Streszczenie
Skuteczne oraz niezawodne działanie układów hamulcowych pojazdów samo-chodowych stanowi podstawĊ ich bezpiecznego uĪytkowania. Wynikające z zasad działania hamulców ciernych, procesy zuĪycia elementów układu wpływają nieko-rzystnie na moĪliwoĞü realizacji zadaĔ i wymagania stawiane układom hamulcowym. Wobec tego niezbĊdne jest przeprowadzanie systematycznych kontroli działania ha-mulców. Kontrole takie są realizowane metodami diagnostycznymi, w ramach okre-sowych badaĔ technicznych pojazdów. Diagnostyczne metody badaĔ układów ha-mulcowych zaleĪą od przeznaczenia i rozwiązaĔ konstrukcyjnych tych układów, przy czym zasadnicze znaczenie ma sposób uruchamiania mechanizmów hamulcowych. Zakres i sposoby diagnozowania poszczególnych rodzajów mechanizmów urucha-miających są zasadniczo odmienne, natomiast ocena skutecznoĞci i równomiernoĞci działania hamulców jest taka sama dla wszystkich rodzajów układów hamulcowych pojazdów.
Słowa kluczowe: układ hamulcowy, badanie układów hamulcowych, skutecznoĞü działania hamulców
1. WstĊp
Układ hamulcowy samochodu powinien wytworzyü na osiach kół jezdnych momenty hamujące, umoĪliwiające w sposób kontrolowany przez kierowcĊ zmniejszanie prĊdkoĞci jazdy, atakĪe unieruchomienie pojazdu na postoju. KaĪdy układ hamulcowy, niezaleĪnie od jego przeznaczenia i rozwiązania konstrukcyjnego, moĪna podzieliü na mechanizmy hamulcowe imechanizmy sterujące (uruchamiające) hamulcami. Cierne mechanizmy hamulcowe wytwarzają momenty hamujące wskutek tarcia odpowiednich powierzchni współpracujących elementów, zktórych jedne są związane kinematycznie z kołami jezdnymi, a drugie z nieruchomymi obrotowo elementami podwozia. Zadaniem mechanizmu sterującego jest przenoszenie oraz zwielokrotnienie siły nacisku z pedału hamulca lub dĨwigni (w przypadku uruchamiania rĊcznego) do mechanizmu hamulcowego. Mechanizm sterujący hamulcami powinien:
• umoĪliwiü uzyskanie duĪych przełoĪeĔ siłowych, zapewniü proporcjonalnoĞü siły działającej na mechanizm hamulcowy w stosunku do siły wywieranej przez kierowcĊ na pedał hamulca (umoĪ-liwia to kierowcy panowanie nad przebiegiem hamowania),
• zapewniü załoĪony rozkład sił hamowania na kołach poszczególnych osi pojazdu, co umoĪliwia pełniejsze wykorzystanie przyczepnoĞci opon do jezdni w zaleĪnoĞci od rozkładu obciąĪeĔ osi,
• zapewniü moĪliwie najkrótszy czas przenoszenia siły od pedału hamulca do mechanizmów ha-mulcowych.
Analiza rozwiązaĔ konstrukcyjnych układów hamulcowych współczesnych pojazdów samochodowych pozwala wyraziü pogląd, Īe w przypadku [1]:
• mechanizmów hamulcowych — powszechnie stosuje siĊ hamulce bĊbnowe oraz tarczowe. W ostatnich latach, ze wzglĊdu na liczne zalety, hamulce tarczowe – poza samochodami osobo-wymi — są coraz szerzej stosowane równieĪ w samochodach ciĊĪarowych, autobusach, przy-czepach i naprzy-czepach;
• mechanizmów sterujących (uruchamiających) hamulcami – powszechnie stosuje siĊ hydrauliczne mechanizmy sterujące w samochodach osobowych i dostawczych.
Układ hamulcowy naleĪy ponadto do tych układów samochodu, które mają bezpoĞredni wpływ na bezpieczeĔstwo. Jednym z podstawowych warunków bezpieczeĔstwa ruchu drogowego jest pano-wanie kierowcy w kaĪdej chwili nad prĊdkoĞcią jazdy (obok panowania nad kierunkiem jazdy). Z tego powodu stan techniczny układu hamulcowego pojazdu dopuszczonego do ruchu po drogach publicznych nie moĪe budziü zastrzeĪeĔ. ToteĪ wymagania dotyczące układów hamulcowych okre-Ğlone są odpowiednimi aktami prawnymi.
OkreĞlanie stanu technicznego układów hamulcowych pojazdów samochodowych wymaga znajomoĞci metod diagnozowania, parametrów diagnostycznych i kryteriów oceny stanu technicz-nego oraz urządzeĔ diagnostycznych stosowanych na stacjach kontroli pojazdów. W grupie urzą-dzeĔ stanowiskowych szczególną rolĊ odgrywają urządzenia do oceny skutecznoĞci i równomier-noĞci działania hamulców: stanowiska rolkowe i stanowiska płytowe do pomiaru sił hamowania na kołach. W urzĊdowych stacjach kontroli pojazdów najbardziej rozpowszechnione są urządzenia rolkowe do badania skutecznoĞci działania hamulców metodą quasi-statyczną. Ogólna budowa i zasada działania urządzeĔ rolkowych róĪnych producentów jest podobna, natomiast poszczególne rozwiązania róĪnią siĊ szczegółami konstrukcyjnymi.
W ostatnich latach nastąpił znaczny postĊp w konstrukcji urządzeĔ do badania układów ha-mulcowych pojazdów samochodowych. W szczególnoĞci dotyczy to nowej generacji urządzeĔ rol-kowych uniwersalnych i do badania samochodów ciĊĪarowych, najnowszych rozwiązaĔ przyrzą-dów do badania opóĨnienia hamowania i kontroli ukłaprzyrzą-dów przeciwblokujących oraz skomputery-zowanych stanowisk do badania powietrznych zespołów hamulcowych.
2. Rodzaje i zadania układów hamulcowych
Układem hamulcowym nazywamy zespół f mechanizmów umoĪliwiających zmniejszanie prĊdkoĞci jazdy oraz zatrzymanie pojazdu. Składa siĊ on z dwóch grup zespołów:
– mechanizmów hamulcowych,
– mechanizmów uruchamiających hamulce (mechanizmów sterujących).
Mechanizmy hamulcowe są bezpoĞrednio związane z kołami jezdnymi i słuĪą do wytworzenia momentu tarcia w hamulcach. Pod wzglĊdem konstrukcyjnym mechanizmy hamulcowe dzielimy na:
- szczĊkowo-bĊbnowe, - tarczowe.
W hamulcach szczĊkowo-bĊbnowych moment hamowania powstaje wskutek tarcia wewnĊtrz-nej powierzchni obracającego siĊ wraz z kołem bĊbna hamulcowego o umieszczone wewnątrz bĊbna nieobracające siĊ szczĊki z okładzinami ciernymi. Elementem przenoszącym moment ha-mowania ze szczĊk na elementy noĞne pojazdu jest tarcza hamulcowa. Mechanizmy hamulcowe szczĊkowo-bĊbnowe stosuje siĊ przede wszystkim w samochodach ciĊĪarowych i autobusach oraz w starszych wersjach samochodów osobowych i dostawczych (głównie na osi tylnej).
W hamulcach tarczowych moment tarcia powstaje wskutek dociskania elementów ciernych (tzw. klocków) do płaskich powierzchni tarczy wirującej wraz z kołem. Zacisk z elementami cier-nymi jest mocowany do mechanizmów noĞnych pojazdu. Zadaniem mechanizmu uruchamiającego hamulce jest przenoszenie i zwiĊkszenie siły nacisku z pedału hamulca do mechanizmu hamulco-wego. Obecnie w pojazdach samochodowych stosuje siĊ nastĊpujące rodzaje mechanizmów uru-chamiających hamulce:
– mechaniczne, – hydrauliczne, – pneumatyczne, – elektropneumatyczne.
W niektórych pojazdach samochodowych wystĊpują mechanizmy uruchamiające hamulce mieszane (np. hydropneumatyczne).
Hydrauliczne mechanizmy uruchamiające hamulce stosuje siĊ w roboczych układach hamul-cowych samochodów osobowych i dostawczych. Sita nacisku na pedał hamulca jest przenoszona do mechanizmów hamulcowych za poĞrednictwem cieczy (płynu hamulcowego). W samochodach z hamulcami starowanymi hydraulicznie czĊsto stosuj* siĊ urządzenia wspomagające, których za-daniem jest zwiĊkszenie skutecznoĞci hamowania i zmniejszenie wysiłku kierowcy[3].
Hamulce pojazdów samochodowych, według kryterium funkcjonalnoĞci, dzielimy na nastĊpu-jące rodzaje:
– robocze (zasadnicze), które umoĪliwiają kierowcy zmniejszanie prĊdkoĞci pojazdu lub jego zatrzymanie,
– awaryjne (pomocnicze), uruchamiane w sposób niezaleĪny w przypadku awarii roboczych, – postojowe, słuĪące do utrzymywania samochodu w spoczynku, takĪe na wzniesieniu, a w szczególnoĞci w czasie nieobecnoĞci kierowcy,
– dodatkowe (zwalniacze), które pozwalają kierowcy na utrzymywanie stałej prĊdkoĞci ruchu samochodu lub jej zmniejszanie, szczególnie na długim spadku drogi.
Wymienione hamulce muszą działaü niezaleĪnie, jednak niektóre z nich mogą byü konstruk-cyjnie zintegrowane i wykorzystywaü te same mechanizmy.
Hamulce awaryjne uruchamiane są niezaleĪnie od hamulca roboczego § przeznaczone do za-trzymywania pojazdu w razie awarii hamulca roboczego. Hamulec awaryjny działa podczas wy-wierania nacisku na mechanizm go uruchamiający. W stosowanych obecnie dwuobwodowych układach hamulcowych za hamulec awaryjny uwaĪa siĊ kaĪdy z obwodów, na które jest podzielony roboczy układ hamulcowy. KaĪda z czĊĞci podzielonego w ten sposób roboczego układu hamul-cowego powinna działaü niezaleĪnie i zapewniaü uzyskanie dostatecznej skutecznoĞci hamowania w przypadku awarii drugiej czĊĞci.
Hamulec postojowy słuĪy do utrzymywania pojazdu w spoczynku na drodze płaskiej lub pochyłej. Uruchamiany jest rĊcznie z miejsca kierowcy (z wyjątkiem przyczep i naczep), niezaleĪnie od hamulca roboczego i działa bez koniecznoĞci wywierania trwałego nacisku na dĨwigniĊ.
Układy hamulcowe powinny odznaczaü siĊ niezawodnoĞcią, duĪą skutecznoĞcią działania oraz powinny zapewniaü taki rozdział sił hamowania, aby proces hamowania nie powodował utraty statecznoĞci pojazdu. Ponadto układ hamulcowy powinien byü łatwy w obsłudze, a wysiłek kierowcy związany z jego uruchomieniem powinien byü jak najmniejszy. Dlatego w układach hamulcowych wielu pojazdów stosuje &t urządzenia wspomagające, automatyczne korektory siły hamowania osi zaleĪne od ich obciąĪenia, a takĪe urządzenia zapobiegające blokowaniu kół. 3. Parametry diagnostyczne i kryteria oceny stanu układów hamulcowych
Diagnozowanie układów hamulcowych moĪna podzieliü na dwie czĊĞci [8]: - diagnozowanie mechanizmów sterujących (uruchamiających) hamulcami, - okreĞlenie skutecznoĞci działania układu hamulcowego.
Sposoby diagnozowania poszczególnych rodzajów mechanizmów uruchamiających są zasad-niczo odmienne, natomiast ocena skutecznoĞci działania hamulców jest taka sama dla wszystkich rodzajów układów hamulcowych pojazdów samochodowych.
Po zrealizowaniu procesu diagnozowania układu hamulcowego naleĪy opracowaü diagnozĊ, która powinna zawieraü odpowiedzi na pytania:
- Jaki jest aktualny stan techniczny układu?
- Jakie naleĪy wykonaü przedsiĊwziĊcia w zakresie obsługi technicznej lub naprawy w przypadku wystąpienia usterek w badanym układzie?
Aby rozwiązaü ten podstawowy z diagnostycznego punktu widzenia problem, naleĪy uprzed-nio znaü:
- przeznaczenie układu (zespołu, mechanizmu),
- charakterystykĊ techniczno-eksploatacyjną badanego układu, - wymagania eksploatacyjne stawiane układowi,
- warunki zdatnoĞci technicznej okreĞlające stan techniczny układu, - moĪliwą do realizacji (w konkretnych warunkach) metodĊ badaĔ, - zasady interpretacji wyników wykonanego badania układu.
StopieĔ szczegółowoĞci analizy merytorycznej wymienionych zagadnieĔ zaleĪy od przezna-czenia i rodzaju badanego układu pojazdu.
Warunkiem wyjĞciowym prawidłowej obsługi i prawidłowego diagnozowania układu hamul-cowego jest zawsze znajomoĞü charakterystyki technicznej (cech konstrukcyjnych układu, jego budowy i zasady działania) oraz charakterystyki eksploatacyjnej (wĊzłów regulacyjnych i obsłu-gowych, materiałów eksploatacyjnych, parametrów diagnostycznych) układu hamulcowego danego typu pojazdu.
Wymagania eksploatacyjne
Wymaganiami eksploatacyjnymi nazywamy czĊĞü zbioru wymagaĔ konstrukcyjnych, która jest zmienna podczas eksploatacji pojazdu. Dla uĪytkownika wymagania eksploatacyjne stanowią kry-teria prawidłowoĞci działania (symptomy stanu technicznego) danego układu. W przypadku nie-spełnienia okreĞlonego wymagania eksploatacyjnego wystąpią niedomagania w funkcjonowaniu danego układu [12].
Dla układów hamulcowych wymagania eksploatacyjne moĪna okreĞliü w sposób nastĊpujący: – odpowiednia skutecznoĞü działania układu przy okreĞlonym nacisku na pedał hamulca,
– pełne odhamowanie po odjĊciu siły uruchamiającej układ hamulcowy,
– proporcjonalne, płynne zwiĊkszenie siły hamowania w stosunku do wzrostu siły uruchamiającej układ,
– moĪliwie krótki czas uruchamiania układu hamulcowego, czyli czas opóĨnienia zadziałania ukła-du od chwili nacisku na pedał hamulca,
– statecznoĞü ruchu hamowanego pojazdu, czyli hamowanie nie powinno powodowaü zmiany kie-runku ruchu.
– brak lub niski poziom hałaĞliwoĞci hamulców (przy kołach niezablokowanych), – niezbĊdna szczelnoĞü obwodów.
MiĊdzy tak okreĞlonymi wymaganiami wystĊpują wzajemne związki przyczynowo-skutkowe. Co do pierwszego z wymienionych tu wymagaĔ naleĪy podkreĞliü, Īe skutecznoĞü działania układu hamulcowego pojazdu zaleĪy wyłącznie od konstrukcji i stanu technicznego układu, natomiast skutecznoĞü hamowania pojazdu zaleĪy ponadto od przyczepnoĞci kół do nawierzchni jezdni. SkutecznoĞü hamowania pojazdu, ze wzglĊdu na bezpoĞredni związek z bezpieczeĔstwem jazdy.
OcenĊ stopnia spełnienia stawianych wymagaĔ eksploatacyjnych i ustalenie przyczyn stwierdzonych nie domagaĔ umoĪliwiają warunki zdatnoĞci technicznej, jakim powinien odpowiadaü badany układ.
Warunki zdatnoĞci technicznej
Warunki zdatnoĞci technicznej układu hamulcowego okreĞlają jego stan techniczny. CzĊĞü zbioru tych warunków wyraĪona jest w sposób opisowy (np. kompletnoĞü, prawidłowoĞü zamoco-wania), a czĊĞü za pomocą parametrów diagnostycznych. Zakres spełnienia opisowych warunków zdatnoĞci technicznej oceniany jest głównie w sposób organoleptyczny, natomiast do pomiaru war-toĞci parametrów diagnostycznych stosowane są metody przyrządowe.
Dla układów hamulcowych warunki zdatnoĞci technicznej moĪna okreĞliü nastĊpująco: – kompletnoĞü układu,
– prawidłowoĞü zamocowania elementów układu, – właĞciwy stan zewnĊtrzny elementów układu, – szczelnoĞü obwodów.
– odpowiednie wartoĞci parametrów opisujących stan mechanizmów hamulcowych (luz w mecnizmach hamulcowych, skok rezerwowy pedału hamulca, skok roboczy tłoczysk siłowników ha-mulcowych),
skutecznoĞci hamowania, opóĨnienie hamowania) oraz parametrów uzupełniających, okreĞlających rozdział siły hamowania na strony i osie pojazdu, a takĪe zaleĪnoĞü zmian siły hamowania na po-szczególnych kołach od siły nacisku na pedał hamulca (stabilnoĞü siły hamowania),
– prawidłowe wartoĞci parametrów opisujących stan zespołów układu hamulcowego (np. czas na-pełniania zbiorników powietrza, szczelnoĞü, stopniowalnoĞü, czułoĞü działania).
Kryteria oceny stanu
Parametry diagnostyczne okreĞlające stan techniczny układu hamulcowego moĪna podzieliü na: – parametry charakteryzujące mechanizm uruchamiający hamulce,
– parametry okreĞlające stan techniczny mechanizmów hamulcowych, – parametry charakteryzujące skutecznoĞü działania hamulców. Parametry dotyczące mechanizmu uruchamiającego hamulce
W przypadku układu hamulcowego sterowanego hydraulicznie do tej grupy parametrów dia-gnostycznych zalicza siĊ: i jałowy skok pedału hamulca.
– jałowy skok dĨwigni hamulca awaryjnego,
– temperaturĊ wrzenia i zawartoĞü wody w płynie hamulcowym.
Jałowy skok pedału hamulca nie powinien przekraczaü 20% całkowitego skoku i w przypadku układów hamulcowych sterowanych hydraulicznie wynosi 6–25 mm.
Natomiast jałowy skok dĨwigni hamulca awaryjnego uruchamianego rĊcznie nie powinien przekraczaü 1/3 skoku całkowitego.
PrzydatnoĞü płynu hamulcowego do dalszej eksploatacji w samochodzie okreĞla siĊ na pod-stawie zmierzonej temperatury wrzenia płynu lub zawartoĞci wody w płynie hamulcowym. Tempe-ratura wrzenia jest lepszą miarą jakoĞci płynu hamulcowego niĪ zawartoĞü wody, poniewaĪ zaleĪ-nie od składu chemicznego płynu ta sama zawartoĞü wody powoduje spadek temperatury wrzenia o róĪne wartoĞci.
Kryteria, jakimi naleĪy siĊ kierowaü podczas oceny jakoĞci płynu hamulcowego, przedstawio-no w tabeli.
Tabela1. Kryteria, jakimi naleĪy siĊ kierowaü podczas oceny jakoĞci płynu hamulcowego F temperatura wrzenia
w °C ZawartoĞü wody w % Ocena płynu hamulcowego powyĪej 185 0-1 Płyn o dobrych właĞciwoĞciach
od 165 do 185 około 2 Płyn moĪe byü jeszcze uĪywany, ale jeĞli jest starszy niĪ 2 lata, powinno siĊ go wymieniü
poniĪej 165 około 3 Płyn musi byü wymieniony. ħródło: [2].
Parametry okreĞlające stan mechanizmów hamulcowych
Do grupy parametrów charakteryzujących stan techniczny mechanizmów hamulcowych naleĪą: – luz w mechanizmach hamulcowych, | skok rezerwowy pedału hamulca,
– skok roboczy tłoczysk siłowników hamulcowych.
Luz w mechanizmach hamulcowych moĪna zmierzyü bezpoĞrednio szczelinomierzem (jeĞli rozwiązanie konstrukcyjne umoĪliwia taki pomiar) lub oceniü poĞrednio na podstawie skoku re-zerwowego pedału.
Luz miedzy nakładkami hamulcowymi i bĊbnem hamulcowym powinien wynosiü 0,2–0.6 mm. Powodem nieprawidłowego luzu jest najczĊĞciej zuĪycie siĊ nakładek i bĊbnów hamulcowych lub niewłaĞciwie wykonana regulacja. MoĪe to byü przyczyną małej skutecznoĞci hamowania, prze-grzewania siĊ bĊbnów, blokowania kół.
WartoĞü skoku rezerwowego pedału hamulca w dobrze wyregulowanym układzie hamulco-wym powinna wynosiü 30–50% całkowitego skoku pedału. Prawidłowo wyregulowana wartoĞü skoku roboczego tłoczysk siłowników hamulcowych, niezbĊdna do pełnego zahamowania, powin-na byü rówpowin-na 1/3 skoku całkowitego. W Īadnym przypadku nie wolno eksploatowaü pojazdu, w którym skok roboczy tłoczysk siłowników osiągnął wartoĞü stanowiącą 2/3 skoku całkowitego. Szczególnie niebezpieczne jest to w siłownikach przeponowych, poniewaĪ po przekroczeniu poda-nej wyĪej wartoĞci gwałtownie zmniejsza siĊ wartoĞü siły na tłoczysku, a tym samym maleje siła docisku szczek hamulcowych do powierzchni bĊbna. Ponadto, nadmierny skok roboczy moĪe byü przyczyną duĪych spadków ciĞnienia w zbiornikach powietrza po kaĪdorazowym zahamowaniu, a takĪe wydłuĪonego czasu reakcji hamulców, z uwagi na koniecznoĞü napełnienia w czasie ha-mowania zwiĊkszonych objĊtoĞci komór roboczych siłowników.
W przypadku zastosowania dĨwigni z automatyczną regulacją skoku (luzu w mechanizmach hamulcowych), regulacja powinna odbywaü siĊ samoczynnie u całym okrĊcie eksploatacji. Obsłu-ga ogranicza siĊ wówczas tylko do okresowego sprawdzania (przez pomiar skoków dĨwigni) czy automatyczna regulacja działa prawidłowo.
Taki sam wpływ na działanie układu ma wielkoĞü skoków siłowników współpracujących z kli-nowymi rozpieraczami rnechanizmów bĊbnowych. jak i uruchamiających mechanizmy tarczowe. W tych przypadkach stosuje siĊ jednak z reguły automatyczną regulacjĊ luzów.
Parametry oceny skutecznoĞci działania hamulców
Do oceny skutecznoĞci działania hamulców podczas badaĔ eksploatacyjnych (na stacjach dia-gnostycznych) przyjĊü nastĊpijjąee parametry:
– całkowita (samaryczna) stła hamowania. – maksymalne opóĨnieiiie hamowano.
– wzniesienie, na którym pojazd powinien byü otrzymany nieruchomo
SkutecznoĞü hamowania okreĞla sie wskaĨnikiem z. kloty jest stosunkiem całkowitej sfly ha-mowania do sity wynikającej z dopuszczalnej masy całkowitej pojazdu lub stosunkiem opóĨnienia hamowania do przyspieszenia ziemskiego.
WskaĨnik skutecznoĞci hamowania moĪe byü takĪe odnoszony do pojedynczej osi jezdnej po-jazdu.
Wymagana skutecznoĞü powinna byü osiągniĊta dla siły nacisku na pedał hamulca nie wiĊk-szej niĪ: 500 N (samochody osobowe) lub 700 N (samochody ciĊĪarowe). Wymagane wartoĞci wskaĨników skutecznoĞci hamowania dla hamulca roboczego i awaryjnego dla poszczególnych rodzajów pojazdów zostały przedstawione w tabeli 2.
Dla hamulca roboczego wymaga siĊ dodatkowo, aby siły hamowania kół jednej strony nie róĪniły siĊ wiĊcej niĪ o 30% od sił hamowania kół drugiej strony, przyjmując wiĊkszą wartoĞü jako odniesienie (tzw. wskaĨnik rozdziału siły hamowania na strony b).
Nowoczesne urządzenia do pomiaru sił hamowania, wyposaĪone w wagĊ i zbudowane z zasto-sowaniem techniki mikroprocesorowej, mają oprogramowanie umoĪliwiające obliczenie parame-trów diagnostycznych układu hamulcowego oraz przedstawienie ich na ekranie monitora lub na wydruku w formie liczbowej i wykreĞlnej. Zwalnia to diagnostĊ z koniecznoĞci wykonywania cza-sochłonnych obliczeĔ, a jego rola sprowadza siĊ do interpretacji otrzymanych wyników pomiarów i obliczeĔ.
OpóĨnienie hamowania bada siĊ podczas próby drogowej. Przy czym zmieszoną wartoĞü opóĨnienia odnosi siĊ do opóĨnienia minimalnego, wyznaczonego na podstawie wartoĞci granicz-nej wskaĨnika skutecznoĞci hamowania. SkutecznoĞü hamowania jest prawidłowa, jeĪeli zmierzone opóĨnienie hamowania jest nie mniejsze niĪ wymagane. WartoĞü wymaganą opóĨnienia oblicza siĊ na podstawie wskaĨnika skutecznoĞci hamowania, po podzieleniu go przez 10. Podczas pomiaru opóĨnienia hamowania, czyli w czasie hamowania pojazdu na drodze od prĊdkoĞci 30 km/h do zatrzymania (przy niekorygowanym kierownicą kierunku jazdy), Trojana połoĪenia poprzecznego pojazdu nie powinna przekraczaü 0,5 m.
Wymagania dla hamulca postojowego formułuje siĊ w postaci procentowej wartoĞci wzniesie-nia w, na którym pojazd ma byü utrzymany nieruchomo. Ola całkowicie obciąĪonego pojazdu war-toĞü ta wynosi 16%.
Tabela 2. Wymagane wartoĞci wskaĨników skutecznoĞci hamowania dla hamulca roboczego i awaryjnego dla poszczególnych rodzajów pojazdów
Lp. Pojazd
Hamowanie za pomoca
hamulca
WartoĞü wskaĨnika w % dla pojazdu zareje-strowanego po raz pierwszy do dnia 31.12.1993r. od dnia 01.01.1994r. od dnia 01.01.1999r. 1 motocykl koła tylnego 33 33 33 obu kół 45 45 45
2 motocykl z bocznym wózkiem oraz trzyko-łowy pojazd samochodowy o dopuszczalnej
masie całkowitej nieprzekraczającej 1t
wszstkich kół
40 40 40
3 Samochód osobowy, karetka sanitarna pogo-towia ratunkowego roboczego 50 50 50 awaryjnego 23 25 25 4 autobus roboczego 45 45 50 awaryjnego 19 22 25
5 Samochód ciĊĪarowy i ciągnik samochodo-wy o dopuszczalnej asie całkowitej do 3,5 t
roboczego 40 40 45
awaryjnego 17 20 22
6 Samochód ciĊĪarowy i ciągnik samochodo-wy o dopuszczalnej asie całkowitej posamochodo-wyĪej
3,5 t
roboczego 40 40 43
Lp. Pojazd
Hamowanie za pomoca
hamulca
WartoĞü wskaĨnika w % dla pojazdu zareje-strowanego po raz pierwszy do dnia 31.12.1993r. od dnia 01.01.1994r. od dnia 01.01.1999r. 7 Przyczepa (naczepa) o dopuszczalnej masie
całkowitej do 3,5t
roboczego 40 40 40
8
Przyczepa (naczepa) o dopuszczalnej masie całkowitej powyĪej 3,5t
roboczego 40 40 40
w razie awarii
20 9 Pojazd samochodowy inny niĪ wymienione
w lp. 1–8
roboczego 40 40 40
awaryjnego 17 20 20
ħródło: [4].
4. Metody diagnozowania układów hamulcowych
Diagnozowaniu poddawane są kompletne układy hamulcowe pojazdów oraz pojedyncze ze-społy. Badanie kompletnych układów powinno byü wykonywane według ramowej instrukcji badaĔ diagnostycznych lub instrukcji szczegółowych dla pojazdów. Wykorzystuje siĊ obowiązkowe złą-cza kontrolne w pojazdach. Szczególne znaczenie ma okresowe sprawdzanie podstawowych para-metrów decydujących o skutecznym hamowaniu pojazdu. Niezwykle istotne jest doskonalenie me-tod diagnozowania w kierunku redukcji kosztów i usprawnienia cyklu pomiarowego.
Do kontroli stanu technicznego układu hamulcowego wykorzystuje siĊ nastĊpujące metody: – diagnozowanie wstĊpne,
– metody stacjonarne (stanowiskowe),
– metody trakcyjne oceny skutecznoĞci działania hamulców. Diagnozowanie wstĊpne
Warunkiem poprawnego wykonania badaĔ wstĊpnych jest czystoĞü podwozia badanego po-jazdu. CzynnoĞci wykonywane podczas diagnozowania wstĊpnego układu hamulcowego pojazdu uzaleĪnione są przede wszystkim od rodzaju mechanizmu uruchamiającego hamulce.
Układy hamulcowe sterowane hydraulicznie
Sprawdzenie wstĊpne układu hamulcowego z hydraulicznym mechanizmem uruchamiającym obejmuje:
• sprawdzenie zewnĊtrzne elementów układu,
• ocenĊ wartoĞci jałowego i rezerwowego skoku pedału hamulca, • ocenĊ stopnia zapowietrzenia obwodu hydraul icznego, • próbĊ szczelnoĞci obwodu hydraulicznego,
• ocenĊ jakoĞci i iloĞci płynu hamulcowego, • sprawdzenie działania Ğwiateł hamowania,
Diagnozowanie wstĊpne układu hamulcowego sterowanego hydraulicznie zaleca siĊ przepro-wadziü w niĪej opisany sposób.
Sprawdzenie zewnĊtrzne
Układ sprawdza siĊ w sposób organoleptyczny. Polega on na ocenie skompletowania układu, poprawnoĞci zamocowania i stanu zewnĊtrznego elementów. Układ hamulcowy powinien byü skompletowany zgodnie z dokumentacją techniczną pojazdu.
Szczególną uwagĊ naleĪy zwróciü na stan, zamocowanie i stopieĔ zuĪycia przewodów hamul-cowych (metalowych i elastycznych), które nie mogą mieü Ğladów wgnieceĔ, pĊkniĊü, ocierania o inne elementy podwozia, a takĪe Ğladów wycieków płynu hamulcowego. ħle zamocowane prze-wody hamulcowe mogą wykazaü podczas oceny prawidłowe działanie układu hamulcowego, lecz podczas dalszej eksploatacji t pojazdu mogą ulec przetarciu lub pĊkniĊciu. Powoduje to gwałtowną utratĊ szczelnoĞci obwodu hydraulicznego, a tym samym awarie układu hamulcowego.
Ocena wartoĞci jałowego i rezerwowego skoku pedału hamulca
Aby okreĞliü wartoĞü jałowego skoku pedału hamulca, naleĪy zmierzyü przemieszczenie peda-łu z połoĪenia początkowego do wyczuwalnego wzrostu oporu na pedale. Na wartoĞü jałowego skoku pedału wpływają luzy w wĊzłach klimatycznych mechanizmu sterowania pompą hamulcową, przede wszystkim luz miĊdzy popychaczem i tłokiem w pompie.
Ocena iloĞci i jakoĞci płynu hamulcowego
Poziom płynu hamulcowego w zbiornikach wyrównawczym powinien zawieraü siĊ miedzy znakami kontrolnymi.
Podczas eksploatacji pojazdu płyn hamulcowy absorbuje wilgoü z atmosfery. NastĊpuje to głównie przez zbiornik wyrównawczy oraz w mniejszym stopniu przez cylinderki hamulcowe i Ğcianki przewodów elastycznych. ZawartoĞü wody w płynie hamulcowym Ğwiadczy o jego jakoĞci (przydatnoĞci), poniewaĪ woda obniĪa temperaturĊ wrzenia płynu. Zbyt niska temperatura wrzenia grozi powstawaniem w układzie hamulcowym korków parowych podczas intensywnego hamowa-nia, co wydłuĪa czas reakcji hamulców i zmniejsza skutecznoĞü hamowania
Rysunek 1. Wpływ zawartoĞci wody na obniĪenie siĊ temperatury wrzenia płynów hamulcowych ħródło: [5].
JakoĞü płynu hamulcowego sprawdza siĊ nastĊpującymi metodami: • przez pomiar zawartoĞci wody w płynie hamulcowym,
• przez pomiar temperatury wrzenia płynu hamulcowego.
Temperatura wrzenia jest lepszą miarą jakoĞci płynu hamulcowego aniĪeli zawartoĞü wody, po-niewaĪ zaleĪnie od składu chemicznego płynu ta sama zawartoĞü wody powoduje spadek tempera-tury wrzenia o róĪne wartoĞci.
Obecnie w Polsce jakoĞü płynu hamulcowego nie podlega kontroli podczas okresowych badaĔ technicznych pojazdów. KontrolĊ płynów hamulcowych naleĪałoby szczególnie zaleciü w samo-chodach starszych niĪ dwuletnie.
Badanie okładu metodami stacjonarnymi (stanowiskowe)
Stanowiskowe (stacjonarne) metody badania układu hamulcowego obejmują: – ocenĊ skutecznoĞci działania hamulców przez pomiar sił hamowania, – sprawdzenie urządzenia przeciwblokującego (ABS),
– badania diagnostyczne zespołów (po wymontowaniu z pojazdu). Ocena skutecznoĞci działania okłada przez pomiar siły hamowania
Odpowiednia skutecznoĞü działania układu hamulcowego, wynikająca z warunków bezpie-czeĔstwa ruchu drogowego, jest jednym z zasadniczych wymagaĔ stawianych pojazdom mecha-nicznym. SkutecznoĞü działania układu hamulcowego uwarunkowana jest rozwiązaniem konstruk-cyjnym układu oraz stanem technicznym (zmiennym podczas eksploatacji). Natomiast skutecznoĞü hamowania pojazdu w konkretnych warunkach drogowych ograniczona jest przyczepnoĞcią opon kół hamowanych do nawierzchni jezdni, zmienną w znacznym zakresie w zaleĪnoĞci od rozkładu nacisków na osie pojazdu, od rodzaju i stanu bieĪnika opon oraz nawierzchni jezdni. SkutecznoĞü działania układu hamulcowego powinna byü oceniana przy pełnym obciąĪeniu pojazdu oraz przy okreĞlonym nacisku na pedał hamulca.
Ocena skutecznoĞci działania układu hamulcowego powinna byü uzupełniona oceną stateczno-Ğci ruchu hamowanego pojazdu. Ocena skutecznostateczno-Ğci działania układu hamulcowego i statecznostateczno-Ğci ruchu hamowanego pojazdu.
|W warunkach stacjonarnych (na stanowiskach) siły hamowania moĪna zmierzyü metodami quasi-statycznymi, kinetycznymi i dynamicznymi. W stacjach kontroli i obsługi pojazdów najszer-sze zastosowanie znalazły dwie z tych metod:
– quasi-statyczna – polegająca na napĊdzaniu kół jezdnych jednej osi nieruchomego pojazdu za pomocą urządzenia rolkowego i pomiarze wartoĞci sił hamowania,
– dynamiczna – polegająca na ocenie skutecznoĞci działania hamulców na podstawie próby rze-czywistego hamowania pojazdu na stanowisku z okreĞlonej prĊdkoĞci.
Metoda quasi-statyczna jest metodą uniwersalną i nadaje siĊ do badania róĪnych typów pojaz-dów. Po zastosowaniu odpowiednich układów pomiarowych i rejestrujących moĪna ją wykorzystaü w urządzeniach diagnostycznych. Stosowane w tej metodzie stanowiska nazywane są rolkowymi, ze wzglĊdu na konstrukcyjne rozwiązanie napĊdu kół pojazdu. Stanowiska rolkowe róĪnią siĊ
przede wszystkim zakresami pomiarowymi oraz zastosowanymi rozwiązaniami konstrukcyjnymi układów napĊdowych i pomiarowych. Pomiar sił hamowania kół odbywa siĊ w pojeĨdzie nieru-chomym, przy prĊdkoĞci obrotowej koi odpowiadającej prĊdkoĞci jazdy około 2,0–5,5 km/h. Wa-runki pomiarów są zbliĪone do statycznych, stąd nazwa metody. Zaletą tej metody jest stosunkowo łatwe wykonanie pomiarów, mała iloĞü miejsca potrzebna dla stanowiska diagnostycznego, dobra powtarzalnoĞü wyników badaĔ oraz moĪliwoĞü wykrycia takich niedomagali, jak na przykład owa-lizacja bĊbna hamulcowego, nierównomierne zuĪycie tarczy hamulcowej. Wadą jest natomiast ma-ła prĊdkoĞü obrotowa kół, co powoduje, Īe badania odbywają siĊ przy wiĊkszym współczynniku tarcia miedzy elementami ciernymi niĪ odbywa siĊ to podczas hamowania przy wiĊkszych prĊdko-Ğciach początkowych. Wadą jest takĪe inna niĪ w warunkach normalnej jazdy współpraca koła z rolkami oraz statyczny rozkład nacisku na osie pojazdu. WystĊpują trudnoĞci podczas pomiaru duĪych wartoĞci sił hamowania, poniewaĪ pojazdy w czasie badaĔ nie są w pełni obciąĪone. W związku z tym, przy nacisku na pedał hamulca mniejszym od wymaganego, dochodzi do blo-kowania kół. W octu unikniĊcia trgo utrudnienia stosuje siĊ urządzenia dociąĪające badaną oĞ łub tzw. metodĊ ekstrapolacji wyników pomiarów, która wykorzystuje proporcjonalnoĞü siły nacisku m pedał hamulca i sity hamowania. Stanowiska rolkowe do badaĔ hamulców stonuje siĊ najczĊĞciej w stacjach kontroli pojazdówit stacjach obsługi pojazdów
Rysunek 2. Schemat budowy i zasady działania stanowiska rolkowego do badaĔ hamulców: 1- motoreduktor, 2 - rolka, 3 – układ pomiarowy, 4 – ramiĊ reakcyjne, 5 – trzecia rolka, 6 – łaĔ-cuch, 7 – lampka, sygnalizująca zablokowanie badanego koła, 8 – wskaĨnik wartoĞci siły hamo-wania, 9 - czujnik siły nacisku na pedał hamulca, 10 - wskaĨnik wartoĞci siły nacisku na pedał
hamulca, 11 – badane koło ħródło: [6].
Metola dynamiczna umoĪliwia ocenĊ skutecznoĞci działania hamulców na stanowisku płyto-wym podczas próby rzeczywistego hamowania pojazdu z okreĞlonej prĊdkoĞci. Stosuje siĊ stano-wiska składające siĊ z dwóch lub czterech zespołów pomiarowych KaĪda płyta pomiarowa ma od-dzielny układ pomiarowy. Metoda dynamiczna potĊga na tym, Īe pojazdem wjeĪdĪa siĊ z prĊdko-Ğcią 10–20 km/h na płyty najazdowe stanowiska. Kierowca powinien zahamowaü pojazd w chwili,
gdy koła jezdne znajdą siĊ na płytach pomiarowych. Siły hamowania miĊdzy kołem a płytą działają na zespoły dynamometryczne, w których są mierzone i rejestrowane. Metoda ta zapewnia warunki najbardziej zbliĪone do rzeczywistych warunków hamowania pojazdu (dynamiczny rozkład sił nacisków na osie pojaz-du).
Wadą metody jest trudnoĞü zapewnienia powtarzalnoĞci badaĔ, to jest początkowej prĊdkoĞci hamowania i siły nacisku na pedał hamulca. DuĪy wpływ na dokładnoĞü badan wywiera masa płyty pomiarowej (bezwładnoĞü płyty). Urządzenia płytowe najczĊĞciej stosuje siĊ w zajezdniach i ba-zach transportowych (do szybkiej kontroli hamulców) oraz w stacjach kontroli pojazdów
Rysunek 3. Schemat budowy stanowiska płytowego do badaĔ hamulców metodą dynamiczną 1 - płyta najazdowa, 2 - czujniki siły, 3 - bieĪnie rolkowe, 4 - zespół wskaĨników,
5 - sprĊĪyny Ğrubowe ħródło: [6].
Sprawdzenie urządzenie przeciwblokującego
Kontrola działania hamulcowych układów przeciwblokujących (ABS) w okresie eksploatacji sprowadza siĊ do:
–bielącej kontroli stanu układów elektronicznych przez system autodiagnostyki, – stosowania przyrządów kontrolnych (testerów) do zlokalizowania usterek układu.
Zadaniem systemu autodiagnostyki jest kontrolowanie parametrów elektrycznych elementów układu ABS, porównywanie wartoĞci tych parametrów z wartoĞciami wymaganymi zapisanymi w programie, zapamiĊtywanie niezgodnoĞci parametrów mierzonych z zadanymi i sygnalizowanie tego taktu za pomocą lampki kontrolnej umieszczonej na desce rozdzielczej pojazdu. ZaĞwiecenie lampki oznacza koniecznoĞü sprawdzenia układu ABS. ĝwiecenie lampki w sposób ciągły wskazu-je na trwale uszkodzeniu układu. JeĞli lampka Ğwieci okresowo, to wystĊpują chwilowe usterki układu trudne do zlokalizowania. Po stwierdzeniu nieprawidłowoĞci w działaniu układu ABS, mo-duł sterujący wyłącza to urządzenie, a układ hamulcowy działa w sposób konwencjonalny.
Testery diagnostyczne do kontroli układu przeciwblokujacego mierzą parametry elektryczne poszczególnych elementów urządzenia ABS. Za pomocą testera moĪna dokładnie sprawdziü ukła-dy elektryczne i elektroniczne w logicznej kolejnoĞci prowadzącej do wykrycia uszkodzonego elementu. Natomiast czĊĞci mechaniczne i zawory systemu ABS przewaĪnie nie są kontrolowane. Spotykane testery do sprawdzania układów przeciwblokujących są najczĊĞciej opracowane przez producentów ABS i umoĪliwiają wówczas diagnozowanie układu danego producenta (czĊsto brak uniwersalnoĞci).
Bibliografia
1.Biedrzycki L., EBS w pojazdach samochodowych, Transport – Technika Motoryzacyjna, nr 8/2000. 2. BocheĔski C. (red.): Badania kontrolne samochodów. WKŁ, Warszawa 2000.
3. BogdaĔski R.: Zasady wyznaczania wskaĨnika skutecznoĞci hamowania. III Konferencja „Badania techniczne pojazdów w Ğwietle obowiązujących przepisów". ITS, Mikołajki 2002. 4.KarpiĔski R.,: Badania skutecznoĞci działania układów hamulcowych w warunkach stacji kontroli po-jazdów. II Konferencja „Badania techniczne pojazdów w Ğwietle obowiązujących przepisów". ITS, Mi-kołajki 2001.
5. KieraciĔska A.: Diagnozowanie hamulców powietrznych. Konferencja „Diagnostyka samo-chodowa^". SIMP, ŁódĨ 1999.
6. KuczyĔski Z., Michalak W.: Pracownia samochodowa. WSiP, Warszawa 1997.
7. KuleĔ-SławiĔski K., Sitek K.: Diagnozowanie układów hamulcowych samochodów ciĊĪaro-wych. Konferencja Hamulcowa 2001. SIMP, ŁódĨ 2001.
8. Orzełowski S.: Budowa podwozi i nadwozi samochodowych. WSiR Warszawa 2002. 9. Sitek K.: Diagnostyka bezpieczeĔstwa za pomocą linii diagnostycznych. Konferencja
Hamul-cowa 2007. SIMP, ŁódĨ 2007.
10. Trzeciak K.: Diagnostyka samochodów osobowych. WKŁ, Warszawa 2005.
11. Wrzecioniarz P. (red.): Diagnostyka pojazdów samochodowych. Oficyna Wydawnicza PW, Wrocław 2001.
12. ĩółtowski B., Cempel Cz.: InĪynieria diagnostyki maszyn, Polskie Towarzystwo Diagnostyki Technicznej, Warszawa, Bydgoszcz, Radom 2004.
3UDFč]UHDOL]RZDQRZUDPDFKSURMHNWX„Techniki wirtualne w badaniach stanu, zagroĪeĔ bezpieczeĔstwa i Ğrodowiska eksploatowanych maszyn”.
RESEARCH BRAKING SYSTEMS
Summary
Effective and reliable operation of the braking devices of motor vehicles is the basis for their safe use. Arising from the rules of operation friction brakes, the pro-cesses of consumption items in your layout adversely affect the ability to carry out the tasks and requirements for brake systems. Therefore, it is necessary to carry out systematic controls operation of the brakes. Such checks are carried out diagnostic methods, in the framework of the periodic roadworthiness testing. Diagnostic test methods for braking systems depend on destination and the variability of these sys-tems, it is essential to how to start braking mechanisms. Scope and methods for the diagnosis of different types of controls are substantially different, and the assessment of the effectiveness and uniform operation of the brakes shall be the same for all types of braking systems of vehicles.
Keywords: braking test braking
Ewa KuliĞ
Bogdan ĩółtowski
Wydział InĪynierii Mechanicznej
Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy w Bydgoszczy Aleja Profesora Sylwestra Kaliskiego, 785-796 Bydgoszcz e-mail: ekukla@utp.edu.pl
