Барабанные тормоза: устройство и принцип работы

История

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.

Как работает тормозная система автомобиля?

Вначале немного теории. Тормозная система необходима в любом транспортном средстве для изменения скорости движения машины, совершения маневров исходя из ситуации на дороге, остановки.

Несмотря на обилие марок, которые предлагает потребителям современное автомобилестроение, принцип ее работы одинаковый для всех. Она состоит из:

• педали;
• главного тормозного цилиндра;
• соединительной арматуры (трубок);
• рабочих цилиндров, расположенных на обеих осях машины;
• усилителя.

Водитель, нажимая на педаль в салоне, через поршень главного цилиндра оказывает давление на тормозную жидкость, которая поступает в систему. Она воздействует на рабочие цилиндры, которые приводят в действие устройства торможения.

При отпущенной педали происходит обратная работа: «тормозуха», как ее называют водители, возвращается в главный цилиндр и бачок, а колеса становятся свободными.

Механизмы торможения

Они подразделяются на два вида: барабанного типа и дисковые. Первый тип изобрел знаменитый француз Луи Рено, основатель марки Renault, в 1902 году. В этом же году Уильям Ланчестер с берегов Британии запатентовал дисковую систему. Она не пользовалась популярностью по причине ужасного скрипа, который издавали медные колодки при контакте с диском.

Дисковый вариант в современном обличии появился значительно позже: в 1953 году их установила на «Ягуар» фирма British Girling.

Барабанные тормоза. Состоят из самого барабана, металлической чаши, закрепленной на ступице, одного или двух цилиндров, пружин, колодок. При нажатии на педаль, последние расходятся, прижимаются к округлой поверхности барабана, вращающегося вместе с колесом, происходит торможение.

Вся нагрузка от трения двух компонентов системы приходится на фрикционные накладки, которые приклеены или приклепаны к металлическому корпусу колодок.

Такие механизмы в современном автомобилестроении считаются менее эффективными, поэтому сейчас они устанавливаются в основном на коммерческом транспорте, на задних колесах некоторых марок легковых автомобилей.

Дисковые тормоза

Система состоит из идеально гладкого чугунного диска, расположенного на ступице, суппорта, в котором стоят две колодки, одного или двух рабочих цилиндров. Сам суппорт прикреплен непосредственно к подвеске авто.

При торможении устройство приводит в движение гидравлика, которая и обеспечивает тесный контакт фрикционных накладок колодок и диска.

В чем преимущество дисковой системы?

Объясним, почему производители современных автомобилей предпочитают такие устройства:

1. Более стабильное торможение. Площадь контактируемого пятна в барабанном виде больше, чем в дисковом. Однако поршни не в состоянии равномерно прижать колодки, что сказывается на качестве процесса. Колодки в системе с диском прижимают его с обеих сторон, обеспечивая оперативную остановку колеса.
2. Дисковые тормоза меньше по размеру и по весу. Температурный режим их работы значительно ниже. В этом «виноваты» вентиляционные отверстия в диске, небольшие размеры участка соприкосновения деталей. В результате они меньше перегреваются, делая торможение более эффективным.
3. Фрикционные накладки расположены внутри барабанного устройства. Вся пыль от трения попадает на контактируемую поверхность, что также мешает качественному замедлению автомобиля.
4. Дисковые тормоза удобны: их проще обслуживать.

Современная промышленность выпускает диски обычного вида и вентилируемые. Последние обеспечивают обдув воздухом через отверстия, что позволяет снизить рабочую температуру. Они шире обычных по толщине, стоят дороже, но имеют больший эксплуатационный ресурс.

Разобравшись с принципом работы системы, перейдем к основной теме обзора.

Преимущества барабанных тормозов

Наибольшим преимуществом механизма тормозов на основе барабана и колодок заключается в защищенности системы от внешнего загрязнения. Вся конструкция выполнена так, что ни пыль, ни грязь, попасть в систему не могут даже при езде по заболоченной местности. Также не способны выйти наружу продукции, возникающие в результате износа системы, оставаясь закрытыми внутри.

При обслуживании тормозного механизма дискового типа для очищения системы требуется выдуть накопившиеся там отработанные остатки. В случае с дисковыми аналогами на грузовых автомобилях попадание в тормозную систему жидкости извне требует многократного нажатия для срабатывания. От чего полностью защищена барабанная система.

