Тормозная система барабанного типа
Барабанный тормозной механизм
Мы уже говорили, что дисковые тормоза были изобретены раньше, но барабанные получили большее распространение и используются по настоящее время. Почему? Наверное, потому, что реализовать их на автомобилях и повозках оказалось проще. Ведь сложных деталей в барабанном тормозе «а-ля 19 век» просто не было, да и промышленность того времени не могла их выпустить.
Прототипом барабанных тормозов стала система из трех элементов: барабана, который крепился жестко к колесу, гибкой и прочной ленты вокруг барабана, и рычага, который натягивал ленту. Конечно, служили такие тормоза очень мало, лента быстро изнашивалась, барабан так же, тем более что под ленту попадала грязь, камни и др. Так продолжалось до 1902 года. Именно в этом году гений автомобилестроения – Луи Рено, предложил вариант барабанных тормозов, у которых тормозящие элементы (колодки), «прятались» внутрь барабана. Исключалось попадание грязи в механизм тормозов и, соответственно срок службы увеличивался.
Конечно, со временем появились новые материалы, новые принципы привода тормозной системы, но сам принцип действия остался неизменным.
Барабанный тормоз предназначен для изменения скорости авто, а если он применяется на задних колёсах, то и для реализации стояночного тормоза.
Основные элементы барабанного тормоза:
- Тормозной барабан , выполнен из высокопрочного чугуна с отшлифованной по кругу внутренней поверхностью. Устанавливается на ступицу колеса или на опорный вал, в этом случае подшипник колеса запрессовывается непосредственно в барабан.
- Тормозные колодки , представляют собой металлические элементы в форме полумесяца, у которых на рабочую поверхность крепятся фрикционные накладки, выполненные на асбестовой основе. На одной из колодок размещается рычаг стояночного тормоза.
- Тормозной гидравлический цилиндр (ы), представляющий собой корпус из чугуна, внутри которого расположены рабочие поршеньки (по двум сторонам). На поршеньках устанавливаются уплотнительные манжеты, которые не дают просочиться тормозной жидкости, во время рабочего хода. Для удаления воздуха из системы, в корпус вкручивается спускной клапан.
- Стяжные пружины , работают на сжатие, крепятся к колодкам сверху и снизу, не давая колодкам в «холостом ходу» разойтись в разные стороны.
- Защитный диск , устанавливается непосредственно на ступицу или на заднюю балку. К диску крепится тормозной цилиндр и колодки подвижно при помощи подпружиненных фиксаторов.
- Фиксатор представляет собой металлический стержень, на который «бутербродом» устанавливается колодка-тарелка-пружина-тарелка. Таким образом, прижимается колодка к диску, но при этом может свободно перемещается в вертикальной плоскости.
- Колодочная распорка – это металлическая пластина со специальными вырезами. Устанавливается между колодками в системах, где применяется один тормозной цилиндрик. Предназначена распорка для установки механизма самоподвода, а также для привода в действие второй колодки при натяжке рычага стояночного тормоза.
- Механизм самоподвода предназначается для разведения износившихся тормозных колодок ближе к рабочей поверхности барабана. Это может быть подпружиненный клин, который по мере износа фрикционных накладок проваливается глубже, между распоркой и колодкой, не давая последней отойти далеко от рабочей поверхности барабана. Такой простой механизм самоподвода использовали конструкторы «Фольксвагена». «Форд» внедрили систему более сложную, но менее надежную – на распорке устанавливается металлическая полоска с «зубчиком», при резком нажатии на педаль тормоза, специальный уголок поднимает пластинку вверх. «Зубчик» вращает ребристую гайку, в которую вкручены элементы распорки, тем самым подводя колодки ближе к барабану. Существуют и другие системы самоподвода, но мы на них останавливаться не будем.
- Механизм подвода колодок , применялся в автомобилях старого поколения, например «Жигулей». Представляет собой два эксцентрика в корпусе защитного диска. Вращая эксцентрики, которые прилегают к колодке, добиваются более плотного прилегания их к барабану.
Работает барабанная система следующим образом: водитель, нажимая педаль тормоза, создает давление в системе рабочей жидкости. Тормозная жидкость «давит» на поршеньки тормозного цилиндрика. Преодолевая усилие стяжных пружин, поршеньки приводят в действие тормозные колодки, которые расходятся по бокам, плотно прилегая к рабочей поверхности барабана, замедляя скорость вращения барабана совместно с колесным диском. В нашем случае применяется один цилиндрик, который «давит» на верхние концы колодок, нижние концы просто вставляются в упор, размещенный на защитном диске
Существует система барабанного тормоза и с двумя цилиндрами, кстати, эффективность у такой системы лучше, чем у первого варианта. В этом случае вместо упора устанавливается второй тормозной цилиндр площадь соприкосновения тормозной колодки и барабана увеличивается.
РЕКОМЕНДУЕМ ТАКЖЕ ПРОЧИТАТЬ:
Барабанные тормозные механизмы: устройство и принцип работы
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.
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. 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.
Тормоза дисковые и барабанные: отличия, плюсы и минусы
Хотя современные легковые автомобили оснащаются преимущественно одним типом тормозов – дисковыми, парк машин с задними барабанными тормозами всё ещё достаточно велик. Поэтому вопросы, связанные с устройством как барабанных, так и дисковых тормозов, их отличиями друг от друга, особенностями эксплуатации, обслуживания и ремонта остаются актуальными.
В необходимости содержать в исправном состоянии тормозную систему автомобиля давно уже не требуется убеждать даже далёких от техники водителей. Однако при техобслуживании машины многие автолюбители с удивлением обнаруживают, что конструктивно передние и задние тормозные устройства во многом отличаются, как разнятся и периодичность, и затраты на их обслуживание.
Общие принципы работы тормозных механизмов
Потребность в тормозах возникла, по-видимому, одновременно с изобретением наземного транспорта (неважно какого: велосипеда, конной повозки или автомобиля).
И принцип решения этой задачи был один и тот же: использование пары трения, в которой одна часть – колесо (или ступичная часть, жестко с колесом связанная), а другая, прилегающая по профилю к первой – накладка (башмак, колодка, планка – терминология значения не имеет). Такие тормоза стали называть колодочными. А если в качестве второй части использовалась замкнутая гибкая лента, то тормоза назывались ленточными.
Что же касается конструкции тормозного механизма и используемых материалов, то здесь на разных этапах развития технологии возникало множество интересных для практического применения вариантов.
Ленточные тормозные механизмы, появившиеся в начале прошлого века широкого распространения не получили (хотя в 30-х годах двадцатого столетия одно время даже превосходили по характеристикам колодочные). А вот колодочные тормоза приобрели широкое распространение в двух своих видах, получивших название по наименованию элемента, к которому прикладывается тормозное усилие: барабанные и дисковые тормоза.
Интересно, что вначале (1902 год) были изобретены дисковые тормоза, но при использовании пары трения металл-металл (других подходящих материалов тогда не было) возникал непереносимый скрип, к тому же попадание влаги и грязи резко снижало эффективность торможения. Поэтому практическое применение получили первыми именно барабанные тормоза.
Устройство и принцип работы барабанного тормоза
Конструкция барабанных тормозов упрощённо изображена на рисунке выше. Тормозной барабан (если быть точными – барабан без дна) жестко крепится к колесу (ступице), так, что имеет с колесом общую ось вращения.
Вдоль боковой внутренней стенки барабана расположены две тормозные накладки (колодки), выполненные в виде полуокружностей. А в промежутке между накладками установлен (закреплённый неподвижно по отношению к вращающемуся колесу) рабочий гидроцилиндр с двумя поршнями.
При поступлении тормозной жидкости под давлением в среднюю часть цилиндра рабочая часть поршней раздвигает накладки в месте установки цилиндра. Такое же перемещение через систему пружинных тяг создается в разрыве противоположном месту установки гидроцилиндра. В итоге накладки с усилием прижимаются к вращающемуся барабану.
Возврат элементов конструкции в исходное состояние по окончании торможения осуществляется за счет системы возвратных пружин. Регулировка зазора между накладками и внутренней поверхностью барабана производится также за счёт регулировки механических тяг.
В процессе торможения происходит интенсивное выделение тепла, которое влияет и на показатели надёжности и на функциональные показатели работающих тормозных механизмов. Схема теплообмена барабанных тормозов упрощённо представлена на следующем рисунке.
