Устройство барабанных тормозов

Алан-э-Дейл       11.03.2024 г.

Оглавление

Плюсы и минусы барабанных тормозов

Преимущества:

  • защищённость от загрязнения и попадания влаги (устройство конструкции таково, что грязь, пыль и вода не могут просочиться внутрь, поэтому на автомобиле можно передвигаться даже по заболоченной местности, не опасаясь за его техническое состояние);
  • высокая прочность, поэтому вероятность физического повреждения механизма в процессе эксплуатации минимальная;
  • большая площадь соприкосновения барабана и колодки, благодаря чему обеспечивается большее тормозное усилие (именно по этой причине на автобусы и грузовые транспортные средства устанавливаются барабанные тормоза);
  • менее трудоёмкое и финансово затратное производство по сравнению с изготовлением дисковых тормозов.

Недостатки:

  • менее эффективное охлаждение;
  • существенная масса изделия, что влечет за собой увеличение веса всего автомобиля;
  • при деформации барабана ощущается вибрация в процессе торможения;
  • возможный скрежет при нажатии на педаль тормоза, что свидетельствует о расслоении накладок, что, в свою очередь, приводит к перекосу колодок.

Периоды времени

Время реакции водителя (см. рис. «Время и замедление при торможении до полной остановки» ) — это время между обнаружением водителем условий, при которых необходимо тормозить, и моментом начала использования тормозной системы (t).

Время срабатывания органа управления — это за­траченное время между моментом, когда орган управления управляющего устройства, на который действует управляющая сила, приходит в движение, и моментом, когда он достигает своего конечного положения, соответствующего прикладываемой управ­ляющей силе. Это так же справедливо для нажатия и отпускания тормозов.

Время первоначального срабатывания тор­мозной системы t1-t— это время между момен­том, когда орган управления устройства, на который начинает действовать управляющая сила, начинает движение, и моментом воз­никновения тормозной силы.

Время нарастания замедления t1‘-t1 — это время между моментом начала действия силы тор­можения и моментом достижения опреде­ленной ее величины (75% асимптотической величины давления в колесном тормозном цилиндре; определено в ЕЭС 71/32032.4, При­ложение III/2.4).

Время активного торможения t4-t1 — это время между моментом начала действия тормозной силы и моментом прекращения ее действия. Если автомобиль остановился до прекраще­ния действия тормозной силы, то момент окончания движения определяет конец вре­мени активного торможения.

Время растормаживания — это время между мо­ментом начала отпускания органа управления и моментом прекращения действия тормоз­ной силы.

Время полного торможения t4-t — это время между моментом начала движения органа управления управляющего устройства и мо­ментом прекращения действия тормозной силы. Если автомобиль остановился до пре­кращения действия тормозной силы, то мо­мент окончания движения определяет конец времени активного торможения.

Тормозной путь s

Пример HTML-страницы

Расстояние, проходимое автомобилем в те­чение времени полного торможения. Сумму тормозного пути и пути, проходимого за время реакции водителя, называют «остано­вочным путем».

Работа тормозных сил W

Это интеграл произведения мгновенной ре­зультирующей тормозной силы Ff и элемен­тарного перемещения ds на участке тормоз­ного пути s:

W = ∫s (Fds)

Произведение мгновенной результирующей тормозной силы Ff и скорости движения ав­томобиля v:

P = Ff v

Замедление при торможении

Уменьшение скорости под воздействием тор­мозной системы за рассматриваемый проме­жуток времени t. Различают:

Мгновенное замедление при торможении

a = dv/dt

Среднее замедление за промежуток времени: среднее замедление за промежуток времени от tB до tE равно

a = (vE—vB)/(tE-tB)

где vE и vB — скорость автомобиля в моменты времени tE и tB

Среднее замедление за пройденный путь: Среднее замедление за пройденный путь между точками sB и sE :

ams = (v2E—v2B)/ 2(sE — SB)

где:

vE и vB— скорости автомобиля при движе­нии в точках sB и sE.

