Барабанные тормоза под натиском дисковых постепенно уходят с арены. Тем не менее до сих пор «барабаны» встречаются на задних колесах многих современных автомобилей. Объясняется это не только дешевизной, но и тем, что помимо ряда недостатков они имеют и определенные достоинства. Разберем первые и вторые.
Какие только средства не использовали первые автопроизводители для остановки машин. Большинство из них сейчас покажутся весьма причудливыми. Например, на легендарной модели Ford T, выпускавшейся с 1908 по 1927 год и разошедшейся тиражом более 15 миллионов, применялся трансмиссионный тормоз — специальный стальной бандаж сжимал вал коробки передач. Передаваемый крутящий момент падал, и ведущие колеса соответственно замедлялись. Тем не менее на задних колесах дополнительно устанавливались барабанные тормоза. Несложно догадаться, что они были далеки от идеала: приводились тормоза в действие рычажной системой, быстро изнашивались и перегревались.
Основными элементами барабанного тормоза являются опорный щит (1), собственно сам барабан (2) и колодки (3). Детальней конструкция современного варианта изображена на рисунке:
Принцип работы барабанного тормоза прост. При нажатии на педаль тормоза давление в контуре (тормозной магистрали) повышается, поршни рабочего тормозного цилиндра раздвигаются и разводят в стороны тормозные колодки, которые после этого соприкасаются с внутренней частью барабана, соединенного с колесом. Соответственно создаваемая колодками сила трения тормозит не только барабан, но и колесо. Как только педаль тормоза будет отпущена, возвратные пружины вернут колодки на место и вращению барабана, а значит, и колеса, ничего мешать уже не будет.
Наглядный пример работы барабанного тормоза:
Конструкция барабанных тормозов может отличаться. Например, опоры колодок могут быть разнесены по разным сторонам, иметь ручную или автоматическую регулировку положения колодок.
Кроме этого, зачастую устройство задних барабанных тормозов несколько сложней, поскольку предполагает еще и установку ручного (парковочного) тормоза. К «ручнику» и специальному рычажному механизму на колодках крепятся два троса, которые при натяжении разводят колодки в стороны. Последние прижимаются к барабану и обеспечивают неподвижность колес.
«Ручник» представляет собой механическую тормозную систему, устаревшую по форме, но отнюдь не по содержанию. Например, если «гидравлика» тормозов внезапно откажет, то единственным механизмом, способным остановить автомобиль, останется как раз ручной тормоз. Вот как он работает (нажмите красную указательную стрелку):
Регулировка положения колодок нужна для того, чтобы тормоза как можно дольше сохраняли свою работоспособность. Колодки хоть и не должны постоянно прижиматься к барабану, но все-таки должны находиться к нему максимально близко. Тем не менее фрикционные накладки на колодках со временем изнашиваются и расстояние постепенно увеличивается, что приводит к замедлению скорости срабатывания, а то и вовсе к недостаточному контакту колодок с барабанном.
В ручном регуляторе используется только регулирующий винт, а в наиболее распространенном варианте автоматического регулятора к нему добавляются регулирующие рычаг и шестеренка. Когда колодки при срабатывании начинают расходиться на большее чем обычно расстояние, то рычаг автоматически цепляет шестеренку и тем самым подкручивает регулирующий винт, которые увеличивает расстояние между колодками, вновь максимально приближая их к барабану. Автоматическая регулировка очень удобна, поскольку не требует разборки конструкции барабанного тормоза.
Наглядный пример работы автоматического регулятора положения колодок:
Существенный недостаток барабанных тормозов — склонность к перегреву. Объясняется это самой конструкцией, ведь доступ воздуха с одной стороны закрыт опорным щитом, а с другой — барабаном. В этом плане открытые всем ветрам дисковые тормоза оказываются на порядок эффективней.
Так почему же «барабаны» все еще в строю? Все просто — потому что до сих пор справляются с поставленной задачей. Сейчас они в основном применяются на бюджетных автомобилях и в большинстве случаев только на задней оси, поскольку на передних колесах, играющих основную роль в торможении, устанавливаются дисковые тормоза. «Барабаны», которым уже больше ста лет, надежны и по сравнению с дисковыми тормозами обходятся дешевле как в производстве, так и в обслуживании. Более того основной минус, закрытость конструкции, можно в некоторых ситуациях отнести и к достоинствам. Например, на пыльной дороге дисковые тормоза очень быстро станут грязными, барабанные же напротив останутся чистыми и максимально работоспособными.
Тем не менее лишний раз отказываться от достижений современного автомобилестроения не стоит, ведь если дисковым тормозам и их совершенствованию внимание уделяется до сих пор, то «барабаны» по сути топчутся на одном месте. Другими словами, эффективность первых пытаются повысить, а эффективность вторых — лишь сохранить.
Расположение барабанных тормозов
Барабанные тормоза работают по тому же принципу, что и дисковые: Тормозная колодка давит на вращающуюся поверхность. Только в такой конструкции эта поверхность называется барабан.
В большинстве автомобилей барабанные тормоза установлены на задних колесах, а дисковые - на передних. Конструкция барабанных тормозов включает большее число деталей по сравнению с дисковыми, поэтому их сложнее обслуживать. Однако они дешевле в производстве и проще интегрируются с ручным тормозом.
В этой статье мы расскажем о том, как работают барабанные тормоза, как их обслуживать и рассмотрим установку механизма ручного тормоза.
Давайте начнем с основ.
Барабанный тормоз со снятым барабаном
Барабанный тормоз
Компоненты барабанного тормоза
Барабанный тормоз выглядит, как сложная конструкция, но все обстоит гораздо проще, если рассмотреть подробнее. Предлагаем разобрать тормоз и посмотреть, как он устроен.
Как и в дисковом тормозе, в барабанном имеется две колодки и поршень. Но в барабанном тормозе также установлен тормозной регулятор, механизм ручного тормоза и множество пружин.
При нажатии на педаль тормоза, поршень прижимает колодки к барабану. Все достаточно просто, но для чего нужны все эти пружины?
На самом деле, ситуация обстоит немного сложнее. Многие барабанные тормоза являются самосрабатывающими. Тормозные колодки контактируют с барабаном, при этом происходит своего рода заклинивающее действие, в результате чего колодки сильнее прижимаются к барабану.
Дополнительное тормозное усилие, которое обеспечивает такое заклинивание, позволяет использование поршня меньшего размера по сравнению с дисковыми тормозами. Однако, в связи с заклиниванием, тормозные колодки должны отодвигаться от барабана после окончания торможения. Для этого используются пружины. Другие пружины удерживают колодки в необходимом положении и возвращает тормозной регулятор на место после его срабатывания.
Тормозной регулятор
Механизм тормозного регулятора
Для корректной работы барабанного тормоза, колодки должны располагаться близко к барабану, но не соприкасаться с ним. Если они будут отодвинуты на слишком большое расстояние (например, при износе колодок), поршню потребуется больше жидкости для преодоления такого расстояния, и педаль тормоза "уйдет в пол" при нажатии. По этой причине в большинстве барабанных тормозов используется автоматический регулятор.
Давайте рассмотрим устройство механизма регулятора. Регулятор также является самосрабатывающим.
При износе колодки, между ней и барабаном образуется большее пространство. При каждой остановке автомобиля колодки максимально прижимаются к барабану. При увеличении зазора рычаг регулятора смещает шестерню на один зуб. Регулятор, как и болт, имеет резьбу. При повороте он выкручивается, сокращая зазор. При дальнейшем износе колодки, регулятор выкручивается еще, обеспечивая близкое расположение колодок относительно барабана.
В некоторых автомобилях регулятор срабатывает при использовании ручного тормоза. Но регулировка такого механизма может сбиться при длительном неиспользовании ручного тормоза. При наличии такой системы, ставить автомобиль на ручной тормоз не реже одного раза в неделю.
Ручной тормоз
Ручной тормоз, помимо основной тормозной системы, может активироваться и другими средствами. Конструкция барабанного тормоза позволяет использовать простой механизм привода троса.При использовании ручного тормоза, трос тянет рычаг, который прижимает колодки.
Обслуживание
Тормозная колодка
По большей части, обслуживание барабанных тормозов заключается в замене тормозных колодок. В некоторых барабанных тормозах сбоку имеется сервисное отверстие, которое позволяет определить износ колодки. Тормозные колодки необходимо менять, когда толщина фрикционного материала на заклепках составляет 0,8 мм. Если фрикционный материал нанесен на опорный щит (без заклепок), то колодки необходимо менять, когда толщина фрикционного материала составляет 1,6 мм.
Также как и на дисковых тормозах, изношенные колодки могут оставлять на барабанах канавки. При продолжительном использовании изношенных колодок, заклепки могут повредить барабан. Барабаны с глубокими канавками можно переточить. Если для дисковых тормозов смотрится минимальная допустимая толщина, то для барабанных - максимальный допустимый диаметр. Поверхность контакта в барабанных тормозах расположена внутри барабана. При снятии материала, диаметр увеличивается.
Были изобретены намного раньше современных дисковых, они до сих пор остаются актуальными для производителей и автовладельцев. Такая популярность была завоевана за счет простоты конструкции. Барабан тормозной намного проще, а, соответственно, и надежнее, и неприхотливее
История производства
А изобретены они были еще в далеком 19-м веке. Первыми прототипами современных тормозов была примитивная система всего лишь из трех составляющих. Это был собственно тормозной барабан, крепящийся к колесу, прочная и гибкая лента, расположенная вокруг него, а также рычаг, натягивающий последнюю деталь. Естественно, срок службы такой системы был недолгим, к тому же в нее попадали различные камни и грязь.
Усовершенствовалась конструкция лишь в начале 20-го века. Тогда инженер Луи Рено изобрел новый тормозной барабан с более надежными комплектующими. Впервые в него входили колодки, расположенные внутри механизма. Тормозное устройство было хорошо защищено от попадания грязи, в связи с чем его срок службы существенно увеличился.
Из чего состоит современный барабанный диск тормозной?
Передний и задний барабаны изготовляются исключительно из высококачественной и высокопрочной чугунной стали. Готовый элемент на выходе шлифуют с внутренней стороны и устанавливают на автомобиль. Деталь крепится на опорный вал или же на
Помимо этого в конструкцию тормозного барабана входят следующие элементы:
- Тормозные колодки с особым составом фрикционного материала (каждый производитель в тайне хранит свой метод изготовления).
- (их может быть несколько штук).
- Защитный диск.
- Специальный фиксатор.
- Стяжные пружины.
- Механизм самоподвода.
- Колодочная распорка.
- Механизм подвода колодок.
Как действует тормозной барабан?
Принцип работы данного механизма заключается в следующем. Водитель при нажатии на педаль тормоза создает определенное давление в системе рабочей жидкости. Она в свою очередь действует на поршень После преодоления усилий стяжной пружины последний элемент приводит в действие тормозную колодку, расходящуюся по бокам и плотно прилегающую к поверхности барабана. Вследствие этого скорость вращения детали существенно снижается, а вместе с тем уменьшается скорость автомобиля.
Заключение
Как видите, состав конструкции тормозного барабана действительно сильно изменился за более чем 100 лет существования. Все технологии, применяемые сейчас, обеспечивают автомобилю максимально короткий на любом дорожном полотне. По эффективности они ни на шаг не уступают своим конкурентам - дисковым системам. Поэтому барабанные тормоза до сих пор пользуются высоким спросом у автолюбителей, хотя в последнее время многие автокомпании отказываются укомплектовывать свои машины такими устройствами, отдавая предпочтение дисковым.
Барабаны, конечно, давно проиграли эволюционную войну дискам, но по сей день достаточно активно используются на недорогих и легких машинах. Все Лады, Renault Logan, VW Polo sedan, Skoda Rapid, Daewoo Matiz – список вполне современных моделей, использующих эти архаичные, но долговечные тормозные механизмы, будет очень длинным. А значит – нелишне знать, как они устроены, почему ломаются и как чинятся. После теоретической подготовки отправимся в ремзону, где обследуем барабаны редкого китайского седанчика Chery Jaggi, более известного в России под именем QQ.
Конструкция барабанных тормозов
К ардинально барабанные тормозные механизмы не изменились с момента их массового появления в 1902 году благодаря Луи Рено. Правда, привод у тех тормозов был тросовый, а потому они были исключительно механическими. Плюс у них не было автоматической регулировки, так что шофер должен был регулярно проверять зазор между колодками и барабаном. Но принципиальная конструкция, повторюсь, изменилась минимально.
Опишем здесь самую распространенную, классическую конструкцию барабанного тормозного механизма. Есть тормозной щиток, который жестко закреплен на кожухе заднего моста или цапфе колеса, и он не вращается. Также есть барабан, который закреплен на ступице колеса и вращается вместе с ней и колесом.
Тормозные колодки установлены на тормозном щитке. С одной стороны колодки опираются на оси, с другой – на поршни рабочего тормозного цилиндра (это хорошо видно на фотографиях). Когда нажимают на педаль тормоза, тормозная жидкость раздвигает поршни в рабочем цилиндре, а те в свою очередь раздвигают тормозные колодки. Колодки прижимаются к поверхности барабана и автомобиль замедляется. На колодки приклеены или приклепаны фрикционные накладки. Чтобы колодки не выпали, установлены прижимные пружины.
Приятным моментом данной конструкции является то, что одна из колодок имеет свойство подклинивания (ее называют активной). Если привести пример, то представьте себе колесо автомобиля, хорошенько раскрутите его и попробуйте вставить рукой какой-нибудь предмет между колесом и аркой: с одной стороны предмет будет выталкиваться, а с другой – еще больше затягиваться в пространство между колесом и аркой, тем самым подклинивая колесо. Та же ситуация и с колодками.
Вторую колодку (пассивную) барабан отталкивает, и ее эффективность ниже первой – это, напротив, неприятный момент. Чтобы скомпенсировать разницу, фрикционная накладка пассивной колодки больше по размерам активной колодки.
Оборотная сторона подклинивания колодки в том, что тормозное усилие возрастает не пропорционально усилию на педали. Проще говоря, Вы давите на педаль тормоза и получаете совсем иное, намного большее замедление, чем ожидалось. С дисковыми тормозами такого нет.
Чтобы колодки вернулись на исходную после торможения, на них установлены возвратные пружины. Зачастую, если задний тормозной механизм барабанный, то те же колодки задействуются при затягивании стояночного тормоза («ручника»). На одной из колодок имеется дополнительный рычаг, к которому крепится трос, при перемещении которого колодки разводятся.
