Устройство и принцип работы барабанных тормозов

Барабанные тормоза относятся к типу тормозной системы, которая состоит и крутящегося барабана.

УСТРОЙСТВО 

Тормозной механизм барабанного типа функционально предназначен для изменения скоростного режима транспортного средства. Кроме того, барабанный тормоз, установленный на задней колесной паре, обеспечивает реализацию функции стояночного тормоза.

Основным конструктивным элементом тормозного механизма данного типа, собственно и давшее ему такое название, является барабан, или металлическая чаша, закрепленная на колесной ступице.

Тормозной механизм барабанного типа (рис.1) состоит из следующих основных частей:

• Тормозного барабана, материалом для изготовления которого, служит чугун повышенной прочности. Внутренняя поверхность барабана, непосредственно соприкасающаяся с остальными элементами механизма, подвергается тщательной шлифовке. Монтируется на опорный вал (в этом случае в барабан запрессовывается подшипник) или ступицу колеса.
• Тормозных колодок (поз.4). Изготавливаются из металла и имеют форму полумесяца. Рабочая поверхность тормозной колодки оснащена фрикционной накладкой (на основе асбеста).
• Тормозного гидравлического цилиндра (поз.2). Это полый чугунный цилиндр с двумя рабочими поршнями, заполненный рабочей (тормозной) жидкостью. Цилиндр оснащен спускным клапаном, обеспечивающим удаление воздуха из системы тормозного механизма. Для предотвращения протекания тормозной жидкости используют уплотнительные манжеты.
• Верхней (поз.1) и нижней (поз.5) стяжных пружин, работающих на «сжатие». Их основная рабочая функция – предотвращение расхождения тормозных колодок в режиме «покоя».
  
• Защитного диска, монтируемого непосредственно на ступицу (заднюю балку).
• Распорной планки (поз.3), представляющей собой металлическую пластину специфической конфигурации (имеющую специальные вырезы). Функциональное предназначение данного элемента заключается в установке механизма «самоподвода». Кроме того, при установке тормозного устройства на задней колесной паре, распорная планка приводит в действие вторую тормозную колодку, обеспечивая при этом функционирование стояночного тормоза. Применяется в тормозных механизмах барабанного типа, имеющих один тормозной цилиндр.
• Механизма «самоподвода» (в виде двух эксцентриков, расположенных в корпусе защитного диска), обеспечивающего разведение тормозных колодок с износившимися фрикционными накладками. 

Различают следующие типы барабанного тормоза:

-Simplex – с одним разжимным устройством -Duplex – с индивидуальным приводом -Duo-Duplex – с двумя разжимными устройствами -Servo – с максимальным самоусилением -Duo-Servo – с самоусилением при любом направлении вращения барабана

Эффект механического самоусиления – также одно из преимуществ барабанного тормоза. Этот эффект возникает по причине того, что нижние части тормозных колодок связаны между собой, и трение о тормозной барабан передней колодки усиливает прижим к барабану задней тормозной колодки. Эффект самоусиления возникает, как правило, при движении автомобиля вперед. Но в конструкции Duo–Servo он возникает и при обратном вращении колеса (заднем ходе). В среднем, самоусиление позволяет увеличить тормозное усилие в 2–4 раза. В варианте Servo тормозное усилие может увеличиться в 6 раз.

Особенностью барабанного тормоза является применение устройств компенсации увеличения зазора между колодкой и тормозным барабаном при тепловом расширении. Компания Bosch разработала такое устройство на основе эффекта деформации биметаллической пружины при повышении температуры тормозного механизма свыше 80 градусов Цельсия. В конструкции барабанных тормозов также применяются несколько пружин различного назначения. Со временем их упругие свойства снижаются, поэтому данные пружины подлежат периодической замене.

Плюсы и минусы

Тормозная система появилась задолго до автомобилей – останавливать нужно было вагоны, телеги, кареты, различные приводные системы и многое другое оборудование. В наследство от времен, когда скорость в 30…

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.

Устройство и принцип работы барабанного тормоза

Конструкция барабанных тормозов упрощённо изображена на рисунке выше. Тормозной барабан (если быть точными – барабан без дна) жестко крепится к колесу (ступице), так, что имеет с колесом общую ось вращения.