При высокой скорости барабан и остальные части системы могут существенно перегреваться. Настолько просто охладить их как дисковые аналоги невозможно, что снижает эффективность процесса торможения. Вместо этого барабанные тормоза получили от конструкторов большую прочность, что предотвращает в процессе эксплуатации и обслуживания физическое повреждение.

За счет большего веса, чем дисковые механизмы, барабанная тормозная система обладает несколько низшей динамикой. С большим давление барабан может разорваться при оказании слишком высокого тормозного давления. У дисков сила сжимания немного выше.

Благодаря закрытости конструкции тормозная площадь увеличенная, что обеспечивает высокое тормозное усилие, при этом увеличивается диаметр и ширина барабана. Именно за счет этого фактора на больших автомобилях, автобусах и иных транспортных средствах применяется этот тип тормозов. Колодки обладают высокой степенью износостойкости. Процесс этот замедляется за счет неудовлетворительного контакта с рабочей поверхностью накладки.

Вопросы выбора и замены тормозных барабанов

Тормозные барабаны 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.

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.

Привод современной тормозной системы различается по способу воздействия:

1. Механический привод тормозов (представляет собой систему тросов и рычагов, которые посредством механического соединения воздействуют на тормозные механизмы для осуществления процесса торможения);
2. Гидравлический привод тормозов (представляет собой систему, работа которой основана на гидравлическом взаимодействии деталей тормозной системы). Устройство гидравлического привода тормозов включает следующие детали: педали тормоза, усилитель тормозного усилия, главный тормозной цилиндр, соединительные гидравлические шланги, и тормозные механизмы. Гидравлический привод тормозной системы получил широкое распространение в современном автомобиле строении благодаря возможности системной работы с электронными системами торможения, такими как

-Антиблокировочная система тормозов;

-Усилитель тормозного привода;

-Система распределения тормозных усилий;

-Электронная система блокировки дифференциала.

Принцип работы гидравлического привода тормозов основан напередаче тормозной жидкостик тормозным механизмам через шланги тормозной системы. Работа гидравлического привода тормозов начинается после нажатия педали тормоза, после чего вступает в работу главный тормозной цилиндр (основной элемент тормозной системы, который служит для преобразования механической работы (нажатие на педаль тормоза), в гидравлическую). Создается давление тормозной жидкости в системе, вследствие которого осуществляется работа тормозных механизмов, тормозной поршень разжимает колодки, и прижимает их к тормозным дискам, за счет чего происходит трение между ними и автомобиль начинает уменьшать скорость.

3. Электрический привод тормозов (основан на использовании источника электрической энергии). Преимущества электрического привода тормозов в простоте конструкции и в удобстве эксплуатации. К основным недостаткам электрического привода тормозов можно отнести потребность в мощном источнике электрической энергии, из-за чего электрический привод тормозов не пользуется популярностью сегодня;

4.Пневматический привод тормозов (для процесса торможения автомобиля использует сжатый воздух).

5. Комбинированный привод тормозов (основан на сочетании пневматического и гидравлического приводов).

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.

Виды неисправностей

Хоть у барабанных тормозов и большой период эксплуатации, они всё равно подвержены износу и поломкам.

Основные виды неисправностей:

1. износ фрикционных накладок на тормозных колодках и непосредственно самого барабана;
2. течь тормозной жидкости и попадание воздуха в систему из-за повреждения манжеты гидроцилиндра;
3. сгнившие возвратные пружины и пружины регулятора;
4. смещение (перекос) тормозных колодок;
5. ослабевший трос ручного тормоза.

Перегрев — основной недостаток барабанной тормозной системы. Из-за плохой вентиляции внутри барабана при интенсивном торможении происходит сильный нагрев барабана и колодок, что значительно снижает эффективность торможения.

Барабанные механизмы

Исторически раньше появились барабанные тормоза. При этом на первых автомобилях тормозные механизмы такого типа устанавливали только на задние колеса. Принцип действия барабанного механизма изменился с той поры несильно. Так же, как и век назад, две серповидные колодки раздвигаются и прижимаются специальными фрикционными накладками к внутренней поверхности полого цилиндра, называемого тормозным барабаном.

