Содержание
Барабанный тормоз — это вид тормозной системы, состоящей из вращающегося барабана, в котором торможение достигается прижатием тормозных колодок к барабану.
Обычно в барабанном тормозе колодки находятся внутри полого тормозного барабана — сегодня именно такой механизм называется барабанным тормозом «по умолчанию», вне исторического контекста. В случае, если колодки располагаются с внешней стороны плоского чугунного диска, тормозной механизм называется дисковым. Существует ещё одна разновидность барабанного тормоза — ленточный тормоз, в котором торможение достигается «охватом» барабана гибкой металлической тормозной лентой. В железнодорожном транспорте эпохи паровой тяги применялись также барабанные тормоза, в которых чугунный барабан тормозился за счёт прижимающейся к нему снаружи тормозной колодки с медной накладкой.
Содержание
История [ править | править код ]
Современный барабанный тормоз изобретён в 1902 году Луи Рено, хотя менее сложные конструкции использовались Maybach годом ранее. В первых тормозах колодки прижимались механически с помощью рычагов и кабелей. С середины 1930-х годов стали устанавливаться небольшие тормозные цилиндры с поршнями, хотя некоторые транспортные средства продолжали использовать механические тормозные системы на протяжении последующих десятилетий. Иногда устанавливалось по два тормозных цилиндра.
Колодки в барабане подвержены интенсивному износу, и ранние тормоза приходилось регулярно корректировать до изобретения саморегулирующихся барабанных тормозов в 1950-х годах. В 1960—1970-х годах все современные автомобили устанавливают дисковые тормоза на передние колёса, а сзади по-прежнему устанавливаются барабанные, хотя некоторые производители устанавливали дисковые тормоза для всех четырёх колёс. Барабанные тормоза также используются вместе с ручным тормозом, так как оказалось очень сложно разработать ручной тормоз для дисковой системы.
Первые тормозные колодки имели накладки из асбеста, поэтому при работе старых автомобилей необходимо соблюдать осторожность, чтобы не вдыхать пыль. Правительство США стало регулировать производство асбеста, а производителям тормозов пришлось переключиться на безасбестовые накладки. Поначалу многие водители жаловались на ухудшение торможения, однако в дальнейшем оно компенсировалось развитием и усовершенствованием технологии, что позволило полностью отказаться от асбестовых накладок. Другие страны также ограничили использование асбеста в тормозах.
Характеристики [ править | править код ]
В простейшем барабанном тормозе с двумя колодками и общим толкателем колодки работают несимметрично, так как сила трения вклинивает одну из них между барабаном и толкателем, а вторую между барабаном и жёстким упором. Если на первой колодке тормозное усилие растёт пропорционально давлению толкателя, то на второй возрастает гораздо быстрее, хотя и нелинейно. При верхнем расположении толкателя и движении вперёд с усилением действует передняя колодка, которая называется набегающей в противоположность к задней, соответственно, вторичной тормозной колодке. Водителю достаточно легкого нажатия, чтобы набегающая колодка коснулись барабана, после чего эффект «затягивания» начинает работать как своеобразный «усилитель». Для повышения эффективности, барабанные тормоза могут оснащаться симметричной парой толкателей, связанных через жёсткую тягу или гидравлически: эффективность такого тормоза повышается за счёт «затягивания» обеих колодок вслед за барабаном. Контролировать торможение становится сложнее, но замедление значительно увеличивается, а необходимое усилие на педали или ручке тормоза уменьшается. Данный момент был весьма серьёзным плюсом до внедрения усилителей тормозов, так как на дисковых тормозных механизмах такого эффекта нет (тормозной диск вращается в направлении, перпендикулярном к направлению действия тормозного усилия). С появлением вакуумных гидроусилителей тормозов более важным моментом стала пропорциональность замедления усилию на педали, что позволяет более точно контролировать торможение — сейчас барабанные тормоза если и применяются, то по другим причинам, а конструкции с парой толкателей фактически не используются.
Конструкция [ править | править код ]
Основные элементы барабанного тормозного механизма (с гидравлическим приводом) — тормозные колодки, непосредственно осуществляющие торможение и для этого имеющие накладки из фрикционного (имеющего высокий коэффициент трения) материала; тормозной барабан; колёсные, или рабочие, тормозные цилиндры, под давлением жидкости в гидросистеме, создаваемым приводимым в действие от тормозной педали главным тормозным цилиндром, прижимающие колодки ко внутренней поверхности тормозного барабана — их может быть один или два, во втором случае говорят о дуплексном тормозном механизме, или тормозном механизме с двумя ведущими колодками. Все эти детали смонтированы на штампованном основании — тормозном щите.
Схематическое изображение барабанного тормоза (барабан снят)
Барабаны, конечно, давно проиграли эволюционную войну дискам, но по сей день достаточно активно используются на недорогих и легких машинах. Все Лады, Renault Logan, VW Polo sedan, Skoda Rapid, Daewoo Matiz – список вполне современных моделей, использующих эти архаичные, но долговечные тормозные механизмы, будет очень длинным. А значит – нелишне знать, как они устроены, почему ломаются и как чинятся. После теоретической подготовки отправимся в ремзону, где обследуем барабаны редкого китайского седанчика Chery Jaggi, более известного в России под именем QQ.
Конструкция барабанных тормозов
К ардинально барабанные тормозные механизмы не изменились с момента их массового появления в 1902 году благодаря Луи Рено. Правда, привод у тех тормозов был тросовый, а потому они были исключительно механическими. Плюс у них не было автоматической регулировки, так что шофер должен был регулярно проверять зазор между колодками и барабаном. Но принципиальная конструкция, повторюсь, изменилась минимально.
Опишем здесь самую распространенную, классическую конструкцию барабанного тормозного механизма. Есть тормозной щиток, который жестко закреплен на кожухе заднего моста или цапфе колеса, и он не вращается. Также есть барабан, который закреплен на ступице колеса и вращается вместе с ней и колесом.
Тормозные колодки установлены на тормозном щитке. С одной стороны колодки опираются на оси, с другой – на поршни рабочего тормозного цилиндра (это хорошо видно на фотографиях). Когда нажимают на педаль тормоза, тормозная жидкость раздвигает поршни в рабочем цилиндре, а те в свою очередь раздвигают тормозные колодки. Колодки прижимаются к поверхности барабана и автомобиль замедляется. На колодки приклеены или приклепаны фрикционные накладки. Чтобы колодки не выпали, установлены прижимные пружины.
Приятным моментом данной конструкции является то, что одна из колодок имеет свойство подклинивания (ее называют активной). Если привести пример, то представьте себе колесо автомобиля, хорошенько раскрутите его и попробуйте вставить рукой какой-нибудь предмет между колесом и аркой: с одной стороны предмет будет выталкиваться, а с другой – еще больше затягиваться в пространство между колесом и аркой, тем самым подклинивая колесо. Та же ситуация и с колодками.
Вторую колодку (пассивную) барабан отталкивает, и ее эффективность ниже первой – это, напротив, неприятный момент. Чтобы скомпенсировать разницу, фрикционная накладка пассивной колодки больше по размерам активной колодки.
Оборотная сторона подклинивания колодки в том, что тормозное усилие возрастает не пропорционально усилию на педали. Проще говоря, Вы давите на педаль тормоза и получаете совсем иное, намного большее замедление, чем ожидалось. С дисковыми тормозами такого нет.
Чтобы колодки вернулись на исходную после торможения, на них установлены возвратные пружины. Зачастую, если задний тормозной механизм барабанный, то те же колодки задействуются при затягивании стояночного тормоза («ручника»). На одной из колодок имеется дополнительный рычаг, к которому крепится трос, при перемещении которого колодки разводятся.
На современных автомобилях барабанный тормозной механизм саморегулируемый. То есть не нужно раз во сколько-то тысяч км или после ремонта лезть, как на ЗИЛ 130, под автомобиль, чтобы измерить зазор между фрикционными накладками и барабаном.
На фото: ЗиЛ-130 ‘1966–74
Однако даже на современных авто стояночный тормоз все же регулировать необходимо. Потому распорная стойка, благодаря которой разводятся колодки при затягивании ручника, имеет свойство удлиняться или укорачиваться за счет вращения гайки (ее тоже хорошо видно на фото). Еще одним из положительных аспектов барабанных тормозов является площадь рабочей поверхности фрикционных накладок – она в любом случае больше по сравнению с дисковыми тормозами.
Но из-за особенностей условий работы (см. выше) износ накладок неравномерен, а значит, и усилие также будет изменяться с износом. В свою очередь никто не мешает увеличить рабочую площадь накладок за счет увеличения не только диаметра барабана, но и его ширины, а это бесспорный плюс. Этим с умением пользуются конструкторы грузовиков, для которых важней затормозить 20 тонн в пределах приличия, нежели тонкая связь между ногой водителя и ускорением замедления автомобиля.
Более того, даже если на легковушке по кругу установлены дисковые тормоза, то с высокой долей вероятности тормозной механизм ручника реализован по барабанной схеме. Просто в диске делают проточку и создают свой небольшой барабан и помещают внутрь колодки.
Пару слов об уже отживших свое конструкциях барабанных тормозах. В поисках более простых и эффективных вариантов исполнения инженеры, чтобы решить проблему с колодкой, которая не подклинивается, пришли к выводу, что можно поставить два рабочих цилиндра с двух противоположных сторон тормозного щитка (как на ГАЗ 24 и множестве других машин с барабанными тормозами спереди и сзади). В таком случае обе колодки становились подклинивающими, но только при движении вперед.
Конструкторы АЗЛК применили барабанные механизмы с плавающими колодками. Плавающими потому, что опираются они не на оси, каждая на свою, а на шарнир, связывающий обе колодки. Поэтому когда поршни раздвигают их, они за счет усилий стабилизируются относительно барабана. А эффект подклинивания активной колодки снижается за счет передачи силы через шарнир на пассивную колодку.
Плюсы и минусы барабанов
Одним из главных достоинств барабанных механизмов называют его закрытость от окружающей среды – ни грязь, ни пыль внутрь не попадают. С этим трудно не согласиться, но с оговоркой – если речь идет о грязи снаружи. Все продукты износа колодок, что появляются в барабане внутри, просто так оттуда «выбраться» не могут. Вся прелесть закрытости барабаном видна на фотографиях подопытного.
Если в дисковых тормозах остатки фрикционных накладок просто выдуваются из механизма, то в барабанных почти все остается на месте. И еще. Кто в своей жизни эксплуатировал грузовики или древние автомобили с «барабанами» по кругу, должен помнить: если проехал глубокую лужу или брод, то после необходимо несколько раз нажать на тормоза, чтобы просушить их, иначе их попросту не будет. С дисками такого цирка нет.
Еще барабаны отлично перегреваются и их, в отличие от дисков, нельзя быстро охладить набегающим воздухом. Сам барабан при этом покоробить сложно (чего не скажешь о дисках), но эффективность торможения горячих барабанов снижается очень существенно.
С точки зрения динамики барабаны тоже проигрывают дискам, так как последние легче. Плюс максимальное тормозное усилие у барабанов сильно ограничено – чрезмерным давлением на колодки можно просто «порвать» барабан. Диски же можно сжимать намного сильнее.
Пример ремонта заднего барабанного тормозного механизма
Тут все, в общем-то, довольно предсказуемо. Барабаны разбирают, как правило, для двух манипуляций: замены колодок или ремонта самого заклинившего механизма.
