Как на самом деле работают барабанные тормоза?

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.

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

Тормозная система автомобиля

Система торможения относится к основным устройствам обеспечения безопасности управления автомобилем. По этой причине отказы в работе тормозной системы автомобиля стоят самыми первыми в списке всех дефектов, при наличии которых запрещается эксплуатировать автомобиль.

Вот это тормоза!

Устройство тормозной системы автомобиля

Современные автомобили оборудуются тремя или четырьмя системами торможения. К ним относятся:

• основная или рабочая система;
• стояночный тормоз;
• вспомогательная система;
• дублирующий запасной тормоз.

Рабочая система — по эффективности и применению является главной. Прямое предназначение основной тормозной системы автомобиля заключается в снижении скорости машины или её остановке. Принцип работы системы основан на сжатии вращающегося диска или распорке колёсного барабана специальными металлокерамическими колодками, которые сжимаются или разжимаются педалью тормоза через усиливающую гидравлическую систему передачи давления.

Стояночный тормоз — применяется для фиксации положения автомобиля после остановки на стоянку. При отпускании педали рабочего тормоза основная тормозная система отключается, и автомобиль может свободно скатиться под уклон. Второе его назначение – начало движения на крутом подъёме. Такое часто случается, когда на подъёме глохнет машина. При этом она удерживается на склоне ручным стояночным тормозом. Для начала движения с места необходимо одновременным движением рук и ног включать сцепление, нажимать на газ и убирать стояночный тормоз. При таком синхронном движении удаётся избежать скатывания автомобиля назад под действием силы тяжести.

Дублирующая тормозная система — используется для страхования при отказе рабочей системы. Она может быть независимой от рабочей системы и охватывать все контуры основной системы торможения или дублировать только определённую её часть, например, задние тормозные цилиндры. В некоторых случаях роль запасной системы торможения может выполнять стояночный тормоз.

Вспомогательная система торможения — применяется на дальнобойных крупногабаритных машинах типа КрАЗ, МАЗ, КамАЗ и т.п. Она обеспечивает снятие чрезмерной нагрузки с основной системы торможения во время длительного затормаживания крупнотоннажной автомашины на горных и холмистых участках дороги.

Принцип работы

Схема гидравлической тормозной системы

1 — впускной трубопровод двигателя;
2 — запорный клапан;
3 и 6 — вакуумные баллоны соответственно переднего и заднего контуров;
4 — сигнализаторы недостаточной величины вакуума;
5 и 10 — гидровакуумные усилители соответственно переднего и заднего контуров;
7— тормозной механизм заднего колеса;
8 — картер заднего моста;
9 — регулятор давления;
11 — воздушный фильтр;
12 — пополнительный бачок;
13 — главный тормозной цилиндр;
14 — тормозной механизм переднего колеса;
15 — регулировочный эксцентрик;
16 — опорные оси;
17 — опорный диск;
18 — рабочий тормозной цилиндр;
19 — оттяжная пружина;
20 — эксцентриковая шайба;
21 — накладка колодки;
22 — направляющие скобы;
23 — перепускной клапан;
24 — подводящий шланг;
25 — резиновый шланг

Типовая структурная схема рабочей тормозной системы состоит из педали управления, гидравлического приводного устройства и исполнительных тормозных механизмов.

Ещё кое-что полезное для Вас:

• Основные причины биения и вибрации руля при торможении и способы их устранения
• Как самому поменять тормозные колодки у машины
• Как выбрать тормозные колодки

Видео: Как работают тормоза

Принцип работы тормозной системы автомобиля заключается в следующем:

1. движение педали управления механически передаётся на поршень главного гидроцилиндра;
2. движение поршня внутрь основного цилиндра приводит к увеличению давления жидкости в трубопроводах, подающих тормозную жидкость на исполнительные цилиндры тормоза каждого колеса;
3. возрастание давления в исполнительных цилиндрах приводит к перемещению поршня, который сжимает дисковые колодки или разжимает барабанные колодки на колесах;
4. под действием трения рабочей поверхности колодок о поверхность диска или барабана происходит затормаживание колёс.

