Назначение тормозного барабана. Барабанные тормозные механизмы и их элементы

Расположение барабанных тормозов

Барабанные тормоза работают по тому же принципу, что и дисковые: Тормозная колодка давит на вращающуюся поверхность. Только в такой конструкции эта поверхность называется барабан.

В большинстве автомобилей барабанные тормоза установлены на задних колесах, а дисковые - на передних. Конструкция барабанных тормозов включает большее число деталей по сравнению с дисковыми, поэтому их сложнее обслуживать. Однако они дешевле в производстве и проще интегрируются с ручным тормозом.

В этой статье мы расскажем о том, как работают барабанные тормоза, как их обслуживать и рассмотрим установку механизма ручного тормоза.

Давайте начнем с основ.

Барабанный тормоз со снятым барабаном

Барабанный тормоз

Компоненты барабанного тормоза

Барабанный тормоз выглядит, как сложная конструкция, но все обстоит гораздо проще, если рассмотреть подробнее. Предлагаем разобрать тормоз и посмотреть, как он устроен.

Как и в дисковом тормозе, в барабанном имеется две колодки и поршень. Но в барабанном тормозе также установлен тормозной регулятор, механизм ручного тормоза и множество пружин.

При нажатии на педаль тормоза, поршень прижимает колодки к барабану. Все достаточно просто, но для чего нужны все эти пружины?

На самом деле, ситуация обстоит немного сложнее. Многие барабанные тормоза являются самосрабатывающими. Тормозные колодки контактируют с барабаном, при этом происходит своего рода заклинивающее действие, в результате чего колодки сильнее прижимаются к барабану.

Дополнительное тормозное усилие, которое обеспечивает такое заклинивание, позволяет использование поршня меньшего размера по сравнению с дисковыми тормозами. Однако, в связи с заклиниванием, тормозные колодки должны отодвигаться от барабана после окончания торможения. Для этого используются пружины. Другие пружины удерживают колодки в необходимом положении и возвращает тормозной регулятор на место после его срабатывания.

Тормозной регулятор

Механизм тормозного регулятора

Для корректной работы барабанного тормоза, колодки должны располагаться близко к барабану, но не соприкасаться с ним. Если они будут отодвинуты на слишком большое расстояние (например, при износе колодок), поршню потребуется больше жидкости для преодоления такого расстояния, и педаль тормоза "уйдет в пол" при нажатии. По этой причине в большинстве барабанных тормозов используется автоматический регулятор.

Давайте рассмотрим устройство механизма регулятора. Регулятор также является самосрабатывающим.

При износе колодки, между ней и барабаном образуется большее пространство. При каждой остановке автомобиля колодки максимально прижимаются к барабану. При увеличении зазора рычаг регулятора смещает шестерню на один зуб. Регулятор, как и болт, имеет резьбу. При повороте он выкручивается, сокращая зазор. При дальнейшем износе колодки, регулятор выкручивается еще, обеспечивая близкое расположение колодок относительно барабана.

В некоторых автомобилях регулятор срабатывает при использовании ручного тормоза. Но регулировка такого механизма может сбиться при длительном неиспользовании ручного тормоза. При наличии такой системы, ставить автомобиль на ручной тормоз не реже одного раза в неделю.

Ручной тормоз

При использовании ручного тормоза, трос тянет рычаг, который прижимает колодки.

Обслуживание

Тормозная колодка

По большей части, обслуживание барабанных тормозов заключается в замене тормозных колодок. В некоторых барабанных тормозах сбоку имеется сервисное отверстие, которое позволяет определить износ колодки. Тормозные колодки необходимо менять, когда толщина фрикционного материала на заклепках составляет 0,8 мм. Если фрикционный материал нанесен на опорный щит (без заклепок), то колодки необходимо менять, когда толщина фрикционного материала составляет 1,6 мм.

Также как и на дисковых тормозах, изношенные колодки могут оставлять на барабанах канавки. При продолжительном использовании изношенных колодок, заклепки могут повредить барабан. Барабаны с глубокими канавками можно переточить. Если для дисковых тормозов смотрится минимальная допустимая толщина, то для барабанных - максимальный допустимый диаметр. Поверхность контакта в барабанных тормозах расположена внутри барабана. При снятии материала, диаметр увеличивается.

Рассмотрим устройство и функционирование барабанного тормозного механизма.

Рис.1 Схема работы барабанного тормозного механизма.

1 - тормозной барабан; 2 - тормозной щит; 3 - рабочий тормозной цилиндр; 4 - поршни рабочего тормозного цилиндра; 5 - стяжная пружина; 6 - фрикционные накладки; 7 - тормозные колодки.

Барабанный тормозной механизм (рис. 1) состоит из:

Тормозного щита,

Тормозного цилиндра,

Двух тормозных колодок,

Стяжных пружин,

Тормозного барабана.

Тормозной щит жестко закреплен на балке заднего моста автомобиля, а на щите, в свою очередь, закреплен рабочий тормозной цилиндр барабанного механизма.

При нажатии водителем на педаль тормоза, давление тормозной жидкости создаваемое в главном тормозном цилиндре, через тормозные трубопроводы, подается в рабочие тормозные цилиндры барабанного тормозного механизма, поршни в рабочих цилиндрах расходятся и передают тормозное усилие на верхние концы тормозных колодок. Тормозные колодки в форме полуколец прижимаются своими накладками к внутренней поверхности круглого тормозного барабана, который при движении автомобиля вращается на ступице вместе с жестко закрепленным на нем колесом.

Торможение колеса происходит за счет сил трения, возникающих между накладками колодок и барабаном. Когда же воздействие водителем на педаль тормоза прекращается, стяжные пружины оттягивают колодки на исходные позиции.

Тормозные накладки барабанного механизма охватывают значительную часть рабочей поверхности барабана, что позволяет иметь меньшее, чем у дисковых тормозных механизмов, давление жидкости в приводе. Однако создать равномерное давление по всей поверхности соприкосновения накладок колодок и тормозного барабана не­возможно, так как усилие, прижимающее тормозную колодку к барабану, приложена только к одному из ее концов, поэтому, во время работы тормоза, колодка поворачи­вается относительно своей опоры.

В результате износ накладок и рабочей поверхности барабана получается неравномерным. Неравномерное давление на трущиеся поверхности вызывает также их неравномерный нагрев, что значительно ухудшает работу тормозной системы в целом. При движении вперед, накладка передней колодки прижимается навстречу направлению вра­щения, а задняя колодка - по ходу направления вращения барабана, следовательно, условия работы и износ передней и задней тормозных накладок различны.

Для более равномерного прилегания тормозных накладок к барабану и уменьшения неравномерного износа, тормозные колодки жестко не закрепляют. Концы колодок удерживаются только пружинами, что позволяет им сво­бодно перемещаются по опорным поверхностям.

Барабанные тормозные механизмы в основном устанавливают на задних колесах легковых автомобилей. В этом случае, они выполняют функцию тормозных механизмов не только рабочей, но и стояночной системы тормозов.

Порядок выполнения работы

1. Ознакомление с элементами и устройством дискового тормозного механизма.

2. Проверка рабочих цилиндров привода барабанного тормозного механизма.

2.1 Испытание при давлении жидкости в цилиндре 1 кгс/см 2 4; 6; 8 и 10 кгс/см 2 .

Полученные данные занесите в таблицу 1.

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

Барабанные тормоза

Из чего состоят барабанные тормоза?

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

1. 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.
2. 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.
3. Стягивающие пружины. Данные элементы прикрепляются к верхней и нижней частям колодок, не позволяя им расходиться в разные стороны на холостом ходу.
4. 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.
5. Защитный диск. Деталь представляет собой устанавливаемый на ступицу элемент, к которому прикрепляются тормозные цилиндры и колодки. Их закрепление производится путем использования специальных фиксаторов.
6. Механизм самоподвода. Основой механизма служит специальный клин, углубляющийся по мере стачивания тормозных колодок. Его назначение – обеспечение постоянного прижима, колодок к поверхности барабана, независимо от износа их рабочих поверхностей.

Устройство барабанных тормозов

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

Принцип работы барабанных тормозов

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

Преимущества и недостатки барабанных тормозов

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

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

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

Заключение

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

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.

Вы когда-нибудь задавались вопросом, что на самом деле происходит внутри барабанного тормоза во время его работы и почему дисковые тормоза обычно считаются превосходящими свой аналог более ранней конструкции? Позвольте нам объяснить.

Большинство, вероятно, знают, как работают дисковые тормоза. Вкратце напомним алгоритм действия системы: после нажатия на педаль тормоза главный тормозной цилиндр через тормозную жидкость в гидролиниях начинает повышать давление в суппортах, где один или несколько поршней посредством прилагаемого к ним давления начинают прижимать одну или две колодки к диску (тормозному диску).

При помощи сил трения автомобиль начинает сбрасывать скорость, гарантируя, что вы в конечном итоге не въедете в задний бампер впередиидущего автомобиля или в стену/столб/дерево. Просто и эффективно. Подробнее по теме:

Но как насчет тормозных барабанов? Эти более скромные элементы тормозной технологии, и уж точно гораздо более старые по сравнению с дисковыми тормозами, практически полностью ушли из повседневной жизни автомобильного сообщества. Даже грузовые машины и автобусы все реже прибегают к услугам этих «слуг». Теперь подобные схемы тормозных механизмов можно обнаружить только на очень недорогих автомобилях или специфической технике. Почему так произошло? В чем кроется ахиллесова пята «барабанов»?

По какому принципу работают барабанные тормоза?

Рабочий процесс начинается точно так же, как на дисковых механизмах, - с жидкости, передающей давление от главного тормозного цилиндра к исполнительному механизму тормозов. С этого момента и появляются все главные отличия.

Вместо тормозного , как у дискового тормоза, в барабанных тормозах жидкость попадает в так называемый рабочий тормозной цилиндр, установленный внутри чугунного тормозного барабана.

Жидкость выталкивает два поршня из корпуса рабочего тормозного цилиндра наружу, в результате чего тормозные колодки расходятся, прилегая к внутренней обшивке тормозного барабана. Так как барабан крепится к ступице, вызываемое трение начинает замедлять вращение колеса.

Также в функциональной части тормозного механизма важную роль играют так называемые стяжные пружины. Две пружины установлены по обоим концам двух колодок. Как ясно из названия, эти пружины возвращают тормозные колодки в исходное положение после отпуска тормозной педали.

По мере износа колодок специальная система подвода будет выбирать лишнее расстояние между барабаном и колодками, что позволит не снижать КПД и скорость работы тормозной системы с течением времени и естественным износом компонентов. Тем не менее - об этом говорят знатоки - передние колодки в барабанных тормозах прижимаются к поверхности с большей силой, что увеличивает их износ.

Есть ли преимущества у барабанного механизма перед дисковым?

Казалось бы, это просто невозможно. Как может быть архаичная система лучше более современной? Но есть несколько неоспоримых плюсов барабанных тормозов, которых у нее не отнять:

1. Поскольку пятно контакта проходит по всей окружности барабана, тормозное усилие, передающееся барабанным тормозам, больше, чем у тормозного диска одинакового размера.

2. Не посчитайте за шутку, но мы вычитали на специализированных сайтах, что использование барабанных тормозов экономит вес, средства на производство элемента для автокомпании и в конечном итоге деньги в кошельках автовладельцев.

Если относительно последних двух пунктов мы знали уже давно - действительно, проще и дешевле конструкции сложно найти, то вот о весе даже не догадывались. Как-то чугунный большой барабан не внушал чрезмерной уверенности в этом. Тем не менее, если учесть, что в дисковом тормозе помимо тормозной гидравлики есть еще и огромный (тоже чугунный), то на то и выходит. При одинаковом весе барабанный тормоз будет мощнее за счет большего пятна контакта колодок в нем. Но при одинаковой мощности он будет легче своего современного аналога.

3. Наконец, еще одно неоспоримое преимущество - тормозные колодки, как правило, не стираются гораздо дольше, чем на обычных дисковых тормозах.

Минусы барабанных тормозов

1. Несмотря на простоту конструкции и более дешевое производство, в обслуживании барабанные тормоза не могут конкурировать с дисковыми. Уж больно сложная настройка им требуется. Возня с барабанами в некотором роде была похожа на искусство. Только мастер мог настроить поизносившиеся тормоза идеально. Времени эта настройка тоже отнимала изрядно.