Одноклассники как устроен тормозной цилиндр барабанных тормозов. Барабанные тормоза. Недостатки барабанных тормозов

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.

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.

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.

На многих колесных транспортных средствах используются барабанные тормозные системы, в которых на колеса монтируются специальные детали — тормозные барабаны. О том, что такое тормозной барабан, каковы его функции, как он устроен и каких типов бывает, а также о его выборе и замене — читайте в статье.

Что такое тормозной барабан?

— элемент тормозной системы колесных транспортных средств; полый металлический цилиндр, к внутренней или наружной поверхности которого во время торможения прижимаются тормозные колодки.

Тормозной барабан является составной частью колесного тормозного механизма либо частью стояночного тормоза грузовых ТС, установленного на карданном валу. В первом случае барабан жестко зафиксирован на ступице колеса, вращаясь вместе с ней, а тормозные колодки располагаются внутри барабана и во время движения транспортного средства остаются неподвижными. Во втором случае барабан монтируется на карданном валу, а колодки располагаются снаружи.

Принцип работы барабанного тормозного механизма прост. При торможении транспортного средства тормозные колодки своими фрикционными накладками прижимаются к внутренней поверхности барабана. Между накладками и барабаном возникают силы трения, за счет чего происходит преобразование кинетической энергии транспортного средства в тепловую энергию — в нагрев барабана и фрикционных накладок колодок. За счет потери кинетической энергии транспортное средство снижает скорость или полностью останавливается. В случае, если тормоза приведены в действие во время остановки или стоянки транспортного средства, колодки блокируют барабаны и предотвращают проворачивание колес или карданного вала — так обеспечивается надежное торможение ТС на спусках, под действием различных нагрузок и т.д.

Тормозные системы с барабанными колесными механизмами устанавливаются на автомобили уже более века, однако они все еще остаются актуальными, используются на многих легковых и на большинстве грузовых автомобилях. Это обусловлено простотой конструкции барабанных тормозов, их надежностью и эффективностью в сочетании с невысокой ценой. Однако со временем барабаны изнашиваются и требуют замены, но прежде, чем покупать новые детали, нужно подробнее разобраться в их конструкции, существующих типах и особенностях.

Типы, конструкция и особенности тормозных барабанов

Конструктивно все принципиально одинаковы: это металлический цилиндр с фланцем, внутренняя или наружная (в зависимости от назначения) поверхность которого обработана с высокой степенью чистоты для плотного прилегания тормозных колодок. На наружной поверхности барабана могут быть выполнены ребра жесткости, повышающие надежность всей конструкции.

Фланец барабана может выполняться в виде сплошного кольца, отдельных выступов с отверстиями или диска с центральным отверстием под ступицу колеса. Во фланце предусмотрено несколько отверстий:

• Монтажные — гладкие отверстия большого диаметра, через них пропускаются болты или шпильки, фиксирующие колесо и сам барабан на ступице колеса. Число таких отверстий может быть от 4 до 12 в зависимости от размера барабана, размеров и массы колес;
• Демонтажные — два резьбовых отверстия малого диаметра, в которые вворачиваются болты для съема барабана со ступицы колеса (в случае, если барабан не снимается усилием рук);
• Дополнительные крепежные — два или более гладких раззенкованных отверстия малого диаметра под винты или специальные фиксаторы, удерживающие барабан на ступице колеса.

Однако барабаны могут иметь ряд конструктивных отличий и иметь различное назначение и применимость.

По конструкции и способу изготовления тормозные барабаны можно разделить на две группы:

• Цельнолитые;
• Составные.

Цельнолитые барабаны изготавливаются методом центробежного литья с последующей механической обработкой фланца и поверхности трения с колодками. Обычно такие барабаны изготавливаются из серого чугуна.

