Барабанный тормоз. Барабанные тормоза Барабанные тормозные механизмы устройство и принцип работы

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.

Тормозные механизмы фрикционного типа, то есть работающие за счет силы трения, подразделяются на барабанные и дисковые. Барабанный тормозной механизм в качестве вращающейся части использует тормозной барабан. Неподвижную часть механизма представляют тормозные колодки и тормозной щит. На данный момент барабанные тормоза не столь популярны у автопроизводителей в силу объективных причин и применяются в основном на бюджетных и грузовых автомобилях.

Устройство барабанных тормозов

Детальное устройство барабанного тормоза. 1,3 — неподвижные части; 2 — вращающаяся часть

Конструктивно в барабанные тормоза входят следующие элементы:

барабан, устанавливаемый на ступицу колеса;
тормозные колодки, на рабочую поверхность которых крепятся фрикционные накладки;
рабочий тормозной цилиндр с поршнями, уплотнительными манжетами и штуцером для прокачки;
возвратные (стяжные) пружины, крепящиеся к колодкам и фиксирующие их в неактивированном положении;
тормозной щит, устанавливаемый на ступицу или балку моста;
стойка поддержки тормозных колодок;
нижняя опора колодок (с регулятором);
механизм стояночного тормоза.

Помимо барабанных тормозов с одним цилиндром существуют системы с двумя цилиндрами, эффективность которых будет значительно лучше, чем в первом варианте. В этом случае вместо нижней опоры устанавливается второй тормозной цилиндр, за счет чего увеличивается площадь соприкосновения барабана и колодки.

Принцип работы барабанных тормозов

Работают барабанные тормоза следующим образом:

Давление рабочей жидкости в системе создается за счет нажатия водителем на педаль тормоза.
Жидкость давит на поршни рабочего тормозного цилиндра.
Поршни, преодолевая усилие стяжных пружин, приводят в действие тормозные колодки.
Колодки плотно прижимаются к рабочей поверхности барабана, замедляя скорость его вращения.
За счет сил трения, возникающего между накладками и барабаном, происходит торможение колеса.
При прекращении воздействия на педаль тормоза стяжные пружины отводят колодки в исходное положение.

Фрикционные накладки передней (по ходу движения) колодки в момент торможения прижимаются к барабану с большей силой, чем задние. Поэтому износ передних и задних колодок неравномерный. Это следует учитывать при их замене.

Преимущества и недостатки барабанных тормозов

Барабанные тормоза отличаются простотой производства и более низкой стоимостью в сравнении с дисковыми. Также они являются более эффективными за счет большей площади соприкосновения колодки и барабана, а также за счет эффекта «расклинивания» колодок: благодаря тому, что нижние части колодок связаны друг с другом, трение о барабан передней колодки усиливает давление на него задней.

А есть ли недостатки у барабанных тормозов? В сравнении с дисковыми, барабанные тормоза имеют большую массу, худшее охлаждение и нестабильность торможения при попадании воды или грязи в барабан. Данные недостатки очень весомы, поэтому они послужили одной из причин перехода производителей на дисковые механизмы.

Обслуживание барабанных тормозов

Проверка толщины тормозной накладки

Износ колодок барабанных тормозов можно определить через специальное отверстие, находящееся с внутренней стороны тормозного щита. Когда фрикционные накладки достигают определенной толщины, колодки необходимо менять.

Если фрикционный материал нанесен на колодку с помощью клея, то её рекомендуется менять при толщине материала в 1,6 мм. В случае размещения фрикционных накладок на заклепках замену необходимо производить, если толщина материала составляет 0,8 мм.

Изношенные колодки могут оставлять на барабанах канавки, а при их продолжительном использовании даже повредить барабан.

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.

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

Для эффективного управления движением любого механического средства – регулированием скорости на том или ином участке пути, замедлением её при выполнении маневров, наконец, для остановки в нужном месте – и в том числе экстренной – на всех грузовых и легковых автомобилях должна быть установлена соответствующая классу машины тормозная система. Для удержания машины на месте во время продолжительной стоянки, особенно на склоне, предусмотрен стояночный тормоз.

Для безопасной эксплуатации транспортного средства эта система должна быть надежна, как никакая другая. Не случайно в перечне неисправностей, при которых запрещено использование транспортного средства (приложение к Правилам дорожного движения РФ), неисправности тормозных систем вынесены на первое место.

Классификация тормозных систем автомобиля

На современных автомобилях устанавливаются три-четыре вида тормозных систем:

рабочая;
стояночная;
вспомогательная;
запасная.

Основная и самая эффективная тормозная система автомобиля – рабочая. Она используется во всё время движения для регулирования скорости и полной остановки. Ее устройство довольно простое. Приводится она в действие нажатием на педаль тормоза правой ногой водителя. Такой порядок обеспечивает одновременный сброс оборотов двигателя, за счет снятия ноги с педали акселератора, и торможение.

Стояночная тормозная система , как следует из названия, предназначена для обеспечения неподвижности транспортного средства во время длительной стоянки. На практике опытные водители оставляют машину с включенной первой или задней передачей. Однако на больших склонах этого может оказаться недостаточно.

Ручной стояночный тормоз используют также при трогании с места на неровных участках дороги, когда правая нога должна быть на педали газа, а левая выжимает сцепление . Плавно отпуская рукой рычаг тормоза, включая одновременно сцепление и прибавляя газ, удается предотвратить произвольное скатывание автомобиля под уклон.

Запасная тормозная система призвана дублировать основную рабочую в случае её отказа. Это может быть полностью автономное устройство, или представлять собой часть, один из контуров тормозного привода. Как вариант, функции запасной может выполнять стояночная система.

Вспомогательная тормозная система устанавливается на большегрузных автомобилях, например, на отечественных КамАЗах, МАЗах, КрАЗах. Она предназначена для снижения нагрузки на основную рабочую систему во время длительного торможения – при движении в горах или по холмистой местности.

Устройство системы и принцип действия

Основное в тормозной системе любого автомобиля – это тормозные механизмы и их приводы. Гидравлический тормозной привод, применяемый на легковых автомобилях, состоит из:

педали в салоне;
рабочих тормозных цилиндров передних и задних колес;
трубопровода (тормозных трубок);
главного тормозного цилиндра с бачком.

Принцип работы таков — водитель нажимает на педаль тормоза, приводя в движение поршень главного тормозного цилиндра. Поршень выдавливает жидкость в трубопроводы к тормозным механизмам, которые тем или иным образом создают сопротивление вращению колес, и таким образом происходит торможение.

Отпущенная педаль тормоза посредством возвратной пружины возвращает поршень назад, и жидкость перетекает обратно в главный цилиндр – колеса растормаживаются.

На отечественных заднеприводных автомобилях схема тормозной системы предусматривает раздельную подачу жидкости из главного цилиндра на передние и задние колеса.

На иномарках и переднеприводных ВАЗах применяется схема контура трубопровода «левое переднее – правое заднее» и «правое переднее – левое заднее».

Типы тормозных механизмов, применяемые в автомобилях

На подавляющем большинстве авто установлены тормозные механизмы фрикционного типа, работающие по принципу сил трения. Устанавливаются они непосредственно в колесе и конструктивно подразделяются на:

барабанные;
дисковые.

Существовала традиция устанавливать барабанные механизмы на задние колеса, а дисковые на передние. Сегодня в зависимости от модели могут ставиться одинаковые типы на все четыре колеса – или барабанные, или дисковые.

Устройство и работа барабанного тормозного механизма

Устройство системы барабанного типа (барабанный механизм) состоит из двух колодок, тормозного цилиндра и стяжной пружины, размещенных на щите внутри тормозного барабана. На колодки наклепаны или приклеены фрикционные накладки.