На этот раз к нам попал автомобиль с неработающим задним правым тормозным механизмом и отсутствием стояночного тормоза. Опытным взором мастера утечек тормозной жидкости найдено не было. Потому вероятность заклинившего рабочего тормозного цилиндра возросла до 99%. Решение было принято незамедлительно – разборка и более детальная диагностика.
Отвернули гайки и сняли колесо. К счастью, барабан не прикипел и снялся довольно легко. Хозяину автомобиля стало легче, когда он узнал, что колодки менять еще рано. Но потом пошли плохие новости. Закисла распорка стояночного тормоза, следовательно, отрегулировать расположение колодок невозможно, а это причина отсутствующего ручника. Далее. Поршни в рабочем цилиндре заклинило, потому машина и не тормозила. Вердикт – замена рабочего цилиндра. Хозяин встретил трудности мужественно и благословил начинать незамедлительно.
Так как необходимо заменять рабочий цилиндр, пережимаем тормозной шланг, чтобы исключить вытекание всей тормозной жидкости из контура. Отвернули соединительную гайку и отсоединили тормозную трубку от рабочего цилиндра. При помощи узкогубцев сняли нижнюю пружину с тормозных колодок. Затем отсоединили трос стояночного тормоза от рычага тормозной колодки.
Все теми же узкогубцами прижали, провернули и сняли прижимные пружины обеих колодок. Пружины фиксируются на пальце: на каждой имеется небольшая опорная крышка с прорезью, а у пальца наружный конец расплющен. Соответственно, при установке пружину сжимают, конец пальца проходит через прорезь, а чтобы зафиксировать пружину, ее проворачивают. Но это будет потом, сейчас разборка.
После демонтажа прижимных пружин обе колодки можно снять с тормозного щитка и рабочего цилиндра. Что мы и делаем, немного раздвинув их для преодоления усилия верхней возвратной пружины. После выкрутили болты крепления и сняли рабочий тормозной цилиндр. Сняли с колодок распорку, тщательно ее очистили и разработали, чтобы можно было отрегулировать стояночный тормоз. Сняли затем и верхнюю возвратную пружину.
Тормоз — устройство, предназначенное для замедления движения или остановки транспорта.
Общеизвестно, что в автопогрузчиках используют два основных вида тормозов: гидравлические дисковые и барабанные. Возникает вопрос, какие тормоза лучше, и если, например, в гидравлических дисковых тормозов есть больше преимуществ, то почему бы производителю не остановиться исключительно на них, и отказаться от барабанного вида.
Барабанный тормозной механизм или барабанный тормоз (рис. 1) — такой вид тормозного механизма, фрикционный тип, он обладает довольно простым строением, и состоит из тормозных колодок которые являются статическими, вокруг колодок есть тормозной барабан который не вращается, в этом механизме используется сила трения элементов конструкции за счет прижима тормозных колодок к внутренней или внешней поверхности барабана цилиндрической формы. Практически всегда в барабанном тормозном механизме колодки размещены внутри тормозного барабана — такой тормозной механизм имеет название барабанный. В случае, когда тормозные колодки размещены по бокам чугунного диска, тормозной механизм называют дисковым, в погрузчиках не используется.
Рис.1. Барабанный тормозной механизм.
1 — тормозной щит, 2 — рабочий тормозной цилиндр, 3 — пружина возврата, 4 — тормозные колодки, 5 — тормозные накладки, 6 — барабан, 7 — болт, 8- пружина фиксирующая, 9 — пружина возврата.
Барабанные тормоза, а если точнее их нынешний вид разработан Луи Рено в 1902 году (рис. 2), более простые конструкции использовались одним годом ранее. У первых тормозов колодки прижимались механически с помощью рычагов и тросов. Только с 1930-х годов начали устанавливать маленькие цилиндры которые приводились в действие поршнями, однако это касается не всех транспортных средств, некоторые продолжили использование механических тормозов в течение нескольких лет, иногда устанавливали по два тормозных цилиндра.
Тормозные колодки в барабане изнашиваются очень интенсивно, и первые тормоза приходилось часто регулировать до изобретения саморегулируемых тормозов в 1950-х годах. Барабанные тормоза также используют вместе со стояночным тормозом, как оказалось очень трудно разработать стояночный тормоз для дисковой тормозной системы.
Рис. 2. Современный вид барабанного тормоза.
У простейших барабанных тормозах с двумя колодками и толкателем, тормозные колодки работают несимметрично, так как действует сила трения которая вклинивает одну тормозную колодку между барабаном и толкателем, а другую между барабаном и неподвижной опорой. На первой колодке тормозное усилие увеличивается значительно медленнее, пропорционально давлению которое дает толкатель, на второй возрастает быстрее, хотя и нелинейно. При расположении толкателя сверху и движении вперед, эффективнее работает передняя тормозная колодка, которая называется «набегающей» в противоположность задней тормозной колодки, которую еще называют вторичной. Водителю для осуществления процесса торможения достаточно легкого нажатия на педаль тормоза, чтобы набегающая колодка прижалась к барабану, после этого эффект «затягивания» работает как «усилитель». Для повышения эффективности, барабанные тормоза оснащают парой толкателей, связанных между собой жесткой тягой или гидравлически: такой тормоз эффективнее за счет «затягивания» обеих колодок вслед за барабаном.
Осуществлять контроль над торможением становится сложнее, однако время замедления значительно уменьшается, уменьшается также необходимое усилие на тормозной педали. Этот момент стал важным шагом вперед и предпосылкой для введения усилителей тормозов, так как на тормозных механизмах дискового типа такого эффекта нет (тормозной диск вращается в направлении, перпендикулярном направлению действия тормозного усилия). С момента появления гидроусилителей тормозов вакуумного типа важнее стала пропорциональность замедления усилию на педали, это позволяет более точно контролировать процесс торможения — на сегодняшний день барабанные тормоза если и применяются, то по другим причинам, а конструкции в которых используют пару толкателей фактически не используются.
Основными элементами барабанного тормозного механизма (с гидравлическим приводом) являются: тормозные колодки, которые непосредственно осуществляют процесс торможения, для этого они имеют фрикционные накладки (накладка имеет высокий коэффициент трения); барабан тормозной; колесные, или же рабочие тормозные цилиндры, которые под давлением жидкости в гидравлической системе прижимают тормозные колодки к внутренней части тормозного барабана, приводится в действие от педали тормоза главным тормозным цилиндром (рис. 3), рабочих тормозных цилиндров может быть один или два, два рабочих тормозных цилиндра используют в дуплексном тормозном механизме, его еще называют тормозным механизмом с двумя ведущими колодками. Все вышеуказанные детали вмонтированы на тормозном щите.
Рис.3. Главный тормозной цилиндр с бачком.
Также, в состав барабанных тормозов входят оси »(пальцы)» тормозных колодок, пружины, держат колодки на начальных местах сводят их только после отпускания педали тормоза водителем, механизмы, которые служат для регулировки зазоров между тормозными колодками и барабаном (иногда это могут быть отдельные механизмы для регулирования тормозов при замене тормозных колодок в процессе их эксплуатации) и различные крепления.
Преимущества и недостатки
Безусловно, в барабанных тормозов есть недостатки, они теряют свою эффективность при интенсивном торможении из-за нагрева, высокая температура приводит к расширению диска соответственно расстояние между колодкой и диском увеличивается, это приводит к тому, что водителю нужно приложить больше усилий для своевременного торможения. Кроме этого барабанный тормоз подвержен залипанию, после долгих стоянок, часто выходят из строя рабочие тормозные цилиндры при попадании грязи.
Однако, что касается диагностики на предмет неизвестной поломки, барабанные тормоза имеют преимущество. В связи с простотой, понятностью конструкции и легкостью доступа для осмотра, в совокупности с дешевыми составляющими, которые легко заменить, они до сих пор пользуются большим спросом.
