Пневматический привод тормозов

Пневматический привод тормозов — это совокупность устройств, предназначенных для управления тормозными механизмами транспортного средства или технологического оборудования с использованием энергии сжатого воздуха. Относится к классу пневматических систем и является одним из основных типов тормозных приводов на тяжёлых грузовых автомобилях, автобусах, троллейбусах, железнодорожном подвижном составе и в некоторых видах промышленного оборудования.

История

Первые экспериментальные системы пневматических тормозов появились во второй половине XIX века. В 1869 году американский изобретатель Джордж Вестингауз запатентовал пневматический тормоз для железнодорожного состава, который впоследствии стал стандартом на железных дорогах многих стран мира. Система Вестингауза использовала сжатый воздух, подаваемый от локомотива, для приведения в действие тормозных колодок на всех вагонах одновременно.

В автомобильной промышленности пневматический привод начал применяться в начале XX века на грузовиках и автобусах большой грузоподъёмности. Первые серийные грузовые автомобили с пневматическими тормозами выпускались в 1920-х годах в США и Европе. В СССР массовое внедрение пневматического привода началось в 1930-х годах на автомобилях ЗИС и ЯАЗ.

Устройство и принцип действия

Основными элементами пневматического привода тормозов являются:

• Компрессор — устройство для создания сжатого воздуха, обычно поршневого или винтового типа, приводимое в действие от двигателя транспортного средства.
• Ресиверы (воздушные баллоны) — резервуары для хранения сжатого воздуха под давлением, обычно от 6 до 12 атмосфер.
• Регулятор давления — автоматическое устройство, поддерживающее заданное давление в системе и отключающее компрессор при его превышении.
• Тормозные краны — управляющие органы, которые открывают или перекрывают доступ сжатого воздуха к тормозным механизмам.
• Тормозные камеры (пневмоцилиндры) — исполнительные устройства, преобразующие энергию сжатого воздуха в механическое усилие для прижатия тормозных колодок к барабанам или дискам.
• Трубопроводы и фитинги — система воздушных магистралей, соединяющих все элементы.

Принцип действия основан на передаче усилия от педали тормоза (или рукоятки) через тормозной кран к тормозным камерам. При нажатии на педаль кран открывается, сжатый воздух из ресиверов поступает в тормозные камеры, которые через систему рычагов прижимают колодки к тормозным барабанам или дискам. При отпускании педали воздух стравливается в атмосферу, и тормоза отпускаются.

Классификация

Пневматические тормозные приводы классифицируются по нескольким признакам.

По типу транспортного средства

• Автомобильные — применяются на грузовиках, автобусах, троллейбусах, прицепах и полуприцепах.
• Железнодорожные — используются на локомотивах, вагонах, трамваях, метрополитене.
• Промышленные — устанавливаются на кранах, лебёдках, прессах, конвейерах и другом оборудовании.

По способу управления

• Прямого действия — усилие от педали передаётся непосредственно на тормозной кран.
• Следящего действия — усилие на педали пропорционально степени торможения, обеспечивается модуляция давления в тормозных камерах.
• Электропневматические — управление осуществляется электрическими сигналами, которые воздействуют на пневматические клапаны.

По числу контуров

• Одноконтурные — все тормозные механизмы подключены к одной воздушной магистрали. Применяются редко из-за низкой надёжности.
• Двухконтурные — раздельные контуры для передних и задних колёс (или для разных осей). Наиболее распространены на современных грузовых автомобилях.
• Многоконтурные — три и более независимых контура, обеспечивающие резервирование и повышенную безопасность.

Характеристики

Основные параметры пневматического привода включают:

• Рабочее давление — обычно 6–8 атмосфер для автомобильных систем, до 10–12 атмосфер для железнодорожных.
• Производительность компрессора — измеряется в литрах в минуту или кубических метрах в час.
• Объём ресиверов — от 20 до 200 литров в зависимости от типа транспортного средства.
• Время срабатывания — от 0,2 до 1,5 секунды в зависимости от длины магистралей и конструктивных особенностей.
• Усилие на тормозных камерах — от нескольких сотен до нескольких тысяч ньютонов.

