Барабанные тормозные механизмы и их элементы. Устройство тормозов, разновидности и особенности эксплуатации Барабанный тормозной механизм устройство и работа

Предназначение конструкции тормозной системы барабанного типа заключается в снижении скорости перемещения транспортного средства. Если это устройство устанавливается на задней колесной паре, то может обеспечивать функцию стояночного тормоза. В основе строения механизма лежит движимый барабан и закрепленная на ступице колеса металлическая чаша.

В составе этого типа тормозов используются такие части:

• Из чугуна с повышенной прочностью изготавливается сам тормозной баран. Внутренняя поверхность его подвергается тщательной шлифовке, поскольку в будущем будет соприкасаться с другими элементами системы. Крепится на опорном валу или ступице колеса. В первом случае в барабан под сильным давлением вставляется подшипник;
• Полумесячной формы металлические тормозные колодки. На поверхность этой детали укладывается асбестовая фрикционная накладка;
• Гидравлический цилиндр, выполненный как полая труба с помещенными вовнутрь поршнями с заполнением рабочей жидкостью. На цилиндре установлен специальный клапан, который позволяет отводить с полости с тормозной жидкостью лишний газ. Дополняется система уплотнительными манжетами, которые защищают ее от утечки жидкости.
• Нижняя и верхняя стяжная пружина, выполняющие работу «сжатия». В режиме отсутствия инициации торможения эта деталь не позволяет соприкасаться тормозным колодкам с барабаном;
• На задней балке (ступице) колеса монтируется защитный диск;
• Распорная планка изготавливается из металла, выполняется в специфической конфигурации со специальными отверстиями. С помощью устройства производится установка механизма именуемого «самоподвод». Помимо этого, данная деталь задействует установленную на другом колесе пару тормозных колодок, что обеспечивает функционирование стояночного тормоза. Предусмотрено наличие распорной планки в случае с одним тормозным цилиндром.
• Корпус защитного диска с расположенными внутри двумя эксцентриками носит название механизм «самоподвода». Он задействуется в случае износа фрикционных накладок на тормозных колодках для разведения в состоянии «покоя».

В основе принципа работы барабанного тормоза лежит возникновение торможения автомобильного средства после нажатия воителем на соответствующую педаль. Механизм заключается в следующем:

1. Тормозные колодки разводятся, преодолевая сопротивление пружин, стягивающих их в результате давления тормозной жидкости на поршни, расположенные в тормозном цилиндре;
2. Скорость вращения барабана снижается благодаря плотному прилеганию фрикционными накладками на поверхности колодок к рабочей его области, что способствует снижению частоты вращения колес.

При наличии в тормозном механизме пары цилиндров существенно повышается его эффективность.

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.

Недостатки барабанных тормозов

При длительном использовании барабанные тормозные механизмы могут отличаться появлением некоторых неисправностей:

• При торможении ТС будет слегка уходить в сторону. Это означает наличие повреждений с одной из сторон;
• При скрежете в системе барабанного тормоза свидетельствует о том, что фрикционные накладки расслоились, образовалась поломка стоек или ее деформация, что повлекло за собой перекос тормозных колодок;
• При торможении чувствуются на тормозной педали вибрации и рывки. Это говорит от деформации барабана в овальную форму.

В большинстве случаев ремонт заключается в полной замене тормозной системы барабанного типа за счет ее износа или поломки. В силу невысокой стоимости и возможности работать на протяжении от 50 до 55 тыс. км, намного легче установить полностью новый механизм.

Судить о степени износа тормозной системы барабанного типа можно после осмотра состояния колодок через находящееся на внутренней стороне щита специальное отверстие. Замена колодок должна производиться при достижении накладками определенной толщины. В противном случае система не сможет с достаточной силой и плотностью прижать их к поверхности барабана.

Достижение толщины всего 1,6 мм является предлогом для смены накладок, установленных на клей. Наличие заклепок для фиксации фрикционного материала на колодках позволяет доводить толщину до значения 0,8 мм. Если своевременно этого не сделать, то твердая поверхность колодок, которая проступит после стирания фрикционного материала, повредит барабан, изначально оставляя на нем неглубокие борозды.

Кроме ремонта проблем с колодками выделяют необходимость разборки заклинившего механизма тормозов. Если не сделать своевременных ремонтных работ, существует большая вероятность прикипания барабана. В этом случае последующий ремонт оборачивается в полную замену системы. Всевозможные поломки в системе барабан-колодки могут влиять на работу цилиндра. Часто несвоевременное обращение в сервисный центр приводит к необходимости замены тормозного цилиндра при целом барабане и неизношенных накладках.

По завершении любого ремонта барабанных тормозов производится регулировка стоячего тормоза. Операция является довольно простой и заключается в точном знании технических данных в зависимости от типа и марки используемого данные тормозные системы автомобиля. Механизм в общем плане заключается в выполнении таких действий:

1. Колесо не затягивается и проверяется на незатянутом ручном тормозе;
2. До остановки колеса следует на распорке прокрутить регулировочную гайку через сервисное отверстие до момента торможения;
3. На следующем этапе данная гайка отворачивается в обратную сторону на несколько щелчков;
4. На тормозном щитке на сервисное отверстие устанавливается резиновая заглушка;
5. Прокачивается задний тормоз.

Для наших дорог характерно практически одно и то же заболевание у автомобилей с барабанными тормозами. Чаще всего правая сторона автомобиля имеет более изношенные колодки, чем левая. Причина кроется в особенности строения дорожного полотна. По правой стороне автомобиля ближе располагается тротуар, выбоин, ям и других неровностей с этой стороны больше почти на всех дорогах страны. Это повышает коррозионную нагрузку на правую часть транспортного средства, что сказывается и на тормозах.

Заключение

Главной особенностью барабанных тормозов считается использование устройств, компенсирующих между тормозным барабаном и колодкой увеличение размера зазора в результате теплового расширения. Подобный механизм разработан компанией Bosch, который реагирует на превышение до 80 °С в тормозной системе температуры, используя эффект биметаллического сплава пружины.

Кроме этой детали применяется еще несколько пружин в общей конструкции барабанных тормозов, назначение которых разное. Со временем эксплуатации транспортного средства материал деталей подвергается деформации, потере прочности и растяжении, что требует периодического осмотра, замены изношенных элементов.

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.

Барабанные тормоза - принцип работы

Принцип действия барабанного тормозного механизма заключается в следующем:

После нажатия водителем тормозной педали в контуре тормозной системы возникает давление.

Под воздействием давления тормозной жидкости поршни тормозных цилиндров, преодолевая сопротивление стяжных пружин, инициируют расхождение тормозных колодок.

Тормозные колодки, расходясь и плотно прилегая фрикционными накладками к рабочим поверхностям тормозных барабанов, снижают скорость их вращения, замедляя тем самым вращение колес транспортного средства.

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:

Расположение барабанных тормозов

Барабанные тормоза работают по тому же принципу, что и дисковые: Тормозная колодка давит на вращающуюся поверхность. Только в такой конструкции эта поверхность называется барабан.

В большинстве автомобилей барабанные тормоза установлены на задних колесах, а дисковые - на передних. Конструкция барабанных тормозов включает большее число деталей по сравнению с дисковыми, поэтому их сложнее обслуживать. Однако они дешевле в производстве и проще интегрируются с ручным тормозом.

В этой статье мы расскажем о том, как работают барабанные тормоза, как их обслуживать и рассмотрим установку механизма ручного тормоза.

Давайте начнем с основ.

Барабанный тормоз со снятым барабаном

Барабанный тормоз

Компоненты барабанного тормоза

Барабанный тормоз выглядит, как сложная конструкция, но все обстоит гораздо проще, если рассмотреть подробнее. Предлагаем разобрать тормоз и посмотреть, как он устроен.

Как и в дисковом тормозе, в барабанном имеется две колодки и поршень. Но в барабанном тормозе также установлен тормозной регулятор, механизм ручного тормоза и множество пружин.

При нажатии на педаль тормоза, поршень прижимает колодки к барабану. Все достаточно просто, но для чего нужны все эти пружины?

На самом деле, ситуация обстоит немного сложнее. Многие барабанные тормоза являются самосрабатывающими. Тормозные колодки контактируют с барабаном, при этом происходит своего рода заклинивающее действие, в результате чего колодки сильнее прижимаются к барабану.

Дополнительное тормозное усилие, которое обеспечивает такое заклинивание, позволяет использование поршня меньшего размера по сравнению с дисковыми тормозами. Однако, в связи с заклиниванием, тормозные колодки должны отодвигаться от барабана после окончания торможения. Для этого используются пружины. Другие пружины удерживают колодки в необходимом положении и возвращает тормозной регулятор на место после его срабатывания.

Тормозной регулятор

Механизм тормозного регулятора

Для корректной работы барабанного тормоза, колодки должны располагаться близко к барабану, но не соприкасаться с ним. Если они будут отодвинуты на слишком большое расстояние (например, при износе колодок), поршню потребуется больше жидкости для преодоления такого расстояния, и педаль тормоза "уйдет в пол" при нажатии. По этой причине в большинстве барабанных тормозов используется автоматический регулятор.

Давайте рассмотрим устройство механизма регулятора. Регулятор также является самосрабатывающим.

При износе колодки, между ней и барабаном образуется большее пространство. При каждой остановке автомобиля колодки максимально прижимаются к барабану. При увеличении зазора рычаг регулятора смещает шестерню на один зуб. Регулятор, как и болт, имеет резьбу. При повороте он выкручивается, сокращая зазор. При дальнейшем износе колодки, регулятор выкручивается еще, обеспечивая близкое расположение колодок относительно барабана.

В некоторых автомобилях регулятор срабатывает при использовании ручного тормоза. Но регулировка такого механизма может сбиться при длительном неиспользовании ручного тормоза. При наличии такой системы, ставить автомобиль на ручной тормоз не реже одного раза в неделю.

Ручной тормоз

При использовании ручного тормоза, трос тянет рычаг, который прижимает колодки.

Обслуживание

Тормозная колодка

По большей части, обслуживание барабанных тормозов заключается в замене тормозных колодок. В некоторых барабанных тормозах сбоку имеется сервисное отверстие, которое позволяет определить износ колодки. Тормозные колодки необходимо менять, когда толщина фрикционного материала на заклепках составляет 0,8 мм. Если фрикционный материал нанесен на опорный щит (без заклепок), то колодки необходимо менять, когда толщина фрикционного материала составляет 1,6 мм.

Также как и на дисковых тормозах, изношенные колодки могут оставлять на барабанах канавки. При продолжительном использовании изношенных колодок, заклепки могут повредить барабан. Барабаны с глубокими канавками можно переточить. Если для дисковых тормозов смотрится минимальная допустимая толщина, то для барабанных - максимальный допустимый диаметр. Поверхность контакта в барабанных тормозах расположена внутри барабана. При снятии материала, диаметр увеличивается.

Сейчас очень много производителей, переходят на так называемые дисковые тормоза, причем полностью – то есть они устанавливаются и спереди и сзади. Но на многих бюджетных авто, в том числе и мой AVEO сзади стоят барабанные тормоза, которые вроде бы как считаются устаревшими! Однако – почему же многие производители ставят их на свои машины? Банально экономия или есть какие-либо другие причины? И что, в конце-концов лучше – барабанные или дисковые тормоза? Давайте разбираться …

Если копать историю, то барабанные тормоза раньше устанавливались и на переднюю ось и на заднюю. ТО есть это было единственное доступное решение. И знаете, пока двигатели были маломощные, а скорости в 100 км/ч, казались просто запредельными – их хватало, причем работали они крайне эффективно. Представьте остановить автомобиль со скоростью 30 ну или 60 км/ч максимум, легче легкого.

Нужно отметить, что и те и другие системы тормозов являются жидкостными, они самые эффективные на данный момент.

Строение барабанных вариантов

Я сейчас не буду лезть в «дебри», и размусоливать от и до (про это будет отдельная статья). Просто напомню, итак:

В барабанных вариантах используется две полукруглые колодки, которые находятся внутри цилиндра или барабана. С одной стороны, они закреплены жестко, а вот с другой стоит поршень, который их раздвигает, когда вы нажимаете на педаль тормоза и чем сильнее вы давите на педаль — тем сильнее выходит поршень и раздвигаются колодки.

Между колодками стоят «стягивающие» пружины – когда вы отпускаете педаль, они сводят колодки обратно. Для того чтобы не заклинить барабан. Это если просто рассказать об устройстве.

Строение простое – «обкатанное» многими годами, я бы даже сказал десятилетиями.

Однако прогресс не стоит на месте и скорости, которые раньше были не доступны, сейчас кажутся обыденными, мы уже и не замечаем 60 – 80 км/ ч, а на трассе можем положить стрелку и вовсе до 200 км/ч. Такие показатели даже для гонщиков 40 лет назад, казались просто фантастикой. Поэтому барабанные варианты стали не справляться со своей задачей, при больших скоростях они становятся менее эффективными.

Нужно отметить, что самая первая (и не единственная) проблема – это перегрев колодок, и как следствие ухудшение торможения.

Что делать, нужно было как-то улучшать систему торможения, поэтому обратились к авиастроению, да-да вы не ослышались — именно там впервые установили дисковые тормоза, которые успешно перекочевали на автомобили.

Строение дисковых тормозов

Это совершенно новый виток в эволюции тормозной системы. Как я уже упомянул, их устанавливали на самолеты и тяжелые грузовики (автопоезда). Где есть большие веса и большие скорости.

Строение таково (поясню просто, без углубления):

Специальный тонкий диск, крепится на ось автомобиля, это могут быть как передние колеса, так и задние. Обычно сверху или сбоку на него крепится специальный узел – тормозной суппорт. У него есть также поршень и две колодки. Когда вы нажимаете на педаль тормоза, то поршень выдвигается сжимая колодки. Как вы, наверное, уже догадались, между колодками находится тормозной диск.

Эта система более производительная – все потому что, пятно контакта параллельное, а не как у барабанных тормозов полукруглое. Благодаря такому строению, прижатие колодок к диску очень плотное – что позволяет тормозить намного эффективнее на больших скоростях.

Конечно, обычные дисковые тормоза также греются (но уже при больших скоростях), но сейчас на рынок вышли вентилируемые и перфорированные варианты, у них тормозной путь еще больше сократился.

Отрицательные моменты этого варианта – все просто, пятно контакта лучше, колодки сами меньше – стираются на много быстрее. Да и сам тормозной диск быстрее выходит из строя, его стачивают колодки. То есть ресурс у них как минимум в три раза меньше чем у барабанной конструкции.

Так что сейчас безопаснее, надежнее, выгоднее и что немаловажно эстетичнее? Разберем все плюсы и минусы.

Что лучше, основные плюсы и минусы

Ну что начнем, пожалуй, с барабанных вариантов.

Плюсы :

• Как ни странно, но их дешевле производить. Уж не знаю почему, но многие производители на этом банально экономят.
• Ресурс у них намного увеличен. Могут свободно ходить по 120 – 170 000 километров, конечно, все зависит от манеры езды.
• Большие интервалы замены, меньше тратим денег на заднюю ось.

Как бы все, вот так вот мало плюсов, зато минусов предостаточно.

Минусы :

• Плохое пятно контакта. Хуже торможение.
• Быстрее нагреваются при больших скоростях, ведь строение закрытое — эффективность торможения падает.
• Часто загрязняются внутри. Пыль, грязь, фракции от износа колодок оседают внутри, что еще больше ухудшает тормозные свойства.
• Ну и последнее – сложное обслуживание. Наверное, не многие могут разобрать задние барабаны, со временем они «прикипают», нужны специальные съемники.

Что теперь к дисковым вариантам.

Положительные моменты :

• Эффективность торможения намного выше, чем у конкурента.
• Низкий нагрев (по сравнению с конкурентом), особенно у вентилируемых и перфорированных вариантах. Они постоянно обдуваются набегающим воздухом.
• Эффективная очистка. Даже если на них попадет грязь, масло, продукты износа тормозных накладок, то это все быстро удалиться.
• Легко заменить. Практически каждый, сам, может поменять – как мне кажется ничего сложного.

Отрицательные моменты:

• Высокий износ колодок. Даже дорогие варианты, ходят по 30 000 максимум, сзади по 40 000 потому как нагрузка на них ниже.
• Износ дисков. Диски также изнашиваются относительно быстро, уже при 70 – 80 000 требуется замена.
• Из-за частых интервалов, такие тормоза обходятся дороже с экономической точки зрения.
• Летом могут скрипеть, от нагрева дисков и колодок, особенно на невентилируемых вариантах, с неоригинальными колодками (тупо Китай).

Что и говорить, сейчас на переднюю ось устанавливаются только дисковые тормоза – из-за их эффективности. Барабанные, устанавливаются только на заднюю ось и то не везде! Например, в Европе сейчас дисковые ставят и спереди и сзади.

Барабанные тип, может сейчас может работать только на задней оси, все же она менее нагруженная, да и на автомобилях с небольшой массой, то есть это «A» и «B» класс, иногда ставят на внедорожники и кроссоверы, например наши УАЗ и Renault Duster. Такая установка обусловлена стремлением производителя в первую очередь сэкономить, а также увеличить срок службы задних тормозов, что владельцу в принципе экономит денежку.

В конечном итоге, с ростом мощности моторов, увеличением скоростей, барабанные типы уйдут в прошлое. Потому как сейчас даже на бюджетный «B» класс устанавливают моторы около 130 л.с., которые разгоняют ваш авто, до приличных скоростей — с которыми барабанные типы уже не справляются.

- Перегрев. Так как поверхности трения не обдуваются воздухом (в отличие от конструкции дисковых тормозов), то они намного хуже охлаждаются. Тут надо сказать, что температура барабанов во время экстренного торможения может достигать 500-600 градусов. В этих условиях барабан расширяется, расстояние до колодок увеличивается и педаль нужно продавливать сильнее. С перегревом барабанов пробовали бороться установкой дополнительных рёбер снаружи - они обдувались воздухом и «сливали» часть тепла. Впрочем, эта конструкция всё равно не выдерживает никакой конкуренции с дисковыми тормозами.

Есть ли у них плюсы?

При всех своих недостатках у барабанных тормозов есть и неоспоримые достоинства:

- Защищённость от грязи. Колодки тут работают в замкнутом пространстве, и грязь снаружи туда не проникает.

- Высокое тормозное усилие. Выше мы говорили о том, что эффективность барабанных тормозов и предельное давление колодок у них ниже, чем у дисковых. Однако закрытая конструкция позволяет сделать площадь трения очень большой за счёт увеличение диаметра и ширины барабана. В силу этого тормозные барабаны очень долго были безальтернативными для больших грузовиков и автобусов.

- Износостойкость колодок. Худшее сцепление колодок с барабаном делает своё дело: колодки изнашиваются медленнее, хоть и качество торможения от этого страдает.

Почему их всё ещё ставят?

Первые два плюса барабанных тормозов уже давно почти неактуальны. Инженеры научились делать более стойкие к износу диски и колодки, а громоздкие барабаны постепенно вышли из употребления у производителей грузовиков и автобусов. Европейские модели лишились их в конце 90-х – начале 2000-х. Впрочем, российский «Газон», например, всё ещё имеет барабанные тормоза спереди и сзади, но совсем скоро он уйдёт в историю.

Что касается внедорожников, для которых грязестойкость барабанов актуальна, то дорогие модели (Toyota Land Cruiser, Mitsubishi Pajero) лишились их ещё в 80-х, а на более дешёвых, а также на пикапах, барабаны всё ещё встречаются, но только на задней оси. Почему сзади? Всё просто: потому что на задние колёса летит много грязи с передних.