, прижимающих колодку к диску). Поэтому, конструкторы получают возможность сделать так, что даже самое небольшое усилие (считай — молодая хрупкая девушка) может дать значительный результат.

Принцип действия

устройство вакуумника

Главное в узле — надежность конструкции. Для того чтобы приблизительно представить принцип работы вакуумника, можно вообразить себе работу механизма, в рабочий накопительный бачок которого во время работы двигателя автомобиля подается воздух, в итоге достигающий большого давления. И этот накопленный запас воздуха под высоким давлением, фактически, порционно подается в систему, создавая значительное усилие. Вот, собственно, и весь принцип действия вакуумного усилителя тормозов.

Именно по этой причине, на автомобилях ВАЗ, при заглушенном двигателе, давление на педаль не дает такого эффекта, кажется, что тормоза просто пропадают, что в свою очередь вводит неопытных водителей в полное замешательство. На самом же деле необходимо просто значительно усилить давление, ведь вакуумник не участвует в процессе.

Читайте так же:
Что такое тормозной путь автомобиля и как его рассчитать?

Как видим, особых секретов в том, по какому принципу он работает, нет. Однако производители обычно с особым тщанием относятся именно к конструкции данного узла. Оно и понятно. Для современного автомобиля, который предназначен для эксплуатации на высоких скоростях, надежная работа тормозов — самое главное обстоятельство. И в этом плане конструкция вакуумного усилителя, конечно же, просто обязана отличаться надежностью.

Усилители тормозов

Для снижения усилия, прилагаемого водителем на тормозную педаль, в гидравлическом приводе получили распространение специальные устройства — усилители. Усилители, устанавливаемые в гидравлический привод в качестве постороннего источника энергии, позволяют использовать энергию сжатого воздуха (пневмоусилители); разрежение, образующееся во впускном трубопроводе работающего двигателя или создаваемое вакуумным насосом (вакуумные усилители); или энергию давления рабочей жидкости, создаваемого насосом высокого давления (гидроусилители). В последнее время также разработаны конструкции электроусилителей. Усилители значительно облегчают тормозное управление. Неработающий усилитель не препятствует штатному торможению автомобиля от педали.

Тормозная система 17.jpg

Схемы гидропривода тормозов с вакуумным усилителем (а):
А — атмосферная полость;
Б — вакуумная полость;
1 — бачок главного тормозного цилиндра;
2 — запорный клапан;
3 — вакуумная камера;
4 — диафрагма;
5 — воздушный фильтр;
6 — шток педали тормоза;
с пневматическим (гидравлическим) усилителем (б):
1 — подвод воздуха;
2 — шток;
3 — педаль;
4 — тормозные механизмы;
5 — главный цилиндр;
6 — силовой цилиндр;
7 — следящий клапан (распределитель)

