气压传动在汽车上的应用课件

气压传动在汽车上的应用课件

目前4t以上的载货汽车、客车几乎都使用气压制动。这是因为：气压制动不但制动力矩大、踏板行程较短、操纵轻便、使用可靠，而且对长轴距、多轴和拖带半挂车、挂车等，实现异步分配制动有独特的优越性。它的缺点是：消耗发动机的动力，结构复杂，制动不如液压式柔和而且制动反应也不如液压式快，非簧载质量大，行驶舒适性差，因而一般只用于中、重型汽车上。汽车制动气压系统的组成汽车制动气压系统的组成气压制动传动装置，如图11-1所示，是以发动机的动力驱动空气压缩机工作，然后将压缩空气的压力转变为机械推力，使车轮产生制动。驾驶员只需按不同的制动强度要求控制踏板的行程，释放不同数量的压缩空气，便可调整气体压力的大小来获得所需的制动力。气压制动传动装置由能源和控制装置两部分组成。能源部分包括空气压缩机、调压装置、双针气压表、前后桥储气筒、气压过低报警装置、油水放出阀和取气阀、安全阀等部件，控制装置包括制动踏板、拉杆、双腔控制阀、快放阀、继动阀等。汽车制动气压系统的组成气压制动传动装置，如图11-1所示，是以发动机的动力图11-1气压制动传动装置1-空气压缩机，2-卸荷阀，3-调压器，4-单向阀，5-储气筒，6-安全阀，7-油水放出阀，8-气压表，9-制动开关，10-制动控制阀，11-前制动室，12-后制动室汽车制动气压系统的组成图11-1气压制动传动装置汽车制动气压系统的组成空气压缩机的作用是产生压缩空，是整个制动系统的动力源。最常见的结构是空气冷却往复活塞式空气压缩机，如图11-2所示，它与往复活塞式发动机结构相似。空气压缩机按其气缸的数量可分为单缸和双缸两种。空气压缩机固定于发动机一侧的支架上，由曲轴带轮通过Ｖ形带驱动。如图11-2所示，空气压缩机由缸体、曲轴箱、曲轴、活塞、连杆、气缸阀盖总成、空气滤清器等组成。气缸体是铸铁的，带有散热肋片，气缸有弹簧压紧的进、排气阀门。进气口经气管通向空气滤清器，出气口经气管通向湿储气筒。汽车制动气压系统的组成空气压缩机的作用是产生压缩空，是整个制动系统的动力源

发动机运转时，空气压缩机即随之运转。当活塞下行时，吸开进气阀门，外界空气经空气滤清器、进气阀进入气缸。活塞上行时，进气阀在弹簧作用下关闭，气缸内空气被压缩并顶开出气阀门，压缩空气经出气口和气管送到湿储气筒。当储气筒内的气压达到700-740kPA时，卸荷柱塞顶开进气阀，使空气压缩机气缸与大气相通不再泵气，卸掉活塞上的载荷，减少了发动机的功率损失。汽车制动气压系统的组成图11-2空气压缩机1-活塞；2-出气阀；3-卸荷柱塞；4-柱塞弹簧；5-空气滤清器；6-进气阀；7-缸体；8-连杆发动机运转时，空气压缩机即随之运转。当活塞下行时，吸２.调压器调压器的作用是使储气筒保持在规定的气压范围内，并在超过规定气压后，实现空气压缩机的卸荷空转，以减少发动机的功率消耗。调压器在回路中的连接方法有两种。(１)将调压器与空气压缩机和储气筒并联，当系统内的压力达到规定值时，调压器将空气压缩机的进气阀开启，卸荷空转。(２)将调压器串联在空气压缩机和储气筒之间，当系统的空气压力达到规定值时，调压器将多余的压缩空气直接排入大气，使空气压缩机卸荷空转。这种方式浪费发动机动率，采用较少。汽车制动气压系统的组成２.调压器汽车制动气压系统的组成膜片式调压器的结构图如图11-3所示，调压器壳体上装有两个带滤芯的管，接头分别与卸荷室和储气筒相连。壳体和盖之间装有膜片调压弹簧，膜片中用螺纹固连着空心管，空心管可以在壳体中央孔中滑动，其间有密封圈，上部的侧面有径向孔与轴向孔相通。调压器下部装有与大气相通的排气阀。汽车制动气压系统的组成图11-3膜片式调压器1-盖；2-调压螺钉；3-弹簧座；4-调压弹簧；5-膜片；6-空心管；7-接卸荷室管接头；8-排气阀；9-接储气筒管接头；10-壳体；A-通大气膜片式调压器的结构图如图11-3所示，调压器壳体上装３.油水分离器油水分离器的作用是将压缩空气中所含的水分和润滑油分离开来，以免腐蚀气筒及回路中的橡胶件。黄河JN型汽车装用的油水分离器，当压缩空气流过油水分离器的滤芯时进行过滤，油水沉积下来，压缩空气流经调压器后进入储气筒。解放CA1092和东风EQ1092型汽车由于装用了湿储气筒，已将压缩空气进行了清洗、干燥，故不再装用油水分离器。

汽车制动气压系统的组成３.油水分离器汽车制动气压系统的组成４.双腔制动控制阀１)作用制动控制阀控制从储气筒进入制动气室和挂车制动阀的压缩空气，即控制制动气室的工作气压。同时在制动过程中具有渐进随动的作用。从而保证制动气室的工作气压与制动踏板的行程有一定的比例关系，使车速稳定在驾驶员的控制范围，确保制动的稳定，可靠，安全。２)制动控制阀的组成制动控制阀主要由上壳体，下壳体、平衡臂、膜片及阀门等部件组成，如图11-4所示。汽车制动气压系统的组成４.双腔制动控制阀汽车制动气压系统的组成汽车制动气压系统的组成图11-4双腔串联活塞式制动控制阀1-小活塞复位弹簧；2-大活塞；3-通气孔；4-滚轮；5-挺杆；6-上盖；7-上壳体；8-上活塞总成；9-上活塞复位弹簧；10-中壳体；11-上阀门；12-卡环；13-小活塞总成；14-下壳体；15-下阀门；16-排气阀汽车制动气压系统的组成图11-4双腔串联活塞式制动控制阀3)制动控制阀的工作过程踩下制动踏板时，拉动制动阀拉臂，将平衡弹簧上座下压，经平衡弹簧和下座、钢球，通过推杆及钢球压下平衡臂，推动两腔膜片总成下移。消除间隙后，先关闭排气阀口，再打开进气阀口，储气筒内的压缩空气经制动阀进入各制动气室，推杆推动调整臂使凸轮转动，制动蹄压向制动鼓，产生制动作用。放松制动踏板时，拉臂在复位弹簧的作用下复位，平衡弹簧座上端面的压力消除，推杆、平衡臂、膜片总成均在复位弹簧及平衡腔内压缩空气的作用下向上移，排气阀口Ｅ打开，制动气室及制动管路的压缩空气便经排气阀口，穿过芯管内孔通道，从上体排气口B排入大气。同时，制动蹄在复位弹簧作用下，摩擦片与制动鼓分离，解除制动。汽车制动气压系统的组成3)制动控制阀的工作过程汽车制动气压系统的组成５.制动气室

制动气室相当于制动轮缸的作用，与制动器组合使用，功能是将输入的空气压力转变为转动制动凸轮的机械推力，使车轮制动器产生制动力矩。制动气室目前有两大类：膜片式制动气室和活塞式制动气室。

１)膜片式制动气室

(１)结构特点。膜片式制动气室主要由盖、橡胶膜片、外壳、推杆以及复位弹簧等组成。如图11-5所示。夹布层橡胶膜片的周缘用卡箍夹紧在壳体和盖的凸缘之间。盖与膜片之间为工作腔，用橡胶软管与由制动阀接出的钢管连通，膜片右方则通大气。弹簧通过焊接在推杆上的支承盘推动膜片紧靠在盖的极限位置。推杆的外端通过连接叉与制动器的制动调整臂相连。汽车制动气压系统的组成５.制动气室汽车制动气压系统的组成(２)工作原理。制动时，踩下制动踏板，压缩空气经制动阀进气口充入工作腔，膜片向右拱曲将推杆推出，使制动调整臂带动制动凸轮转动，从而推动制动蹄张开压向制动鼓，实现制动，松开制动踏板，工作腔中的压缩空气经制动控制阀(或快放阀)排入大气，膜片和推杆在弹簧作用下复位，从而解除制动。图11-5膜片式制动气室结构特点与工作过程图1-通气孔；2-盖；3-膜片；4-支承盖；5-复位弹簧；6-壳体；7-固定螺栓；8-推杆；9-连接叉；10-卡箍；11-螺栓汽车制动气压系统的组成(２)工作原理。制动时，踩下制动踏板，压缩空气经制动阀进气

２)活塞式制动气室(１)结构特点。

双活塞制动气室由前行车制动气室、后驻车制动气室、中隔板、密封元件组成，如图11-6所示。驻车制动气室主要由腰鼓形弹簧、驻车制动活塞、推杆等组成，行车制动气室主要由制动活塞、复位弹簧、连接叉等组成。(２)工作原理。

利用行车时加气制动和驻车时放气制动结合实现。①不制动时：手动控制阀在上位，接通储气筒，储气筒的压缩空气经手动阀到进气口A再进入驻车制动气室，推动驻车制动活塞压缩腰鼓形弹簧使推杆、制动活塞和连接叉右移，制动器无制动作用。汽车制动气压系统的组成２)活塞式制动气室汽车制动气压系统的组成汽车制动气压系统的组成图11-6双活塞式制动气室结构特点与工作过程图1-导向套筒；2-行车制动活塞复位弹簧；3-行车制动活塞皮圈；4-行车制动活塞体；5-驻车制动气室推杆；6-驻车制动活塞体；7-驻车制动活塞皮圈；8-套筒；9-储能弹簧；10-驻车制动气室盖板；11-螺母；12-毛毡滤气片；13-防尘管；14-驻车制动气室壳体；15-密封圈座；16-尼龙活塞皮圈；17-承推活塞；18-尼龙导向环；19-尼龙挡圈；20-行车制动气室推杆；21-行车制动气室壳体；22-行车制动气室盖；23-防护套；24-连接叉；A-行车制动气室通气口；B-驻车制动气室通气口；I-行车制动气室；Ⅱ-驻车制动气室汽车制动气压系统的组成图11-6双活塞式制动气室结构特点

②行车制动时：气压经驾驶员控制的控制阀到B口进入制动气室推动制动活塞和连接叉左移，使制动器产生制动。③驻车制动时：手动控制阀在下位，关闭储气筒气源，接通大气，驻车气室A口通大气，驻车制动活塞、推杆、制动活塞和连接叉在腰鼓形弹簧推动下，左移制动器产生制动作用。④保护制动时：如果车辆长期存放制动系统无气压时或因系统严重漏气、气管断裂、压缩机故障、频繁制动等引起系统气压过低时，驻车气室气压小于腰鼓形弹簧的弹力时，驻车制动活塞、推杆、制动活塞和连接叉在腰鼓形弹簧推动下，左移制动器产生制动作用，使汽车进入保护制动，从而保障安全。汽车制动气压系统的组成②行车制动时：气压经驾驶员控制的控制阀到B口进入制动

６.继动阀和快放阀

反应迟缓是气压制动的一大弱点，而在长轴距的汽车制动中，制动阀距制动气室较远，如果制动气室的充气与放气都要经过制动阀，则将使制动的产生与解除过于迟缓，气压制动的迟缓性更严重影响了制动的随动性。为此，现代汽车在制动阀与制动气室之间装有继动阀与快放阀，使制动气室的气压更快地建立与撤除。它的作用是迅速排放制动气室中的压缩空气，以便迅速解除制动。

１)继动阀

(１)结构。继动阀由芯管、阀体、膜片、阀门及弹簧等组成，如图11-7所示。它安装在储气筒和制动气室之间。进气口A接储气筒，出气口B接制动气室，孔口C与制动阀的出气口相通。汽车制动气压系统的组成６.继动阀和快放阀汽车制动气压系统的组成(２)工作原理。制动时，踩下制动踏板，压缩空气由制动阀C口充入膜片上方的气室，推动膜片及芯管向下移动，并将阀门推离阀座，即进气阀开启。于是储气筒内的压缩空气直接由进气口A和出气口B充入制动气室，不必流经制动阀，这样就缩短了制动气室的充气管路，加速了充气过程，因此继动阀也称加速阀。汽车制动气压系统的组成图11-7继动阀结构图1-芯管；2-阀体；3-膜片；4-阀门；5-弹簧(２)工作原理。制动时，踩下制动踏板，压缩空气由制动阀C口充