Вдоль боковой внутренней стенки барабана расположены две тормозные накладки (колодки), выполненные в виде полуокружностей. А в промежутке между накладками установлен (закреплённый неподвижно по отношению к вращающемуся колесу) рабочий гидроцилиндр с двумя поршнями.

При поступлении тормозной жидкости под давлением в среднюю часть цилиндра рабочая часть поршней раздвигает накладки в месте установки цилиндра. Такое же перемещение через систему пружинных тяг создается в разрыве противоположном месту установки гидроцилиндра. В итоге накладки с усилием прижимаются к вращающемуся барабану.

Возврат элементов конструкции в исходное состояние по окончании торможения осуществляется за счет системы возвратных пружин. Регулировка зазора между накладками и внутренней поверхностью барабана производится также за счёт регулировки механических тяг.

В процессе торможения происходит интенсивное выделение тепла, которое влияет и на показатели надёжности и на функциональные показатели работающих тормозных механизмов. Схема теплообмена барабанных тормозов упрощённо представлена на следующем рисунке.

Тепловой поток, образующийся в паре трения, через внутреннюю боковую поверхность барабана (теплопроводность значительно выше, чем у накладки) рассеивается в окружающей среде. С учётом различных коэффициентов теплового расширения, накладка «выдавливает» боковую поверхность барабана в окружающую среду, постоянно стремясь увеличить зазор между накладкой и барабаном.

К материалам в паре трения барабанных тормозов предъявляются повышенные требования.

• Тормозной барабан изготавливается из высокопрочного чугуна – металла износостойкого и, к тому же, относительно дешёвого.
• В качестве материала накладки долгое время использовались смеси, содержащие вредный для окружающей среды асбест. После запрета асбеста широко используются композитные материалы, состав которых тщательно скрывается производителями.

Подробно о тормозных колодках мы писали в этой статье.

Основная информация

Любые автомобили, как маленькие, так и большие в обязательном порядке оснащаются тормозной системой. Основная задача тормозной системы заключается в изменении скорости передвижения транспортных средств, по команде владельца авто или же электронной системы руководства. Вторым назначением тормозной системы является удержание машины в неподвижном состоянии по отношению к дороге, на время стоянки.

Зависимо от устройства фрикционной части различают механизмы диска и барабана торможения. Механизм торможения имеет неподвижную и вращающуюся части. Роль подвижной части барабанной конструкции торможения играет барабан остановки, а не вращающейся ленты или колодки торможения. Подвижная часть конструкции диска торможения имеет вид диска, а не вращающаяся колодками торможения. На осях современных легковых авто обычно располагается дисковая конструкция торможения.

Схема барабанных тормозов

Дисковой механизм торможения состоит из таких элементов:

• Диск торможения;
• Две не вращающиеся колодки, которые устанавливаются в середине суппорта с двух сторон.

Давайте рассмотрим основные достоинства и недостатки барабанных и дисковых тормозов. Итак, достоинства барабанных тормозов:

• Большой срок службы, так как в барабан не проникает грязь и пыль;
• Большие усилия при торможении, что хорошо для грузовых машин;
• Не дорогой ремкомплект.

К недостаткам относятся:

• Медлительность;
• Залипание колодок.

Преимущества дисковых тормозов:

• Большая тормозная эффективность;
• Маленькая масса;
• Маленькие размеры;
• Маленькая температура тормозной жидкости;
• Высокий уровень надежности;
• Стабильность.

Единственным недостатком является плохая защита от грязи и пыли.

В чем заключается принцип действия системы торможения?

Давайте рассмотрим принцип действия системы торможения на примере гидравлического рабочего блока. В момент нажатия на тормоз нагрузка переходит на усилитель, создающий добавочное усиление на основном цилиндре. Поршень основного цилиндра торможения собирает всю жидкость в цилиндрах автомобильных колес с помощью трубопроводов. Причем в этот же момент происходит увеличение давления жидкости в приводе тормоза. Благодаря поршням цилиндров автомобильных колес происходит перемещение тормозящих колодок к дискам, или как их еще называют барабанам.

После нажатия на тормоз проходит увеличение давления жидкости, вследствие чего проходит активация механизмов торможения, приводящих вращение автомобильных колес в замедление и образование силы торможения в месте контакта шин авто с покрытием дороги.