Среднее замедление за весь тормозной путь: среднее замедление при торможении вычис­ляется с помощью уравнения:

ams0 = -v2/ 2s

где v относится ко времени t (особый слу­чай с ams, где sE= s)

Среднее установившееся замедление dm : это среднее установившееся замедление за прой­денное расстояние определяется условиями vB = 0,8 v и vE = 0,1 v, следовательно,

dm = (v2B — v2E)/2(sE — SB)

Среднее установившееся замедление ис­пользуется в Правилах ЕСЕ 13 в качестве меры эффективности тормозной системы. По­скольку здесь используются положительные значения dm, то математический знак в данном случае обратный. (Чтобы установить взаимос­вязь между тормозным путем и замедлением при торможении, оно должно быть выражено в виде функции от пройденного пути.)

Тормозной фактор z

Отношение между тормозной силой Ff и до­пустимым статическим весом Gs, приходя­щимся на ось или оси автомобиля:

z = Ff/Gs

РЕКОМЕНДУЮ ЕЩЁ ПОЧИТАТЬ:

Пример HTML-страницы

Стандарты крепления тормозных дисков


Велосипедные тормозные диски Centerlock и на 6 болтов Сейчас на рынке представлены два типа крепления тормозных дисков на втулку велосипеда, это — крепление на шесть болтов и Centerlock, от Shimano. В первом случае тормозной диск крепится на шесть болтов со шлицом в форме шестилучевой звезды (Thorx T-25). При затягивании винтов необходимо делать это поочередно и постепенно, если затягивать болты сразу до максимума, есть риск, что диск станет криво.

Для Centerlock такая проблема не существует. Что бы установить диск, вам понадобится ключ для затягивания кассеты. Если на велосипеде используется ступица с осью 15 мм, вам, скорее всего, понадобится ключ для отвинчивания суппорта Hollowtech II для затяжки колеса.

В настоящее время цены на диски этих типов не отличаются друг от друга. Но, выбор дисков крепящихся на шесть болтов, больше. Поэтому для тех, у кого втулка типа Centerlock, и кто хотел бы поставить на неё диск с шестью болтами, были разработаны специальные адаптеры.

Тормозной суппорт автомобиля: принцип работы и устройство

Как уже было сказано выше, суппорта – это элементы тормозной системы, прижимающие тормозные колодки к тормозному диску в момент торможения. В свою очередь, когда водитель отпускает педаль тормоза, колодки отводятся от диска и колесо свободно вращается. Если просто, при нажатии на педаль тормоза в тормозной магистрали увеличивается давления, которое воздействует на поршень суппорта.

В результате поршни суппортов сдвигаются и прижимают тормозные колодки к тормозному диску с двух сторон. Далее между колодкой и диском появляется трение, которое замедляет вращение колеса.

Если же водитель сильно жмет на педаль тормоза, колодки плотно прижимаются к диску, что приводит к полной блокировке колеса. Также добавим, что суппорта не только поджимают колодки, но и удерживают их в строго определенном положении по отношению к тормозному диску (параллельно).

Идем далее. Что касается устройства, конструкция не отличается сложностью. Более того, в большинстве моделей авто устройство суппорта и принцип его работы практически одинаковые. Итак, сам суппорт крепится к ступице. Если на автомобиле все тормоза дисковые, тогда на каждом колесе будут установлены тормозные суппорта. При этом выделяют суппорт тормозной передний и суппорт тормозной задний.

В любом случае, как передний тормозной суппорт, так и задний подключен к гидравлической тормозной системе. Если точнее, к тормозным магистралям подключены поршни, воздействующие на тормозные колодки. Еще следует отметить, что крепления суппорта к ступице автомобиля может отличаться (в зависимости от модели авто).

Как правило, на подавляющем большинстве транспортных средств используется решение, когда устанавливаются две тормозные колодки на каждом колесе (внутренняя тормозная колодка и внешняя тормозная колодка), а сам суппорт имеет двухточечное крепление к ступице. При этом такая конструкция используется как на передней, так и на задней оси (суппорт передний или задний суппорт).

