Принцип работы вакуумного усилителя

Содержание

Вакуумный усилитель тормозов, устройство и принцип работы

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.

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

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.

Принцип работы и назначение вакуумного усилителя тормозов. — e-fee.ru

Принцип работы и назначение вакуумного усилителя тормозов.
• История появления. Назначение
С ростом скоростей автомобилей в середине XX века и все большим распространением дисковых тормозов постепенно вставал вопрос – как остановить разогнавшийся до внушительной скорости аппарат, не будучи при этом тяжелоатлетом.
Дело в том, что усилие, которое было необходимо для того, чтобы заставить тормозные колодки прижаться к диску тормоза, возрастало прямо пропорционально скорости, которую автомобиль развивал, не говоря уже о том, сколько машина того времени весила. Представьте себе, какой силой надо было обладать, чтобы остановить с помощью колодки, площадью всего в несколько квадратных сантиметров, почти трехтонную машину. Ведь усилие передавалось с педали на тормоз напрямую – почти что по велосипедному принципу. И если в конструкции барабанного тормоза сам механизм его действия все это компенсировал, то у дисковых тормозов компенсировать что-либо было просто нечем. Таким образом, важной задачей инженеров было изобретение искусственного усилителя.

Впервые вакуумный усилитель серийно начал устанавливаться еще аж в 1928 году на автомобиль марки Pierce-Arrow. Но вплоть до 60-ых годов такое устройство оставалось исключительно достоянием престижных и дорогих марок, таких как Lincoln, Cadillac, Duesenberg и Mercedes-Benz. Простые же смертные по старинке долгое время укладывались всем телом на педаль.
• Устройство
Корпус усилителя (диафрагма) разделен на две камеры. Первая из них, находящаяся ближе к главному тормозному цилиндру называется вакуумной, противоположная — атмосферной. Вакуумная камера соединена, как правило, с вакуумным электронасосом, который за счет выкачивания из нее воздуха понижает давление в камере. Атмосферная камера отделена от вакуумной, помимо специальной заслонки, еще и особым следящим клапаном. В исходном положении этот клапан не отделяет камеры друг от друга, однако при нажатии педали тормоза, связь между ними обрывается и клапан перекрывает доступ из одной в другую. За перемещение клапана отвечает толкатель.

За счет чего же вакуумный усилитель помогает водителю? Как ни странно, за счет воздуха. Точнее, за счет его разряжения. Создание разности давлений в вакуумной и атмосферной камерах дает дополнительное усилие на поршень главного тормозного цилиндра, пропорциональное силе нажатия на педаль. Откуда же берется разреженный воздух? Как правило, из впускного коллектора двигателя, откуда он и нагнетается в вакуумную камеру с помощью электронасоса. Такая технология позволяет усилить первоначальную силу нажатия водителя на педаль в 3-5 раз. При увеличении количества камер вакуумного усилителя существует возможность повысить этот показатель.

принцип работы, устройство и схема

3145 Просмотров

На сегодняшний день усилители тормозов с использованием вакуума применяются на большинстве типов автомобилей. С помощью своей конструкции данные устройства используют разрежение для помощи усиления тормоза в момент нажатия педали. Использование такого типа усилителя увеличивает комфорт и работу системы тормозов каждого автомобиля, другими словами этот аппарат смягчает силу воздействия на педаль тормоза для водителя. Давайте рассмотрим принцип действия такого механизма.

Схема действия вакуумного усилителя тормозов

С точки зрения конструктива, вакуумный усилитель тормозов собирается в едином блоке, который содержит в себе главный тормозной цилиндр, закольцованный стакан, в котором находится мембрана, специальный клапан. Также, в конструкции установлен толкатель и длинный шток, с помощью которого образуется ход поршня в главном тормозном цилиндре. Венчает эту конструкцию специальная пружина, с помощью которой производится обратное воздействие главного цилиндра.

Блок схема вакуумного усилителя тормозов разделяется с помощью мембраны на 2 камеры. Задняя камера со стороны торпедо имеет название вакуумная. Напротив этого отсека расположена передняя камера, которая называется атмосферной.

Основное устройство вакуумного усилителя тормозов

Вакуумная камера снабжена соединением при помощи клапана с основным источником вакуума через шланг. На бензиновых моделях автомобилей, источником обратного давления принято считать впускной коллектор, так как разряжение в данном объеме производится с помощью хода поршней. На дизельных вариантах вакуум берется с помощью специального насоса, который присоединен к распределительному валу двигателя и через шланг создает необходимое разряжение.

На некоторых автомобилях для того, чтобы использовать постоянную схему поступления вакуума, инженеры устанавливают специальный электрический насос вакуума, который постоянно обеспечивает поток необходимого разряжения в полость преобразователя.
Посредством перепускного канала происходит разделение основных камер, со стороны коллектора (шланга), а при остановке мотора, главный клапан оставляет разрежение в самом цилиндре.

Данное решение весьма актуально с точки зрения безопасности, так как в случае отказа насоса, у водителя будет шанс произвести полную остановку автомобиля.

Свободная камера соединяется посредством плавающего клапана в следующих случаях. С вакуумной камерой – в тех случаях, когда эта мембрана стоит в изначальной точке; а также при нажатой педали тормоза – с атмосферным давлением.

Специальный толкатель образует передвижение следящего клапана, который непосредственно связан с педалью тормоза.
С внутренней стороны вакуумного усилителя мембрана имеет соединение с главным штоком тормозного цилиндра. Работа главной мембраны обеспечивает передвижение поршня, что в свою очередь обеспечивает нужное давление жидкости в магистралях тормозной системы.

Обратная пружина установлена таким образом, чтобы в момент отпускания педали восстанавливать положение диафрагмы в исходное значение.

На более современных автомобилях для эффективного усиления тормозов используют специальный электрический прибор, который усиливает напряжение на диафрагму с обратной стороны. Шланг для данного устройства не нужен.

Следующим шагом в эволюции тормозного усилителя является активный прибор. Данное устройство обеспечивает бесперебойную работу усилителя только в тех случаях, в которых это необходимо, что придает данному устройству особые качества. Активный усилитель устанавливается совместно с электронной системой стабилизации автомобиля и является исполнительным механизмом для обеспечения устойчивости автомобиля на дороге.

Основной принцип работы такого устройства, как вакуумный усилитель тормозов, опирается на различие давлений в разных его полостях. В тот момент, когда мембрана имеет единое расположение, давление в обоих случаях равняется источнику вакуума. В случае, когда создается напряжение на педали тормоза, осуществляется вспомогательное воздействие, которое, через специальный стержень, передается на плавающий клапан. Этот клапан перекрывает воздушный канал, который совмещает атмосферную и вакуумную зону.

Соединение свободной камеры с окружающим давлением происходит в тот момент, когда начинается дальнейшее передвижение клапана, это приводит к уменьшению давления в данной камере. Разница вакуумного давления оказывает действие на мембрану, в следствие данная сборка осуществляет силу на пружину и передвигает главный поршень тормозного цилиндра.

Принцип действия данного вспомогателя предоставляет вспомогательные усилия на стержне поршня тормозного цилиндра, которые равны напряжению воздействия на педаль.

Иными словами, можно описать данную процедуру следующим образом. Чем интенсивнее водитель нажимает на педаль тормоза, тем сильнее будет воздействие на главный тормозной цилиндр.

После того, как водитель отпустил педаль тормоза, свободная камера освобождается от давления, что способствует выравниванию вакуума между зонами. С помощью возвратной пружины главная мембрана становится в свое первоначальное положение и готова принять новую порцию вакуума.

В результате работы этого механизма создается некое усилие, которое в 5-6 раз превосходит силу нажатия человека. Для некоторых автомобилей завод изготовитель устанавливает вакуумный усилитель тормозов, в основе которого лежат несколько мембран, что увеличивает его производительность в несколько раз. Конечно, в дополнении к такому устройству необходимо использование более мощного насоса для обеспечения нужным количеством вакуума.

Что касается ремонта данного устройства – он невозможен. Такое категорическое высказывание связано с конструкцией и принципом устройства данного механизма, который обеспечивает автомобиль безопасностью.

Заключение

В процессе познания технологии производства вакуумного вспомогателя, мы выявили ряд некоторых конструктивных особенностей этого механизма. Как подтверждает практика, вакуумный усилитель тормозов обладает весьма прочными свойствами и очень редко выходит из строя. Наиболее уязвимая деталь тормозной системы – это ГТЦ, в котором находятся резиновые уплотнения. Также, можем отметить вакуумный насос, который устанавливается на дизельные агрегаты и имеет небольшой срок службы, в отличие от бензинового аналога.

Вакуумный усилитель тормозов — устройство, принцип работы

Как думает уважаемый читатель – будет ли работать вакуумный усилитель тормозов, если гипотетически автомобиль находится на Эвересте? Нет, конечно! А почему, мы поговорим ниже.

Вакуумный усилитель тормозов предназначен для уменьшения давления ноги водителя на тормозную педаль во время нажатия на тормоз. Вторая функция — обеспечить лучшую эффективность тормоза при экстренном торможении. А, с применением систем активного торможения — безопасности водителя и пассажиров.

Вакуумный усилитель выполнен в виде герметичного корпуса, округлой формы. Устанавливается непосредственно перед педалью тормоза в моторном отсеке. Главный тормозной гидроцилиндр устанавливается на корпус усилителя.

Вакуумный усилитель состоит из следующих устройств:

корпус
рабочая диафрагма
рабочий клапан
толкатель педали тормоза
шток тормозного гидроцилиндра
возвратная пружина

Вакуумный усилитель тормозов помогает водителю толкать шток тормозного цилиндра, для создания давления в тормозной системе. Для того, что бы лучше понять работу усилителя необходимо рассказать о его конструкции.

Основная рабочая часть вакуумного усилителя, это диафрагма. Изготавливается из прочного, эластичного материала. В центре диафрагмы находится буферный металлический «пятак». В него упирается шток от педали и от цилиндра. Диафрагма устанавливается между двумя половинами корпуса, образовывая тем самым две камеры – атмосферную и вакуумную. После установки диафрагмы корпус вальцуется для герметизации. Теперь две камеры соединены только рабочим клапаном, который в действие приводит педаль тормоза. Вакуумная камера направлена в сторону тормозного цилиндра, соответственно атмосферная в обратную.

Со стороны вакуумной камеры имеется технологическое отверстие, куда вставляется шланг от источника разрежения. И в режиме ожидания, в двух камерах поддерживается низкое давление (клапан рабочий открыт).

Возвратная пружина служит для возврата в ждущее состояние диафрагмы усилителя.

Мы не зря спрашивали в начале читателя об Эвересте. Потому, что в основу положен принцип разности давлений. Итак:

При нажатии на педаль тормоза, водитель приводит в действие рабочий клапан, который перекрывает связь между камерами. При дальнейшем нажатии открывается специальное отверстие, и атмосферная камера соединяется с атмосферой. Ну, а у атмосферы давление примерно составляет 760 мм. рт. ст.! Получается, что с одной стороны диафрагмы воздух разряжен, а со второй действует давление атмосферы плюс давление от педали. Шток цилиндра приводится в действие, и начинают срабатывать тормоза. Так происходит на автомобилях с бензиновым двигателем, потому, что источник разряжения искать не надо, он готов — впускной коллектор перед подачей топлива в цилиндры. У дизельных ДВС оказалось сложнее — пришлось установить вакуумный насос.

Вакуумный насос у разных автопроизводителей имеет свои отличия, например Форд, устанавливает насос, представляющий собой цилиндр у которого внутри двигается мембрана, создавая разряжение. Рено ставит на свои авто усилитель, у которого разряжение создается вращающимися лопатками.

Понятно, что на Эвересте давление меньше, (все-таки 8 км вверх!) Тормоза работать не будут! Но если сменить возвратную пружину на менее жесткую, то работа вакуумного усилителя тормозов вполне возможна!

РЕКОМЕНДУЕМ ТАКЖЕ ПРОЧИТАТЬ:

Вакуумный усилитель тормозов — устройство, принцип работы, плюс видео по замене

27.04.2013

Тормозная система автомобиля – система, без которой движение на машине невозможно, вот статья об устройстве тормозной системе. Да, двигаться вы, конечно, сможете, но вот остановиться — нет.

Тормозные системы на автомобилях и другом транспорте проходят свое постоянное развитие и совершенствование. Даже сегодня можно встретить все новые технологии, применяемые для улучшения тормозных характеристик автомобиля, а также автоматизации данного процесса.

А ведь изначально тормозная система приводилась в действие лишь мускульной силой человека, посредством рычагов и тросов, это позже она уже прибрела гидравлический механизм, позволяющий снизить прилагаемое усилие на педаль тормоза и при этом увеличить останавливающее усилие на тормозные колодки.

Устройство вакуумного усилителя тормозов.

И вот пришел новый этап развития систем, позволяющих увеличить тормозное усилие и при этом снизить прилагаемую мышечную силу человека, спровоцированный появлением вакуумного усилителя тормозов. Устройство этого вакуумного усилителя тормозов и его работа неразрывно связаны в один узел с главным тормозным цилиндром, последний представляет собой округлую камеру с находящейся в ней мембраной. Средняя часть мембраны зафиксирована на штоке толкателя тормозного цилиндра, а со стороны тормозной педали находится следящий клапан, который и приводит в действие усилитель в зависимости от положения педали тормозов.

Ну, а вакуумный усилитель действует, как это следует из его названия, благодаря вакууму, а точнее разряжению. В автомобиле разряжение берется либо из впускного коллектора, либо устанавливается специальный насос, создающий это разряжение.

Принцип работы вакуумного усилителя тормозов.

Принцип действия вакуумного усилителя следующий. Замкнутая камера с мембраной поделена на две части, к одной из них постоянно подведен шланг с разряжением, наличие разряжения либо атмосферного давления во второй полости регулируется следящим клапаном. Если подробнее, то это работает так: когда педаль находится в ненажатом положении, на диафрагму с обеих сторон воздействует разрежение, и она находится в неподвижном состоянии, а как только вы нажимаете на педаль тормоза, клапан перекрывает поступающее разряжение со стороны педали и начинает открывать канал, соединённый с атмосферой. В данной ситуации под действием разряжения мембрана начинает двигаться в сторону главного тормозного цилиндра, тем самым помогает толкать шток, то есть усиливая тормозное усилие. При продолжении давления на педаль, сечение отверстия, откуда в усилитель поступает атмосферное давление, увеличивается, а с ним увеличивается и усилие на тормозной цилиндр. Таким образом такое устройство, как вакуумный усилитель тормозов, позволяет увеличить тормозное давление на колодки и силу торможения.

Работоспособность вакуумного усилителя тормозов проверяется следующим образом: если нажать педаль тормоза, а после завести двигатель, вы должны почувствовать, как она сильно провалиться под вашей ногой, если педаль осталась на месте, то, скорее всего, у вашего вакуумного усилителя какие-то неполадки. И тогда вам следует обратиться на сервисную станцию, либо, если есть желание и возможность, попробовать самим разобраться в возникшей проблеме.

Видео о замене вакуумного усилителя тормозов