Барабанный механизм. Как устроен тормозной барабан и для чего он нужен? Плюсы и минусы

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.

Рассмотрим устройство и функционирование барабанного тормозного механизма.

Рис.1 Схема работы барабанного тормозного механизма.

1 - тормозной барабан; 2 - тормозной щит; 3 - рабочий тормозной цилиндр; 4 - поршни рабочего тормозного цилиндра; 5 - стяжная пружина; 6 - фрикционные накладки; 7 - тормозные колодки.

Барабанный тормозной механизм (рис. 1) состоит из:

Тормозного щита,

Тормозного цилиндра,

Двух тормозных колодок,

Стяжных пружин,

Тормозного барабана.

Тормозной щит жестко закреплен на балке заднего моста автомобиля, а на щите, в свою очередь, закреплен рабочий тормозной цилиндр барабанного механизма.

При нажатии водителем на педаль тормоза, давление тормозной жидкости создаваемое в главном тормозном цилиндре, через тормозные трубопроводы, подается в рабочие тормозные цилиндры барабанного тормозного механизма, поршни в рабочих цилиндрах расходятся и передают тормозное усилие на верхние концы тормозных колодок. Тормозные колодки в форме полуколец прижимаются своими накладками к внутренней поверхности круглого тормозного барабана, который при движении автомобиля вращается на ступице вместе с жестко закрепленным на нем колесом.

Торможение колеса происходит за счет сил трения, возникающих между накладками колодок и барабаном. Когда же воздействие водителем на педаль тормоза прекращается, стяжные пружины оттягивают колодки на исходные позиции.

Тормозные накладки барабанного механизма охватывают значительную часть рабочей поверхности барабана, что позволяет иметь меньшее, чем у дисковых тормозных механизмов, давление жидкости в приводе. Однако создать равномерное давление по всей поверхности соприкосновения накладок колодок и тормозного барабана не­возможно, так как усилие, прижимающее тормозную колодку к барабану, приложена только к одному из ее концов, поэтому, во время работы тормоза, колодка поворачи­вается относительно своей опоры.

В результате износ накладок и рабочей поверхности барабана получается неравномерным. Неравномерное давление на трущиеся поверхности вызывает также их неравномерный нагрев, что значительно ухудшает работу тормозной системы в целом. При движении вперед, накладка передней колодки прижимается навстречу направлению вра­щения, а задняя колодка - по ходу направления вращения барабана, следовательно, условия работы и износ передней и задней тормозных накладок различны.

Для более равномерного прилегания тормозных накладок к барабану и уменьшения неравномерного износа, тормозные колодки жестко не закрепляют. Концы колодок удерживаются только пружинами, что позволяет им сво­бодно перемещаются по опорным поверхностям.

Барабанные тормозные механизмы в основном устанавливают на задних колесах легковых автомобилей. В этом случае, они выполняют функцию тормозных механизмов не только рабочей, но и стояночной системы тормозов.

Порядок выполнения работы

1. Ознакомление с элементами и устройством дискового тормозного механизма.

2. Проверка рабочих цилиндров привода барабанного тормозного механизма.

2.1 Испытание при давлении жидкости в цилиндре 1 кгс/см 2 4; 6; 8 и 10 кгс/см 2 .

Полученные данные занесите в таблицу 1.

Барабанный тормозной механизм может выглядеть достаточно сложным и, может быть, даже пугающим, если Вы вздумаете попытаться разобрать его. Тем не менее, давайте сделаем это - разберём его прямо онлайн в этой статье и рассмотрим каждый кусок барабанного тормоза более детально, а также совместную работу всех этих "кусков".

Как и дисковый тормоз, барабанный работает главным образом за счёт двух тормозных колодок, поршня и поверхности, к которой прижимаются колодки. Но у барабанного тормоза также есть специальный механизм-регулятор, механизм ручного тормоза и кое-что ещё. Когда Вы нажимаете на педаль тормоза, поршень толкает тормозные колодки к барабану. Согласитесь, выглядит как довольно простой механизм! Но зачем тогда барабанным тормозам нужны все другие детали? На самом деле работа барабанного тормоза немного сложнее, чем дискового .

Барабанный тормоз в сборе с барабаном (слева) и со снятым барабаном (справа)

Как работают барабанные тормоза?

