Эксплуатация тяжёлого автотранспорта в горных условиях требует применения эффективного торможения на затяжных спусках. Штатная системе тормозов в таких условиях выделяет значительное количество тепла, которое не в состоянии отвести, что ведёт к перегреву и отказу. Отсюда и произошло появление горных тормозов, называемых вспомогательной тормозной системой (ВТС).
Требования к ВТС
Дополнительные тормоза должны обеспечивать:
- эффективное рассеивание выделяемой тепловой энергии в атмосферу;
- длительные рабочие циклы;
- отсутствие узлов трения, подверженных быстрому износу;
- работу только в движении, окончательная остановка производится с помощью рабочей тормозной системы.
Система должна работать мягко, не вызывая повышенного износа шин и тем более срыва их в скольжение на различных типах покрытия. Дополнительное требование по исключению второго набора тормозных механизмов на всех колёсах привело к варианту размещения ВТС в трансмиссии автомобиля или двигателе.
Различные варианты исполнения
Решить задачу можно было путём простого увеличения тормозного момента от двигателя или введением дополнительных специализированных устройств. Используются три решения:
- дополнение двигателя устройствами, повышающими эффективность торможения при внешней раскрутке коленчатого вала;
- установка гидравлического преобразователя механической энергии в тепловую;
- внедрение электромагнитного замедлителя.
Все три типа успешно разработаны и применяются на тяжёлой технике.
Горный тормоз на выпуске двигателя
Холостым ходом двигателя внутреннего сгорания считается не только его работа на минимальных оборотах и отсутствии внешней нагрузки, но и принудительная его раскрутка со стороны трансмиссии при сброшенном газе. Режимы принудительного холостого хода известны давно, но развиваемого при этом тормозного момента оказывается недостаточно на крутых спусках.
Одной из составляющих, снижающих КПД мотора, являются насосные потери, когда в цилиндрах сжимаются газы, а выделяющееся при этом тепло сбрасывается через систему охлаждения. Обычно их стремятся свести к минимуму, но при торможении двигателем этот эффект полезен. Чтобы повысить насосные потери, достаточно создать на пути прокачиваемых газов дополнительные преграды. Так и организован горный моторный тормоз.
При переключении в режим торможения, в цилиндры прекращается подача топлива, мотор просто превращается в компрессор. Для увеличения потерь выпускной тракт перекрывается специальной заслонкой, имеющей сервопривод. Температура газов растёт, сопротивление вращению вала значительно увеличивается. За счёт массивности двигателя и качественного охлаждения, особенно на спусках, энергия без проблем утилизируется.
Гидротормоз
Работа гидравлического замедлителя основана на взаимодействии двух турбинных колёс подобно тому, как это сделано в гидротрансформаторах автоматических трансмиссий. Только здесь ведомое колесо жёстко закреплено, а ведущее приводится от связанного с колёсами вала. Жидкость интенсивно перемешивается в подобных условиях, разогревается из-за невозможности раскрутить закреплённую турбину и отводит образовавшееся тепло на корпус, снабжённый рёбрами воздушного охлаждения или рубашкой жидкостного.
Остановить грузовик такой тормоз, конечно, не сможет, но замедляет движение он достаточно эффективно. Регулировать степень замедления можно изменением интенсивности раскрутки, располагая гидротрансформатор со стороны двигателя и переключая передачи в коробке.
Электромагнитное торможение
Тот же эффект можно получить, используя перемещение проводника в магнитном поле. При этом в нём наводится ЭДС, которая вызывает при замыкании цепи прохождение тока, зависящего от скорости пересечения силовых линий магнитного поля.
Если организовать устройство в виде двух электромагнитов – ротора и статора, то один из них создаст мощное магнитное поле, а в обмотках второго потечёт значительный ток, выделяющий на резистивной нагрузке мощность, пропорциональную скорости вращения и силе магнитного поля. Образуется эффективный и хорошо управляемый электромагнитный тормоз-замедлитель. Сбросить тепло можно способами, аналогичными предыдущему случаю.
Компактность и автономность двух последних устройств позволяют их установку не только на тягачах, но и на прицепах, что ещё больше повышает эффективность торможения тяжёлых автопоездов на горных спусках. Совмещая их с заслонками моторного горного тормоза, можно получить комплексную вспомогательную тормозную систему, способную полностью разгрузить основные тормоза в самых тяжёлых условиях движения. Иначе остановить многотонный грузовик в конце спуска вообще не получится, что чревато самыми тяжёлыми последствиями.