На рисунке изображены схемы гидропривода тормозов с вакуумным и пневматическим (гидравлическим) усилителями.
Также встречаются усилители гидровакуумного типа, которые по принципу действия являются разновидностью усилителей вакуумного типа. В отличие от вакуумных, которые всегда установлены между тормозной педалью и главным цилиндром, гидровакуумные усилители могут размещаться в любом месте, что облегчает их компоновку на автомобиле.
Наибольшее распространение получил вакуумный усилитель (а). Он имеет камеру, разделенную резиновой диафрагмой на две полости: вакуумную Б и атмосферную А. Вакуумная полость Б соединена трубопроводом с источником разрежения, и давление в ней ниже атмосферного. Атмосферная полость А через следящий клапан соединяется либо с вакуумной камерой в расторможенном состоянии, либо с атмосферой при торможении.
Диафрагма с одной стороны соединена со штоком для привода поршня главного цилиндра, а с другой стороны через следящий клапан в нее упирается толкатель от тормозной педали. В исходном положении давление в обеих камерах усилителя одинаковое и равно давлению источника разрежения. Имеется возвратная пружина, которая отводит в первоначальном положении диафрагму со штоком от поршня главного цилиндра.
При нажатии педали тормоза усилие от нее передается через толкатель к следящему клапану усилителя, который сначала закрывает вакуумное отверстие и отсоединяет атмосферную камеру А от источника разрежения, а затем соединяет ее через открывшееся атмосферное отверстие клапана с атмосферой. Давление в полостях А и Б оказывается различным, в результате диафрагма перемещается в сторону меньшего давления, а на ее штоке появляется сила, которая суммируется с усилием толкателя педали и перемещает поршень главного цилиндра. Усилитель устроен таким образом, что дополнительное усилие всегда пропорционально усилию на толкателе. Чем сильнее водитель воздействует на педаль, тем эффективнее работа усилителя. Максимальное дополнительное усилие в 3–5 раз превосходит усилие ноги водителя. Его дальнейшее увеличение возможно только за счет увеличения числа камер или диаметра диафрагмы.
При растормаживании атмосферная камера А через следящий клапан вновь соединяется с источником разрежения, давление в камерах А и Б выравнивается, диафрагма возвращается в исходное положение.
В трубе, соединяющей вакуумную камеру Б с источником разрежения, устанавливают обратный клапан. Он разъединяет усилитель и источник разрежения при остановке двигателя или отказе вакуумного насоса. Вследствие этого в камере усилителя поддерживается разрежение, которое позволяет произвести 3–4 эффективных торможения даже при неработающем двигателе или насосе.
Пневматический усилитель (б) имеет баллон с запасом сжатого воздуха, следящий клапан и силовой цилиндр с поршнем или диафрагмой. Шток силового цилиндра приводит в движение поршни главного тормозного цилиндра. При торможении толкатель педали воздействует на шток, который передает усилие одновременно на шток силового цилиндра и на следящий клапан. Последний открывается и пропускает воздух под давлением из баллона в полость силового цилиндра.
Гидравлический усилитель имеет гидронасос, бачок с запасом рабочей жидкости, следящий распределитель, соединенный со штоком и поршнем силового цилиндра. Как и в пневмоусилителе, шток силового цилиндра воздействует на поршень главного тормозного цилиндра. Иногда поршень силового цилиндра отсутствует и его функции выполняет непосредственно поршень главного цилиндра.
Если торможение не осуществляется, нагнетаемая насосом жидкость проходит через каналы распределителя и сливается обратно в бачок. При нажатии педали в распределителе перекрывается слив жидкости в бачок и открывается его проход в полость силового цилиндра. Усилия на штоке от педали и от давления жидкости на поршень силового цилиндра складываются и передаются на поршень главного тормозного цилиндра.
При торможении происходит динамическое перераспределение воздействующих на переднюю и заднюю оси нагрузок, заключающееся в увеличении доли общей нагрузки на передние колеса и уменьшении на задние. Это может часто приводить к тому, что тормозные силы на задних колесах превышают силы сцепления шин с дорогой, в результате чего происходит блокировка и скольжение колес. Наличие регулятора давления снижает вероятность этого явления.
Регулятор тормозных сил автомобиля автоматически изменяет давление жидкости в приводе задних тормозов в зависимости от нагрузки на заднюю ось. При этом ограничивается возрастание тормозных сил на задних колесах при частичной загрузке автомобиля с целью установить желаемую очередность блокирования колес. Для предотвращения заноса автомобиля при торможении желательна следующая очередность блокирования колес: сначала передние, а затем задние. Уменьшение возможности блокировки задних колес повышает безопасность движения.
Степень снижения давления в контуре задних колес относительно передних устанавливают пропорционально величине загрузки автомобиля, которую определяют по загрузке задней подвески. Но полностью защитить колеса от блокировки и скольжения регулятор тормозных сил все-таки не может.

Читайте так же:
Что предпринять, если не открывается багажник

По какому принципу работает вакуумный усилитель тормозов

Вакуумный усилитель тормозов (в простонародье вакуумник) — самая важная конструкция, от надежности которой зависит безопасность движения современного автомобиля, предназначение которого – высокие скорости.

Для минимизации усилий водителя при попытке остановить или замедлить тяжелый автомобиль, используется вакуумный усилитель тормозов, принцип действия которого основан на использовании разрежения. При этом его устройство предусмотрено таким, чтобы при даже минимальном приложении усилия на педаль, создавался значительный тормозящий момент, который передается при помощи перетекающей по специальным армированным шлангам жидкости на колодки. При этом схема работы усилителя, равно как и конструкция усилителя, у автомобилей разных производителей может разниться. Однако принцип работы, основная идея использования вакуумного усиления механического движения, остается неизменной.

Потрясающе высокий коэффициент полезного действия

Как бы то ни было, вакуумный усилитель тормозов в современной машине — это узел, без которого трудно представить себе всю конструкцию в целом. Ведь усилия простой человеческой ноги недостаточно для того, чтобы остановить или замедлить движение многотонного транспортного средства, несущегося, порой, на скорости более сотни километров в час. И именно тогда на помощь приходит это устройство, которое позволяет отработать всей системе в целом с огромным коэффициентом полезного действия (КПД).