В целом, выделяют два типа суппортов:

  • фиксированный суппорт;
  • плавающая скоба;

Первый тип представляет собой конструкцию, которая включает в себя стальной корпус, а также расположенные с двух сторон тормозного диска рабочие цилиндры, установленные строго симметрично. В качестве примера рассмотрим передний суппорт.

Корпус такого фиксированного суппорта надежно крепится к поворотному кулаку. Колодки держатся в корпусе за счет особых пружин. В момент торможения поршни поджимают колодки, которые, в свою очередь, прижимаются к поверхности тормозного диска.

Чтобы такая конструкция эффективно работала, важно реализовать подачу тормозной жидкости во все цилиндры одновременно и под одинаковым давлением. Само собой, для реализации такой задачи используется большое количество трубок, шланг и патрубков

С одной стороны, сложная схема гидравлической системы является недостатком, однако с другой данный тип тормозов является самым эффективным. Именно такая система стоит на мощных авто, спорткарах, на моделях класса «люкс» и т.д. Также всемирно известные бренды (например, легендарная компания Brembo), в первую очередь, выпускают тормозные суппорты данного типа.

Конструкция, где использована плавающая скоба, является массовым и относительно бюджетным решением для авто начального и среднего класса. Дело в том, что производить такие суппорты проще и дешевле.

Основным отличием от дорогого фиксированного суппорта является то, что в устройстве использован кронштейн и, как минимум, один цилиндр на внутренней стороне. В двух словах, одна колодка закреплена в определенном положении. Конструктивно такие тормоза бывают как однопоршневыми, так и двухпоршневыми.

Если просто, сначала поршень прижимает одну колодку к диску, после чего скоба плавающего типа начинает скользить по направляющим и сдвигаться в сторону поршня, тем самым поджимая вторую колодку.

Что лучше – основные плюсы и минусы

Если сравнивать, барабанные тормоза и дисковые имеют разные плюсы и минусы. Первые имеют такие достоинства:

  • Колодки хорошо защищены от грязи и пыли благодаря закрытому корпусу.
  • Значительный ресурс колодок, выдерживающих большой пробег от 120 тысяч километров.
  • Хорошо совмещаются с ручником.

Но недостатков гораздо больше:

  • Конструкция тяжёлая и габаритная.
  • При перегрузках сильно нагревается.
  • Эффективность меняется в зависимости от температуры.
  • При перегреве колодки могут прикипеть к барабану, а при сильном морозе – примёрзнуть.
  • Передние колодки изнашиваются быстрее задних.
  • Из-за закрытого корпуса внутри постепенно накапливается пыль, которая приводит к скрипу и усиливает износ.

Из чего состоит барабанный тормоз

В состав типичного механизма, использующего барабаны, входят следующий узлы и детали:

  • тормозной щит, к которому крепятся все составляющие, кроме барабанов;
  • барабаны, представляющие собой закрытые с одного торца металлические цилиндры, высота которых значительно меньше диаметра;
  • колодки, располагающиеся внутри барабанов, укреплённые на тормозных щитах с некоторой степенью свободы;
  • тормозные рабочие цилиндры, один на колесо или два, по одному на каждую колодку;
  • опоры колодок, подпружиненные стойки и прочие крепёжные элементы;
  • при наличии ручного тормоза – распорная планка и рычаг;
  • стяжные пружины, прижимающие колодки к упорам и поршням гидроцилиндров.

Щит крепится на кулаке подвески или чулке неразрезного моста. К нему подходят трубопроводы гидропривода, тросы стояночного тормоза, кабели датчиков системы ABS. Барабан жёстко крепится к фланцу полуоси или ступице колеса.

Как устроены барабанные тормоза

Массовое использование барабанных тормозов началось в самом начале XX века. С тех пор конструктивно они практически не изменились.

Основные различия заключались в следующем:

  1. ранее гидравлика в тормозных механизмах не использовалась и они были полностью механические;
  2. отсутствовала автоматическая регулировка барабанного тормоза. Был необходим постоянный контроль зазоров.