Конечно, кое-какие изменения со временем коснулись и этой «замшелой» конструкции. Так, у ранних тормозных механизмов колодки раздвигали с помощью тросового привода. На смену ему пришел гидравлический. Затем конструкторы сделали механизм, который компенсировал износ накладок колодок. При этом отпала такая операция, как «подвести колодки, а то педаль тормоза низковато стала брать». Владельцы легендарной Волги ГАЗ-21 наверняка знают, о чем речь. Впрочем, и сегодня, у некоторых отечественных автомобилей необходимость регулировки стояночного тормоза еще осталась. Обидно, что сейчас, в XXI веке, Гранты, Калины, Приоры, Лады 4х4 и Шевроле Нивы требуют регулировки ручника.

Барабанный тормозной механизм автомобиля Lada Kalina. Регулировка зазора между колодками и барабанами автоматическая, а «ручничок» придется подтягивать к техосмотру вручную.

Даже самые «свежие» модификации Гранты, уже снабженные АБС, о чем свидетельствует наличие задающего диска и датчика, конструкцией барабанного тормоза восходят корнями к ВАЗ-2105, который появился еще к Олимпиаде-80.

Зато плотно обосновавшийся в России альянс Renault-Nissan привез современные барабанные тормозные механизмы. Тут и самоподвод колодок, и постоянное правильное натяжение тросиков ручника осуществляет распорная планка довольно сложной конструкции. Причем она показала себя достаточно надежной даже на грязных и пересоленных дорогах. Применяет ее альянс на разных автомобилях.

Барабанный тормозной механизм полноприводного Дастера.

Задний тормозной механизм автомобиля Lada Largus.

Количество деталей тормозного механизма довольно велико, а потому и сборка не столь проста и с трудом подвергается автоматизации.

Распорная планка тормозного механизма — узел, обеспечивающий все преимущества самоподводящегося тормозного механизма.

Итак, достигнув предела совершенства с точки зрения конструкции, включив в себя современную систему АБС, барабанные тормоза не сдают позиций, обосновавшись на задней оси недорогих автомобилей.

Преимущества барабанных тормозных механизмов:

• дешевая отработанная конструкция
• хорошая защита от грязи
• большой ресурс колодок из-за значительной по площади рабочей поверхности. (На редакционном Ларгусе первые задние тормозные колодки прошли уже 120 тыс. км.)
• простое и удобное совмещение с механизмом стояночного тормоза.

Недостатки барабанных тормозных механизмов:

• значительные габариты и вес механизма
• склонность к перегреву в условиях чрезмерно высоких нагрузок
• относительно нестабильный коэффициент трения колодок, зависящий от температуры, влажности и т.д. Хотя наличие АБС во многом компенсирует этот недостаток.
• неравномерный износ колодок — передняя изнашивается больше
• иногда, при низком качестве материала фрикционных накладок, возможно примерзание их к барабанам.
• при попадании крупных песчинок возможен скрежет во время работы.

Барабанный тормозной механизм заднего колеса

Снятие и установка тормозных барабанов

Примечание. Тормозные барабаны заменять одновременно с обеих сторон автомобиля.

Снятие

• Поднимите заднюю часть автомобиля, установите на подставки и снимите колеса.
• Отпустите рычаг стояночного тормоза и максимально ослабьте натяжение тросов привода стояночного тормоза.
• Снимите тормозной барабан, отвернув болты крепления.

Установка

• Очистите от пыли тормозной барабан и тормозные колодки.
• Установите на место тормозной барабан.
• Нажмите несколько раз на педаль тормоза для приведения в рабочее положение устройства автоматической регулировки зазора между колодками и барабаном.
• Отрегулируйте стояночную тормозную систему
• Установите колеса и опустите автомобиль.

Замена тормозных колодок

Примечание. Тормозные колодки заменять одновременно с обеих сторон автомобиля новыми рекомендуемых заводом марки и типа.

Снятие

• Поднимите заднюю часть автомобиля. установите на подставки и снимите колеса.
• Снимите тормозной барабан,
• Отсоедините верхнюю стяжную пружину колодок с помощью универсальных щипцов для установки пружин.
• Снимите направляющие пружины колодок.
• Сдвиньте насколько возможно к оси ступицы зубчатый рычаг.
• Отодвиньте колодки от щита тормоза и установите щипцы на поршни колесного цилиндра.
• Потяните на себя планку устройства автоматической регулировки зазора между колодками и барабаном и выведите ее из передней тормозной колодки
• Отсоедините от разжимного рычага трос привода стояночного тормоза.
• Поверните храповик устройства автоматической регулировки заюра между колодками и барабаном в нерабочее положение.
• Поверните на 90′ переднюю тормозную колодку.
• Выведите тормозные колодки с нижних опорных пальцев и снимите колодки.
• Осмотрите тормозные барабаны проверьте состояние трубок подвода тормозной жидкости и тщательно очистите детали тормозного механизма.