Причем чем больше будет прикладываться сила к педали тормоза, тем эффективнее и быстрее произойдет остановка автомобильных колес. Давление жидкости в момент остановки может достигать от десяти до пятнадцати мегапаскалей.

В момент окончания торможения педаль при воздействии пружины возврата переходит в обратное положение. Также в обратное расположение переходит поршень основного цилиндра торможения. Части пружин отводятся от барабанов при помощи колодок. Тормозная жидкость переходит в основной цилиндр торможения из цилиндров автомобильных колес благодаря трубопроводам. Таким образом, проходит понижение давления системы торможения.

Скрипят барабанные тормоза

Для ликвидации скрипа задних барабанных тормозов нужно приобрести подходящий ремкомплект. Итак, какой ремкомплект нужно приобрести, если скрипят барабанные тормоза?

• Противооткатные стойки;
• Комплект торцевых головок;
• Крупнозернистая шкурка;
• Молоток;
• Баллонный ключ;
• Динамометрический ключ;
• Отвертка;
• Опорные стойки;
• Домкрат.

Итак, что делать, если скрипят барабанные тормоза?

1. В первую очередь подготовьте ремкомплект;
2. Поставьте авто на ровную поверхность и снимите его с стояночного тормоза;
3. Подложите под колеса авто противооткатные стойки;
4. Ослабьте болтики, закрепляющие колеса авто;
5. Поставьте авто на домкрат;
6. Снимите колесо;
7. Осторожно снимите защитный колпак, который прикрывает подшипник ступицы. Для этого вам понадобится отвертка и молоток.
8. Открутите гайку, которая закрепляет барабан;
9. Снимите барабан;
10. При помощи крупнозернистой шкурки снимите возникшую от функционирования колодок кромку;
11. Очистите барабан от ржавчины;
12. Установите все в обратном порядке. Во время затягивания подшипников воспользуйтесь динамометрическим ключом.
13. Проверьте, скрипят ли задние тормоза.

Алгоритм проведения замены задних барабанных тормозов дисковыми

Прежде чем переходить к проведению замены задних барабанных тормозов нужно приобрести ремкомплект. Итак, как проводится замена тормозов на дисковые?

1. Для начала подготавливаем ремкомплект;
2. Поднимаем заднюю сторону авто на домкрат;
3. Снимаем соответственное колесо;
4. Отпускаем ручной тормоз;
5. Отмечаем расположение барабана и ступиц;
6. Вставляем 2 отвертки в отверстия тормозного щитка;
7. Очищаем тормоза с помощью специальной жидкости;
8. Снимаем возвратную пружину сверху перед колодкой;
9. Снимаем пружинную тарелку, которая фиксирует колодку. Для этого нужно нажать на тарелку и повернуть ее на девяносто градусов.
10. Снимаем колодку и регулировочную планку;
11. Отсоединяем трос ручного тормоза от рычага задней колодки;
12. Снимаем пружину регулирующей планки;
13. Отсоединяем возвратную пружинку;
14. Снимаем регулирующую планку;
15. Снимаем скобку, которая обеспечивает фиксацию колодки;
16. Снимаем регулировочный рычаг;
17. Снимаем рычаг ручного тормоза;
18. Устанавливаем новые детали, выполняя все в обратном порядке;
19. Устанавливаем колесо на транспортное средство.

История производства

А изобретены они были еще в далеком 19-м веке. Первыми прототипами современных тормозов была примитивная система всего лишь из трех составляющих. Это был собственно тормозной барабан, крепящийся к колесу, прочная и гибкая лента, расположенная вокруг него, а также рычаг, натягивающий последнюю деталь. Естественно, срок службы такой системы был недолгим, к тому же в нее попадали различные камни и грязь.

Усовершенствовалась конструкция лишь в начале 20-го века. Тогда инженер Луи Рено изобрел новый тормозной барабан с более надежными комплектующими. Впервые в него входили колодки, расположенные внутри механизма. Тормозное устройство было хорошо защищено от попадания грязи, в связи с чем его срок службы существенно увеличился. С тех пор тормозной барабан неоднократно менял свою конструкцию и материалы, однако его функция оставалась неизменной. Такое устройство по-прежнему уменьшало скорость автомобиля при необходимости. Также оно выполняло функцию ручного тормоза. 

Устройство барабанных тормозов

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

Конструктивно в барабанные тормоза входят следующие элементы:

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

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