Принцип работы ручного тормоза на барабанных тормозах. Как это работает: барабанные тормоза

Барабанные тормозные механизмы – подобное устройство привычно многим автомобилистам. Этот тип системы торможения уходит в прошлое, уступая место более технологичным и эффективным .

Фото: Барабанный тормозной механизм

Терминология

Барабанные тормоза – это система механизмов, нацеленная на снижение скорости либо же полную остановку транспортного средства. Кроме того, данный комплекс ограждает автомобиль от самопроизвольного начала движения.

История возникновения и развития

Первые механизмы

Несмотря на то, что дисковые тормоза были придуманы даже раньше, именно барабанными начали оснащать создаваемые автомобили. Ведь они оказались гораздо проще в производстве, что немаловажно, так как промышленность была не настолько развита, чтобы выпускать сложные механизмы.

Первые барабанные тормоза представляли собой барабан, жестко зафиксированный на ступице, вокруг которого наматывалась прочная и гибкая лента. Во время торможения она натягивалась на поверхность барабана и останавливала авто.

Но такая конструкция оказалась неудачной, так как лента стиралась очень быстро, а грязь и мелкий мусор, набивавшиеся под нее, выводили из строя и сам барабан.

Луи Рено

Именно принадлежит честь изобретения в 1902 году барабанных тормозов, где колодки располагались внутри барабана. Это значительно повышало эффективность торможения, а также надежность, ведь подобная конструкция исключала возможность попадания внутрь пыли и других загрязнений. Система Рено основывалась на использовании привода из кабелей и рычагов.

Фото: Ремкомплект для барабанного тормоза VW Golf (1997 год)

30-е годы

Эволюция барабанных тормозов в эти годы привела к появлению компактных тормозных цилиндров, которых иногда устанавливалось по два на один механизм. Тем не менее, значительная часть автопроизводителей не перешла на новую конструкцию, используя в дальнейшем тросовый тип.

50-е годы

Данный период отмечен запуском в производство барабанных тормозов с функцией саморегулировки. Это значительно упростило ситуацию, так как ранее, по причине быстрого износа, приходилось часто подтягивать колодки из-за снижения эффективности торможения.

60-70-е годы

В это время мощность автомобилей растет, равно, как и их масса, что привело к необходимости установки дисковых тормозов, так как фрикционных свойств барабанной системы стало недостаточно. Тем не менее, несмотря на переход некоторых автокомпаний к дисковым тормозам на обоих осях, большинство продолжили установку барабанных на заднюю ось.

Наше время

Сегодня барабанная конструкция повсеместно уступает дисковой, однако на некоторых бюджетных моделях продолжают сохраняться барабанные механизмы.

Конструкция

С течением времени появлялись новые конструкторские решения, использовались различные материалы, однако компоновка тормозов барабанного типа сохранялась. Она состоит из ряда элементов.

Фото: Устройство барабанного тормоза

• Тормозной барабан – его изготавливают из чугуна с высокими показателями прочности, а его внутренняя поверхность тщательно шлифуется. Установка барабана осуществляется на опорный вал или ступицу колеса, а подшипник запрессовывается внутрь.
• Тормозной цилиндр (гидравлический) – это чугунный корпус с интегрированными внутрь поршнями, оснащенными резиновыми манжетами, которые препятствуют вытеканию тормозной жидкости. Также нем устанавливается спускной клапан, предназначенный для стравливания воздуха из системы.
• Тормозные колодки – элементы, выполненные в форме полумесяца, с фрикционными накладками. Они прижимаются к барабану и останавливают транспортное средство. Фрикционные накладки производятся с добавлением каучука (синтетического), модификаторов, смол, керамики и волокон (минеральных и органических).
• Защитный диск – он монтируется на заднюю балку или ступицу, а к нему подвижно фиксируются тормозные колодки в комплекте с цилиндром.
• Пружины (стяжные) – закрепляются к колодкам снизу и сверху. Их задача – работа на сжатие и недопущение расхождения колодок во время движения.
• Распорка (колодочная) – она используется не во всех тормозных системах, а лишь в тех, где имеется только 1 тормозной цилиндр. Представляет собой металлическую пластину со специальными вырезами, которая необходима для работы второй колодки во время натяжения ручки стояночного тормоза, а также для монтажа самоподвода.
• Фиксатор – стержень из металла с установленным на него комплектом колодки, пружины и тарелки, создаваемый именно в такой последовательности. В данном случае во время прижимания колодки к тормозному диску останется возможность для ее перемещения по вертикали.
• Подвод колодок – пара эксцентриков, помещенных в корпус защитного диска. Эксцентрики во время вращения способствуют более плотному контакту колодки с барабаном. Ранее данная система широко применялась, но сейчас почти не используется.
• Механизм самоподвода – он необходим для нивелирования степени износа колодок и их подвода к барабану. Как правило, используется простая система от компании Volkswagen, приставляющая собой клин, проваливающийся внутрь и разводящий колодки. Ford разработал более сложную конструкцию с металлической пластиной и нарезанными зубцами. Но она менее надежна.

Достоинства барабанной конструкции

Фото: Тормозной барабан Renault Logan

Несмотря на то, что дисковые механизмы лучше, у барабанных тоже есть ряд сильных сторон:

• Больший ресурс – он достижим за счет защищенности колодок, спрятанных в барабан, в отличие от наружных на дисках;
• Возможность увеличения – увеличивая в габаритах (ширина и высота) барабан, легко достигается высокая эффективность, тогда как размер диска ограничивается ободом;
• Простота – несмотря на то, что эта конструкция сложнее дисковой, интегрировать ее со стояночным тормозом проще;
• Тепловыделение – оно у барабанных конструкций гораздо ниже, что позволяет применять более дешевые тормозные жидкости;

Благодаря таким достоинствам, барабанные тормоза до сих пор применяются на некоторых моделях автомобилей.

Барабанный тормозной механизм известен инженерам и автовладельцам уже достаточно давно. Вообще говоря, барабанные тормоза появились гораздо раньше дисковых, и на автомобилях прошлого их можно встретить значительно чаще, чем сейчас. Сегодня мы поговорим о том, какой конструкцией, устройством и принципом работы обладают барабанные , а также чем они хороши и плохи.

Разбираем по полочкам

Задние барабанные тормоза можно встретить на большинстве автомобилей отечественного производства. Наряду с дисковыми тормозами, которые устанавливаются спереди, они успешно функционируют на машине и не выходят из строя, сколько бы много ни проехало авто.

Сколько бы ни говорили о том, что тормозной барабан куда хуже дискового, эта конструкция, похоже, еще долгие годы не изживет себя и будет отличным решением для удешевления готового автомобиля, который сходит с конвейера.

Чтобы лучше себе представлять, как функционирует барабанная тормозная система, стоит понять, какой она имеет принцип работы и каким устройством обладает. Основным рабочим элементом, который входит в барабанные тормоза, является сама колодка. Колодка при нажатии на педаль создает трение, действующее на внутренний диаметр барабана.

Трудно сказать, сколько составляет такое давление, но совершенно точно можно установить, что температура механических элементов иногда доходит до сотен градусов. Однако, сколько бы велика ни была температура, барабан в обязательном порядке оборудуется системой вентиляции. Такая система не позволяет температуре выходить за необходимые пределы, а потому барабан ходит вплоть до сотни тысяч километров пробега.

Когда колодка трется о внутренний диаметр устройства барабана, нельзя не сказать о том, что этот диаметр подвергается постепенному износу. Виной тому постоянное трение и повышение температуры, которое в конечном счете приводит к истощению стенок и значительному изменению их размера. С этой целью важно постоянно контролировать, чтобы диаметр, который имеет тормозной барабан, всегда находился в пределах нормы. О том, какой негативный эффект влечет за собой несвоевременное обслуживание, напоминать не стоит: критическое изменение размера барабана приведет к выводу системы из строя.

Сколько бы сильно ни приходилось нажимать на педаль, колодка с большим усилием прижимается к барабану по всему его диаметру при помощи специальных пружин, которые имеют крепление к суппорту. За счет этого создается равномерное трение, и колодка прижимается достаточно плотно. Регулируя усилие нажатия на педаль, можно с легкостью контролировать силу, с которой колодка прижимается к барабану. Таким образом, тормозной барабан подвергается сильнейшему воздействию, за счет которого выделяется тепловая энергия, и машина постепенно снижает скорость и останавливается.

Преимущества и особенности

Сколько бы часто ни затрагивалась тема сравнения барабанных тормозов с дисковыми, дискуссия всегда остается открытой. Пожалуй, это связано со следующим: сколько недостатков имеет подобная тормозная система, ровно столько же преимуществ она предоставляет автомобилисту.

Начнем с плюсов. Тормозные барабаны изготавливаются из довольно качественного железа, а размер стенок всегда остается достаточно ощутимым. Это позволяет добиться достаточно высокого ресурса всей системы и длительного срока ее службы. Действительно, если сравнивать сроки службы барабанной и дисковой тормозных систем, выходит, что барабан ходит значительно дольше. Сколько составляет средняя разница в их ресурсах? Если верить опыту самих автомобилистов, то она составляет порядка десяти-пятнадцати тысяч километров пробега.

Второй плюс - это дешевизна запасных частей и составляющих. Действительно, любой из функциональных элементов здесь стоит на порядок дешевле, да и ассортимент самих комплектующих всегда остается широким. Говоря о стоимости запасных частей, нельзя не упомянуть тот факт, что и обслуживать барабанные тормоза проще и более сподручно неопытному мастеру.

Этот факт говорит о том, что барабанные системы являются более простыми и недорогими в обслуживании. Именно это сподвигло производителей недорогих автомобилей снабжать свои детища такими системами.

Перейдем к минусам. Главным недостатком барабанной тормозной системы является низкая эффективность самого торможения. Действительно, такой минус очень серьезно ощущается при торможении с больших скоростей, особенно тогда, когда на передней оси установлена дисковая система.

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:

Были изобретены раньше, но барабанные получили большее распространение и используются по настоящее время. Почему? Наверное, потому, что реализовать их на автомобилях и повозках оказалось проще. Ведь сложных деталей в барабанном тормозе «а-ля 19 век» просто не было, да и промышленность того времени не могла их выпустить.

Прототипом барабанных тормозов стала система из трех элементов: барабана, который крепился жестко к колесу, гибкой и прочной ленты вокруг барабана, и рычага, который натягивал ленту. Конечно, служили такие тормоза очень мало, лента быстро изнашивалась, барабан так же, тем более что под ленту попадала грязь, камни и др. Так продолжалось до 1902 года. Именно в этом году гений автомобилестроения - Луи Рено, предложил вариант барабанных тормозов, у которых тормозящие элементы (колодки), «прятались» внутрь барабана. Исключалось попадание грязи в механизм тормозов и, соответственно срок службы увеличивался.

Конечно, со временем появились новые материалы, новые принципы привода , но сам принцип действия остался неизменным.

Барабанный тормоз предназначен для изменения скорости авто, а если он применяется на задних колёсах, то и для реализации стояночного тормоза.

Основные элементы барабанного тормоза:

• Тормозной барабан , выполнен из высокопрочного чугуна с отшлифованной по кругу внутренней поверхностью. Устанавливается на ступицу колеса или на опорный вал, в этом случае подшипник колеса запрессовывается непосредственно в барабан.
• Тормозные колодки , представляют собой металлические элементы в форме полумесяца, у которых на рабочую поверхность крепятся фрикционные накладки, выполненные на асбестовой основе. На одной из колодок размещается рычаг стояночного тормоза.
• Тормозной гидравлический цилиндр (ы), представляющий собой корпус из чугуна, внутри которого расположены рабочие поршеньки (по двум сторонам). На поршеньках устанавливаются уплотнительные манжеты, которые не дают просочиться тормозной жидкости, во время рабочего хода. Для удаления воздуха из системы, в корпус вкручивается спускной клапан.
• Стяжные пружины , работают на сжатие, крепятся к колодкам сверху и снизу, не давая колодкам в «холостом ходу» разойтись в разные стороны.
• Защитный диск , устанавливается непосредственно на ступицу или на заднюю балку. К диску крепится тормозной цилиндр и колодки подвижно при помощи подпружиненных фиксаторов.
• Фиксатор представляет собой металлический стержень, на который «бутербродом» устанавливается колодка-тарелка-пружина-тарелка. Таким образом, прижимается колодка к диску, но при этом может свободно перемещается в вертикальной плоскости.
• Колодочная распорка – это металлическая пластина со специальными вырезами. Устанавливается между колодками в системах, где применяется один тормозной цилиндрик. Предназначена распорка для установки механизма самоподвода, а также для привода в действие второй колодки при натяжке рычага стояночного тормоза.
• Механизм самоподвода предназначается для разведения износившихся тормозных колодок ближе к рабочей поверхности барабана. Это может быть подпружиненный клин, который по мере износа фрикционных накладок проваливается глубже, между распоркой и колодкой, не давая последней отойти далеко от рабочей поверхности барабана. Такой простой механизм самоподвода использовали конструкторы «Фольксвагена». «Форд» внедрили систему более сложную, но менее надежную – на распорке устанавливается металлическая полоска с «зубчиком», при резком нажатии на педаль тормоза, специальный уголок поднимает пластинку вверх. «Зубчик» вращает ребристую гайку, в которую вкручены элементы распорки, тем самым подводя колодки ближе к барабану. Существуют и другие системы самоподвода, но мы на них останавливаться не будем.
• Механизм подвода колодок , применялся в автомобилях старого поколения, например «Жигулей». Представляет собой два эксцентрика в корпусе защитного диска. Вращая эксцентрики, которые прилегают к колодке, добиваются более плотного прилегания их к барабану.

Работает барабанная система следующим образом: водитель, нажимая педаль тормоза, создает давление в системе рабочей жидкости. Тормозная жидкость «давит» на поршеньки тормозного цилиндрика. Преодолевая усилие стяжных пружин, поршеньки приводят в действие тормозные колодки, которые расходятся по бокам, плотно прилегая к рабочей поверхности барабана, замедляя скорость вращения барабана совместно с колесным диском. В нашем случае применяется один цилиндрик, который «давит» на верхние концы колодок, нижние концы просто вставляются в упор, размещенный на защитном диске

Существует система барабанного тормоза и с двумя цилиндрами, кстати, эффективность у такой системы лучше, чем у первого варианта. В этом случае вместо упора устанавливается второй тормозной цилиндр площадь соприкосновения тормозной колодки и барабана увеличивается.

Читатели знают, что в настоящее время наибольшее распространение в автомобильной промышленности получило два типа тормозных механизмов – дисковые и барабанные. Если с дисковыми тормозами все понятно, то устройство, принцип работы и эффективность эксплуатации барабанных тормозов для многих до сих пор остается загадкой. В сегодняшней статье мы расскажем об основных компонентах барабанных тормозов, опишем алгоритм их работы, а также выясним основные преимущества и недостатки их использования.

Барабанные тормоза

Из чего состоят барабанные тормоза?