Таким образом, давление ноги на педаль усиливается гидросистемой и действует на тормозные колодки колёс. При снятии ноги с педали гидравлическое давление в системе выравнивается, и поршень в основном гидроцилиндре занимает своё исходное положение. Колодки, находящиеся под воздействием сил возвратных пружин, отпускают диски или барабаны колёс. Гидравлический привод применяется в качестве привода рабочей тормозной системы легковых и грузовых марок авто с небольшой грузоподъёмностью.

Простейший гидравлический привод состоит из следующих основных узлов и механизмов:

• педаль управления;
• основной тормозной цилиндр;
• вакуумный усилитель (может отсутствовать);
• трубопроводы;
• колесные цилиндры;
• регулятор давления.
• главный тормозной цилиндр

Схема гидропривод тормозной системы

1 — тормозные цилиндры передних колес;
2 — трубопровод передних тормозов;
3 — трубопровод задних тормозов;
4 — тормозные цилиндры задних колес;
5 — бачок главного тормозного цилиндра;
6 — главный тормозной цилиндр;
7 — поршень главного тормозного цилиндра;
8 — шток;
9 — педаль тормоза

Различные конструкции главного цилиндра имеют общий принцип работы. В них во всех в свободном положении педали тормозная магистраль имеет свободный выход в резервуар, куда заливается тормозная жидкость. Это даёт возможность производить непрерывную компенсацию:

• утечки жидкости через уплотнительные резинки цилиндров;
• расширения тормозной жидкости при нагревании;
• расширения объёма рабочих цилиндров за счёт выработки накладок на тормозных колодках.

Главный цилиндр разделяет контуры управления торможением (параллельные или диагональные), через два отверстия в два разделённых резервуара каждого контура. Такая схема позволяет сохранить общую работоспособность тормозной системы автомобиля при выходе из строя какого-либо из контуров, что поднимает надёжность и безопасность вождения.

Вакуумный усилитель

Схема ваккумного усилителя

Для увеличения гидравлического давления в системе применяется вакуумный усилитель. Он обычно выполнен в одном модуле с главным тормозныи цилиндром. Усилитель имеет круговую камеру, разделённую на две половины с помощью упругой диафрагмы. Одна половина камеры сообщается через клапан с впускным коллектором мотора, где создаётся вакуум. Вторая половина камеры имеет свободный выход в атмосферу. При нажатии на педаль её действие усиливается давлением вакуума на поршень основного гидроцилиндра. В итоге гидравлическое давление в исполнительных цилиндрах увеличивает прижимное усилие колодок дополнительно до 30-40 кг.

Регулятор давления

Регулятор предназначен для снижения давления в рабочих цилиндрах задних колёс при интенсивном торможении. Его необходимость обусловлена тем, что при торможении основная масса автомобиля по инерции переносится на передние колёса, а задние колёса получают разгрузку. Блокировка колёс может привести к заносу автомобиля, поэтому давление в задних цилиндрах ограничивается распределителем давления. Он включён в цепь обоих контуров системы торможения и распределяет жидкость в задние цилиндры колёс.

Трубопроводная схема

Схема компоновки гидропривода

1 — главный тормозной цилиндр с вакуумным усилителем;
2 — регулятор давления жидкости в задних тормозных механизмах;
3-4 — рабочие контуры.

Схема распределения и передачи тормозной жидкости рабочей системы имеет основной и дублирующий контур. Когда отсутствуют дефекты в системе, оба контура функционируют раздельно как основные. При выходе из строя одного контура (утечки жидкости) второй контур работает как дублирующий. Существует следующие три схемы разделения контуров:

1. Параллельная развязка на 2 передних и 2 задних цилиндра в каждом контуре.
2. Диагональная развязка цилиндров по контурам (правый задний – передний левый и наоборот).
3. Дублирующее включение (первый контур включает все 4 рабочих цилиндра, второй контур включает только 2 передних цилиндра).

Отечественные автомобили с приводом на задние колёса имеют разделение контуров по первой схеме. Иномарки и ВАЗы с передними ведущими колёсами имеют устройство тормозной системы автомобиля по второй схеме.

Тормозные механизмы

Механизмы тормозов используются для создания противодействующего вращению колёс механического момента. В основном на всех авто применяются фрикционные механизмы, работающие на трении соприкасающихся материалов. Они устанавливаются на колесе и делятся по конструкции на дисковые и барабанные типы.

1 — колесная шпилька дисковые тормоза
2 — направляющий палец
3 — смотровое отверстие
4 — суппорт
5 — клапан
6 — рабочий цилиндр
7 — тормозной шланг
8 — тормозная колодка
9 — вентиляционное отверстие
10 — тормозной диск
11 — ступица колеса
12- грязезащитный колпачок

Дисковые механизмы могут быть с подвижным или статичным суппортом. Подвижный суппорт способствует равномерному износу трущихся накладок и, кроме того, обеспечивает постоянный зазор до поверхности диска вне зависимости от выработки накладок. Он крепится на подвеске с помощью кронштейна и имеет пазы для установки рабочих цилиндров. Диск, соединённый со ступицей колеса, имеет гладкую поверхность и отверстия для быстрого воздушного охлаждения.

Колодки с тормозящими накладками в нормальном положении прижаты к суппорту возвратными пружинами. Под давлением штока поршня исполнительных цилиндров колодки отжимаются к поверхности диска, происходит его торможение. Для индикации выработки накладок в колодках имеется датчик износа, который сигнализирует на приборную доску о критической выработке фрикционного поверхностного слоя колодок.

Барабанная система тормозов

Барабанные механизмы имеют полукруглые колодки в виде полумесяца с фрикционными накладками с наружной стороны, нижние концы которых закреплены на неподвижной оси, а верхние концы могут раздвигаться под давлением поршней исполнительных цилиндров тормозов. Прижатые в нормальном положении друг к другу стяжными пружинами полукруглые колодки под давлением поршней раздвигаются и распирают внутреннюю поверхность вращающегося барабана. Трение поверхностей колодок и барабана приводит к торможению колеса. Для компенсации выработки трущейся поверхности имеется механизм самоподвода колодок к барабану.

По отношению к тормозам барабанного типа дисковые механизмы имеют следующие преимущества:

• температурные изменения материала не влияют на состояние поверхности, и тормозной момент не зависит от нагрева диска;
• эффективное воздушное охлаждение за счёт использования отверстий на диске и высокая температурная стойкость материала;
• меньший тормозной путь за счёт активного действия всей поверхности колодок;
• меньше вес и габариты;
• высокая чувствительность системы торможения;
• оперативность срабатывания;
• лёгкость замены колодок, не требуется обточка и подгонка накладок при замене колодок;
• до 70% инерции движения автомобиля могут гаситься на передних тормозных дисках.

Устройство и принцип работы тормозной системы автомобиля

Тормозная система автомобиля (англ. – brake system) относится к системам активной безопасности и предназначена для изменения скорости движения автомобиля вплоть до его полной остановки, в том числе экстренной, а также удержания машины на месте в течение длительного периода времени. Для реализации перечисленных функций применяются следующие виды тормозных систем: рабочая (или основная), запасная, стояночная, вспомогательная и антиблокировочная (система курсовой устойчивости). Совокупность всех тормозных систем автомобиля называется тормозным управлением.

Рабочая (основная) тормозная система

Главное предназначение рабочей тормозной системы заключается в регулировании скорости движения автомобиля вплоть до его полной остановки.

Основная тормозная система состоит из тормозного привода и тормозных механизмов. На легковых автомобилях применяется преимущественно гидравлический привод.

Гидропривод состоит из:

• главного тормозного цилиндра (ГТЦ);
• вакуумного усилителя;
• регулятора давления в задних тормозных механизмах (при отсутствии АВS);
• блока ABS (при наличии);
• рабочих тормозных цилиндров;
• рабочих контуров.

Главный тормозной цилиндр преобразует усилие, сообщаемое водителем педали тормоза, в давление рабочей жидкости в системе и распределяет его по рабочим контурам.

Для увеличения силы, создающей давление в тормозной системе, гидропривод оснащается вакуумным усилителем.

Регулятор давления предназначен для уменьшения давления в приводе тормозных механизмов задних колес, что способствует более эффективному торможению.

Контуры тормозной системы, представляющие собой систему замкнутых трубопроводов, соединяют между собой главный тормозной цилиндр и тормозные механизмы колес.

Контуры могут дублировать друг друга или осуществлять только свои функции. Наиболее востребована двухконтурная схема тормозного привода, при которой пара контуров работает диагонально.

Запасная тормозная система

Запасная тормозная система служит для экстренного или аварийного торможения при отказе или неисправности основной. Она выполняет те же функции, что и рабочая тормозная система, и может функционировать и как часть рабочей системы, и как самостоятельный узел.

Стояночная тормозная система

Основными функциями и назначением стояночной тормозной системы являются:

• удержание транспортного средства на месте в течение длительного времени;
• исключение самопроизвольного движения автомобиля на уклоне;
• аварийное и экстренное торможение при выходе из строя рабочей тормозной системы.

Устройство тормозной системы автомобиля

Основой тормозной системы являются тормозные механизмы и их приводы.

Тормозной механизм служит для создания тормозного момента, необходимого для торможения и остановки транспортного средства. Механизм устанавливается на ступице колеса, а принцип его работы основан на использовании силы трения. Тормозные механизмы могут быть дисковыми или барабанными.

Конструктивно тормозной механизм состоит из статичной и вращающейся частей. Статичную часть у барабанного механизма представляет тормозной барабан, а вращающуюся – тормозные колодки с накладками. В дисковом механизме вращающаяся часть представлена тормозным диском, неподвижная – суппортом с тормозными колодками.

Управляет тормозными механизмами привод.

Гидравлический привод не является единственным из применяемых в тормозной системе. Так в системе стояночного тормоза используется механический привод, представляющий собой совокупность тяг, рычагов и тросов. Устройство соединяет тормозные механизмы задних колес с рычагом стояночного тормоза. Также существует электромеханический стояночный тормоз, в котором используется электропривод.

В состав тормозной системы с гидравлическим приводом могут быть включены разнообразные электронные системы: антиблокировочная, система курсовой устойчивости, усилитель экстренного торможения, система помощи при экстренном торможении (Brake Assist System).

Существуют и другие виды тормозного привода: пневматический, электрический и комбинированный. Последний может быть представлен как пневмогидравлический или гидропневматический.

Принцип работы тормозной системы

Работа тормозной системы строится следующим образом:

1. При нажатии на педаль тормоза водитель создает усилие, которое передается к вакуумному усилителю.
2. Далее оно увеличивается в вакуумном усилителе и передается в главный тормозной цилиндр.
3. Поршень ГТЦ нагнетает рабочую жидкость к колесным цилиндрам через трубопроводы, за счет чего растет давление в тормозном приводе, а поршни рабочих цилиндров перемещают тормозные колодки к дискам.
4. Дальнейшее нажатие на педаль еще больше увеличивает давление жидкости, за счет чего срабатывают тормозные механизмы, приводящие к замедлению вращения колес. Давление рабочей жидкости может приблизиться к 10-15 МПа. Чем оно больше, тем эффективнее происходит торможение.
5. Опускание педали тормоза приводит к ее возврату в исходное положение под действием возвратной пружины. В нейтральное положение возвращается и поршень ГТЦ. Рабочая жидкость также перемещается в главный тормозной цилиндр. Колодки отпускают диски или барабаны. Давление в системе падает.

Важно! Рабочую жидкость в системе нужно периодически менять. Сколько тормозной жидкости потребуется на одну замену? Не более литра-полутора.

Основные неисправности тормозной системы

В таблице ниже приведены наиболее распространенные неисправности тормозной системы автомобиля и способы их устранения.

Заключение

Тормозная система является основой безопасного движения автомобиля. Поэтому на нее всегда должно быть обращено пристальное внимание. При неисправности рабочей тормозной системы эксплуатация транспортного средства запрещается полностью.

Источник https://1gai.ru/publ/521346-kak-na-samom-dele-rabotayut-barabannye-tormoza.html

Источник https://avtomotoprof.ru/obsluzhivanie-i-uhod-za-avtomobilem/tormoznaya-sistema-avtomobilya/

Источник https://techautoport.ru/hodovaya-chast/tormoznaya-sistema/tormoznaya-sistema-avtomobilya.html