Применение

Пневматический привод тормозов является стандартным для всех тяжёлых грузовых автомобилей и автобусов, выпускаемых в России и странах СНГ. Наиболее распространённые модели: КАМАЗ, МАЗ, Урал, ЛиАЗ, ПАЗ. В железнодорожном транспорте пневматические тормоза используются на всех магистральных и маневровых локомотивах, а также на грузовых и пассажирских вагонах.

В промышленности пневмотормоза применяются на мостовых и козловых кранах, на лифтах, в системах аварийной остановки конвейеров, на прессах и штамповочных машинах.

Преимущества и недостатки

Преимущества

• Высокая надёжность и долговечность при правильной эксплуатации.
• Возможность создания больших тормозных усилий.
• Простота конструкции и ремонта.
• Возможность работы в условиях высокой запылённости и влажности.
• Отсутствие необходимости в гидравлической жидкости, исключение утечек масла.

Недостатки

• Зависимость от работы компрессора и наличия сжатого воздуха.
• Замерзание конденсата в трубопроводах при низких температурах (требуется установка осушителей и влагоотделителей).
• Относительно большое время срабатывания по сравнению с гидравлическим приводом.
• Шум при работе компрессора и выпуске воздуха.
• Необходимость регулярного обслуживания и проверки герметичности системы.

Эксплуатация и обслуживание

Пневматический привод тормозов требует периодического технического обслуживания. Основные операции включают:

• Проверку уровня масла в компрессоре.
• Слив конденсата из ресиверов (обычно ежедневно).
• Осмотр трубопроводов и соединений на предмет утечек.
• Проверку работы регулятора давления и тормозных кранов.
• Замену влагоотделительных фильтров и осушителей.
• Регулировку зазоров в тормозных механизмах.

В случае обнаружения утечек воздуха или неисправностей тормозная система должна быть отремонтирована до начала эксплуатации транспортного средства.

Безопасность

Пневматический привод тормозов является одной из важнейших систем безопасности транспортного средства. В России требования к пневматическим тормозным системам регламентируются ГОСТ Р 41.13-2007 (Правила ЕЭК ООН № 13) и техническим регламентом Таможенного союза «О безопасности колёсных транспортных средств» (ТР ТС 018/2011). На железнодорожном транспорте действуют правила, утверждённые Министерством транспорта РФ.

Основные требования безопасности включают:

• Обязательное наличие двух независимых контуров торможения.
• Автоматическое срабатывание тормозов при падении давления в системе ниже критического уровня.
• Невозможность самопроизвольного растормаживания при утечке воздуха.
• Наличие сигнализации о неисправности тормозной системы.

Интересные факты

• Первый в России пневматический тормоз Вестингауза был установлен в 1870 году на пассажирском поезде Николаевской железной дороги.
• На грузовых автомобилях КАМАЗ используется двухконтурная пневматическая система с раздельным приводом на переднюю и заднюю оси.
• В некоторых современных автобусах применяются электропневматические тормозные системы, которые позволяют уменьшить время срабатывания и повысить комфорт вождения.
• Пневматический привод тормозов на железнодорожном транспорте является автоматическим: при разрыве поезда или падении давления в магистрали тормоза срабатывают автоматически.

Источники

• ГОСТ Р 41.13-2007. Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения транспортных средств категорий M, N и O в отношении торможения.
• Технический регламент Таможенного союза «О безопасности колёсных транспортных средств» (ТР ТС 018/2011).
• «Автомобильные тормозные системы» — учебное пособие для вузов, под редакцией В. И. Гришкевича, 2005.
• «Пневматические тормозные системы грузовых автомобилей» — справочное пособие, А. В. Баранов, 2012.
• «Железнодорожные тормоза» — учебник для техникумов, И. И. Галай, 2008.