Устройство барабанных тормозных механизмов заметно сложнее, нежели конструкция их дисковых «собратьев». Основными внутренними частями таких тормозов являются:

1. Тормозной барабан. Элемент, изготавливаемый из высокопрочных чугунных сплавов. Он установлен на ступице или опорном валу и служит не только основной контактной частью, взаимодействующей непосредственно с колодками, но и корпусом, в котором смонтированы все остальные детали. Внутренняя часть тормозного барабана шлифуется, чтобы торможение было максимально эффективным.
2. Колодки. В отличие от тормозных колодок дисковых тормозов, колодки, применяемые в барабанных механизмах, имеют полукруглую форму. Их внешняя часть имеет специальное асбестовое покрытие. Если тормозные колодки установлены на паре задних колес, то одна из них подключается еще и к рычагу стояночного тормоза.
3. Стягивающие пружины. Данные элементы прикрепляются к верхней и нижней частям колодок, не позволяя им расходиться в разные стороны на холостом ходу.
4. Тормозные цилиндры. Это специальный корпус, изготовленный из чугуна, по двум сторонам которого смонтированы рабочие поршни. Их задействование происходит путем гидравлического давления, возникающего после нажатия водителем на педаль тормоза. Дополнительными частями поршней являются резиновые уплотнители и клапан для удаления воздуха, попавшего в контур.
5. Защитный диск. Деталь представляет собой устанавливаемый на ступицу элемент, к которому прикрепляются тормозные цилиндры и колодки. Их закрепление производится путем использования специальных фиксаторов.
6. Механизм самоподвода. Основой механизма служит специальный клин, углубляющийся по мере стачивания тормозных колодок. Его назначение – обеспечение постоянного прижима, колодок к поверхности барабана, независимо от износа их рабочих поверхностей.

Устройство барабанных тормозов

Перечисленные нами компоненты являются общепринятыми. Их использует большинство крупнейших производителей. Существует ряд деталей, которые устанавливаются некоторыми компаниями частным образом. Таковыми, например, являются механизм подведения колодок, всевозможные распорки и т.п. Подробно останавливаться на них не имеет смысла.

Принцип работы барабанных тормозов

Основная последовательность функционирования барабанных механизмов примерно следующая. Водитель в случае необходимости нажимает на педаль, создавая увеличенное давление в тормозном контуре. Гидравлика надавливает на поршни главного цилиндра, которые задействуют тормозные колодки. Они «расходятся» в стороны, растягивая стяжные пружины, и достигают точек взаимодействия с рабочей поверхностью барабана. Благодаря трению, возникающему при этом, скорость вращения колес уменьшается, а автомобиль притормаживает. Общий алгоритм работы барабанных тормозов выглядит именно так. Существенных различий между системами с одним поршнем и двумя не имеется.

Преимущества и недостатки барабанных тормозов

Несмотря на, казалось бы, общее устаревание конструкции, многие автопроизводители до сих пор применяют барабанные тормоза на своих моделях. Дело в наличии множества плюсов, благоприятно сказывающихся на использовании авто.

• Во-первых, барабанные тормозные механизмы служат в 2-3 раза дольше дисковых тормозов. Это касается не только колодок, но и самих тормозных дисков, которые изнашиваются ничуть не меньше.
• Во-вторых, барабанные механизмы не боятся попадания воды, в то время как сильно разогретые поверхности дисковых тормозов при резком охлаждении водой могут покрыться микротрещинами, что приводит их к скорому выходу из строя.
• В-третьих, смонтировать стояночный тормоз в систему барабанных тормозов заметно легче, нежели интегрировать его в дисковые системы. Разумеется, простота значительно удешевляет издержки, связанные с изготовлением общей конструкции.

Главным недостатком тормозов барабанного типа является меньшая эффективность их работы, по сравнению с дисковыми механизмами. Применять их на автомобилях, под капотом которых установлены мощные оборотистые моторы, а также на моделях с высокой массой небезопасно.

Заключение

Резюмируя, скажем, что в ближайшей перспективе барабанные тормоза, конечно, «уступят дорогу» более совершенным дисковым системам. Уже сейчас многие производители устанавливают барабанные тормозные механизмы исключительно на бюджетные модели, компонуя подавляющее большинство своих новинок различными вариациями дисковых систем.