Составные тормозные барабаны состоят из двух частей — литого чугунного цилиндра и точеного либо литого стального фланца. Такая конструкция обладает высокой прочностью и позволяет выполнять ремонт барабана по мере его износа или в случае повреждений. Однако составные барабаны более дорогие и сегодня используются значительно реже литых.

При необходимости барабаны всех типов после изготовления подвергаются балансировке с помощью выточки металла или установки специальных грузиков.

Также тормозные барабаны могут иметь различную конструкцию и способ монтажа:

• Барабаны с фланцами;
• Барабаны с интегрированной ступицей.

Барабаны первого типа — это классическая конструкция, такой барабан монтируется на ступицу колеса, которая является самостоятельной деталью. Барабаны второго типа имеют интегрированную ступицу колеса, вся эта конструкция монтируется на ось автомобиля, в нее устанавливается ступичный подшипник и навешивается колесо. Барабаны со ступицей используются значительно реже обычных барабанов с фланцами, так как они более сложны в производстве и дают меньше возможностей для ремонта. Наиболее часто барабаны со ступицей имеют составную конструкцию.

По назначению тормозные барабаны бывают двух типов:

• Для колесных тормозных механизмов;
• Для стояночной тормозной системы грузовых автомобилей.

Барабаны первого типа монтируются на ступицы колес, они участвуют в работе основной (рабочей) и стояночной тормозных систем. Барабаны второго типа монтируются на карданный вал (со стороны коробки передач), они участвуют в работе стояночной тормозной системы, однако в экстренных ситуациях могут выступать и элементами запасной тормозной системы для совершения экстренной остановки транспортного средства.

По применимости тормозные барабаны бывают трех типов:

• Для тормозных механизмов колес задней оси;
• Для тормозных механизмов колес передней оси;
• Универсальные (могут использоваться на колесах всех осей транспортного средства).

Как правило, передние и задние тормозные барабаны грузовых автомобилей отличаются размерами и массой: на задние колеса устанавливаются более широкие барабаны, на передние — более компактные. На многих двухосных коммерческих грузовиках и легковых автомобилях передние и задние колеса оснащаются одинаковыми тормозными барабанами. А сегодня легковые переднеприводные автомобили все чаще имеют барабанные тормоза только на задней оси, на передних колесах работают более легкие и эффективные дисковые тормоза.

Барабаны в зависимости от назначения и конструкции могут иметь диаметр от 200 (у легковых авто) до 450 мм и более (у грузовых авто), а массу до 70 кг и более.

Вопросы выбора и замены тормозных барабанов

В процессе эксплуатации подвергаются значительным механическим и температурным нагрузкам, что приводит к их износу и повреждениями. Основная проблема барабанов — износ их рабочей поверхности. Износ может быть равномерным и неравномерным, в первом случае просто увеличивается внутренний диаметр барабана и колодкам приходится преодолевать больший путь до контакта с поверхностью трения, а во втором случае на поверхности трения образуются борозды, неровности и т.д. Также внутренняя поверхность барабана может приобретать овальность, что ухудшает эффективность торможения. Во всех этих случаях барабаны подвергаются расточке или замене.

При расточке барабана используется ряд установленных производителем транспортного средства ремонтных размеров, которые обычно идут с шагом 1 мм и с допуском 0,25 мм. При достижении максимального ремонтного размера тормозной барабан необходимо заменить, так как его стенки становятся слишком тонкими, и вся конструкция теряет прочность — такую деталь опасно эксплуатировать.

Менять барабан нужно и в тех случаях, когда на нем образуются слишком глубокие борозды, значительные задиры и, особенно, трещины и сколы. Для своевременного выявления этих дефектов необходимо регулярно (при каждом регламентном ТО в соответствии с рекомендациями производителя автомобиля) осматривать барабаны через смотровые окна в тормозном щите колеса.

Для замены необходимо выбирать барабан установленного производителем транспортного средства типа и каталожного номера. Деталь другого размера и с иным расположением отверстий на фланце либо вовсе нельзя установить, либо после монтажа вся тормозная система будет работать некорректно. Для легковых автомобилей с задними барабанными тормозами рекомендуется менять сразу оба барабана, для этого детали продаются в комплекте (парами). Производить замену тормозного барабана нужно в соответствии с инструкцией по ТО и ремонту транспортного средства, при установке нового барабана требуется выполнить все необходимые регулировки тормозных механизмов. При соблюдении всех рекомендаций установка тормозного барабана будет выполнена быстро, а работа тормозов будет надежной в любых условиях.

Активная безопасность автомобилей, влияющая на безопасность дорожного движения, в значительной мере определяется конструкцией тормозного управления. Эффективность тормозного управления оценивается двумя показателями: тормозным путем и развиваемым при торможении замедлением. Тормозной путь является интегральным показателем, а замедление характеризует работу тормозных механизмов автомобиля.

Исторические данные

Впервые о тормозах вообще упоминается в 1816 г. Ф. Дойцом. В начальный период становления автомобиля (1886 - 1900 гг.) о конструкции тормозов в литературе практически не упоминалось. На автомобилях применялись различные типы тормозных устройств, как-то: рифленые башмаки, подводимые под колеса, якорные механизмы, погружающиеся в поверхность дороги, и другие. В условиях малой интенсивности дорожного движения и невысоких динамических свойств автомобилей основными проблемами, стоящими перед создателями тормозных механизмов в этот период, было обеспечение легкости управления и достаточной энергопоглощающей способности. Этому почти идеально отвечал ленточный тормоз, имеющий тогда повсеместное применение. Появление в 1899 г. первого барабанного тормозного механизма на автомобиле было по достоинству оценено. В 1903 г. они уже устанавливались на автомобилях Mercedes и Renault, а к началу 20-х годов барабанные тормоза полностью вытеснили ленточные. Единственным преимуществом барабанного тормоза было снижение температуры при циклических торможениях, то есть более высокая энергорассеивающая способность, которая объясняется как увеличением поверхности охлаждения, так и лучшими условиями теплоотвода.

Следует отметить, что появившаяся в 1902 году конструкция дискового тормозного механизма открытого типа изобретателя Ф. Манчестера не получила распространения из-за отсутствия фрикционных материалов, способных работать при высоких удельных давлениях и температурах, сложности и нетехнологичности привода. В период с 1950 по 1970 годы почти все ведущие автопроизводители перешли к следующей схеме применения барабанных тормозных механизмов: на передней оси - две активные колодки, а на задней - одна активная и одна пассивная.

Сравнение барабанных и дисковых тормозов

Колесные тормозные механизмы обеспечивают служебное и экстренное торможение, а также удержание на месте неподвижного автомобиля. Применяемые колесные тормозные механизмы различных категорий автотранспортных средств бывают двух типов конструкции: барабанные и дисковые. В настоящее время на преобладающем большинстве легковых автомобилей используются дисковые тормозные механизмы на передних колесах и барабанные колодочные - на задних. На грузовых автомобилях и автобусах, как правило, устанавливают барабанные колодочные тормоза, обладающие эффектом самоусиления и конструктивно совместимые с пневматическим приводом.

Все большее распространение на автомобилях (в том числе грузовых) получают дисковые тормозные механизмы. Это обусловлено, в первую очередь, их высокой эксплуатационной стабильностью. В этих тормозных механизмах обеспечивается незначительное падение эффективности торможения при нагреве тормоза или попадании воды на поверхности трения. Кроме того, у них меньше время срабатывания, меньше масса и лучше охлаждение (открытая конструкция, вентилируемые диски) по сравнению с барабанными тормозными механизмами. Однако из-за меньшей площади фрикционных накладок дискового тормоза давление на них больше в 3-4 раза, механизм открыт для попадания пыли и грязи. Поэтому интенсивность износа накладок дискового тормозного механизма больше, чем у барабанного. При этом частицы износа выбрасываются беспрепятственно при движении в атмосферу.