Тормозные колодки своими нижними концами шарнирно закреплены на опорах, а верхними – под воздействием стяжной пружины – упираются в поршни колесного цилиндра. В незаторможенном положении между колодками и барабаном имеется зазор, обеспечивающий свободное вращение колеса.

Когда через тормозную трубку в цилиндр поступает жидкость, поршни, расходясь, раздвигают колодки. Они приходят в плотное соприкосновение с вращающимся на ступице тормозным барабаном, и сила трения вызывает торможение колеса.

Необходимо отметить, что в приведенной конструкции износ передних и задних колодок происходит неравномерно. Дело в том, что фрикционные накладки передней по ходу движения колодки в момент торможения при движении вперёд прижимаются к барабану всегда с большей силой, чем задние. Как выход, рекомендуется менять колодки местами через определенный срок.

Тормозной механизм дискового типа

Устройство дисковых тормозов состоит из:

суппорта, закрепленного на подвеске, в теле которого размещены наружный и внутренний тормозные цилиндры (может быть один) и две тормозные колодки;
диска, который закреплен на ступице колеса.

При торможении поршни рабочих цилиндров с помощью гидравлики прижимают тормозные колодки к вращающемуся диску, останавливая последний.

Сравнительные характеристики

Барабанные тормоза проще и дешевле в производстве. Они обладают свойством, называемым – эффект механического самоусиления. То есть, при продолжительном давлении ногой на педаль многократно увеличивается тормозящее действие. Это происходит за счет того, что колодки нижними частями связаны друг с другом, и трение передней о барабан усиливает давление на него задней колодки.

Однако механизм дисковых тормозов меньше и легче. Температурная стойкость выше, они быстрее и лучше охлаждаются за счет предусмотренных отверстий-окон. И замена изношенных дисковых колодок производится намного проще, чем барабанных, что важно, если производить ремонт самостоятельно.

Принцип работы стояночного тормоза

Он является чисто механическим устройством. Приводится в действие поднятием рычага «ручника» в вертикальное положение до момента щелчка фиксатора. При этом происходит натяжение двух металлических тросов, проходящих под днищем автомобиля, которые плотно прижимают тормозные колодки задних колес к барабанам.

Для снятия машины со стояночного тормоза надо пальцем утопить фиксирующую кнопку и опустить рычаг книзу, в первоначальное положение.

Не забывайте перед началом движения проверить положение ручника! Езда с не отпущенным ручным тормозом быстро выведет из строя тормозные колодки.

Уход за тормозной системой автомобиля

Как один из наиболее важных узлов, тормозная система автомобиля требует постоянного внимания и ухода. Здесь буквально любая неисправность может привести к непредсказуемым последствиям на дороге.

Некоторые диагнозы можно поставить, исходя из характера поведения тормозной педали. Так увеличенный ход или «мягкая» педаль свидетельствуют, скорее всего, о попадании воздуха в систему гидропривода в результате утечки тормозной жидкости. Поэтому необходимо периодически контролировать уровень жидкости в бачке.

Её повышенный расход может быть следствием повреждения гидрошлангов и трубок, а также обыкновенного испарения со временем. Это приводит к попаданию в систему воздуха и отказу тормозов .

Пришедшие в негодность детали необходимо заменить, а систему придется прокачивать , выпуская воздух из каждого рабочего цилиндра на колесах и доливая жидкость. Процесс длительный и нудный.

Уход автомобиля при торможении в сторону говорит о возможном выходе из строя одного из рабочих цилиндров или чрезмерном износе накладок на каком-то определенном колесе. При загрязнении тормозных механизмов может возникать характерный шум при нажатии на педаль.

Все эти неисправности легко устраняются самостоятельно или обращением в сервисный центр. А чтобы свести к минимуму вышеописанные неприятности, берегите тормоза, чаще используйте торможение двигателем, особенно на крутых и затяжных спусках. Продолжительное по времени включение основной рабочей системы ведет к перегреву деталей и служит причиной различных поломок.