Тема № 7 Диагностика антиблокировочной системы тормозов
Общие сведения
Тормозная система предназначена для снижения скорости движения автомобиля вплоть до полной остановки и обеспечения его неподвижности во время стоянки. В процессе торможения кинетическая энергия автомобиля переходит в работу трения между фрикционными накладками и тормозным барабаном, или диском, а также между шинами и дорогой.
К тормозам автомобилей предъявляют следующие основные эксплуатационные требования:
1) минимальный тормозной путь при заданной скорости движения и весе автомобиля или прицепа;
2) одновременность начала торможения всех колес;
3) тормозная сила на колесе;
4) установившееся замедление;
5) удельная тормозная сила;
6) малое время срабатывания привода;
7) усилие, приведённое на педаль тормоза;
8) равенство тормозных сил на правых и левых колесах одной оси.
Современные автомобили и автопоезда должны иметь рабочую, запасную и стояночную тормозные системы. Грузовые автомобили и автопоезда полной массой свыше 12 т, автобусы массой свыше 5 т, предназначенные для эксплуатации в горных районах, дополнительно должны иметь вспомогательную тормозную систему.
К тормозным системам предъявляют следующие требования:
- обеспечение эффективного торможения;
- сохранение устойчивости автомобиля при торможении;
- стабильные тормозные свойства;
- высокая эксплуатационная надежность;
- удобство и легкость управления, определяемые усилием, прикладываемым к педали и её ходом.
Рабочая тормозная система предназначена для управления скоростью автотранспортного средства и его остановки с необходимой интенсивностью. У современных автомобилей она является основной системой и воздействует на ее рабочие органы – колесные тормоза.
Запасная тормозная система предназначена для уменьшения скорости и остановки автотранспортного средства при отказе рабочей тормозной системе.
Стояночная тормозная система служит для удержания автотранспортного средства в неподвижном состоянии. Она воздействует на колесные тормоза рабочей тормозной системы или специальный дополнительный тормоз, связанный с трансмиссией автомобиля.
Вспомогательная тормозная система предназначена для уменьшения энергонагруженности тормозных механизмов рабочей тормозной системы, например при движении на длинных спусках. Она состоит из моторного или трансмиссионного тормоза – замедлителя. Тормозная система состоит из тормозных механизмов и тормозного привода.
По форме вращающихся элементов различают следующие виды тормозных механизмов: барабанные и дисковые.
По виду приводов различают: гидравлические, пневматические и комбинированные.
В тормозной системе могут возникать следующие неисправности:
1) неэффективное торможение (слабое действие тормозов);
2) заклинивание тормозных колодок и невозвращение их в исходное положение после окончания нажатие на тормозную педаль;
3) неравномерное действие тормозов правого и левого колес одной оси;
4) неравномерное действие тормозов передней и задней оси;
5) утечка тормозной жидкости или попадание воздуха в систему гидравлического привода;
6) не герметичность системы пневматического привода.
Также вследствие износа или замасливания тормозных накладок снижается эффективность тормозов.
Негативное действие оказывает слишком малый или отсутствующий зазор между накладками колодок и тормозным барабаном, а также ослабление или поломка возвратных пружин колодок, приводящих к заеданию или притормаживанию колес. Износ эксцентриковых осей колодок, их разжимного кулака снижает эффективность действия колодок.
Виды стендов для диагностики тормозных систем автомобилей
Испытание тормозных механизмов на стендах имеет следующие преимущества по сравнению с дорожными:
- точность испытания;
- возможна раздельная проверка каждого тормозного механизма;
- безопасность испытания;
- возможность имитации любых дорожных условий;
- возможность стандартизации условий испытаний;
- малые затраты времени, средств и сроки окупаемости.
Тормозные стенды бывают:
1) роликовые;
2) площадочные.
Роликовые стенды подразделяются на следующие виды:
С различным расположением роликов (рис. 1);
Рисунок - 1. Роликовые стенды: а) симметричные; б) не симметричные
2. С расположением и количеством рабочих роликов соединенных с при-
водным устройством:
а) переднеприводной;
б) заднеприводной;
в) привод на оба ролика.