Устройство барабанных тормозов

Давайте рассмотрим стандартное устройство тормозного механизма барабанного типа.

К мосту или цапфе прикреплён тормозной щит с размещёнными на нём колодками и тормозным цилиндром. Он всегда остаётся неподвижным и не вращается. На колёсной ступице размещён тормозной барабан, который вращается при движении вместе со ступицей и колесом. При воздействии на педаль тормоза в системе создаётся давление и поршни в тормозном цилиндре раздвигают колодки. Тормозные колодки прижимаются к внутренней поверхности барабана и происходит процесс торможения.

Устройство и принцип работы барабанных тормозов

Принцип работы очень прост – в закрытом барабане расположены две колодки, которые могут раздвигаться и путём трения об обод барабана обеспечивать торможение. В обычном состоянии они сведены к центру пружинами и разводятся при торможении или от ручника.

Эта конструкция появилась довольно давно, она использовалась еще на старых советских «Москвичах» и «Волгах», так как устроены барабанные тормоза в принципе очень просто.

С тех пор конструкция их принципиально изменилась мало, разве что несколько усовершенствовалась. Если раньше для привода колодок использовался тросик, то теперь это может быть гидравлика или электропривод. Так как работают такие барабанные тормоза длительное время без замены колодок, то они до сих пор применяются, и в комплексе с системой ABS дают вполне неплохие результаты. Специалисты Renault-Nissan довели эту конструкцию до совершенства и широко используют в своих моделях.


Барабанные тормоза автомобиля

Приступаем к работе

Чтобы обслужить суппорт, необходимо поднять автомобиль на домкрате, снять колесо и разобрать сам корпус. Последний обычно крепится на болтах с шестигранной головкой (нужно выкрутить нижний). Поскольку у нас обслуживается задний суппорт, также необходимо вынуть шплинт, соединяющий тросик ручника. На передних механизмах его нет. После этого откидываем верхнюю скобу элемента и вынимаем колодки. Затем выкручиваем верхний болт корпуса и подвешиваем суппорт на какой-либо проволоке. Будьте аккуратными, дабы не повредить резиновую трубку с тормозной жидкостью. А подвесить можно к задней пружине. Далее откручиваем болты фиксации хомута. Его вместе со штифтами и рельсами колодок снимаем наружу. Вынимаем поршень и очищаем направляющие от старой смазки. Если поршень закис, меняем его на новый из ремкомплекта. Но чаще всего закисают направляющие.

Из-за этого машину при торможении может уводить в сторону. Насухо протираем направляющие и обрабатываем новой смазкой. Если суппорт старый, можно использовать ремонтные резинки для уплотнения (этим действием мы снизим вибрации суппорта на неровной дороге). После обслуживания элемент нужно заново собрать и закрепить на место в обратном порядке. На этом процедура обслуживания завершена. Кстати, если колодки слишком тонкие, их тоже можно заменить.

Принцип работы барабанных тормозов

Действие всех известных тормозных систем основано на использовании высоких фрикционных свойств некоторых материалов. У барабанных тормозов принцип работы не является в этом плане исключением. Важную функцию в обеспечении работоспособности выполняет система гидропривода машины.

Под действием гидравлических сил, создаваемых нажатием педали тормоза, поршни ТЦ расходятся в стороны и входят в контакт с колодками, которые начинают прижиматься фрикционными накладками к поверхности вращающегося барабана, замедляя его движение. Вращение колеса останавливается.

Стояночный тормоз имеет механический принцип действия. Поднятие рычага, расположенного в кабине автомобиля, натягивает трос, который тянет расположенный в барабане разжимной рычаг. Рычаг же приводит в движение распорную планку, раздвигающую колодки для фиксации колес во время стоянки машины.

Ремонт барабанных тормозов

Колодки больше всего подвержены износу и зачастую ремонт тормозов сводится к их замене или же установке новых фрикционных элементов. Колодки также подлежат замене, если на них видны следы повреждений или деформации.