Установка

• Присоедините наконечник троса стояночного тормоза к разжимному рычагу.
• Установите колодки на щите тормоэа. повернув при этом на 90′ переднюю тормозную колодку.
• Сдвиньте насколько возможно к оси. ступицы зубчатый рычаг и соедините планку устройства автоматической регулировки зазора между колодками и барабаном с передней колодкой
• Установите направляющие пружины колодок.
• Присоедините к колодкам верхнюю стяжную пружину
• Снимите щипцы с колесного цилиндра.
• Установите тормозной барабан.
• Нажмите несколько раз на педаль тормоза для приведения в рабочее положение устройства автоматической регулировки зазора между колодками и барабаном
• Отрегулируйте стояночную тормозную систему.
• Установите колеса и опустите автомобиль.

Снятие

• Снимите тормозной барабан.
• Снимите тормозныe колодки.
• Отсоедините от колесного цилиндра трубку подвода тормозной жидкости, приняв меры недопускающие утечку жидкости.

Установка

Установка колесного цилиндра производится в порядке, обратном снятию, с соблюдением моментов затяжки резьбовых соединений. После установки прокачайте систему гидропривода тормозов.

v4x.narod.ru

Почему барабанные тормоза уступили место дисковым?

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.

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»?

Преимущества и недостатки тормозов барабанного типа

Эффективность торможения тормозных механизмов барабанного типа несколько ниже, чем аналогичный показатель дисковых тормозов. Так, разница величины тормозного пути может существенно отличаться (до 20%). И этому есть несколько, вполне объективных причин:

• Недостаточный контакт фрикционной накладки с рабочей поверхностью барабана, поскольку даже два поршня не в состоянии обеспечить полную и стабильную площадь контакта.

• Эффект скольжения, вызываемый попаданием продуктов износа (пыль) фрикционных накладок на рабочую поверхность.

• Перегрев, обусловленный отсутствием воздушного охлаждения и достижением материала барабанов высоких температур в процессе торможения (до 6000С).

• Небольшие значения предельных нагрузок, обусловленные в работе барабанных тормозов «наружу», поскольку высокое давление рабочей жидкости способно нарушить целостность барабана.

Тем не менее, тормозные механизмы барабанного типа обладают и несколькими неоспоримыми достоинствами:

• Высокое тормозное усилие, обусловленное закрытостью конструкции, позволяющей существенно увеличить площадь трения, увеличив ширину и диаметр барабана. Данный фактор надолго обеспечил безальтернативность использования барабанных тормозов на большегрузных автомобилях и автобусах.

• Высокая степень износостойкости колодок. Неудовлетворительный контакт накладки с рабочей поверхностью значительно замедляет процесс их (накладок) износа.

• Защищенность от загрязнений. Организация рабочего процесса в замкнутом пространстве предотвращает попадание грязи внутрь тормозного механизма. 

Основными симптомами неисправности барабанных тормозов специалисты считают:

• Увод транспортного средства в сторону в процессе торможения. Данный фактор свидетельствует о выходе из строя одного из тормозных механизмов автомобиля.

• Возникновение скрежета в барабане тормозного механизма. Является следствием расслоения (отсоединения) фрикционных накладок, деформирования или поломок стоек (пружин) и произошедшего в результате образования данных дефектов перекоса тормозных колодок.  

• Появление в процессе торможения рывков и вибраций тормозной педали. Источник — деформирование (эффект «овала») барабана.  

В заключение поговорим о техническом  обслуживании автомобилей, оснащенных тормозными устройствами барабанного типа, точнее, о его сложности и стоимости. В этом плане барабанные тормоза выглядят предпочтительнее, поскольку эксплуатационный срок тормозных колодок достаточно велик (примерно, 50 000 – 55 000 километров пробега) и затраты на их приобретение и замену значительно ниже. 

Вопросы выбора и замены тормозных барабанов

Тормозные барабаны 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.

Похожие записи:

Kia sorento 2015 Bmw x6 2021 года Peugeot 3008 — 2011 Рейтинг внедорожников 2020 года с большим клиренсом и малым расходом топлива Volvo xc60 2011 Вездеходная шевроле нива: езда по грязи