放松制动踏板时，C口经制动阀与大气相通，膜片在其下方气压作用下，带动芯管上移，阀门在阀门弹簧５的作用下紧靠在阀座上，即进气阀关闭。芯管继续上移，使其下端面离开阀门，即排气阀开启。于是，制动气室的压缩空气便经芯管和C口流向制动阀，并经制动阀的排气口排入大气。由于继动阀具有平衡膜片和平衡气室的作用，所以只要输入的制动压力是渐进变化的，则继动阀对本身输出压力的控制也是渐进的。

２)快放阀

(１)结构。它主要由上壳体、膜片、密封垫及下壳体等零件组成(图11-8)。(２)工作原理(图11-9)。汽车制动气压系统的组成放松制动踏板时，C口经制动阀与大气相通，膜片在其下方

①当制动时，从双腔并列膜片或制动阀前腔室输往后桥车轮制动气室的压缩空气进入A口后推动膜片，将排气口Ｄ堵住，同时吹开膜片四周，使膜片边缘下弯，压缩空气沿下壳体的径向沟槽，经B、C口分别通往左、右制动气室。②当放松制动时，制动气室的压缩空气回流，从快放阀B、C口进入，将膜片向上吹起关闭了进气口A，同时从排气口Ｄ排入大气，无须迂回流经制动阀。汽车制动气压系统的组成图11-8快放阀简图1-上壳体；2-膜片；3-下壳体图11-9快放阀工作原理图①当制动时，从双腔并列膜片或制动阀前腔室输往后桥车轮

７.双回路压力保护阀双回路制动系统中，空气压缩机产生的压缩空气经双回路保护阀分别向各回路的储气筒充气，当一条回路损坏或漏气时，压力保护阀能保证另一条完好的管路继续充气。

８.双通单向阀在两管路对同一装置供气的情况下，为防止两管路气压不等，互相充气而影响用气装置的工作，常采用双通单向阀。汽车制动气压系统的组成７.双回路压力保护阀汽车制动气压系统的组成

以发动机的动力驱动空气压缩机作为制动器制动的唯一能源，而驾驶员的体力仅作为控制能源的制动系统称之为气压制动系统。一般装载质量在8000kg以上的载货汽车和大客车都使用这种制动装置。由发动机驱动的空气压缩机将压缩空气经单向阀首先输入湿储气罐，压缩空气在湿输气管内冷却、并进行油水分离之后，分成两个回路：一个回路经储气筒、双腔制动阀的中腔通向后制动气室，另一个回路经储气筒、双腔制动阀的下腔通往前制动气室。当其中一个回路发生故障失效时，另一个回路仍能继续工作，以保证汽车具有一定的制动能力，从而提高了汽车行驶的安全性。汽车制动气压管理系统工作原理汽车制动气压管理系统工作原理

踩下制动踏板，拉杆拉动制动控制阀使之工作，前、后储气筒的压缩空气便分别通过制动控制阀的两个腔调节后，进入前、后轮制动气室，使前、后轮制动。与此同时，通过前、后制动回路之间并联的双通单向阀接挂车制动控制阀，将湿储气罐与通向挂车的通路切断，使挂车进行放气制动。汽车制动气压管理系统工作原理踩下制动踏板，拉杆拉动制动控制阀使之工作，前、后储汽车制动气压管理系统工作原理图11-10为一汽车气压制动系统示意图。由发动机驱动的空气压缩机(以下简称空压机)１将压缩空气经单向阀４首先输入湿储气罐６，压缩空气在湿储气罐内冷却并进行油水分离之后，分成两个回路：一个回路经储气罐14、双腔制动阀３的后腔通向前制动气室２，另一个回路经储气罐17、双腔制动阀３的前腔和快放阀13通向后制动气室10。当其中一个回路发生故障失效时，另一个回路仍能继续工作，以维持汽车具有一定的制动能力，从而提高了汽车行驶的安全性。汽车制动气压管理系统工作原理图11-10为一汽车气压制动系汽车制动气压管理系统工作原理图11-10气压制动回路示意图1-空气压缩机；2-前制动气室；3-双腔制动阀；4-储气罐单向阀；5-放水阀；6-湿储气罐；7-安全阀；8-梭阀；９￣挂车制动阀；10-后制动气室；11-挂车分离开关；12-接头；13-快放阀；14-主储气罐(供前制动器)；15-低压报警器；16-取气阀；17-主储气罐(供后制动器)；18-双针气压表；19-调压器；20-气喇叭开关；21-气喇叭汽车制动气压管理系统工作原理图11-10气压制动回路示意图双腔制动阀通过制动踏板来操纵。不制动时，前、后制动气室分别经制动阀和快放阀与大气相通，而与来自储气罐的压缩空气隔绝，因此所有车轮制动器均不制动。当驾驶员踩下制动踏板时，制动阀首先切断各制动气室与大气的通道，并接通与压缩空气的通道，于是两个主储气罐便各自独立地经制动阀向前、后制动气室供气，促动前、后制动器产生制动。汽车制动气压管理系统工作原理双腔制动阀通过制动踏板来操纵。不制动时，前、后制动气汽车制动气压管理系统工作原理图11-10中还有一条通向挂车制动回路的气路。在不制动的情况下，前制动储气罐通过挂车制动阀９、挂车分离开关11、接头12向挂车储气罐充气。制动时，双腔制动阀的前、后腔输出气压都通入梭阀８。由于两腔输出的气压不可能一致，梭阀只让压力较高腔的压缩空气输入挂车制动阀９，后者输出的气压控制装在挂车上的继动阀，使挂车产生制动。汽车制动气压管理系统工作原理图11-10中还有一汽车空气动力悬架系统主要由空气弹簧、导向机构、高度控制阀、减振器、横向稳定器和缓冲限位块等组成。以空气弹簧为弹性元件，利用空气的可压缩性实现其弹性作用。通过压缩空气的压力能够随着载荷和道路条件变化进行自动调节，不论满载还是空载，整车高度几乎没有变化，可以大大提高乘坐的舒适性。

１.空气弹簧空气弹簧是一橡胶帘布结构的气囊，以空气为介质，利用空气具有的压缩弹性的性质所制成的弹簧。根据橡胶气囊工作时的变形方式，空气弹簧一般分囊式空气弹簧和膜式空气弹簧(图11-11)。囊式空气弹簧由夹有帘线的橡胶制成的气囊和密闭在其中的压缩空气构成。气囊外层由汽车空气动力悬架系统组成汽车空气动力悬架系统主要由空气弹簧、导向机构、高度控耐油橡胶制成单节或多节，节数越多弹簧越软，节与节之间围有钢质腰环，防止两节之间摩擦。气囊上下盖板将空气封于囊内，其主要靠橡胶气囊的挠曲获得弹性变形。膜式空气弹簧由橡胶片和金属压制件组成，在盖板和底座之间放置一圆柱形橡胶气囊，其主要靠橡胶气囊的卷曲获得弹性变形。囊式空气弹簧寿命较长、制造方便、刚度较大，常用于载货汽车上。膜式空气弹簧尺寸较小、弹性特性曲线更理想、刚度较小，常用于轿车上。汽车空气动力悬架系统组成耐油橡胶制成单节或多节，节数越多弹簧越软，节与节之间围有钢质汽车空气动力悬架系统组成图11-11空气弹簧汽车空气动力悬架系统组成图11-11空气弹簧

２.导向机构由于空气弹簧只能承受垂直载荷，要传递作用在车轮和车架〔或车身〕之间的一切力(纵向力和侧向力)和其力矩，必须在汽车空气悬架中设计导向机构。导向机构的形式很多，目前典型的导向机构有以下几种。

１)板簧式导向机构主要用于复合式空气弹簧悬架中，钢板弹簧主要作用为导向元件，同时也承担一部分载荷，兼起一部分弹性元件的作用。日野、日产及韩国的部分大中型客车都采用这种悬架结构形式。这种导向机构对于具有纵梁或类似纵梁的汽车底盘结构布置比较方便，对于传统的工字型锻造前梁和铸造后桥壳，不需进行改造，可直接装置空气悬架。常见有纵置半椭圆钢板弹簧导向机构和纵置四分之一椭圆钢板弹簧导向机构。汽车空气动力悬架系统组成２.导向机构汽车空气动力悬架系统组成２)纵向单臂式导向机构纵向单臂式导向机构类似于纵置四分之一椭圆钢板弹簧导向机构，所不同的是纵臂采用刚性臂，而纵置四分之一椭圆钢板弹簧导向机构采用弹性臂，这种导向机构必须设置横向推力杆，用来承担侧向力。该导向机构可降低汽车纵向倾覆力矩中心位置，增加了车身抗纵倾能力。前悬架导向臂一般较长，可保持主销后倾角不变。通常导向臂与车桥及车架弹性连接，消除了刚性连接应力集中的影响，也可减少噪声的传递。汽车空气动力悬架系统组成２)纵向单臂式导向机构汽车空气动力悬架系统组成

３)A形导向机构A形导向机构可以看成是纵向单臂式导向机构的特殊形式，它将两根纵置刚性臂通过与车架上一点的连接构成A形架，在传递纵向力的同时还传递侧向力。A形架可避免导向机构内的附加载荷，克服了纵向单臂式导向机构的缺点。A形架的另一优点是可使左右空气弹簧中心距较大，大大提高了悬架的侧向角刚度。但是该结构为了减少轮胎磨损，避免空气弹簧有过大的垂直位移，常把A形架做得很大以增加摆臂长度，使得导向机构尺寸和质量变大。汽车空气动力悬架系统组成３)A形导向机构汽车空气动力悬架系统组成

４)四连杆导向机构四连杆导向机构是空气弹簧悬架系统广泛采用的一种结构形式。它常采用两种结构形式，一种主要用于前悬架，另一种主要用于后悬架。如依卡露斯256前悬架、三菱扶桑MP158前悬架等，这种导向机构由一根上纵向推力杆、二根下纵向推力杆和一根横向推力杆组成。依卡露斯256后悬架、日野RE大客车后悬架等其四连杆导向机构采用两根上纵向推力杆在水平面内倾斜布置的方式，构成了一个三角形架，上推力杆不仅承受纵向力，也承受侧向力。汽车空气动力悬架系统组成４)四连杆导向机构汽车空气动力悬架系统组成３.高度控制阀组件高度控制阀组件是用来控制空气弹簧内气体压力的执行机构，装配在车架和车桥之间，用来感知车身与悬架之间高度变化，即空气弹簧挠度变化，调整空气弹簧的刚度，使之维持在标准高度附近。高速时降低车身，保持汽车稳定性，减少空气阻力。在起伏不平的路面情况下，提高车身高度以提高汽车通过性。高度控制阀根据阀门开闭对车身振动反应时间分为即时型和延时型。所谓即时型高度控制阀即当车身有相对位移时，高度控制阀就有充放气动作。这就要求控制设备精度高，气路密封性好，同时所有的控制设备每时都处于工作状态，工作负荷较大；延时型高度控制阀避免了这种频繁工作的现象。汽车空气动力悬架系统组成３.高度控制阀组件汽车空气动力悬架系统组成延时型高度控制阀通过延时装置产生阻尼，延缓阀门的动作，其延时时间一般为1~6ｓ，通常使用时间为2~4ｓ，即在两个振动周期左右不敏感，以节省压缩空气无益的消耗，减小了阀中各零部件的磨损，延长了高度控制阀的使用寿命，所以被普遍采用。

４.减振器减振器的作用是吸收悬架弹性元件变形时的车辆振动，使其迅速恢复平稳状态，以改善汽车行驶的平稳性。空气悬架系统减振器是一种高性能减振器，该减振器性能随载荷的增减而改变，有很高的抗拉强度，具有极限行程的限位作用。汽车空气动力悬架系统组成延时型高度控制阀通过延时装置产生阻尼，延缓阀门的动作，其延时

５.横向稳定器安装横向稳定器的目的是为了提高汽车抗侧倾能力和保证汽车具有良好的转向特性，如果空气悬架导向机构有足够的侧倾角刚度时可以没有横向稳定器。

６.缓冲限位块空气悬架系统中缓冲限位块的安装形式有两种，一种为安装在空气弹簧的盖板或底座上，另一种为安装在空气弹簧以外的车架或车桥上。缓冲块的作用是避免车架和车桥或导向杆件之间的刚性冲击。在车辆行驶过程中，缓冲块经常受到间断性的冲击压缩。因此，缓冲块应具有足够的强度且内部应力分布要均匀。当空气弹簧漏气或气囊损