Ведь усилия, прилагаемые на педаль тормоза в салоне, бывает настолько незначительным по сравнению с тем, как работает то же самое усилие на колодках, что эффективность принципа действия вакуумного устройства тормозов получается с потрясающим эффектом, весьма редко встречающимся в механике вообще. И, наверное, только вакуумник может обеспечить подобный высокий КПД, который требуется на современных автомобилях, для которых надежность действия и работы системы тормозов, наверное, является самым важным функциональным моментом.

Читайте так же:
Citroen U55 Cityrama Currus

Почему он нужен

Именно вакуумный усилитель делает возможным то, что иногда за рулем многотонного внедорожника можно встретить хрупкую женщину, без особых усилий справляющуюся с многотонной махиной. Причем современные усилители тормозов проектируются, к тому же, с большим запасом прочности и срока службы, от которых, фактически, зависит безопасность водителя и пассажиров, исключительно надежна. Вакуумный усилитель — это исключительно эффективная (в чисто механическом смысле) конструкция, дающая огромную разницу в физической работе, производящейся на “входе” в тормозную систему (работа человеческой ноги, надавливающей на педаль в салоне), и на ее “выходе” (работа суппортов, прижимающих колодку к диску). Поэтому, конструкторы получают возможность сделать так, что даже самое небольшое усилие (считай — молодая хрупкая девушка) может дать значительный результат.

Принцип действия

Главное в узле — надежность конструкции. Для того чтобы приблизительно представить принцип работы вакуумника, можно вообразить себе работу механизма, в рабочий накопительный бачок которого во время работы двигателя автомобиля подается воздух, в итоге достигающий большого давления. И этот накопленный запас воздуха под высоким давлением, фактически, порционно подается в систему, создавая значительное усилие. Вот, собственно, и весь принцип действия вакуумного усилителя тормозов.

Именно по этой причине, на автомобилях ВАЗ, при заглушенном двигателе, давление на педаль не дает такого эффекта, кажется, что тормоза просто пропадают, что в свою очередь вводит неопытных водителей в полное замешательство. На самом же деле необходимо просто значительно усилить давление, ведь вакуумник не участвует в процессе.

Как видим, особых секретов в том, по какому принципу он работает, нет. Однако производители обычно с особым тщанием относятся именно к конструкции данного узла. Оно и понятно. Для современного автомобиля, который предназначен для эксплуатации на высоких скоростях, надежная работа тормозов — самое главное обстоятельство. И в этом плане конструкция вакуумного усилителя, конечно же, просто обязана отличаться надежностью.

Читайте так же:
Аккумулятор Mazda CX 5

Вакуумный усилитель тормозов – что это такое и как работает

Вакуумный усилитель тормозов (ВУТ) был разработан в 1920-х годах. В 1927 году инженер из Бельгии Альберт Девандре представил вакуумный сервопривод тормозов. В 1928 году выпустили первую машину с ВУТ. Вплоть до 60-х готов вакуумник устанавливался только на дорогих автомобилях, т.к. особой необходимости в нем не было. Машины были легкие и маломощные. Во второй половине прошлого столетия начинается выпуск авто, чей вес переваливает за 2 тонны, и этот механизм начали повсеместно монтировать на серийные легковые машины. О конструкции, функционировании и специфике работы машины с таким устройством читайте далее в нашем материале.

Функции вакуумного усилителя

Вакуумный помощник – это прибор, повышающий давление на тормозные поршни, заставляя сильнее взаимодействовать колодки тормоза с барабаном или диском. Благодаря этому механизму тормозить машине легче и удобнее, а тормозной путь автомобиля уменьшается, что может быть критично в экстренных ситуациях.

Он бывает однокамерным и многокамерным, при этом механика функционирования и основные конструкционные части всех вакуумных усилителей практически одинаковы. Здесь будет рассмотрена лишь наиболее часто встречающаяся на практике и несложная конструкция.

Устройство ВУТ

ВУТ и основной цилиндр тормоза составляют автомобильную тормозную систему. Вакуумный усилитель помещен в двигательном отсеке и состоит из:

  • оболочки;
  • мембраны на два сектора;
  • обратного (следящего) клапана;
  • толкателя следящего клапана, объединенного с тормозной педалью;
  • штока поршня главного тормозного цилиндра;
  • возвратной пружины толкателя.