3. По способу нагружения тормозных механизмов:
а) инерционные;
б) силовые;
в) комбинированные.
- Инерционные тормозные стенды (роликовые)
На данных стендах колеса автомобиля разгоняют с помощью привода или двигателя автомобиля до скорости 30 – 100 км/ч. После чего производят торможение, привод двигателя отключается, тормозные механизмы поглощают кинетическую энергию вращающихся колес и роликов, а измерительные системы регистрируют параметры процесса торможения (инерционные датчики и тахогенераторы).
Достоинства данного стенда – приближение режимов работы тормозов при испытаниях к близким эксплуатационным условиям.
Для измерения усилия на тормозную педаль применяют депрессоры, которые устанавливаются на тормозную педаль.
Стенд СД2М- 4ПИ (рис. 2) состоит из двух тележек, каждая из которых имеет два беговых барабана 5 и 9, инерционные массы 3 и 16, ролики-датчики 6 и 10, тормозное устройство беговых барабанов и натяжные устройства цепной передачи. Все эти детали и устройства смонтированы на одной раме. Беговые барабаны имеют рифленую поверхность. Оси барабанов и инерционных масс установлены на двухрядных сферических подшипниках. Ведущие беговые барабаны связаны между собой муфтой выключения. Между ведущими и ведомыми барабанами, а также между инерционными массами имеется цепная передача соответственно с передаточными отношениями 1 и 2,29. Беговые барабаны имеют тормозные устройства колодочного типа, приводимые в действие с помощью тормозных камер.
Между ведущими и ведомыми беговыми барабанами стенда установлены ролики-датчики 6 и 10 и выталкиватель. Ролики-датчики предназначены для измерения пути разгона, свободного качения колес (наката) и тормозного пути каждого колеса автомобиля.
Внутри каждого ролика-датчика 6 и 10 вмонтированы фотоимпульсные датчики, которые регистрируют путь разгона, наката и тормозной.
Один фотоимпульс соответствует одному обороту ролика-датчика, и, зная длину окружности последнего, на указательном приборе или по таблице легко определяется путь, проходимый автомобилем. Скорость движения автомобиля определяется с помощью тахогенератора 7, соединенного через муфту с беговым барабаном.
Рисунок - 2. Схема диагностического стенда СД2М-4ПИ: 1 – пульт проверки электрооборудования; 2 – подъемник; 3 – инерционная масса правая; 4, 12 – муфты выключения; 5 – беговые барабаны правые; 6 – ролик-датчик правый;
7 – тахометр; 8 – фиксирующее устройство; 9 – беговые барабаны левые; 10 – ролик-датчик левый; I, II – карданная передача; 13 – редуктор угловой; 14 – датчик индуктивный; 15 – карданная передача; 16 – инерционная масса левая; 17 – электротормоз; 18 – весовой механизм тормоза; 19 – пулы управления центральный; 20 – электрошкаф; 21 – жидкостный реостат; 22 – расходомер топлива; 23 – осциллоскоп.
Кроме муфты выключения 4, связывающей ведущие беговые барабаны, имеется еще одна муфта 12, установленная между ведущим барабаном и редуктором 13. Обе муфты служат для рассоединения беговых барабанов и отключения их от нагрузочного приводного устройства, т. е. от электрической машины и реостата. Приводное нагрузочное устройство – это балансирная электромашина СТЭ-55-1500, служащая для осуществления разгона (движения) автомобиля на стенде (по беговым барабанам) при неработающем двигателе автомобиля, а также для создания нагрузки на двигатель автомобиля и его трансмиссию при измерении тяговых качеств. Усилие от электродвигателя или от двигателя автомобиля к беговым барабанам передается через карданную передачу 15 (или цепь), редуктор, когда привод на правые и левые барабаны осуществляется раздельно, муфту 12. Муфты 4 и 12 зубчатые, постоянно замкнутые с помощью винтовой пружины. Выключаются муфты тормозными камерами.
Инерционные массы предназначены для имитации массы автомобиля. Мощность, затрачиваемая в обычных условиях для разгона автомобиля на стенде (когда автомобиль неподвижен), поглощается инерционными массами стенда.
При диагностировании автомобиля на стенде выполняют следующие операции.
1. Устанавливают автомобиль передними колесами на беговые барабаны.
2. Измеряют сходимость передних колес. Включают пульт управления, передачу стенда, поднимают ролики-датчики до прижатия их к шинам. Включают электромашину и реостат, доводят скорость вращения колес до 25 км/ч, при которой снимают показания на пульте управления. Затем ролики-датчики опускают.
3. Проверяют эффективность передних тормозов. Автомобиль затормаживают ручным тормозом, включают низшую передачу в коробке перемены передач автомобиля. Создают нужное давление в системе пневматического привода или усилие около 500 Н для гидравлического привода, и колеса разгоняют до скорости 34 км/ч. Включают на пульте нужные приборы и устройства, тормозят до полной остановки колес резким нажатием на тормозную педаль. На пульте управления фиксируется тормозной путь каждого колеса, полученный от роликов-датчиков.
4. Измеряют сопротивление качению передних колес. Для этого беговые барабаны разгоняют электромашиной до скорости 23 км/ч и по показаниям весового механизма определяют сопротивление качению каждого переднего колеса.
5. Устанавливают автомобиль задними колесами на беговые барабаны и закрепляют его.
6. Регулируют устойчивые обороты холостого хода двигателя с использованием пульта управления.
7. Проверяют эффективность задних тормозов так же, как передних, только задние колеса разгоняют до скорости движения автомобиля 40...45 км/ч за счет автомобильного двигателя, а торможение осуществляют при скорости 30 км/ч, при этом разъединяют муфты 4 и 12.
8. Проверяют эффективность ручного тормоза за счет разгона беговых барабанов электромашиной до скорости 23 км/ч.
9. Определяют механические потери в трансмиссии за счет разгона беговых барабанов электромашиной.
10. Определяют путь и время разгона автомобиля при работе автомобильного двигателя. Показатели фиксируют на пульте управления стендом.
11. Определяют путь наката, расход топлива на холостом ходу и под нагрузкой, мощность двигателя.
Параметры, замеряемые стендом следующие:
- тормозной путь;
- тормозная сила на колесах;
- удельная тормозная сила;
- время срабатывания привода;
- усилие на органе управления.
- Инерционные тормозные стенды (площадочные)
В основу работы стенда положен принцип прямого измерения тормозной силы с помощью силоизмерительных датчиков, установленных под измерительными платформами.
Эти стенды обеспечивают измерение тормозной силы рабочей и стояночной тормозной системы, суммарного схождения колес и дают оценку состояния подвески по амплитудам колебаний после торможения. Данный стенд легко определяет тормозные усилия на автомобилях с постоянным полным приводом и антиблокировочной системой.
В состав стенда входят (рис. 3):
1) измерительные платформы, для определения тормозных свойств и состояния подвески автомобиля;
2) устройства определения суммарного схождения колес;
3) компьютерный блок.
Рис. 3. Инерционный площадочный тормозной стенд
Датчики измеряют силу, приложенную к поверхности платформы, возникающую при торможении испытуемого автомобиля. Тормозные усилия сканируются индуктивными датчиками в течение всего времени (интервал 0,05 с) торможения и обрабатываются компьютером.
Устройство определения суммарного схождения колес состоит из двух установленных параллельно платформ – подвижной и неподвижной. Поперечное отклонение подвижной платформы под действием силы, вы званной наличием угла схождения, измеряются с помощью трансформа торного датчика и обрабатываются компьютерным блоком.
С помощью данных, полученных при испытании тормозных свойств и суммарного схождения колес и с использованием компьютерного блока, осуществляется оценка состояния подвески автомобиля.
Скорость автомобиля во время прохождения теста должна составляет 5 –10 км/ч.
Недостатком стенда являются:
- недостаточная безопасность проведения испытаний;
- необходимо место для разгона автомобиля.
Параметры, замеряемые стендом:
1) тормозной путь;
2) установившееся замедление;
3) удельная тормозная сила;
4) относительная разность тормозных сил на правых и левых колесах одной оси;
5) схождения колес;
6) техническое состояние элементов подвески.
