Как работают барабанные тормоза? Какие тормоза лучше: барабанные или дисковые? Схема барабанных тормозов.

Барабанные тормозные механизмы – подобное устройство привычно многим автомобилистам. Этот тип системы торможения уходит в прошлое, уступая место более технологичным и эффективным .

Фото: Барабанный тормозной механизм

Терминология

Барабанные тормоза – это система механизмов, нацеленная на снижение скорости либо же полную остановку транспортного средства. Кроме того, данный комплекс ограждает автомобиль от самопроизвольного начала движения.

История возникновения и развития

Первые механизмы

Несмотря на то, что дисковые тормоза были придуманы даже раньше, именно барабанными начали оснащать создаваемые автомобили. Ведь они оказались гораздо проще в производстве, что немаловажно, так как промышленность была не настолько развита, чтобы выпускать сложные механизмы.

Первые барабанные тормоза представляли собой барабан, жестко зафиксированный на ступице, вокруг которого наматывалась прочная и гибкая лента. Во время торможения она натягивалась на поверхность барабана и останавливала авто.

Но такая конструкция оказалась неудачной, так как лента стиралась очень быстро, а грязь и мелкий мусор, набивавшиеся под нее, выводили из строя и сам барабан.

Луи Рено

Именно принадлежит честь изобретения в 1902 году барабанных тормозов, где колодки располагались внутри барабана. Это значительно повышало эффективность торможения, а также надежность, ведь подобная конструкция исключала возможность попадания внутрь пыли и других загрязнений. Система Рено основывалась на использовании привода из кабелей и рычагов.

Фото: Ремкомплект для барабанного тормоза VW Golf (1997 год)

30-е годы

Эволюция барабанных тормозов в эти годы привела к появлению компактных тормозных цилиндров, которых иногда устанавливалось по два на один механизм. Тем не менее, значительная часть автопроизводителей не перешла на новую конструкцию, используя в дальнейшем тросовый тип.

50-е годы

Данный период отмечен запуском в производство барабанных тормозов с функцией саморегулировки. Это значительно упростило ситуацию, так как ранее, по причине быстрого износа, приходилось часто подтягивать колодки из-за снижения эффективности торможения.

60-70-е годы

В это время мощность автомобилей растет, равно, как и их масса, что привело к необходимости установки дисковых тормозов, так как фрикционных свойств барабанной системы стало недостаточно. Тем не менее, несмотря на переход некоторых автокомпаний к дисковым тормозам на обоих осях, большинство продолжили установку барабанных на заднюю ось.

Наше время

Сегодня барабанная конструкция повсеместно уступает дисковой, однако на некоторых бюджетных моделях продолжают сохраняться барабанные механизмы.

Конструкция

С течением времени появлялись новые конструкторские решения, использовались различные материалы, однако компоновка тормозов барабанного типа сохранялась. Она состоит из ряда элементов.

Фото: Устройство барабанного тормоза

Тормозной барабан – его изготавливают из чугуна с высокими показателями прочности, а его внутренняя поверхность тщательно шлифуется. Установка барабана осуществляется на опорный вал или ступицу колеса, а подшипник запрессовывается внутрь.
Тормозной цилиндр (гидравлический) – это чугунный корпус с интегрированными внутрь поршнями, оснащенными резиновыми манжетами, которые препятствуют вытеканию тормозной жидкости. Также нем устанавливается спускной клапан, предназначенный для стравливания воздуха из системы.
Тормозные колодки – элементы, выполненные в форме полумесяца, с фрикционными накладками. Они прижимаются к барабану и останавливают транспортное средство. Фрикционные накладки производятся с добавлением каучука (синтетического), модификаторов, смол, керамики и волокон (минеральных и органических).
Защитный диск – он монтируется на заднюю балку или ступицу, а к нему подвижно фиксируются тормозные колодки в комплекте с цилиндром.
Пружины (стяжные) – закрепляются к колодкам снизу и сверху. Их задача – работа на сжатие и недопущение расхождения колодок во время движения.
Распорка (колодочная) – она используется не во всех тормозных системах, а лишь в тех, где имеется только 1 тормозной цилиндр. Представляет собой металлическую пластину со специальными вырезами, которая необходима для работы второй колодки во время натяжения ручки стояночного тормоза, а также для монтажа самоподвода.
Фиксатор – стержень из металла с установленным на него комплектом колодки, пружины и тарелки, создаваемый именно в такой последовательности. В данном случае во время прижимания колодки к тормозному диску останется возможность для ее перемещения по вертикали.
Подвод колодок – пара эксцентриков, помещенных в корпус защитного диска. Эксцентрики во время вращения способствуют более плотному контакту колодки с барабаном. Ранее данная система широко применялась, но сейчас почти не используется.
Механизм самоподвода – он необходим для нивелирования степени износа колодок и их подвода к барабану. Как правило, используется простая система от компании Volkswagen, приставляющая собой клин, проваливающийся внутрь и разводящий колодки. Ford разработал более сложную конструкцию с металлической пластиной и нарезанными зубцами. Но она менее надежна.

Достоинства барабанной конструкции

Фото: Тормозной барабан Renault Logan

Несмотря на то, что дисковые механизмы лучше, у барабанных тоже есть ряд сильных сторон:

Больший ресурс – он достижим за счет защищенности колодок, спрятанных в барабан, в отличие от наружных на дисках;
Возможность увеличения – увеличивая в габаритах (ширина и высота) барабан, легко достигается высокая эффективность, тогда как размер диска ограничивается ободом;
Простота – несмотря на то, что эта конструкция сложнее дисковой, интегрировать ее со стояночным тормозом проще;
Тепловыделение – оно у барабанных конструкций гораздо ниже, что позволяет применять более дешевые тормозные жидкости;

Благодаря таким достоинствам, барабанные тормоза до сих пор применяются на некоторых моделях автомобилей.

Предназначение конструкции тормозной системы барабанного типа заключается в снижении скорости перемещения транспортного средства. Если это устройство устанавливается на задней колесной паре, то может обеспечивать функцию стояночного тормоза. В основе строения механизма лежит движимый барабан и закрепленная на ступице колеса металлическая чаша.

В составе этого типа тормозов используются такие части:

Из чугуна с повышенной прочностью изготавливается сам тормозной баран. Внутренняя поверхность его подвергается тщательной шлифовке, поскольку в будущем будет соприкасаться с другими элементами системы. Крепится на опорном валу или ступице колеса. В первом случае в барабан под сильным давлением вставляется подшипник;
Полумесячной формы металлические тормозные колодки. На поверхность этой детали укладывается асбестовая фрикционная накладка;
Гидравлический цилиндр, выполненный как полая труба с помещенными вовнутрь поршнями с заполнением рабочей жидкостью. На цилиндре установлен специальный клапан, который позволяет отводить с полости с тормозной жидкостью лишний газ. Дополняется система уплотнительными манжетами, которые защищают ее от утечки жидкости.
Нижняя и верхняя стяжная пружина, выполняющие работу «сжатия». В режиме отсутствия инициации торможения эта деталь не позволяет соприкасаться тормозным колодкам с барабаном;
На задней балке (ступице) колеса монтируется защитный диск;
Распорная планка изготавливается из металла, выполняется в специфической конфигурации со специальными отверстиями. С помощью устройства производится установка механизма именуемого «самоподвод». Помимо этого, данная деталь задействует установленную на другом колесе пару тормозных колодок, что обеспечивает функционирование стояночного тормоза. Предусмотрено наличие распорной планки в случае с одним тормозным цилиндром.
Корпус защитного диска с расположенными внутри двумя эксцентриками носит название механизм «самоподвода». Он задействуется в случае износа фрикционных накладок на тормозных колодках для разведения в состоянии «покоя».

В основе принципа работы барабанного тормоза лежит возникновение торможения автомобильного средства после нажатия воителем на соответствующую педаль. Механизм заключается в следующем:

Тормозные колодки разводятся, преодолевая сопротивление пружин, стягивающих их в результате давления тормозной жидкости на поршни, расположенные в тормозном цилиндре;
Скорость вращения барабана снижается благодаря плотному прилеганию фрикционными накладками на поверхности колодок к рабочей его области, что способствует снижению частоты вращения колес.

При наличии в тормозном механизме пары цилиндров существенно повышается его эффективность.

Преимущества барабанных тормозов

Наибольшим преимуществом механизма тормозов на основе барабана и колодок заключается в защищенности системы от внешнего загрязнения. Вся конструкция выполнена так, что ни пыль, ни грязь, попасть в систему не могут даже при езде по заболоченной местности. Также не способны выйти наружу продукции, возникающие в результате износа системы, оставаясь закрытыми внутри.

При обслуживании тормозного механизма дискового типа для очищения системы требуется выдуть накопившиеся там отработанные остатки. В случае с дисковыми аналогами на грузовых автомобилях попадание в тормозную систему жидкости извне требует многократного нажатия для срабатывания. От чего полностью защищена барабанная система.

При высокой скорости барабан и остальные части системы могут существенно перегреваться. Настолько просто охладить их как дисковые аналоги невозможно, что снижает эффективность процесса торможения. Вместо этого барабанные тормоза получили от конструкторов большую прочность, что предотвращает в процессе эксплуатации и обслуживания физическое повреждение.

За счет большего веса, чем дисковые механизмы, барабанная тормозная система обладает несколько низшей динамикой. С большим давление барабан может разорваться при оказании слишком высокого тормозного давления. У дисков сила сжимания немного выше.

Благодаря закрытости конструкции тормозная площадь увеличенная, что обеспечивает высокое тормозное усилие, при этом увеличивается диаметр и ширина барабана. Именно за счет этого фактора на больших автомобилях, автобусах и иных транспортных средствах применяется этот тип тормозов. Колодки обладают высокой степенью износостойкости. Процесс этот замедляется за счет неудовлетворительного контакта с рабочей поверхностью накладки.

Недостатки барабанных тормозов

При длительном использовании барабанные тормозные механизмы могут отличаться появлением некоторых неисправностей:

При торможении ТС будет слегка уходить в сторону. Это означает наличие повреждений с одной из сторон;
При скрежете в системе барабанного тормоза свидетельствует о том, что фрикционные накладки расслоились, образовалась поломка стоек или ее деформация, что повлекло за собой перекос тормозных колодок;
При торможении чувствуются на тормозной педали вибрации и рывки. Это говорит от деформации барабана в овальную форму.

В большинстве случаев ремонт заключается в полной замене тормозной системы барабанного типа за счет ее износа или поломки. В силу невысокой стоимости и возможности работать на протяжении от 50 до 55 тыс. км, намного легче установить полностью новый механизм.

Судить о степени износа тормозной системы барабанного типа можно после осмотра состояния колодок через находящееся на внутренней стороне щита специальное отверстие. Замена колодок должна производиться при достижении накладками определенной толщины. В противном случае система не сможет с достаточной силой и плотностью прижать их к поверхности барабана.

Достижение толщины всего 1,6 мм является предлогом для смены накладок, установленных на клей. Наличие заклепок для фиксации фрикционного материала на колодках позволяет доводить толщину до значения 0,8 мм. Если своевременно этого не сделать, то твердая поверхность колодок, которая проступит после стирания фрикционного материала, повредит барабан, изначально оставляя на нем неглубокие борозды.

Кроме ремонта проблем с колодками выделяют необходимость разборки заклинившего механизма тормозов. Если не сделать своевременных ремонтных работ, существует большая вероятность прикипания барабана. В этом случае последующий ремонт оборачивается в полную замену системы. Всевозможные поломки в системе барабан-колодки могут влиять на работу цилиндра. Часто несвоевременное обращение в сервисный центр приводит к необходимости замены тормозного цилиндра при целом барабане и неизношенных накладках.