Тепловой поток, образующийся в паре трения, через внутреннюю боковую поверхность барабана (теплопроводность значительно выше, чем у накладки) рассеивается в окружающей среде. С учётом различных коэффициентов теплового расширения, накладка «выдавливает» боковую поверхность барабана в окружающую среду, постоянно стремясь увеличить зазор между накладкой и барабаном.
К материалам в паре трения барабанных тормозов предъявляются повышенные требования.
- Тормозной барабан изготавливается из высокопрочного чугуна – металла износостойкого и, к тому же, относительно дешёвого.
- В качестве материала накладки долгое время использовались смеси, содержащие вредный для окружающей среды асбест. После запрета асбеста широко используются композитные материалы, состав которых тщательно скрывается производителями.
Подробно о тормозных колодках мы писали в этой статье.
Устройство и принцип работы дисковых тормозов
Конструкция дисковых тормозов хорошо показана на рисунке выше. Так же, как и в барабанном тормозе, элемент к которому прикладывается тормозное усилие – диск, жёстко закреплён на ступице колеса и имеет с ним общую ось вращения. Но, в отличие от барабанного, в дисковом тормозе усилие прикладывается не к торцевой, а к боковым поверхностям тормозного диска.
На неподвижной относительно вращающегося колеса части закреплён суппорт – устройство для размещения рабочего гидроцилиндра и тормозных накладок, и перемещения последних по направляющим в заданном диапазоне.
Накладки расположены с двух сторон относительно плоскости вращения диска и как бы клещами зажимают его при торможении. На следующем рисунке представлена упрощённая схема выделения и рассеивания тепла в дисковых тормозах.
В отличие от барабанных тормозов тепловые потоки здесь направлены встречно, а отвод тепла происходит сразу в окружающую среду. Для более эффективного отвода тепла на поверхности тормозных дисков создают рисунок из канавок и сквозные отверстия.
Материалы, из которых изготавливают рабочие поверхности дисковых тормозов, аналогичны материалам для тормозов барабанных. Но, в связи с большей нагруженностью, они должны отвечать более жестким требованиям по физико-механическим характеристикам.
Наглядно работа дисковых тормозов показана на видео в конце статьи. Также авторы видеоматериала с помощью профессиональных технических средств сравнили эффективность барабанных и дисковых тормозных механизмов.
Чем отличаются дисковые тормоза от барабанных?
Оба типа тормозов были изобретены приблизительно в одно время (начало 20-го века) и вытеснение одного типа другим происходило постепенно, по мере развития технологий. На самом деле, использование дисковых тормозов несколько десятков лет сдерживалось отсутствием подходящего материала для изготовления накладки.
Преимущества дисковых тормозов
Основные преимущества дисковых тормозов обусловлены схемой расположения накладок и условиями работы. Встречные тепловые потоки в диске между накладками в процессе торможения обеспечивают равномерное расширение материала диска и «поджатие» к нему обеих накладок. А непосредственный контакт диска с окружающей средой обеспечивает эффективный теплообмен.
- В барабанных тормозах выделение тепла в окружающую среду происходит не напрямую, а через боковую поверхность барабана. Тепловое расширение этой части поверхности происходит при несимметричном сопротивлении внешней среды: с внутренней стороны «поджимает» накладка, а с внешней сопротивление отсутствует. Таким образом, охлаждение дисковых тормозов происходит лучше, чем барабанных.
- Кроме того, возникающие в процессе торможения изменения в зазорах рабочих поверхностей у дисковых тормозов обусловлены симметричными воздействиями и поэтому зазоры могут саморегулироваться, а в барабанных тормозах воздействия асимметричные и поэтому со временем требуются дополнительные регулировки.
- В дисковых тормозах в отличие от барабанных не скапливаются продукты взаимодействия трущихся поверхностей. Это механические частицы, образующиеся вследствие износа и газы, которые особенно опасны тем, что скапливаясь внутри барабана, являются в какой-то степени смазкой в зазоре пары трения.
Современные тормозные системы помимо механической и гидравлической систем включают ещё и электронную (например, хорошо всем известная антиблокировочная система тормозов). При этом конструктивно дисковые тормоза значительно лучше приспособлены для сопряжения с электроникой, чем барабанные.
Преимущества барабанных тормозов
В свою очередь часть достоинств барабанных тормозов обусловлена тем, что пара трения изолирована от воздействий окружающей среды.