На современных автомобилях барабанный тормозной механизм саморегулируемый. То есть не нужно раз во сколько-то тысяч км или после ремонта лезть, как на ЗИЛ 130, под автомобиль, чтобы измерить зазор между фрикционными накладками и барабаном.
Однако даже на современных авто стояночный тормоз все же регулировать необходимо. Потому распорная стойка, благодаря которой разводятся колодки при затягивании ручника, имеет свойство удлиняться или укорачиваться за счет вращения гайки (ее тоже хорошо видно на фото). Еще одним из положительных аспектов барабанных тормозов является площадь рабочей поверхности фрикционных накладок – она в любом случае больше по сравнению с дисковыми тормозами.
Но из-за особенностей условий работы (см. выше) износ накладок неравномерен, а значит, и усилие также будет изменяться с износом. В свою очередь никто не мешает увеличить рабочую площадь накладок за счет увеличения не только диаметра барабана, но и его ширины, а это бесспорный плюс. Этим с умением пользуются конструкторы грузовиков, для которых важней затормозить 20 тонн в пределах приличия, нежели тонкая связь между ногой водителя и ускорением замедления автомобиля.
Тест-драйвы / Одиночные
По прозвищу «баржа»: тест-драйв ГАЗ-24 Волга
Издалека, долго… Об истории Волги написано столько, что мне уже просто стыдно начинать этот разговор снова. Но я его начну: мне за это платят зарплату, да и повторенье, как говорится, мать чего-то...
57980 15 44 01.05.2016
Более того, даже если на легковушке по кругу установлены дисковые тормоза, то с высокой долей вероятности тормозной механизм ручника реализован по барабанной схеме. Просто в диске делают проточку и создают свой небольшой барабан и помещают внутрь колодки.
Пару слов об уже отживших свое конструкциях барабанных тормозах. В поисках более простых и эффективных вариантов исполнения инженеры, чтобы решить проблему с колодкой, которая не подклинивается, пришли к выводу, что можно поставить два рабочих цилиндра с двух противоположных сторон тормозного щитка ( и множестве других машин с барабанными тормозами спереди и сзади). В таком случае обе колодки становились подклинивающими, но только при движении вперед.
Конструкторы АЗЛК применили барабанные механизмы с плавающими колодками. Плавающими потому, что опираются они не на оси, каждая на свою, а на шарнир, связывающий обе колодки. Поэтому когда поршни раздвигают их, они за счет усилий стабилизируются относительно барабана. А эффект подклинивания активной колодки снижается за счет передачи силы через шарнир на пассивную колодку.
Плюсы и минусы барабанов
Статьи / История
Тормоза сто лет назад: как барабаны оказались эффективнее дисков
Тормозная система появилась задолго до автомобилей - останавливать нужно было вагоны, телеги, кареты, различные приводные системы и многое другое оборудование. В наследство от времен, когда скорость в 30...
30811 0 13 03.09.2015
Одним из главных достоинств барабанных механизмов называют его закрытость от окружающей среды – ни грязь, ни пыль внутрь не попадают. С этим трудно не согласиться, но с оговоркой – если речь идет о грязи снаружи. Все продукты износа колодок, что появляются в барабане внутри, просто так оттуда «выбраться» не могут. Вся прелесть закрытости барабаном видна на фотографиях подопытного.
Если в дисковых тормозах остатки фрикционных накладок просто выдуваются из механизма, то в барабанных почти все остается на месте. И еще. Кто в своей жизни эксплуатировал грузовики или древние автомобили с «барабанами» по кругу, должен помнить: если проехал глубокую лужу или брод, то после необходимо несколько раз нажать на тормоза, чтобы просушить их, иначе их попросту не будет. С дисками такого цирка нет.
Еще барабаны отлично перегреваются и их, в отличие от дисков, нельзя быстро охладить набегающим воздухом. Сам барабан при этом покоробить сложно (чего не скажешь о дисках), но эффективность торможения горячих барабанов снижается очень существенно.
С точки зрения динамики барабаны тоже проигрывают дискам, так как последние легче. Плюс максимальное тормозное усилие у барабанов сильно ограничено – чрезмерным давлением на колодки можно просто «порвать» барабан. Диски же можно сжимать намного сильнее.
Пример ремонта заднего барабанного тормозного механизма
Тут все, в общем-то, довольно предсказуемо. Барабаны разбирают, как правило, для двух манипуляций: замены колодок или ремонта самого заклинившего механизма.
На этот раз к нам попал автомобиль с неработающим задним правым тормозным механизмом и отсутствием стояночного тормоза. Опытным взором мастера утечек тормозной жидкости найдено не было. Потому вероятность заклинившего рабочего тормозного цилиндра возросла до 99%. Решение было принято незамедлительно – разборка и более детальная диагностика.
Отвернули гайки и сняли колесо. К счастью, барабан не прикипел и снялся довольно легко. Хозяину автомобиля стало легче, когда он узнал, что колодки менять еще рано. Но потом пошли плохие новости. Закисла распорка стояночного тормоза, следовательно, отрегулировать расположение колодок невозможно, а это причина отсутствующего ручника. Далее. Поршни в рабочем цилиндре заклинило, потому машина и не тормозила. Вердикт – замена рабочего цилиндра. Хозяин встретил трудности мужественно и благословил начинать незамедлительно.
Так как необходимо заменять рабочий цилиндр, пережимаем тормозной шланг, чтобы исключить вытекание всей тормозной жидкости из контура. Отвернули соединительную гайку и отсоединили тормозную трубку от рабочего цилиндра. При помощи узкогубцев сняли нижнюю пружину с тормозных колодок. Затем отсоединили трос стояночного тормоза от рычага тормозной колодки.
Все теми же узкогубцами прижали, провернули и сняли прижимные пружины обеих колодок. Пружины фиксируются на пальце: на каждой имеется небольшая опорная крышка с прорезью, а у пальца наружный конец расплющен. Соответственно, при установке пружину сжимают, конец пальца проходит через прорезь, а чтобы зафиксировать пружину, ее проворачивают. Но это будет потом, сейчас разборка.
После демонтажа прижимных пружин обе колодки можно снять с тормозного щитка и рабочего цилиндра. Что мы и делаем, немного раздвинув их для преодоления усилия верхней возвратной пружины. После выкрутили болты крепления и сняли рабочий тормозной цилиндр. Сняли с колодок распорку, тщательно ее очистили и разработали, чтобы можно было отрегулировать стояночный тормоз. Сняли затем и верхнюю возвратную пружину.
1 / 3
2 / 3
3 / 3
В процессе внимание на себя обратили бороздки на фрикционных накладках. Точно такие же были и на рабочей поверхности тормозного барабана, а такой износ неминуемо снижает эффективность торможения. Чтобы не рисковать здоровьем и благополучием хозяина авто, барабаны отправили на проточку. Колодки же менять пока рано – они выровняются.
На фотографиях хорошо виден зубчатый венец датчика частоты вращения заднего колеса. В последнее время автопроизводители зачастили вместо зубчатого венца устанавливать обычное кольцо с намагниченными секторами. Все хорошо, но порой грязь, пыль, продукты износа настолько набиваются на кольцо, что его магнетизма начинает не хватать, и система АБС выбивает ошибку «не вижу датчик». Лечится это тщательной очисткой такого кольца и сбросом ошибки. Но мы отвлеклись.
Устанавливаем на колодки распорную стойку – чистую, разработанную и смазанную. Подсоединяем к обеим колодкам верхнюю возвратную пружину. В первую очередь подсоединяем к рычагу на колодке трос стояночного тормоза, затем вешаем колодки на тормозной щиток. Устанавливаем новый рабочий тормозной цилиндр. Вкручиваем, но не затягиваем болты его крепления и не забываем про штуцер для прокачки.
К атегория:
Тормозное управление автомобиля
Барабанные тормозные механизмы и их элементы
Барабанный тормозной механизм имеет симметричные колодки (обычно две), несущие на наружных цилиндрических поверхностях фрикционные тормозные накладки, которые под действием приводного устройства прижимаются к внутренней цилиндрической поверхности барабана. Схемы наиболее распространенных барабанных тормозных механизмов приведены на рис. 34. Они классифицированы по виду и количеству приводных устройств, а также по числу степеней свободы колодок. Колодка имеет одну степень свободы, если она поворачивается вокруг неподвижной геометрической оси. Это достигается или шарнирной связью колодки с закрепленной в суппорте осью, или помещением радиусного конца колодки в соответствующее цилиндрическое гнездо суппорта.
Рис. 34. Схемы барабанных тормозных механизмов s
У колодок с двумя степенями свободы геометрическая ось их поворота имеет возможность перемещения, что позволяет колодке самоустанавливаться, а следовательно, обеспечивает лучшее прилегание ее к барабану и более равномерный износ накладки. Колодки с двумя степенями свободы либо опираются закругленным концом на скошенную плоскость суппорта и скользят по ней, либо соединяются с последним при помощи промежуточного звена, которое, в свою очередь, имеет неподвижную геометрическую ось поворота относительно суппорта. Иногда таким звеном является вторая колодка тормоза.
Эффективность различных барабанных тормозных механизмов при одинаковых их размерах и равных приводных силах сильно отличается. Наиболее эффективным является тормозной механизм, имеющий одну прижимную и вторую сервоколодку со скользящими опорами и одно приводное устройство в виде двустороннего колесного цилиндра. У тормозного механизма этого типа серводействие достигает наибольшей величины. Однако чем выше эффективность тормозного механизма, тем более он чувствителен к изменению коэффициента трения фрикционной пары. Так как коэффициент трения является величиной переменной и зависит от многих факторов (скорости и температуры в зоне трения, величины приводной силы, жесткости деталей тормоза и др.). самые эффективные тормозные механизмы обычно и самые нестабильные. При их работе чаще возникают вибрации, писк и т. д. В связи с этим область использования таких тормозных механизмов постепенно сужается.
Рис. 36. Статические характеристики тормозных механизмов
В последние годы с распространением автоматизированных тормозных приводов, позволяющих увеличить приводную силу, все шире применяются тормозные механизмы с небольшим серводействием. Следует отметить, что колодки с двумя степенями свободы имеют большее серводействие, чем с одной. Однако такие колодки, особенно со скользящей опорой, очень склонны к вибрациям и писку. Кроме того, угол наклона опоры колодки должен быть таким, чтобы колодка возвращалась в исходное положение после торможения.
Одним из наиболее простых является барабанный тормозной механизм с шарнирными опорами колодок и кулачковым приводным устройством. Его конструкция показана на рис. 37. Колодки такого тормоза имеют равные перемещения, определяемые формой разжимного кулака (механизмы этого типа иногда называют тормозными механизмами с равными перемещениями). Вследствие этого тормозные моменты, создаваемые обоими колодками, равны, а приводная сила, действующая на отжимную колодку, значительно больше, чем действующая на прижимную. Суммарный тормозной момент этого тормоза при вращении тормозного барабана в обоих направлениях практически одинаков; почти одинаковы и износы обеих накладок. К достоинствам такого тормозного механизма относится его высокая стабильность, а также то, что приложенные к тормозному барабану со стороны колодок силы практически уравновешиваются и не создают дополнительной нагрузки на подшипники колеса. Недостатком тормоза с равными перемещениями является необходимость в значительной приводной силе и сравнительно низкий коэффициент полезного действия кулачкового приводного устройства. По данным отечественных исследователей КПД кулачкового приводного устройства колеблется в пределах от 0,60 до 0,80. Для уменьшения трения между кулаком и колодкой устанавливается ролик, а в опорах кулака применяются подшипники скольжения, что повышает КПД приводного устройства до 0,75-0,90. На практике вследствие попадания грязи в опоры кулака и в оси, на которых вращаются ролики, КПД кулачкового приводного устройства находится на нижнем пределе. Следует указать также на повышенную трудоемкость технического обслуживания такого тормозного механизма из-за необходимости периодически смазывать опоры кулака.
Рис. 37. Тормозной механизм автомобиля ЗИЛ-130:
1 - тормозной бп раб-зи; 2 - фрикциониая накладка; 3 - заклепка; 4 - тормпзнач колодчп; 5 - разжимный кулак; 6 - регулировочный рычаг; 7 - нал червяка; 8 - червяк; 9 - оттяжная пружина колодок; 10 - суппорт; 11 - ось колодки
Рис. 38. Тормозной механизм автомобиля ГАЗ-21:
1 - тормозная колодка; 2- заклепка; 3 - фрикционная накладка; 4 - регулировочная шайба-эксцентрик; 5 - колесный цилиндр; б - оттяжная пружина; 7 - фиксатор колодки; 8 - ось колодки; 9 - суппорт
Широкое распространение получил тормозной механизм, который показан на схеме II рис. 34. Он имеет шарнирные опоры колодок и приводное устройство в виде двустороннего колесного тормозного цилиндра (рис. 38). Здесь к колодкам прикладываются равные приводные силы, однако тормозной момент, создаваемый прижимной колодкой, больше, чем отжимной. Соответственно больше и износ накладки прижимной колодки. Этот тормозной механизм одинаково эффективен при вращении барабана в обе стороны. При равном приводном усилии он дает больший тормозной момент, нежели описанный выше тормозной механизм с кулачком, за счет большего серводействия и более высокого (до 0,95-0,98) КПД приводного устройства.
Недостатком данного тормозного механизма является наличие внешней силы, нагружающей подшипники колеса, а также неодинаковая долговечность фрикционных накладок.
Для устранения этих недостатков применяются ступенчатые колесные цилиндры, создающие разные приводные силы. Иногда накладку на отжимной колодке делают меньшей площади или тоньше, чем на прижимной.
Конструкция третьего достаточно распространенного тормозного механизма приведена на рис. 39. Это тормозной механизм со скользящими опорами колодок и двумя приводными устройствами в виде односторонних колесных цилиндров. Обе колодки являются прижимными при вращении тормозного барабана вперед и отжимными при вращении его назад, вследствие чего эффективность тормозного механизма при движении автомобиля задним ходом значительно меньше.
Рис. 39. Тормозной механизм автомобиля «Москвич-408»:
1 - тормозная колодка; 2 - фрикционная накладка; 3 - прижимная пружина; 4 - оттяжная пружина; 5 - колесный цилиндр; 6 - суппорт
Рис. 40. Клиновое приводное устройство барабанного тормозного механизма:
1 - корпус; 2 - возвратная пружина роликов; 3 - плунжер; 4 - головка плунжера; 5 - штифт; 6 - пылезащитный чехол; 7 - собачка; 8- пружина собачки; 9 - фиксатор; 10 - ролик; 11 - держатель роликов; 12 - шток; 13 - уплотнитель; 14 - возвратная пружина штокаа; 15 - корпус тормозной камеры
Это существенный недостаток такого тормоза. Кроме того, применение двух разнесенных приводных устройств затрудняет привод стояночной тормозной системы. Однако равенство моментов колодок, равномерность износов и большое серводей-ствие позволяют с успехом применять механизм этого типа на передних колесах легковых автомобилей.
В последние годы создана новая конструкция барабанных тормозных механизмов для тормозных систем с пневматическим приводом. В ней колодки разжимаются не традиционным кулаком, а клиновым приводным устройством (рис. 40). Так как шток клина выполнен плавающим, то такой тормозной механизм имеет более высокую эффективность, чем описанный выше тормозной механизм с кулачковым приводным устройством. Опора колодок выполняется как скользящей, так и шарнирной. Весьма перспективной является конструкция тормозного механизма с двумя клиновыми приводными устройствами, причем на одном из них установлена обычная тормозная камера, а на другом - камера с пружинным энергоаккумулятором. Преимуществами тормозного механизма с клиновым приводным устройством являются более равномерный и меньший по величине износ деталей трущейся пары, более высокий КПД, меньшая размерность тормозных камер, вследствие чего значительно меньше количество потребляемого сжатого воздуха. Однако клиновое приводное устрой ство имеет и недостатки: повышенную стоимость в изготовлении и необходимость в хорошей грязезащите.
Важнейшими элементами тормозного механизма являются детали, составляющие его пару трения - тормозной барабан и фрикционные накладки. Эффективность тормоза и ее сохранение в различных условиях практически полностью зависят от качества этих деталей.
Специфика работы тормозного барабана заключается в том, что вследствие крайне низкой теплопроводности материала фрикционных накладок свыше 95% выделившегося при торможении тепла поглощается именно барабаном. Испытания показали, что температура тормозных барабанов тяжелых автомобилей на затяжных спусках может достигать 250 - 360 °С. Возникающие от таких температур тепловые напряжения в барабане усугубляются действием циклических нагрузок со стороны колодок. Заметим также, что по соображениям безопасности прочность тормозного барабана должна быть гарантирована. Тормозные барабаны грузовых автомобилей и автобусов обычно изготавливаются из чугуна и часто для увеличения прочности, жесткости и теплоотдачи имеют ребра на наружной поверхности. На легковых автомобилях для снижения веса применяют комбинированный барабан - стальной штампованный или алюминиевый литой диск, залитый в чугунный обод.
Применение чугуна для изготовления тормозных барабанов вызвано тем, что этот материал обеспечивает в паре с современными фрикционными накладками высокий коэффициент трения, хорошо работает на сжатие, обладает достаточной теплопроводностью. Менее ответственные барабаны трансмиссионных тормозов иногда делают штампованными из стали.
Фрикционная накладка изготавливается из сложной асбестовой композиции, которая состоит из наполнителя - волокон асбеста и связующего -- синтетических смол или их смеси с различными органическими веществами. Иногда в композицию добавляют цинковые или латунные частицы, которые увеличивают механическую прочность накладки и улучшают ее теплопроводность, но они интенсифицируют износ барабана.
В настоящее время асбофрикционные тормозные накладки в основном изготавливаются методом горючего формования. В последние годы ведутся опыты по применению металлокера-мических и металлосмоляных (полуметаллических) накладок. Однако такие накладки пока используются лишь в тормозных механизмах специальных транспортных средств. Обладая высокой термостойкостью, они имеют недостаточную эффективность в холодном состоянии, вызывают повышенный износ барабана, создают вибрации и писк тормозов.
Фрикционные накладки автомобильных тормозных механизмов должны обладать следующими свойствами:
– высоким коэффициентом трения, стабильным при изменении скорости скольжения, удельного давления и температуры во всем диапазоне реальных режимов эксплуатации;
– высокой износостойкостью; малой влаго- и маслопоглощаемостью, способностью быстро восстанавливать эффективность после намокания;
– прочностью и надежностью, способностью работать без возникновения трещин, вырывов и нанесения материала барабана на поверхность накладки, без задиров и чрезмерного износа материала барабана;
– отсутствием склонности к вибрациям и «писку». Большое значение имеет способ крепления фрикционных накладок к колодкам. Обладающие высокой жесткостью накладки грузовых автомобилей обычно приклепываются или привертываются. Такой способ крепления удобен при ремонте, но уменьшает рабочую площадь накладки и ее долговечность, поскольку уменьшается рабочая толщина. Более тонкие и потому эластичные накладки легковых автомобилей часто приклеивают. Приклеенная накладка работает практически до полного износа, но ее удаление и замена весьма трудоемки.
В процессе эксплуатации фрикционные накладки и барабан изнашиваются, что влечет за собой увеличение зазора между ними в расторможенном состоянии. Увеличенный зазор приводит к запаздыванию срабатывания тормоза, увеличению ходов исполнительных элементов привода, а следовательно, к перерасходу рабочего тела в нем. В гидростатических тормозных приводах по этой причине может произойти отказ.