Схема вакуумного усилителя тормозов представлена ниже:

Схема вакуумного усилителя тормозов

Элементы вакуумного усилителя тормозов заключены в стальной кожух, по форме напоминающий цилиндр. Корпус прибора состоит из двух камер (секторов), их взаимодействие происходит при помощи резиновой диафрагмы. Она оснащена особым «пятаком», толкающим шток поршня основного тормозного цилиндра. Вверху – в месте расположения цилиндра тормозов, помещена вакуумная (безвоздушная) камера, где поддерживается разрежение. Внизу, недалеко от тормозного рычага, находится атмосферная (воздушная) камера.

Регулировку разрежения в работающих на дизельном топливе моторах обеспечивает электровакуумный насос – в его отсутствие система не будет функционировать исправно. Коллектор впуска не может дать достаточно разрежения. Если ДВС заглохнет, или сломается электровакуумный насос, возвратный клапан разъединит ВУТ с источником разрежения, и тормоза функционировать не будут.

Кстати, сейчас можно встретить и бензиновые транспортные средства, оснащенные электровакуумным насосом – с ним усилитель работает еще лучше. Насос также поддерживает функционирование электроники. В частности, если рассмотреть систему ESP, делающую автомашину устойчивой в поворотах, ее функционирование обеспечивает как раз вакуумный электрический насос.

Читайте так же:
Как регулировать трамблер несколькими вариантами

Электрический вакуумный насос

К разновидностям этого прибора относится гидровакуумный усилитель тормозов, являющийся механизмом установки привода гидравлики. Также, чтобы сделать экстренное торможение более функциональным, вакуумник может включать работающий от электромагнита привод штока.

Как работает ВУТ

Базисный принцип работы усилителя тормозов на вакууме – различие напора в секторах, обеспечиваемое усилием клапана. При неактивности прибора напор в обоих секторах одинаковый – он соответствует давлению, обеспечиваемому вакуумным источником. Но когда шофер жмет на остановочную педаль, следящий клапан испытывает усилие от толкателя и блокирует соединительный канал обоих секторов.

Но клапан продолжает двигаться, и атмосферный сектор через канал взаимодействует с внешней средой. Как следствие, в ваккумном секторе напор не меняется, а в воздушном происходит разрежение. Разность напора в секторах настолько сильно надавливает на шток поршня головки тормозного цилиндра, что он перемещается. При завершении торможения сектора снова объединяются, и напор там становится одинаковым. На мембрану воздействует обратная пружина, заставляя ее возвращаться в первоначальное состояние.

Работа «вакуумника» находится в прямой зависимости от мощности нажатия на рычаг тормоза. Таким образом, чтобы механизм работал лучше, водитель все равно должен сильнее жать на тормоз.

Схема работы тормозной системы с вакуумным усилителем тормозов и АБС

В целях более высокой результативности функционирования вакуумного усилителя тормозов монтируют пневматический прибор для торможения в экстренных ситуациях. Один датчик в его конструкции измеряет скорость движения штока, другой определяет уровень разрежения. При нехватке вакуума в отсеке об этом сообщит датчик.

При использовании колодки воздействуют на диски тормозов. Материалы накладок на колодки подбираются очень тщательно, но, несмотря на это, чтобы прижать их к дискам, требуется приложить немалые усилия, сопоставимые с давлением на педаль мужчины весом не менее 80 кг. Но и ему придется приложить немалую силу для остановки авто, тем более что надавливать приходится одной ногой.

Так, в гоночных автомобилях Формулы-1 гонщики прикладывают к педали усилие, превышающее 150 кг. Обычные водители, управляющие машинами на дорогах, не обладают такой физической силой.

В связи с этим в начале семидесятых годов 20 века многие легковые автомашины начали оснащать ВУТ. Благодаря этой инновации необходимый нажим многократно уменьшается. Его можно еще в большей степени снизить, но так педаль тормоза не сможет успевать передавать информацию через тормозные колодки по направлению к дискам – торможение ускорится, и снизится управляемость автомашиной.

Использование энергии вакуума, возникающего во впускном коллекторе мотора – наиболее очевидный и результативный метод облегчения усилия шофера при нажиме на тормоз. Но у него имеется один существенный недостаток, связанный с особенностью функционирования. Эффективность усиления находится в прямой зависимости от величины давления воздуха. Чем ниже давление, тем ниже и степень усиления – то есть, шоферу придется сильнее выжимать педаль остановки транспортного средства.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию