Как на самом деле работают барабанные тормоза?

Содержание

Как на самом деле работают барабанные тормоза?

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 суппорта, 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 диск (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.

2. Барабаны не так хороши, когда дело доходит до работы в жару. Все компоненты – внутри закрытого барабана, теплу от торможения деваться некуда. Вся система при интенсивном использовании перегревается, а охлаждается медленно.

Перегрев опасен не только закипанием тормозной жидкости, но и уменьшением трения во время использования тормозов, а значит, уменьшением эффективности торможения.

3. Барабанные тормоза также гораздо более восприимчивы к перетормаживанию, когда колодка «прилипает» к барабану даже после отпускания педали. У дисковых тормозов неотвод колодок встречается гораздо реже.

Этих минусов оказалось достаточно, чтобы производитель решил навсегда отойти от данной конструкции.

Поэтому нетрудно понять, почему тормозные диски стали выбором де-факто для производителей автомобилей и почему вы все реже встречаете новые серийные легковые автомобили с барабанными тормозными механизмами.

Читать статью Барабанные тормоза – почему они всё ещё актуальны?

P. S. Скромный барабанный тормоз по-прежнему используется на медленных, дешевых автомобилях и коммерческих моделях. Так что жив старичок. Жив!

Барабанные тормоза: как они устроены и как их ремонтировать

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

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.

Читать статью Как работают тормоза в автомобиле: Объяснение

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.

Тормозные барабаны: описание,фото,видео,типы,устройства

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

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.

Читать статью Проваливается педаль тормоза, тормозная жидкость не уходит. Ищем причины

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

Тормоза сто лет назад: как барабаны оказались эффективнее дисков

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…

Принцип работы барабанных тормозов.

Принцип действия такой системы следующий. Металлический полый барабан в виде плоской чашки крепится на ступице. При торможении к внутренней части барабана прижимаются серповидные тормозные колодки, что приводит непосредственно к торможению.

Конструкция, приводящая к прижиму тормозных колодок, построена на гидравлическом тормозном цилиндре либо нескольких цилиндрах. В исходное положение тормозные колодки возвращаются благодаря пружинам. Кроме прочего, в конструкцию барабанных тормозов входит рычаг, распирающий колодки при постановке автомобиля на стояночный тормоз.

На заре автомобилестроения барабанные тормоза имели доминирующее распространение. Причина такого противовеса в сторону барабанных тормозов была обусловлена в первую очередь простотой производства и меньшими требованиями к точности изготовления деталей. Кроме того, строение стояночного тормоза на основе барабанных тормозов более простое, чем на основе дисковых, которые сегодня нередко занимают место первых.

Как происходит торможение?

В момент нажатия на педаль тормоза, в системе создается давление рабочей жидкости, которая «давит» на поршни, тем самым приводя в рабочее состояние тормозные колодки. После этого колодки расходятся в стороны, прижимаясь (плотно) к рабочей поверхности барабана. Колесо замедляет свой ход и автомобиль останавливается. Когда цилиндрик один, как в нашем случае, то на верхние концы колодок «давит» именно он, а нижние края просто попадают в упор, которые есть на заднем диске.

Если система оснащена двумя цилиндриками то такой тормозной механизм считается, более эффективной. В данном случае вместо упора установлен второй цилиндрик, тем самым увеличивается площадь соприкосновения тормозной колодки с рабочей поверхностью барабана.

Надо отметить, что если барабанный тормоз установлен на задних колесах автомобиля, то он еще и реализовывает функцию стояночного тормоза.

Видео о том, как работает тормозной барабан на автомобиле: