Принцип работы четырехконтурного крана на грузовых машинах
Клапан защитный 4-контурный: надежная работа пневмосистемы автомобиля
Пневматическая система автомобилей и автобусов для повышения надежности разделена на несколько контуров. Разделение системы на контуры и их защита от утечек обеспечивается защитным клапаном — об этом устройстве, его типах, конструкции и работе, а также о правильном выборе и замене читайте в статье.
Что такое защитный клапан?
Защитный многоконтурный клапан — компонент пневматической системы транспортного средства, клапан с одним входом и несколькими выходами, используемый для разделения воздуха от компрессора на несколько контуров и защиты контуров и всей системы от утечек.
Многоконтурные защитные клапаны выполняют несколько функций:
Защитный клапан устанавливается в питающей магистрали за компрессором, влагомаслоотделителем, теплообменником (охладителем воздуха), регулятором давления м конденсационным ресивером (если он предусмотрен). В системе может работать один или два многоконтурных защитных клапанов. В зависимости от типа и назначения, они разделяет систему на несколько автономных контуров:
Защитный клапан играет важную роль в работе пневмосистемы, ее надежности и безопасности.
Типы, устройство и принцип работы защитных клапанов
Сегодня существует две группы защитных клапанов:
Многоконтурные клапаны бывают трех основных типов — 2-х, 3-х и 4-х контурные. Соответственно, эти агрегаты содержат два, три или четыре защитных клапана, каждый из которых работает на свой контур. Многоконтурные клапаны компактные и надежные, поэтому они находят самое широкое применение на различных типах техники с пневмосистемами.
Конструктивно защитный клапан независимо от конструкции объединяет несколько элементов:
Основные элементы агрегата — перепускные клапаны мембранного (диафрагменного) или поршневого типа, уравновешенные пружинами. Пружины клапанов и регулировочные винты располагаются в индивидуальных или интегрированных корпусах (крышках) с колодцами. Клапанные механизмы могут располагаться на одной поверхности устройства или парами по разные стороны. Давление открытия клапанов может регулироваться, что позволяет устанавливать приоритет наполнения контуров системы при запуске двигателя транспортного средства. Обычно первыми открываются клапаны контуров рабочих тормозов, затем срабатывают клапаны вспомогательных систем.
Работает защитный многоконтурный клапан просто. При запуске двигателя в подводящей магистрали повышается давление, сжатый воздух при достижении определенного давления (510-555 кПа для разных моделей автомобилей) преодолевает упругость пружин и поочередно открывает клапаны — происходит наполнение контуров. При достижении рабочего давления во всех контурах подача воздуха прекращается (компрессор отключается от системы регулятором давления). Если давление в подводящей магистрали по тем или иным причинам снижается (поломка компрессора или некорректная работа регулятора, возникновение утечек), клапаны закрываются, герметизируя контуры системы. В этом случае запаса воздуха в ресиверах хватает для торможения транспортного средства и устранения неисправности.
Несколько иначе клапан работает при возникновении утечки в одном из контуров. При исправности всех контуров их клапаны открыты, поэтому вся пневматическая система становится единым воздушным резервуаром. Если же в одном из контуров возникает утечка, давление воздуха снижается сразу во всей системе, и в какой-то момент (при достижении давления закрытия клапана контура, в котором возникла утечка) несколько или сразу все клапаны закрываются (все зависит от регулировки этих клапанов) — это препятствует утечке воздуха из исправных контуров. При расходовании воздуха давление в исправных контурах снижается до уровня, при котором включается компрессор — в питающей магистрали растет давление, все клапаны открываются, но при достижении давления закрытия перепускного клапана неисправного контура вновь закрываются, а излишки воздуха уходят через клапан неисправного контура. Таким образом, в исправных контурах сохраняется давление несколько ниже рабочего, однако его достаточно для уверенного управления транспортным средством.
Как верно выбрать и заменить защитный клапан
В процессе эксплуатации автомобиля защитный клапан подвергается различным нагрузкам и негативным воздействиям, в результате которых могут возникать неисправности. Наиболее часто клапаны перестают работать в результате замерзания конденсата в холодное время года, также нередко наблюдается потеря герметичности уплотнителей, износ, деформация и поломка деталей. При обнаружении неисправности клапаны демонтируются и, если это возможно, подвергаются ремонту. Если же неисправность нельзя устранить, узел следует заменить в сборе.
Для замены следует выбирать защитный клапан того же типа, что был установлен ранее — это гарантирует нормальную работу узла в установленном диапазоне давлений. Также можно использовать аналоги клапанов, однако они должны подходит не только по характеристикам, но и по монтажным размерам. При установке клапана следует следить за соблюдением правильности соединения его выводов с воздушными магистралями. Затем при необходимости выполняется регулировка перепускных клапанов для обеспечения нужного порядка заполнения контуров.
При правильном выборе и монтаже защитный клапан будет верно исполнять свои функции, обеспечивая надежную работу всех контуров пневмосистемы и безопасность автомобиля.
Устройство и принцип работы пневмосистемы европейских грузовиков
Система подготовки воздуха для пневмосистемы
Компрессор 1 подает сжатый воздух через регулятор давления 2 в осушитель воздуха 3. Назначением автоматического регулятора является поддержание давления воздуха в пневмосистеме в заданных пределах, к примеру (7.2 – 8.1 бар). Осушитель удаляет из воздуха содержащаяся в нем влагу, которая выводится из системы через вентиляционный канал. Подготовленный воздух подводится к 4-х контурному защитному пневмоклапану 4, который препятствует снижению рабочего давления в тормозной системе при отказе в одном или нескольких контурах системы тормозов. Ресиверы (6 и 7) обеспечивают работу контуров первой и второй тормозной системы через тормозной кран 15. В контур 3 воздух поступает от ресивера 5 через автоматическую соединительную головку 11, кран управления тормозом прицепа 17, 2-х позиционный клапан (2-х ходовой), обратный клапан 13, кран включения стояночной тормозной системы 16 и ускорительный клапан 20 в камеру пружинного энергоаккумулятора пневмоцилиндра 19. Контур 4 предназначен для питания вспомогательных потребителей сжатого воздуха, например, моторного тормоза. В прицепную тормозную систему воздух подводится через соединительную головку 11 и шланг ресиверу. Затем, через магистральный воздушный фильтр 25 и тормозной кран прицепа 27 он поступает в ресивер 28 и далее к ускорительным клапанам ABS 38.
Рабочая тормозная пневмосистема
При открытии тормозного крана 15 через магнитный клапан АВ 5 39 воздух поступает в тормозную камеру 14 (передняя ось грузовика) и на автоматический регулятор тормозных усилий 18. Регулятор включается и направляет воздух в рабочую камеру пневмоцилиндров 19 через магнитный клапан 40. Давление в тормозных камерах, соответственно и усилие, необходимое для торможения, зависит от степени нажатия на педаль тормозного крана, а также от его загрузки автомобиля. При этом величина давления, регулируемая нагрузкой на грузовик, регулируется автоматическим регулятором тормозных усилий 18, который соединен с задней осью шарнирным соединением.
При загрузке и разгрузке автомобиля изменяется расстояние между рамой и осью грузовика. Таким же образом осуществляется управление давлением в системе тормозного привода.
Кроме автоматического регулятора тормозных усилий через магистраль управления приводится в действие клапан нулевой-полной нагрузки в тормозном кране грузовика. Так же и давление тормозной системе привода колес передней оси корректируется в зависимости от загрузки грузовика.
Управление краном управления тормозами прицепа 17 осуществляется обоими рабочими контурами системы тормозов. При этом, сам кран осуществляет подачу воздуха через соединительную головку 12 и шланг на тормозной кран прицепа 27. При этом, начинается поступление сжатого воздуха от ресивера 28 через тормозной кран прицепа, кран растормаживания прицепа 32, пневмоклапан соотношения давлений 33 к автоматическому регулятору тормозных сил 34, а также к ускорительному клапану АВ 5 37. Регулятор же тормозных сил 34 управляет Ускорительным клапаном.
Сжатый воздух поступает в тормозные пневматические камеры 29 передней оси автомобиля, а через регулятор тормозных сил 35 и при срабатывании ускорительных клапанов АВ 5 38 — к тормозным камерам 31. Давление в тормозной системе прицепа согласуется с давлением тормозной системы грузового автомобиля при помощи автоматических пневморегуляторов 34 и 35 тормозных сил и устанавливается таким, какое требуется для данной степени загрузки прицепа. Пневмоклапан 33 уменьшает величину давления на тормозных колодках для избегания блокировки колес передней оси в режиме притормаживания.
Ускорительные клапаны АВ 5 в прицепе и магнитные клапаны АВ 5 в грузовом автомобиле управляют (создание, поддержание и сброс) величиной давления в тормозных камерах и включаются с помощью электронных блоков АВ 5 (36 или 41). Это управление осуществляется независимо от давления, создаваемого тормозными кранами грузового автомобиля или прицепа.
В нерабочем состоянии (магниты обесточены) краны выполняют функцию ускорительных клапанов и служат только для быстрой подачи и сброса давления в тормозных камерах.
Стояночная тормозная пневмосистема
При изменении положения рычага тормозного крана с ручным управлением 16 полностью сбрасывается рабочее давление сжатого воздуха в пружинном энергоаккумуляторе пневмоцилиндра 19. В таком состоянии усилие на колесные тормозные механизмы, прилагается за счет сил упругости пружин пневмоцилиндров. Одновременно сбрасывается давление воздуха в магистрали на участке от тормозного крана 16 с ручным управлением до крана управления тормозом прицепа 17. При стоянке автопоезда удержание прицепа осуществляется путем подачи давления в управляющую магистраль. Так как, Директивы Совета Европейского Экономического Сообщества (ККЕС) включают требование, чтобы грузовой автопоезд (грузовой автомобиль и прицеп) мог удерживаться на месте только за счет тормозной системы автомобиля, то в тормозной системе прицепа можно сбросить давление переводом рычага тормозного крана с ручным управлением в «Положение контроля». Это позволяет проверить, отвечает ли стояночная тормозная система автопоезда требованиям ККЕО.
Вспомогательная тормозная система
При отказе рабочих тормозных контуров 1 и 2 автопоезда можно затормозить с помощью пружинных энергоаккумуляторов пневмоцилиндров 19. Усилие на торможение, необходимое для тормозных механизмов колес, создается, как уже указывалось в разделе «Стояночная тормозная система», за счет силы упругости предварительно сжатых пружин энергоаккумуляторов пневмоцилиндров 19. При этом, давление в пневмоцилиндрах сбрасывается не полностью, а только до уровня, необходимого для создания требуемого усилия торможения.
Торможение прицепа в автоматическом режиме (экстренное торможение)
В случае разрыва давление в магистрали мгновенно падает до атмосферного. В результате этого срабатывает тормозной кран 27 и начинается процесс экстренного торможения. При срабатывании рабочей тормозной системы встроенный в клапан управления тормозом прицепа 17, двухходовой двухпозиционный клапан перекрывает проходное сечение в направлении соединительной головки 11 магистрали снабжения сжатым воздухом. Таким образом, разрыв магистрали управления тормозной системы вызовет быстрое падение рабочего давления и в течение законодательно регламентированного времени (не более двух секунд) сработает тормозной кран прицепа 27. Начнется автоматическое торможение. При этом, обратный клапан 13 предотвращает случайное срабатывание стояночной тормозной системы при падении давления в магистрали подачи сжатого воздуха к тормозной системе прицепа.
Компоненты блока АВ 5
Как правило, в оборудование европейского грузовика входит: три контрольными лампы текущего контроля системы, реле, инфомодуль и розетка АВ5 (24В). После включения зажигания загорается контрольная лампа желтого цвета, если автомобиль с прицепом без системы АВ 5 или питающий кабель разорван. Контрольная лампа красного цвета гаснет, если автомобиль набрал скорость более семи км\ч и блок АВ5 не обнаружил неисправности в системе.
Принцип работы четырехконтурного клапана
Принцип работы четырехконтурного клапана
Четырехконтурный защитный клапан WABCO 934 702 …0
Поддержание давления в исправных тормозных контурах при выходе из строя одного или нескольких контуров в четырех-контурных тормозных пневматических системах.
В зависимости от типа исполнения 4 контура включаются параллельно и осуществляется равнозначное наполнение всех 4 контуров или контуры 3 и 4 подключаются дополнительно к контурам 1 и 2. Четырехконтурный предохранительный клапан в зависимости от исполнения либо не имеет ни одного, либо по одному дроссельному отверстию в каждом контуре, которые при выходе из строя одного контура обеспечивают давление в тормозной системе от 0 бар и выше.
Сжатый воздух, проходящий от регулятора давления через впускное отверстие 1 в предохранительном клапане, через обводные отверстия (а, b и с) попадает через обратные клапаны (h, j, q и r) в 4 контура пневматической тормозной системы.
Одновременно под клапанами (g, k, p и s) создается давление, которое при достижении установленной величины открытия (= гарантированное давление) открывает их. Мембраны (f, l, o и t) приподнимаются встречая сопротивление пружин сжатия (c, m, n и u). Сжатый воздух через впускные отверстия 21 и 22 проходит к воздушным баллонам контуров 1 и 2 рабочей тормозной системы, а также через впускные отверстия 23 и 24 к контурам 3 и 4. От контура 3 осуществляется снабжение сжатым воздухом вспомогательной и стояночной тормозных систем грузового автомобиля, а также прицепа, а от контура 4 — прочих дополнительных потребителей.
Если один контур (например, контур 1) выходит из строя, то воздух из других трех контуров стремится в неисправный контур до достижения динамической величины давления закрытия клапанов. Под воздействием усилия пружин сжатия (c, m, n и u) клапаны (g, k, p и s) закрываются. При заборе воздуха из контуров 2, 3 или 4, следствием чего является падение давления, они снова наполняются до достижения установленной величины открытия неисправного контура.
Поддержание давления в исправных контурах при выходе из строя других контуров происходит аналогичным образом.
При выходе из строя одного контура (например, контура 1) и падении давления внутри исправных контуров до 0 бар (при продолжительном простое автомобиля) при заполнении тормозной системы сжатый воздух сначала проходит через отводные отверстия (a, b, c и d) во все 4 контура. В исправных контурах под мембранами (f, l и о) создается давление, которое снижает давление открытия клапанов (g, k и р). При дальнейшем росте давления на впуске 1 эти клапаны открываются. Контуры 2, 3 и 4 наполняются до достижения установленной величины давления открытия неисправного контура 1 и давление в них фиксируется на этом уровне.
Клапан защитный 4-контурный: надежная работа пневмосистемы автомобиля
Пневматическая система автомобилей и автобусов для повышения надежности разделена на несколько контуров. Разделение системы на контуры и их защита от утечек обеспечивается защитным клапаном — об этом устройстве, его типах, конструкции и работе, а также о правильном выборе и замене читайте в статье.
Что такое защитный клапан?
Защитный многоконтурный клапан — компонент пневматической системы транспортного средства, клапан с одним входом и несколькими выходами, используемый для разделения воздуха от компрессора на несколько контуров и защиты контуров и всей системы от утечек.
Многоконтурные защитные клапаны выполняют несколько функций:
Защитный клапан устанавливается в питающей магистрали за компрессором, влагомаслоотделителем, теплообменником (охладителем воздуха), регулятором давления м конденсационным ресивером (если он предусмотрен). В системе может работать один или два многоконтурных защитных клапанов. В зависимости от типа и назначения, они разделяет систему на несколько автономных контуров:
Защитный клапан играет важную роль в работе пневмосистемы, ее надежности и безопасности.
Типы, устройство и принцип работы защитных клапанов
Сегодня существует две группы защитных клапанов:
Многоконтурные клапаны бывают трех основных типов — 2-х, 3-х и 4-х контурные. Соответственно, эти агрегаты содержат два, три или четыре защитных клапана, каждый из которых работает на свой контур. Многоконтурные клапаны компактные и надежные, поэтому они находят самое широкое применение на различных типах техники с пневмосистемами.
Конструктивно защитный клапан независимо от конструкции объединяет несколько элементов:
Основные элементы агрегата — перепускные клапаны мембранного (диафрагменного) или поршневого типа, уравновешенные пружинами. Пружины клапанов и регулировочные винты располагаются в индивидуальных или интегрированных корпусах (крышках) с колодцами. Клапанные механизмы могут располагаться на одной поверхности устройства или парами по разные стороны. Давление открытия клапанов может регулироваться, что позволяет устанавливать приоритет наполнения контуров системы при запуске двигателя транспортного средства. Обычно первыми открываются клапаны контуров рабочих тормозов, затем срабатывают клапаны вспомогательных систем.
Работает защитный многоконтурный клапан просто. При запуске двигателя в подводящей магистрали повышается давление, сжатый воздух при достижении определенного давления (510-555 кПа для разных моделей автомобилей) преодолевает упругость пружин и поочередно открывает клапаны — происходит наполнение контуров. При достижении рабочего давления во всех контурах подача воздуха прекращается (компрессор отключается от системы регулятором давления). Если давление в подводящей магистрали по тем или иным причинам снижается (поломка компрессора или некорректная работа регулятора, возникновение утечек), клапаны закрываются, герметизируя контуры системы. В этом случае запаса воздуха в ресиверах хватает для торможения транспортного средства и устранения неисправности.
Несколько иначе клапан работает при возникновении утечки в одном из контуров. При исправности всех контуров их клапаны открыты, поэтому вся пневматическая система становится единым воздушным резервуаром. Если же в одном из контуров возникает утечка, давление воздуха снижается сразу во всей системе, и в какой-то момент (при достижении давления закрытия клапана контура, в котором возникла утечка) несколько или сразу все клапаны закрываются (все зависит от регулировки этих клапанов) — это препятствует утечке воздуха из исправных контуров. При расходовании воздуха давление в исправных контурах снижается до уровня, при котором включается компрессор — в питающей магистрали растет давление, все клапаны открываются, но при достижении давления закрытия перепускного клапана неисправного контура вновь закрываются, а излишки воздуха уходят через клапан неисправного контура. Таким образом, в исправных контурах сохраняется давление несколько ниже рабочего, однако его достаточно для уверенного управления транспортным средством.
Как верно выбрать и заменить защитный клапан
В процессе эксплуатации автомобиля защитный клапан подвергается различным нагрузкам и негативным воздействиям, в результате которых могут возникать неисправности. Наиболее часто клапаны перестают работать в результате замерзания конденсата в холодное время года, также нередко наблюдается потеря герметичности уплотнителей, износ, деформация и поломка деталей. При обнаружении неисправности клапаны демонтируются и, если это возможно, подвергаются ремонту. Если же неисправность нельзя устранить, узел следует заменить в сборе.
Для замены следует выбирать защитный клапан того же типа, что был установлен ранее — это гарантирует нормальную работу узла в установленном диапазоне давлений. Также можно использовать аналоги клапанов, однако они должны подходит не только по характеристикам, но и по монтажным размерам. При установке клапана следует следить за соблюдением правильности соединения его выводов с воздушными магистралями. Затем при необходимости выполняется регулировка перепускных клапанов для обеспечения нужного порядка заполнения контуров.
При правильном выборе и монтаже защитный клапан будет верно исполнять свои функции, обеспечивая надежную работу всех контуров пневмосистемы и безопасность автомобиля.
Клапан защитный четырехконтурный
Четырехконтурный защитный клапан (рисунок 12) предназначен для разделения сжатого воздуха, поступающего от компрессора, на два основных и один дополнительный контуры: для автоматического отключения одного из контуров при нарушении его герметичности и сохранения сжатого воздуха в герметичных контурах; для сохранения сжатого воздуха во всех контурах при нарушении герметичности питающей магистрали; для питания дополнительного контура от двух основных контуров (до тех пор, пока давление в них не снизится до заданного уровня).
Четырехконтурный защитный клапан прикреплен к лонжерону рамы автомобиля [2].
Рисунок 12 – Клапан защитный четырехконтурный
Сжатый воздух, поступающий в четырехконтурный защитный клапан из питающей магистрали, при достижении заданного давления открытия, устанавливаемого усилием пружин 3, открывает клапаны 7, воздействуя на мембрану 5, поднимает ее, и поступает через выводы в два основных контура. После открытия обратных клапанов сжатый воздух поступает к клапанам 7, открывает их и через вывод проходит в дополнительный контур.
При нарушении герметичности одного из основных контуров давление в этом контуре, а также на входе в клапан падает до заданной величины. Вследствие этого клапан исправного контура и обратный клапан дополнительного контура закрываются, предотвращая уменьшение давления в этих контурах. Таким образом, в исправных контурах будет поддерживаться давление, соответствующее давлению открытия клапана неисправного контура, излишнее количество сжатого воздуха при этом будет выходить через неисправный контур.
При отказе в работе дополнительного контура давление падает в двух основных контурах и на входе в клапан. Это происходит до тех пор, пока не закроется клапан 6 дополнительного контура. При дальнейшем поступлении сжатого воздуха в защитный клапан 6 в основных контурах будет поддерживаться давление на уровне давления открытия клапана дополнительного контура [2].
Ресиверы предназначены для накопления сжатого воздуха, производимого компрессором, и для питания им приборов пневматического тормозного привода, а также для питания других пневматических узлов и систем автомобиля [1, 2, 3].
На автомобиле КамАЗ установлено шесть ресиверов вместимостью по 20 л, причем четыре из них соединены между собой попарно, образуя два резервуара вместимостью по 40 л. Ресиверы закреплены хомутами на кронштейнах рамы автомобиля. Три ресивера объединены в блок и установлены на едином кронштейне.
Кран слива конденсата (рисунок 13) предназначен для принудительного слива конденсата из ресивера пневматического тормозного привода, а также для выпуска из него сжатого воздуха при необходимости. Кран слива конденсата ввернут в резьбовую бобышку на нижней части корпуса ресивера. Соединение между краном и бобышкой ресивера уплотнено прокладкой.
1 — шток; 2 — пружина; 3 — корпус; 4 — кольцо опорное; 5 — шайба; 6 – клапан
Рисунок 13 – Кран слива конденсата
Камера тормозная
Камера тормозная с пружинным энергоаккумулятором типа 20/20 показана на рисунке 14. Она предназначена для приведения в действие тормозных механизмов колес задней тележки автомобиля при включении рабочей, запасной и стояночной тормозных систем [2].
Пружинные энергоаккумуляторы вместе с тормозными камерами установлены на кронштейны разжимных кулаков тормозных механизмов задней тележки и закреплены двумя гайками с болтами.
При торможении рабочей тормозной системой сжатый воздух от тормозного крана подается в полость над мембраной 16. Мембрана 16, прогибаясь, воздействует на диск 17, который через шайбу и контргайку перемещает шток 18 и поворачивает регулировочный рычаг с разжимным кулаком тормозного механизма. Таким образом, торможение задних колес происходит так же, как и торможение передних с обычной тормозной камерой.
При включении запасной или стояночной тормозной системы, то есть при выпуске воздуха ручным краном из полости под поршнем 5, пружина 8 разжимается и поршень 5 перемещается вниз. Подпятник 2 через мембрану 16 воздействует на подпятник штока 18, который, перемещаясь, поворачивает связанный с ним регулировочный рычаг тормозного механизма. Происходит затормаживание автомобиля.
При оттормаживании сжатый воздух поступает через вывод под поршень 5. Поршень вместе с толкателем 4 и подпятником 2 перемещается вверх, сжимая пружину 8 и дает возможность штоку 18 тормозной камеры под действием возвратной пружины 19 вернуться в исходное положение.
1 — корпус; 2 — подпятник; 3 — кольцо уплотнительное; 4 — толкатель; 5 — поршень;
Рисунок 14 – Камера тормозная типа 20/20 с пружинным энергоаккумулятором
При чрезмерно большом зазоре между колодками и барабаном тормозного механизма, то есть при чрезмерно большом ходе штока тормозной камеры, усилие на штоке может оказаться недостаточным для эффективного торможения. В этом случае следует включить ручной тормозной кран обратного действия и выпустить воздух из-под поршня 5 пружинного энергоаккумулятора. Подпятник 2 под действием силовой пружины 8 продавит середину мембраны 16 и продвинет шток 18 на имеющийся дополнительный ход, обеспечив затормаживание автомобиля.
При нарушении герметичности и снижении давления в ресивере стояночной тормозной системы воздух из полости под поршнем 5 через вывод уйдет в атмосферу через поврежденную часть привода и произойдет автоматическое затормаживание автомобиля пружинными энергоаккумуляторами.