По завершении любого ремонта барабанных тормозов производится регулировка стоячего тормоза. Операция является довольно простой и заключается в точном знании технических данных в зависимости от типа и марки используемого данные тормозные системы автомобиля. Механизм в общем плане заключается в выполнении таких действий:

Колесо не затягивается и проверяется на незатянутом ручном тормозе;
До остановки колеса следует на распорке прокрутить регулировочную гайку через сервисное отверстие до момента торможения;
На следующем этапе данная гайка отворачивается в обратную сторону на несколько щелчков;
На тормозном щитке на сервисное отверстие устанавливается резиновая заглушка;
Прокачивается задний тормоз.

Для наших дорог характерно практически одно и то же заболевание у автомобилей с барабанными тормозами. Чаще всего правая сторона автомобиля имеет более изношенные колодки, чем левая. Причина кроется в особенности строения дорожного полотна. По правой стороне автомобиля ближе располагается тротуар, выбоин, ям и других неровностей с этой стороны больше почти на всех дорогах страны. Это повышает коррозионную нагрузку на правую часть транспортного средства, что сказывается и на тормозах.

Заключение

Главной особенностью барабанных тормозов считается использование устройств, компенсирующих между тормозным барабаном и колодкой увеличение размера зазора в результате теплового расширения. Подобный механизм разработан компанией Bosch, который реагирует на превышение до 80 °С в тормозной системе температуры, используя эффект биметаллического сплава пружины.

Кроме этой детали применяется еще несколько пружин в общей конструкции барабанных тормозов, назначение которых разное. Со временем эксплуатации транспортного средства материал деталей подвергается деформации, потере прочности и растяжении, что требует периодического осмотра, замены изношенных элементов.

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

Колодочные барабанные тормозные механизмы :
а - механизм с односторонними опорами;
б - с разнесенными опорами;
в - механизм с самоусилением;
г - механизм с разжимным кулаком

Колодочные барабанные тормозные механизмы, несмотря на свою внешнюю схожесть, существенно отличаются друг от друга по конструкции и свойствам. На рисунке приведены основные схемы барабанных колодочных тормозов. В основном они различаются по расположению опор колодок и характеру приводных сил, раздвигающих колодки и прижимающих их к барабану изнутри. Различие в конструкции предопределяет и различие в свойствах.

Барабанный механизм с равными приводными силами и односторонним расположением опор колодок :
1 - тормозной барабан;
2 - фрикционная накладка;
3 - колодка;
4 - тормозной щит;
5 - тормозной цилиндр;
6 - возвратные (стяжные) пружины;
7 - эксцентрик регулировки тормоза

На рисунке показан барабанный тормоз с равными приводными силами и односторонним расположением опор колодок.
Опорный диск закреплен на балке моста. В нижней части опорного диска установлены два пальца, на которых закреплены эксцентриковые шайбы. Положение пальцев фиксируют гайками. На эксцентриковые шайбы надеты нижние концы колодок. Регулировочные эксцентрики закреплены на опорном диске болтами, удерживаемыми от произвольного проворачивания предварительно сжатыми пружинами. Стяжная пружина прижимает каждую колодку к ее регулировочному эксцентрику. Пружина фиксирует регулировочный эксцентрик в любом положении при повороте его за головку болтов. Таким образом, каждая колодка центрируется относительно тормозного барабана регулировочными эксцентриками и эксцентриковыми шайбами пальцев. Верхние концы колодок соприкасаются с поршнями рабочего цилиндра. От боковых смещений колодки удерживаются направляющими скобами с пластинчатыми пружинами.
Длина фрикционных накладок, прикрепленных к передним и задним колодкам, неодинакова. Накладка передней колодки длиннее задней. Сделано это для обеспечения равномерного износа накладок, так как передняя колодка работает большее время как первичная и создает больший тормозной момент, чем задняя. Барабан тормоза прикреплен к ступице колеса. Для удобства доступа к колодкам барабан сделан съемным.
При торможении давление жидкости в колесном цилиндре раздвигает поршни в противоположном направлении, они воздействуют на верхние концы колодок, которые преодолевают усилие пружины и прижимаются к барабану. При растормаживании давление в цилиндре уменьшается и благодаря возвратной пружине, колодки сводятся в первоначальное положение.
В механизме имеется специальный приводной рычаг, соединенный верхним концом с одной тормозной колодкой, а через планку - с другой. К нижнему концу рычага присоединяется трос стояночного привода. При вытягивании троса рычаг поворачивается и прижимает к барабану сначала одну колодку, а затем через планку другую.
Тормоз автомобиля с разнесенными опорами выполнен по схеме (см. рис. б). Он имеет две одинаковые тормозные колодки, каждая из которых установлена на соответствующем опорном пальце. Колодки стягиваются пружинами. Концы колодок соприкасаются с поршнями колесных цилиндров. Рабочие цилиндры соединены с главным тормозным цилиндром и между собой трубопроводом. Механизм имеет автоматическое устройство регулирования зазора.
Опорный диск сервотормоза (см. рис. в) укреплен на коробке передач; на нем установлены две колодки, разжимной и регулировочный механизмы. Верхние концы колодок прижаты стяжными пружинами к толкателям разжимного механизма, а нижние - к опорам регулировочного механизма. Усилие стяжных пружин левой колодки меньше, чем усилие пружин правой колодки. Сухарь регулировочного механизма может перемещаться вместе с опорами колодок на 3 мм относительно винта. В расторможенном положении сухарь прижат к корпусу сильными пружинами и указанный зазор устанавливается со стороны левой колодки. При перемещении тормозного рычага усилие от него через тягу передается на двуплечий рычаг. Положение тормозного рычага в заторможенном состоянии фиксируется защелкой на зубчатом секторе. Короткое плечо двуплечего рычага давит при этом на разжимной стержень, который, вдвигаясь в корпус, разводит шариками толкатели обеих колодок. Первой к барабану прижимается левая колодка, имеющая более слабые стяжные пружины. Если торможение происходит при движении автомобиля вперед, то эта колодка захватывается бара- баном и ее нижний конец перемещает правую колодку до ее соприкосновения с барабаном (перемещение колодки, которое не превышает 3 мм, происходит против хода часовой стрелки). Обе колодки работают как первичные, причем приводным усилием для правой колодки является сила трения, передаваемая от левой колодки. Так как тормозной момент трансмиссионного стояночного тормоза увеличивается главной передачей, то его размеры получаются меньше, чем размеры колесных тормозов или тормозов, установленных после межколесного дифференциала.
Тормоз с равными перемещениями колодок (см. рис. г). Колодки опираются на оси с эксцентричными шейками. Оси установлены и зафиксированы гайками в кронштейнах, приклепанных к опорному диску. При монтаже тормоза обеспечивается поворачивание оси и тем самым смещение конца колодки относительно барабана. Стяжной пружиной колодки прижимаются к разжимному кулаку. К колодкам приклепаны по две фрикционные накладки. Тормозной барабан отлит из чугуна и прикреплен к ступице колеса шпильками. Разжимной кулак изготовлен как одно целое с валом и установлен в кронштейне. На шлицевом конце вала закреплен рычаг. В рычаге размещена червячная передача, служащая для регулирования зазора в тормозном механизме.
В расторможенном состоянии между колодками и барабаном имеется зазор. При торможении давление воздуха воспринимается мембраной тормозной камеры, установленной на кронштейне, и ее шток поворачивает за рычаг вал с разжимным кулаком. Колодки прижимаются к барабану, вызывая торможение колеса. Профиль разжимного кулака выполнен так, чтобы обеспечивать перемещение на одинаковые расстояния концов колодок. Этим достигается уравновешенность тормозного механизма, равные тормозные моменты и износ колодок.

