Проверка тормозов на инерционном стенде

При проверке тормозных механизмов на инерционном стенде производят запись диаграммы. По тормозной диаграмме (рис. 1) определяют значения диагностических параметров – максимального j_max или установившегося замедления, времени запаздывания t₃ и нарастания t_н, полного времени торможения t_т.     

Сравнивая значения полученных параметров с нормативными данными, можно сделать вывод о работоспособности тормозного привода и механизма.

Кроме того, тормозная диаграмма несёт сведения об основных неисправностях тормозной системы.

Нормальная тормозная диаграмма имеет вид неравнобедренной трапеции (вид а). При резком снижении тормозной силы, например, из-за замасливания накладок высота диаграммы уменьшается, длина увеличивается  (вид б). 

Спад замедления от начала диаграммы к концу (вид в) чаще всего свидетельствует об утечке тормозной жидкости. Если утечка происходит в колёсном тормозном цилиндре (через изношенные манжеты), тормозная жидкость попадает на поверхности трения, что вызывает резкое падение коэффициента трения и тормозного момента (вид г), увеличенное время запаздывания (вид д) – симптом чрезмерных зазоров. Если t₃ увеличено на всех диаграммах – велики зазоры в приводе (между штоком и поршнем главного тормозного цилиндра). Если t₃ увеличено на одной из диаграмм – увеличен зазор между накладкой и барабаном в данном тормозе. Чрезмерное увеличение t₃ на одной из диаграмм свидетельствует о том, что резко уменьшено проходное сечение тормозной магистрали – смята трубка, засорен шланг, штуцер и т.п.

Рис. 1. Разновидности тормозных диаграмм

Увеличение времени нарастания (вид е) – симптом повышенной упругости тормозной системы из-за попадания в неё воздуха. Если t_н увеличено на одной из тормозных диаграмм, то следует удалить воздух из данного тормозного механизма. Диаграмма вида « ж » – свидетельство повышенного замедления свободного выбега, вызванного чрезмерной затяжкой подшипников ступицы или отсутствием зазора между накладкой и барабаном. Диаграмма вида « з » – проявление отсутствия зазора в приводе и тормозных механизмах. Если это не сопровождается повышенным замедлением свободного выбега и нагревом ступицы или барабанов, такое состояние тормозной системы не следует считать неисправным. Оно характерно, например, для автомобилей «Жигули» без вакуумных усилителей.

Если на диаграмме наблюдаются затухающие колебания (вид м), то это свидетельствует о дефектах тормозного барабана. Гораздо чаще диаграмма имеет выпуклость в середине (вид и) или в конце (вид л) участка установившегося торможения; ряд диаграмм имеет седловидную (вид к) форму. Массовое обследование тормозных систем легковых автомобилей показало, число диаграмм вида « к » составляет половину общего числа диаграмм. Это явление вызвано снижением площади контакта накладки с барабаном (диском), характером изменения температуры поверхности трения тормоза и существенной зависимостью коэффициента трения от температуры.

Температура тем выше, чем меньше площадь контакта трущихся тел, т.е. чем выше тепловой поток, проходящий через площадь контакта.

Зависимость коэффициента трения тормозных накладок от температуры весьма существенна и нестабильна. Общий характер таков: умеренное нарастание ¦ при малых температурах (100 - 150 °С), интенсивное падение (250 - 350 °С) и вновь нарастание (у некоторых материалов в зоне минимума выгорают связующие компоненты).

Характер изменения температуры поверхностей трения следующий: вначале быстрый разогрев, затем по мере уменьшения скорости скольжения и подвода энергии к тормозу достигается минимум, после которого температура несколько снижается.

Если площадь контакта накладки с барабаном близка к номинальной, то нагрев трущейся пары при торможении невелик (20 - 50 °С). Коэффициент трения при этом несколько возрастает, а затем вновь снижается. Так же меняется тормозной момент. На силовой диаграмме появляется небольшая выпуклость на участке установившегося торможения при неполном усилии на педаль в конце участка (см. рис. 1, л). Чем меньше площадь контакта, тем больше нагрев. Выпуклость на диаграмме всё более заметна. Если же площадь контакта понижена чрезмерно, температура пары может превысить 100 - 150 °С, коэффициент трения достигнет максимума и начнёт уменьшаться; диаграмма приобретает характерную седловидную форму.

Снижение площади контакта – опасная и распространённая неисправность. Массовое обследование тормозных накладок в АТП показало, что площадь контакта менее 50 % имеют 15 - 20 % легковых и 20 - 50 % грузовых автомобилей. Опасна замена тормозных накладок без ремонта тормозных барабанов (расточки и шлифовки) и притирки накладок. При этом в течение долгого времени (до 700 торможений) площадь контакта весьма низкая (15 - 30 % от номинальной).

Физический смысл проверки эффективности тормозов на инерционном стенде заключается в следующем. Если в реальных условиях на дороге с помощью тормозных механизмов гасится кинетическая энергия поступательно движущегося автомобиля, то на стенде, где автомобиль неподвижен, за счёт действия тормозов гасится энергия вращения барабанов и маховых масс, с которой «движущаяся дорога подкатывается под автомобиль». Для обеспечения имитации реальных условий маховые массы подбираются таким образом, чтобы момент инерции их и беговых барабанов при заданной скорости вращения обеспечивал кинетическую энергию, соответствующую кинетической энергии поступательно движущейся массы автомобиля, приходящейся на одну ось. Преимуществами тормозных стендов инерционного типа являются высокая степень точности и достоверности определения показателей, возможность испытания тормозов в режимах, приближающихся к реальным, чем обеспечивается высокая информативность проверки. Однако стенды инерционного типа металлоёмки (с инерционными массами до 5,0 т) и энергоёмки. Наиболее целесообразно применение стендов данного типа при проведении приёмочного контроля автомобилей с целью комплексной оценки их тормозных свойств.

Эффективность действия тормоза можно оценить на стенде по двум параметрам: замедлению и времени срабатывания тормоза t_с = t₃ + t_н. Обе величины существенно зависят от силы и темпа нажатия на тормозную педаль. Обычно передние и задние тормоза проверяются на стенде раздельно, поэтому необходимо выдерживать одинаковый характер нажатия на педаль при разных торможениях. На инерционных стендах используют динамометрические устройства для нажатия на тормозную педаль – депрессоры.

Значение основных диагностических параметров - замедления и времени срабатывания t_с – при проверке тормозных систем на инерционных стендах рассчитывается по показаниям измерительных приборов. Гораздо больше информации даёт запись тормозной диаграммы (замедление в функции времени) на самописце с несколькими каналами. Скорость протяжки диаграммной ленты при проверке тормозов должна быть 25 - 50 мм/с. На диаграмме выбирают участок стабильного замедления и измеряют среднюю ординату j. На диаграмме скорости находят соответствующий участок, измеряют перепад скорости u_а и длительность временного интервала Dt.