Если колодки исправны и не нуждаются в замене, то в профилактических целях следует регулярно проводить их очистку. Грязь и скопившуюся пыль можно очистить щёткой и после этого протереть всё тканью, смоченной в уайт-спирите.

В случае обнаружения протечек в тормозном цилиндре следует в обязательном порядке выполнить его ремонт. Изношенные уплотнители подлежат замене. Сам тормозной цилиндр, возможно, подлежит шлифовке. О необходимости данной процедуры сможет сказать специалист после диагностического осмотра.

Пружины барабанного тормозного механизма

Многие пренебрегают заменой пружин в барабанных тормозах и зря! Несмотря на маленький размер они играют большую роль в процессе торможения. Стоят эти детали не дорого и если вы видите, что пружины ржавые или даже деформированы в случае предыдущей неаккуратной установке, то обязательно замените их.

Бывают случаи, когда тормозной барабан теряет свою первоначальную форму и деформируется. Если при диагностике это подтвердилось, то барабан подлежит замене и не может быть отремонтирован.

После выполнения ремонтных работ тормозная система подлежит обязательной регулировке и тестированию специалистом. Если не уверены в своих силах и владеете достаточными знаниями и опытом, то не рекомендуем выполнять ремонт и настройку самостоятельно. От этого зависит ваша безопасность.

Так какие лучше и какие у них недостатки?

По сравнению с дисковым вариантом, у барабанного преимуществ не так уж и много:

  1. Закрытая конструкция исключает попадание грязи между элементами трения, из-за чего служат они дольше.
  2. Барабан — массивный элемент, поэтому он «не боится» резких перепадов температуры.
  3. В барабанных механизмах легче организовать механическую блокировку колес (стояночный тормоз). Для этого достаточно  установить дополнительный рычаг, перемещение которого обеспечит разведение колодок и удержание их.
  4. Большая площадь контакта накладок с диском (за счет увеличенных габаритных размеров) обеспечивает высокое тормозное усилие.

Что касается недостатков, то их у барабанных тормозов тоже немало, причем многие из них переплетаются с достоинствами:

  • из-за закрытой конструкции продукты износа рабочих поверхностей не отводятся и попадают между трущимися поверхностями, снижая силу трения;
  • трение сопровождается сильным нагревом, который в барабанном механизме в недостаточной мере отводится. Из-за этого барабан расширяется (поскольку он металлический), и для создания должного прижима водитель  дожимает тормозную педаль, иначе эффективность торможения снизится;
  • неравномерный износ колодок. Поршни не способны равномерно прижать их, поэтому контактируют они с барабаном не всей площадью;
  • ряд составных элементов находится в закрытом пространстве, поэтому при разрушении отколовшимся частям деваться некуда. Они могут попасть между колодками и барабаном, что приведет к блокировке механизма.

Видео: Тормоза дисковые и барабанные: плюсы и минусы

https://youtube.com/watch?v=ijzuAvk1KiU

Положительные качества  дисковых тормозов:

  1. Высокая эффективность (на 20% выше, чем у барабанных). И здесь свою роль тоже играет тепловое расширение. Диск от нагрева расширяется, что увеличивает силы трения без дополнительного воздействия на колодки.
  2. Открытая конструкция  хорошо вентилируемая, обеспечивает отвод тепла.
  3. Продукты износа удаляются и не попадают на трущиеся поверхности, добавляют эффективность работе механизма.
  4. Попадающая на диск влага тоже удаляется с поверхности.
  5. Колодки прижимаются к диску всей рабочей поверхностью.

Но и без недостатков тоже не обошлось. У дисковых тормозов они такие:

  • диск чувствителен к резким перепадам температуры. Интенсивное торможение с последующим заездом в лужу становится причиной коробления (нарушения геометрии рабочих поверхностей);
  • износ колодок и дисков  становится причиной частого проведения технического обслуживания с заменой расходников;
  • сложность использования дисковых механизмов для организации стояночного тормоза;
  • грязь, попадая на рабочие поверхности, обеспечивает  интенсивный износ.