- Силовые тормозные стенды
Принцип работы стенда заключается в принудительном вращении колес диагностируемой оси автомобиля от опорных (ведущих) роликов и измерении сил, возникающих на поверхности опорных роликов при торможении.
Стенд обеспечивает возможность измерения веса оси во время опускания ее на опорные ролики. Опорные ролики приводятся во вращение от мотор-редукторов, и прикрепленным к ним рычагом опираются на датчики силоизмерительных систем.
Возникающие при торможении реактивные моменты передаются на тензорезисторные (индуктивные) датчики, которые вырабатывают электрические сигналы, пропорциональные тормозным силам на каждой паре роликов. Скорость вращения колес автомобиля контролируется следящими роликами, которые прижаты к колесам диагностируемой оси. Скорость вращения следящих роликов контролируется датчиками проскальзывания.
Сигналы от тензорезисторных датчиков поступают в микропроцессорный контроллер (ЭВМ), где они автоматически обрабатываются по специальной программе обработки результатов измерений и предоставляются в виде графических и цифровых результатов на мониторе ПЭВМ.
Конструкция и программа управления стенда предусматривают измерение тормозных сил полноприводных автомобилей, не имеющих дифференциала между ведущими осями путем реверса роликовых пар.
Параметры, замеряемые стендом следующие:
- тормозной путь;
- усилие на органе управления;
- время срабатывания тормозной системы;
- тормозная сила на колесе;
- установившееся замедление;
- удельная тормозная сила;
- относительная разность тормозных сил на правых и левых колесах одной оси;
- нагрузка оси;
- овальность колес диагностируемой оси.
Конструкция и программа управления стенда предусматривают:
- измерение тормозных сил полноприводных автомобилей, не имеющих дифференциала между ведущими осями путем реверса роликовых пар;
- измерение тормозных сил автомобилей оснащенных АБС, которая начинает срабатывать со скорости 5,5–7,5 км/ч.
Принцип работы стенда (рис. 4) заключается в принудительном вращении колес диагностируемой оси автомобиля от опорных роликов и измерении сил, возникающих на поверхности опорных роликов при торможении. После въезда диагностируемой оси на роликовую установку и при срабатывании левого и правого датчиков наличия автомобиля производится взвешивание оси с помощью датчиков веса. Затем приводятся во вращение опорные ролики роликовой установки. Вращение происходит с заданной скоростью (4–5 км/ч) от моторов-редукторов. Резко нажимается педаль тормоза. Возникающие при торможении реактивные моменты передаются на датчики, которые вырабатывают электрические сигналы, пропорциональные тормозным силам на каждой паре роликов. Скорость вращения колес автомобиля контролируется следящими роликами, которые прижаты к колесам диагностируемой оси.
Скорость вращения следящих роликов контролируется датчиками проскальзывания. Момент начала воздействия на педаль тормоза фиксируется кнопкой, расположенной на датчике усилия, который предназначен также для определения усилия на педаль тормоза.
Сигналы всех датчиков поступают в контроллер датчиков, расположенный на роликовой установке.
Рисунок - 4. Стенд силовой роликовый СТМ-3500: 1 – основание, 2 – ролик тормозной, 3 – привод, 4 – преобразователь силы, 5 – ролик следящий, 6 – датчик проскальзывания, 7 – датчик наезда, 8 – датчик веса.
Сигналы датчиков усиливаются до необходимой величины прецизионными усилителями, преобразуются в цифровой код и поступают в микропроцессор, который производит предварительную обработку поступающей информации. По запросу от персонального компьютера микропроцессор передает полную информацию о состоянии датчиков тормозного стенда.
- Комбинированные тормозные стенды
Служат для инерционной проверки величины тормозного пути каждого колеса, тормозной силы (по замедлению), времени срабатывания тормозного привода и одновременности торможения колес, проверяют тормоза при очень малых скоростях, в силовом режиме.
Скорость вращения роликов изменяется в пределах от 0 до 100 км/ч.
Колеса автомобиля раскручиваются до любой скорости в указанных пределах электродвигателями постоянного тока. В начале торможения отключаются приводы от электродвигателей, и каждое колесо продолжает свободно вращаться. Одновременно с началом торможения включаются датчики (инерционные и силовые), показывающие величину тормозного пути каждого колеса и время срабатывания тормозов.
Инерционные датчики позволяют судить о состоянии тормоза каждого колеса по величине максимального замедления.
Для измерения усилия на тормозную педаль применяют депрессоры, которые устанавливаются на тормозную педаль.
Дорожные тормозные испытания автомобиля
Несмотря на присущие им недостатки (сложная организация, меньшая точность и худшая повторяемость результатов), они позволяют наиболее полно оценить тормозные свойства испытуемого автотранспортного средства.
Это объясняется тем, что объектом испытания при дорожных испытаниях является автомобиль в целом и, следовательно, имеется возможность учесть влияние на тормозные свойства геометрических и весовых параметров автомобиля, взаимодействие элементов тормозных систем — привода и тормозных механизмов, влияние торможения двигателем, потерь в трансмиссии, вибраций и т. п.
В зависимости от поставленных задач и возможностей, дорожные испытания могут проводиться или на специальных дорогах, где максимально исключены помехи от постороннего движения (полигонные испытания), или на выбранных участках дорог общего пользования, которые позволяют проверить тормозные системы в специфических условиях (например, при движении с постоянной скоростью на затяжном уклоне), или непосредственно в реальных условиях эксплуатации — в горах, в городе, на междугородных трассах, в карьерах и т. п.
Полигонные тормозные испытания предназначены в основном для определения максимальных тормозных свойств автомобиля. Они проводятся на прямой и горизонтальной динамометрической дороге, имеющей асфальто-бетонное или цементно-бетонное покрытие, эффективные ограждения, петли для разворотов и т. п.
Испытания на специальных участках дороги общего пользования проводятся при отсутствии полигона, а также для определения тормозных свойств, при специфических режимах работы тормозных механизмов. Основная трудность при проведении таких испытаний — это соблюдение требований безопасности. Так, при спуске автомобиля на тормозах с заданного уклона приходится перекрывать движение в обе стороны трассы, а иногда и конвоировать испытуемый автомобиль.
Основные дефекты при неисправности тормозной системы с ABS
- Нарушена курсовая устойчивость при торможении (автомобиль уводит в одну из сторон или разворачивает)
Неисправен электромагнитный клапан гидравлического модулятора/блока управления ABS.
Неисправен датчик ABS.
Неисправны тормозные механизмы/колодки.
Нарушена правильность подсоединения гидравлических линий/электропроводки.
Нарушена регулировка углов установки передних колес.
На одну ось автомобиля (переднюю или заднюю) установлены колеса разного типоразмера.
Неправильно (неравномерно) накачаны шины.
Неисправен гидромодулятор системы динамической стабилизации (VDC).
Неисправен модуль управления VDC.
Неровная дорога.
- Чрезмерна длина тормозного пути
Неисправен электромагнитный клапан гидравлического модулятора/блока управления ABS.
Неисправен датчик ABS.
В тормозную систему попал воздух.
На одну ось автомобиля (переднюю или заднюю) установлены колеса разного типоразмера.
Неправильно (неравномерно) накачаны шины.
- Происходит преждевременная блокировка колес
Неисправен электромагнитный клапан гидравлического модулятора/блока управления ABS.
Неисправен датчик ABS.
Неисправны тормозные механизмы/колодки.
Нарушена правильность подсоединения гидравлических линий/электропроводки.
- Тормоза «прихвачены»
Неисправен электромагнитный клапан гидравлического модулятора/модуля управления ABS.
Неисправен датчик ABS.
Неисправен главный тормозной цилиндр (ГТЦ).
Неисправны тормозные механизмы (например, заклинен поршень).
Нарушена правильность подсоединения гидравлических линий/электропроводки.
Нарушена регулировка стояночного тормоза.
Нарушена регулировка хода педали ножного тормоза.
Нарушена регулировка углов установки колес.
На одну ось автомобиля (переднюю или заднюю) установлены колеса различного типоразмера.
- Чрезмерно велик ход педали ножного тормоза
Нарушена соответствующая регулировка.
В тормозную систему попал воздух.
Нарушена правильность подсоединения гидравлических линий/электропроводки.
- При торможении автомобиль чрезмерно зарывается носом
Неисправен электромагнитный клапан гидравлического модулятора/модуля управления ABS.
Неисправен датчик ABS.
Изношены или повреждены компоненты подвески, либо ослабло их крепление.
Неисправны тормозные механизмы/колодки.
Нарушена правильность подсоединения гидравлических линий/электропроводки.
Нарушена регулировка углов установки колес.
На одну ось автомобиля (переднюю или заднюю) установлены колеса разного типоразмера.
Неправильно накачаны шины.
Неровная дорога.
- Вибрации педали ножного тормоза при торможении на скользкой дороге
Нормальный признак срабатывания ABS (при торможении).
Неровная поверхность дороги.
- Функционирование гидромодулятора ABS сопровождается посторонними шумами
Неисправна опорная втулка гидромодулятора.
Неисправен датчик ABS.
Повреждены тормозные линии.
- При движении по скользкому покрытию возникают шумы в передней части автомобиля
Неисправна опорная втулка гидромодулятора ABS.
Неисправен датчик ABS.
Неисправен ГТЦ.
Неисправны тормозные механизмы/колодки.
Неисправны гидравлические линии тормозного тракта.
Неисправен вакуумный усилитель тормозов/контрольный клапан.
Изношены или повреждены компоненты подвески, либо ослабло их крепление.
- При движении по скользкому покрытию возникают шумы в задней части автомобиля
Неисправен датчик ABS.
Неисправны тормозные механизмы/колодки.
Неисправен стояночный тормоз.
Неисправны гидравлические линии тормозного тракта.
Изношены или повреждены компоненты подвески, либо ослабло их крепление.
Диагностика антиблокировочной системы (ABS)
На данный момент большинство выпускаемых автомобилей оснащаются антиблокировочной системой. Это одна из самых важных частей тормозной системы, обеспечивающая безопасное и комфортное торможение. Суть в том, что АБС препятствует блокировке передних колес во время торможения, что позволяет водителю не потерять контроль над автомобилем во время экстренного торможения.
Чтобы гарантировать безопасность, антиблокировочная система должна быть полностью исправной. Проверить исправность АБС можно только с помощью профессиональной диагностики на профессиональном оборудовании.
Если взглянуть на устройство антиблокировочной системы, то мы увидим, что она состоит из датчиков и электронного блока, который обрабатывает поступающие в него данные. Датчики же считывают угловые скорости колеса, а затем посылают эту информацию в обрабатывающий блок. Блок, в свою очередь, регулирует открывание и закрывание клапанов, встроенных в тормозную систему. Тем самым он регулирует давление жидкости.
Существует четыре наиболее частые неисправности АБС:
Отключение антиблокировочной системы в результате ошибки при тестировании.
Неправильное распознавание сигналов угловых скоростей, обрыв жгутов датчиков, ошибки в блоке контроллера.
Отключение после исправного тестирования. Окисление контактов проводов, их обрыв, замыкание датчика на массу, обрыв провода массы питания, а также контроллера.
Обнаружение ошибки после тестирования без отключения. Причиной чаще всего является обрыв в датчике, разный уровень давления в колесах, в неравной степени изношенный рисунок протектора.
Ошибка при включения АБС с отказом включения. Происходит это по причине обрыва в жгутах датчиков, проводов от датчиков, износа подшипников ступиц, наличия люфта, а также надломов ротора колесных датчиков.
Контрольные вопросы по теме занятия:
Требования, предъявляемые к тормозам автомобили?
Какие тормозные системы бывают в автомобиле?
Какие основные неисправности возникают в рабочей тормозной системе?
Как классифицируют тормозные стенды?
Устройство и принцип работы инерционного роликого тормозного стенда?
Методика проведения испытаний и измеряемые параметры инерционного роликового тормозного стенда?
Устройство и принцип работы инерционного площадочного тормозного стенда?
Методика проведения испытаний и измеряемые параметры инерционного площадочного тормозного стенда?
Устройство и принцип работы силового роликого тормозного стенда?
Методика проведения испытаний и измеряемые параметры силового роликого тормозного стенда?
Неисправности системы ABS?
Диагностика антиблокировочной системы?