Во избежание подобных явлений современные тормозные механизмы снабжаются устройствами для ручного или автоматического регулирования величины зазора в паре трения. Принцип действия этих устройств заключается в периодическом изменении положения расторможенной колодки. Различают два вида регулировок: заводскую, которая производится после сборки нового тормоза или после замены его деталей, и эксплуатационную, устраняющую влияние износа. Для эксплуатационных регулировок тормозных механизмов с гидроцилиндрами применяются шайбы со спиральным или эксцентриковым профилем, установленные на суппорте тормоза. Поворот такой шайбы 4 (рис. 38) вызывает соответствующее угловое перемещение опирающейся на нее колодки. У тормозных механизмов с кулачковым приводным устройством для этой цели служит червячная пара в регулировочном рычаге (рис. 37). Поворот вала червяка приводит рычага, а следовательно, разжимного кулака 5 в новое угловое положение, и колодки приближаются к барабану. В клиновом тормозном механизме это достигается увеличением длины плунжера путем вращения головки плунжера (рис. 40).
Рис. 41. Автоматический регулятор зазора автомобиля ГАЗ-24:
При заводской регулировке, кроме этих устройств, используются и опоры колодок. Так, в тормозных механизмах, показанных на рис. 37 и 38, оси колодоквыполнены в виде эксцентриков и их поворот изменяет положение колодок.
В последние годы широкое распространение получили автоматические устройства для регулирования зазора в тормозном механизме. Такие устройства значительно снижают трудоемкость технического обслуживания тормозной системы и повышают безопасность движения, постоянно поддерживая тормозные механизмы в состоянии технической готовности.
Принцип действия автоматических регуляторов основан на ограничении обратного хода тормозных колодок при растормаживании, если их рабочий ход из-за увеличившегося зазора оказался больше предусмотренной величины. Автоматические регуляторы встраиваются в приводное устройство или устанавливаются непосредственно на колодку. Примеры их конструкций приведены на рис. 41-13.
Встроенный в колесный тормозной цилиндр ограничитель обратного хода поршня (рис. 41) представляет собой разрезное пружинное кольцо, надетое свободно на шейку поршня и вставленное в цилиндр с большим натягом (усилие, необходимое для его перемещения в цилиндре, составляет 60 кгс). Ширина шейки поршня больше ширины кольца, вследствие чего обеспечивается осевое перемещение поршня относительно кольца на заданную величину (от 1,2 до 2,1 мм). Если зазор в тормозе больше предусмотренной величины, то поршень при торможении в конце своего хода переместит кольцо в новое положение (силы давления в приводе для этого достаточно). При растормаживании оттяжная пружина колодок не сможет преодолеть натяг кольца, и поршень вместе с колодкой установится ближе к барабану.
Рис. 42. Автоматический регулятор зазора автомобиля BA3-2103:
1 - тормозная колодка; 2 - ятулка; 3 - фрикционная шайба; 4 - опорная чашка пружины; 5- пружина; 5 -гайка; 7 - ось; 8 - суппорт тормоза
Рис. 43. Автоматический регулировочный рычаг кулачкового приводного устройства
Автономный ограничитель обратного хода колодки, изображенный на рис. 42, состоит из фрикционных шайб, сжимающих ребро тормозной колодки под действием мощной пружины, а также вставленной с большим зазором в отверстие ребра колодки резьбовой втулки и оси, которая приварена к суппорту тормозного механизма. Обратный ход колодки ограничивается трением между ее ребром и шайбами.
Конструкция автоматического регулировочного рычага кулачкового приводного устройства показана на рис. 43. При торможении корпус регулировочного рычага поворачивается против часовой стрелки и зубчатая рейка, упираясь своим зубом в вырез связанного с неподвижным рычагом диска, поворачивает шестерню и наружную конусную полумуфту. При этом под действием силы на штоке тормозной камеры тарельчатые пружины сжимаются и наружная конусная полумуфта не касается внутренней, выполненной заодно с червяком. При оттормаживании зубчатая рейка удерживается в новом положении, вследствие чего червяк, конусная полумуфта которого под действием пружин связана с наружной конусной полумуфтой, поворачивается на небольшой угол. Поворачивается и находящееся с ним в зацеплении червячное колесо, надетое на шлицы разжимного кулака. Таким образом, кулак поворачивается и зазор между накладкой и барабаном уменьшается. Этот процесс происходит при каждом торможении. Величина, на которую уменьшается зазор, зависит от его первоначального значения. Так, при первоначальном зазоре между накладкой и барабаном 1,6 мм за 40 торможений зазор уменьшается на 1,1 мм, а при первоначальном зазоре 0,5 мм - всего на 0,1 мм.
Аналогично работает автоматический регулятор зазора клинового приводного устройства, в котором при большом ходе плунжера собачка перескакивает на следующий зуб и при обратном ходе поворачивает головку плунжера, вследствие чего штифт выдвигается и приближает колодку к барабану.
К атегория: - Тормозное управление автомобиля