Тормозной механизм с клиновым разжимным устройством и автоматической регулировкой зазора :
1 - колодка;
2 - разжимной клин;
3 - тормозной кран;
4 - тормозная камера;
5 - пружина

На ряде автомобилей применены тормозные механизмы с клиновым разжимным устройством и автоматической регулировкой зазора. На опорном диске закреплен суппорт, в цилиндрические отверстия которого вставлены два толкателя. Внутри каждого толкателя размещены регулировочные втулки. На наружной поверхности каждой регулировочной втулки нанесена спиральная нарезка с треугольным профилем зубьев, а на внутренней поверхности нарезана резьба, в которую ввернут регулировочный винт. При первоначальной регулировке тормозных механизмов поворотом регулировочных винтов устанавливают зазор между тормозным барабаном и колодками, величина которого затем поддерживается автоматически. К регулировочным втулкам прижаты храповики, которые имеют зубья, находящиеся в зацеплении с наружными зубьями регулировочных втулок.
Разжимное устройство состоит из клина, двух роликов (оси которых размещены в сепараторе), упорной шайбы и грязезащитного колпака. При торможении на клин передается сила от штока тормозной камеры, вследствие чего он перемещается в осевом направлении и посредством роликов раздвигает толкатели. Перемещающиеся при этом регулировочные втулки и винты прижимают колодки к барабану, а собачка храповиков перескакивает через зубья регулировочных втулок. Когда происходит растормаживание и толкатели со связанными с ними деталями двигаются в обратном направлении, регулировочные втулки поворачиваются под действием усилия, возникающего в зацеплении между собачками храповиков и втулок, в результате чего винты вывертываются. Между колодками и барабаном устанавливаются необходимые зазоры. При увеличении зазора между колодками и барабаном собачки храповика попадают в зацепление с другой парой зубьев регулировочной втулки, что автоматически восстанавливает зазор в тормозном механизме.

Тормозные барабаны колесных и трансмиссионных тормозов обычно отливают из серого чугуна. У некоторых тормозов диск барабана отштампован из листовой стали и соединен с чугунным барабаном при отливке в неразъемную конструкцию. Тормозные барабаны легковых автомобилей выполняют из алюминиевого сплава с залитым внутрь чугунным кольцом. На барабанах иногда делают ребра, увеличивающие жесткость конструкции и улучшающие отвод теплоты. Колодки барабанных тормозов для жесткости в сечении имеют тавровую форму. Иногда колодка опирается свободно нижним концом на площадку и не фиксируется. Такая колодка самоустанавливается относительно барабана при торможении.
Фрикционные накладки изготавливают из материалов, обладающих большим коэффициентом трения (до 0,4), большой теплостойкостью и хорошей сопротивляемостью изнашиванию. Раньше накладки в горячем состоянии формовали в основном из волокнистого асбеста в смеси с органическими связывающими веществами (смолами, каучуком, маслами). Сейчас использование асбеста в тормозных накладках законодательно запрещено, т. к. асбест признан канцерогенным материалом.

Читатели знают, что в настоящее время наибольшее распространение в автомобильной промышленности получило два типа тормозных механизмов – дисковые и барабанные. Если с дисковыми тормозами все понятно, то устройство, принцип работы и эффективность эксплуатации барабанных тормозов для многих до сих пор остается загадкой. В сегодняшней статье мы расскажем об основных компонентах барабанных тормозов, опишем алгоритм их работы, а также выясним основные преимущества и недостатки их использования.

Барабанные тормоза

Из чего состоят барабанные тормоза?

Устройство барабанных тормозных механизмов заметно сложнее, нежели конструкция их дисковых «собратьев». Основными внутренними частями таких тормозов являются:

Тормозной барабан. Элемент, изготавливаемый из высокопрочных чугунных сплавов. Он установлен на ступице или опорном валу и служит не только основной контактной частью, взаимодействующей непосредственно с колодками, но и корпусом, в котором смонтированы все остальные детали. Внутренняя часть тормозного барабана шлифуется, чтобы торможение было максимально эффективным.
Колодки. В отличие от тормозных колодок дисковых тормозов, колодки, применяемые в барабанных механизмах, имеют полукруглую форму. Их внешняя часть имеет специальное асбестовое покрытие. Если тормозные колодки установлены на паре задних колес, то одна из них подключается еще и к рычагу стояночного тормоза.
Стягивающие пружины. Данные элементы прикрепляются к верхней и нижней частям колодок, не позволяя им расходиться в разные стороны на холостом ходу.
Тормозные цилиндры. Это специальный корпус, изготовленный из чугуна, по двум сторонам которого смонтированы рабочие поршни. Их задействование происходит путем гидравлического давления, возникающего после нажатия водителем на педаль тормоза. Дополнительными частями поршней являются резиновые уплотнители и клапан для удаления воздуха, попавшего в контур.
Защитный диск. Деталь представляет собой устанавливаемый на ступицу элемент, к которому прикрепляются тормозные цилиндры и колодки. Их закрепление производится путем использования специальных фиксаторов.
Механизм самоподвода. Основой механизма служит специальный клин, углубляющийся по мере стачивания тормозных колодок. Его назначение – обеспечение постоянного прижима, колодок к поверхности барабана, независимо от износа их рабочих поверхностей.

Устройство барабанных тормозов

Перечисленные нами компоненты являются общепринятыми. Их использует большинство крупнейших производителей. Существует ряд деталей, которые устанавливаются некоторыми компаниями частным образом. Таковыми, например, являются механизм подведения колодок, всевозможные распорки и т.п. Подробно останавливаться на них не имеет смысла.

Принцип работы барабанных тормозов

Основная последовательность функционирования барабанных механизмов примерно следующая. Водитель в случае необходимости нажимает на педаль, создавая увеличенное давление в тормозном контуре. Гидравлика надавливает на поршни главного цилиндра, которые задействуют тормозные колодки. Они «расходятся» в стороны, растягивая стяжные пружины, и достигают точек взаимодействия с рабочей поверхностью барабана. Благодаря трению, возникающему при этом, скорость вращения колес уменьшается, а автомобиль притормаживает. Общий алгоритм работы барабанных тормозов выглядит именно так. Существенных различий между системами с одним поршнем и двумя не имеется.

Преимущества и недостатки барабанных тормозов

Несмотря на, казалось бы, общее устаревание конструкции, многие автопроизводители до сих пор применяют барабанные тормоза на своих моделях. Дело в наличии множества плюсов, благоприятно сказывающихся на использовании авто.

Во-первых, барабанные тормозные механизмы служат в 2-3 раза дольше дисковых тормозов. Это касается не только колодок, но и самих тормозных дисков, которые изнашиваются ничуть не меньше.
Во-вторых, барабанные механизмы не боятся попадания воды, в то время как сильно разогретые поверхности дисковых тормозов при резком охлаждении водой могут покрыться микротрещинами, что приводит их к скорому выходу из строя.
В-третьих, смонтировать стояночный тормоз в систему барабанных тормозов заметно легче, нежели интегрировать его в дисковые системы. Разумеется, простота значительно удешевляет издержки, связанные с изготовлением общей конструкции.

Главным недостатком тормозов барабанного типа является меньшая эффективность их работы, по сравнению с дисковыми механизмами. Применять их на автомобилях, под капотом которых установлены мощные оборотистые моторы, а также на моделях с высокой массой небезопасно.

Заключение

Резюмируя, скажем, что в ближайшей перспективе барабанные тормоза, конечно, «уступят дорогу» более совершенным дисковым системам. Уже сейчас многие производители устанавливают барабанные тормозные механизмы исключительно на бюджетные модели, компонуя подавляющее большинство своих новинок различными вариациями дисковых систем.