Итак, давайте посмотрим, как работают барабанные тормоза на примере анимации: нажмите кнопку "Воспроизвести", чтобы увидеть, как колодки останавливают крутящийся барабан, а вместе с ним и колесо машины, и весь автомобиль.

В данной анимации Вы можете увидеть, что барабан (с синим отблеском) сначала крутится в своём нормальном режиме - не ускоряясь и не замедляясь. Затем, когда мы нажимаем на педаль тормоза, специальный поршень раздвигает колодки (салатового цвета) со специальными накладками на них (серого цвета) - последние необходимы для того, чтобы значительно улучшить тормозное усилие, увеличив силу трения, и в то же время, чтобы барабан не изнашивался слишком быстро от такой огромной силы трения. Раздвинутые колодки, таким образом, прижимаются своей рабочей поверхностью - накладками - к крутящемуся барабану, останавливая его. Как видите, всё очень просто!

Однако, теперь давайте посмотрим, какие же ещё есть детали барабанного тормозного механизма в этой анимации:

Вы заметили, что мы ранее не упоминали о ручном тормозе, который есть в тормозах задней оси автомобиля. Как видим, ручной тормоз потому и называется ручным, что фактически Вы с помощью рычага натягиваете колодки, прижимая их к барабану.

Как работает механизм регулировки барабанных тормозов?

У барабанных тормозов есть один небольшой, но веский "каприз": чтобы им функционировать правильно, тормозные колодки должны находиться близко к барабану, но не касаясь его. Если они будут слишком далеко от барабана (по мере их износа, например), поршень потребует гораздо больше тормозной жидкости (тормозная жидкость - это специальная жидкость, которая находится внутри трубки, которая идёт от педали тормоза до тормозного цилиндра так, что когда Вы нажимаете педаль тормоза, Вы вдавливаете эту жидкость в цилиндр, что заставляет её толкать поршни), чтобы преодолеть это возросшее расстояние, и Ваша педаль тормоза будет тонуть глубже к полу, когда Вы будете жать на тормоза. Именно поэтому большинство барабанных тормозов имеют автоматический регулятор.

На рисунке выше Вы можете увидеть натяжитель - именно он используется для регулировки барабанного тормоза. Давайте посмотрим ещё одну анимацию, чтобы наглядно увидеть, как работает регулятор тормозного механизма - это довольно уникальная схема работы и, можно сказать, гениальная.

В данной анимации Вы можете увидеть, что, по мере того как колодки изнашиваются, образуется больше пространства между ними и барабаном. Каждый раз, когда автомобиль останавливается, когда Вы нажимаете на тормоз, вместе с разводом колодок поднимается специальный рычаг натяжителя (жёлтого цвета на анимации), приводясь в действие тросиком, который, в свою очередь работает от тех же поршней тормозного механизма. Причём, рычажок это поднимается тем выше, чем больше ход у колодок (а у изношенных колодок становится больше хода). Когда разрыв между колодками и барабаном становится достаточно большим, регулировочный рычаг также поднимается настолько высоко, что захватывает своим зубчиком зубчик шестерни регулятора, заставляя его совсем немного провернуться. На регулятор, в свою очередь, нанесена резьба, таким образом, по мере небольшого поворота он (регулятор) немного выкручивается, раздвигая колодки и тем самым немного приближая их к барабану. Таким образом мы получаем вроде бы и простую, но в то же время очень интересную систему саморегулирующегося тормозного механизма. Ведь Вы согласитесь, что она интересная! А когда тормозные колодки снова износятся ещё немного больше, регулятор снова сможет передвинуться, поэтому он всегда будет держать колодки близко к барабану.

Фото регулятора - автомеханик держит руками рычажок регулятора

Как обслуживаются барабанные тормоза?

Самая распространённая форма обслуживания, необходимая для барабанных тормозов чаще всего - это замена тормозных колодок, ведь именно колодки выполнены из такого материала, который бы максимально тормозил барабан при трении и в то же время изнашивался сам, а не изнашивал барабан. Некоторые барабанные тормоза имеют смотровое отверстие на задней стороне барабана, где Вы можете увидеть, сколько ресурса осталось у колодок. Обычно тормозные колодки необходимо менять, когда расстояние от начала фрикционного материала (непосредственно накладки на колодку - её рабочей поверхности) до его заклёпок составляет около 1 миллиметра. Если фрикционный материал прикреплён к опорной пластине другим способом (механизм крепления без заклёпок), то

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.

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 , 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 (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.