Если рассматривать компоновки механизмов на авто, то комбинированная является пока самой оптимальной. Дисковые обладают высокой эффективностью, а барабанные не требуют частого обслуживания. Поэтому такую компоновку используют очень многие производители для автомобилей бюджетной и средней ценовой категории. Но  барабанные механизмы постепенно вытесняются дисковыми.

Виды тормозных колодок

Стандартные безасбестовые тормозные колодки

Тормозные колодки, в зависимости от материала фрикционных накладок, подразделяются на следующие виды:

  • асбестовые;
  • безасбестовые;
  • органические.

Первые очень вредны для организма, поэтому чтобы поменять такие колодки, нужно  соблюдать все меры безопасности.

В безасбестовых колодках роль армирующего компонента могут выполнять стальная вата, медная стружка и другие элементы. Стоимость и качество колодок будут зависеть от их составляющих элементов.

Наилучшими тормозными свойствами обладают колодки, сделанные на основе органических волокон, но и стоимость их будет высока.

Чем отличаются дисковые тормоза от барабанных?

Оба типа тормозов были изобретены приблизительно в одно время (начало 20-го века) и вытеснение одного типа другим происходило постепенно, по мере развития технологий. На самом деле, использование дисковых тормозов несколько десятков лет сдерживалось отсутствием подходящего материала для изготовления накладки.

Преимущества дисковых тормозов

Основные преимущества дисковых тормозов обусловлены схемой расположения накладок и условиями работы. Встречные тепловые потоки в диске между накладками в процессе торможения обеспечивают равномерное расширение материала диска и «поджатие» к нему обеих накладок. А непосредственный контакт диска с окружающей средой обеспечивает эффективный теплообмен.

  • В барабанных тормозах выделение тепла в окружающую среду происходит не напрямую, а через боковую поверхность барабана. Тепловое расширение этой части поверхности происходит при несимметричном сопротивлении внешней среды: с внутренней стороны «поджимает» накладка, а с внешней сопротивление отсутствует. Таким образом, охлаждение дисковых тормозов происходит лучше, чем барабанных.
  • Кроме того, возникающие в процессе торможения изменения в зазорах рабочих поверхностей у дисковых тормозов обусловлены симметричными воздействиями и поэтому зазоры могут саморегулироваться, а в барабанных тормозах воздействия асимметричные и поэтому со временем требуются дополнительные регулировки.
  • В дисковых тормозах в отличие от барабанных не скапливаются продукты взаимодействия трущихся поверхностей. Это механические частицы, образующиеся вследствие износа и газы, которые особенно опасны тем, что скапливаясь внутри барабана, являются в какой-то степени смазкой в зазоре пары трения.

Современные тормозные системы помимо механической и гидравлической систем включают ещё и электронную (например, хорошо всем известная антиблокировочная система тормозов). При этом конструктивно дисковые тормоза значительно лучше приспособлены для сопряжения с электроникой, чем барабанные.

Преимущества барабанных тормозов

В свою очередь часть достоинств барабанных тормозов обусловлена тем, что пара трения изолирована от воздействий окружающей среды.

  1. В дисковых тормозах после интенсивного торможения и попадания автомобиля в воду открытый тормозной диск легко может деформироваться или в нем могут появиться термические трещины, ведущие к разрушению. Барабанный механизм в таких случаях более защищен.
  2. Попадающие в зазор между дисками абразивные частицы, содержащиеся в грязи, хоть и отбрасываются центробежными силами при вращении диска, но существенно ускоряют процесс износа накладок по сравнению с барабанными тормозами.
  3. Кроме того, несмотря на большее количество деталей, ремонт и замена барабанных тормозов требует меньших трудозатрат, чем дисковых.

Таким образом, комбинированное применение разных видов тормозных систем: дисковые – передние, барабанные – задние для бюджетных автомобилей вполне оправдано и по настоящее время.

Гость форума
От: admin

Эта тема закрыта для публикации ответов.