- В дисковых тормозах после интенсивного торможения и попадания автомобиля в воду открытый тормозной диск легко может деформироваться или в нем могут появиться термические трещины, ведущие к разрушению. Барабанный механизм в таких случаях более защищен.
- Попадающие в зазор между дисками абразивные частицы, содержащиеся в грязи, хоть и отбрасываются центробежными силами при вращении диска, но существенно ускоряют процесс износа накладок по сравнению с барабанными тормозами.
- Кроме того, несмотря на большее количество деталей, ремонт и замена барабанных тормозов требует меньших трудозатрат, чем дисковых.
Таким образом, комбинированное применение разных видов тормозных систем: дисковые – передние, барабанные – задние для бюджетных автомобилей вполне оправдано и по настоящее время.
Плюсы и минусы дисковых и барабанных тормозов
Тормозной барабан. История, устройство, работа и и производство
ООО “НТЦ- БУЛАТ” – производитель тормозных барабанов для автомобилей ВАЗ и АЗЛК (Москвич). Читать подробнее.
Тормозной барабан – это деталь автомобиля, представляющая собой полый невысокий цилиндр, жестко прикрепленный к ступице колеса. При необходимости замедления вращения колеса в него упираются тормозные колодки. Такой барабан является центральным элементом тормозной системы многих легковых и грузовых автомобилей.
История появления тормозных барабанов
Первый тормозной барабан установил на свой автомобиль еще Готтлиб Даймлер в конце 1890-х годов. Изобретенная им тормозная система автомобиля состояла всего из трех элементов:
- металлического тормозного барабана, жестко крепящегося к колесу;
- гибкой ленты, которую обматывали вокруг него;
- рычага, который натягивал ленту и замедлял вращение колеса.
Однако к началу ХХ века скорости некоторых автомобилей достигали уже 100 км/ч, и такой тормоз не мог решать поставленных задач. Вторую жизнь в тормозную систему вдохнул Луи Рено. В 1902 году он представил тормозной барабан, вращение которого замедлялось не лентой, а чугунной колодкой, установленной в полости цилиндра. Позже на такие колодки стали делать износостойкие накладки из материала на основе асбеста. Это была настоящая революция. В таком виде барабанный тормоз просуществовал до 40-х годов ХХ века.
Именно в 40-е годы барабанный тормоз приобрел современные черты. Появились механизмы с двумя раздельными гидроцилиндрами, двумя ведущими колодками и системой вакуумных усилителей. Изменился облик и самого барабана.
Устройство современного тормозного барабана
Современный тормозной барабан представляет из себя литой металлический элемент, напоминающий полый цилиндр небольшой высоты без дна. На его поверхности выделяются отдельные функциональные элементы:
1. Демонтажные технологические отверстия. Пара резьбовых отверстий малого диаметра, в которые вкручиваются болты, облегчающие снятие барабана со ступицы (если усилия рук недостаточно).
2. Защитный колпачок. Обеспечивает герметичность внутренних элементов системы.
3. Фиксатор стоек тормозных колодок. Колодки держатся на продольных стойках, которые удерживаются на барабане.
4. Болты крепления колеса. Как правило, их четыре, но может быть и больше.
5. Внешняя рабочая поверхность барабана, прилегающая к колесу.
6. Ступица (для барабанов с интегрированной ступицей, см. типизацию ниже).
7. Цапфа ступицы колеса. Часть вала, на которой расположен подшипник.
8. Внутренняя рабочая поверхность барабана, к которой прилегают колодки. У барабанов стояночного тормоза эта рабочая поверхность располагается снаружи (см. типизацию).
Как работает барабанный тормоз?
Внутри полости цилиндра устанавливаются тормозные колодки со специальными фрикционными накладками. В процессе передвижения они остаются неподвижными. Нажимая на педаль тормоза, водитель приводит механизм в движение таким образом, чтобы накладки колодок плотно прижимались к внутренней стороне барабана, снижая скорость его вращения вплоть до полной остановки.
Типы тормозных барабанов
| Параметр | Типы | Различие |
|---|---|---|
| По конструкции | • с фланцами; • с интегрированной ступицей. |
|
| По назначению | • для тормозной системы; • для стояночного тормоза. |
|
| По применимости | • передние; • задние; • универсальные. |
Загрузка...