Дисковые тормоза

1. тормозной диск;
2. направляющая колодок;
3. суппорт;
4. тормозные колодки;
5. цилиндр;
6. поршень;
7. сигнализатор износа колодок;
8. уплотнительное кольцо;
9. защитный чехол направляющего пальца;
10. направляющий палец;
11. защитный кожух.

В барабанном тормозе основная часть частиц износа остается внутри барабана, закрытого тормозным щитом. Через вентиляционные отверстия барабана в воздух попадает на 10% общей массы продуктов трения. Оборудование автомобиля антиблокировочной системой приводит к тому, что в случае экстренных торможений колеса не блокируются и относительное перемещение тормозных колодок и диска (барабана) сохраняется в течение всего процесса торможения. Это обуславливает увеличение пути трения фрикционных элементов тормоза, а значит, и интенсивности их изнашивания. По результатам исследований автоматизация процесса экстренного торможения способствует снижению ресурса элементов тормозной системы, в том числе тормозных колодок, барабанов и дисков по критерию изнашивания на 10-30%.

Барабанные тормоза

1. гайка крепления ступицы;
2. ступица колеса;
3. нижняя стяжная пружина колодок;
4. тормозная колодка;
5. направляющая пружина;
6. колесный цилиндр;
7. верхняя стяжная пружина;
8. разжимная планка;
9. палец рычага привода стояночного тормоза;
10. рычаг привода стояночного тормоза;
11. щит тормозного механизма.

К настоящему времени открытые дисковые тормозные механизмы полностью вытеснили барабанные на передних колесах легковых автомобилей и продолжают успешно вытеснять их на задних. С ростом динамических свойств автомобилей тормоза со сплошным диском постепенно заменяются тормозами с вентилируемым диском. Полной замене барабанных тормозов пока препятствуют в основном экономические факторы. Попытки создания концепций альтернативных дисковому тормозу пока не дали положительных результатов. Достаточно очевидно, что основной причиной смены концепций тормозов является дальнейшее повышение цикличности их работы. Рост цикличности торможений в свою очередь требует повышения энергорассеивающей способности тормоза, которая обеспечивается путем резкого увеличения, фактически удвоения, площади поверхности трения, являющейся одновременно и площадью охлаждения ротора.

Химический состав тормозов

Фрикционные материалы - материалы, работающие в условиях трения скольжения, в устройствах торможения, обладая при этом высоким показателем коэффициента трения. Каждый вид транспортных средств комплектуется тормозными накладками разной толщины и формы. Вместе с тем заводы изготавливают тормозные накладки разных типов практически по одной и той же технологии и из одного и того же сырья с разным соотношением компонентов (в состав формовочной смеси входят фенольные смолы, каучуки и металлические включения в виде порошков и стружки). Обычно в качестве материала для контртела (под контртелом понимается тормозной диск или тормозной барабан) используют чугуны, в основном марки СЧ24 ГОСТ 1412-85, твердостью 187-241 НВ. Очевидно, в таком случае значения коэффициента трения в паре «тормозная накладка - контртело» будут приблизительно равными в тормозных механизмах различных транспортных средств. Если принять, что на тормозные накладки для разных транспортных средств во время эксплуатации действуют одинаковые удельные давления, то интенсивность изнашивания тормозных накладок на 1 м тормозного пути будет одна и та же вне зависимости от типа транспортного средства.

Основной тенденцией развития концепции тормозных механизмов легковых автомобилей является повышение их энергорассеивающей способности. С учетом ужесточающихся ограничений на габариты и массу тормоза эта тенденция влечет за собой повышение температуры поверхности трения, что в свою очередь требует применения все более теплостойких фрикционных материалов. Смена концепций тормозных механизмов фактически является качественным скачком в этом эволюционном процессе.