для чего нужен тормозной барабан
Барабанные тормоза – почему они всё ещё актуальны?
Новинки этой весны, Renault Logan и Skoda Rapid, оснащены «барабанами». Не нонсенс ли это, если давно доказана эффективность дисковых тормозов? Есть ли плюсы у устаревшей конструкции и почему автопроизводители не спешат от них отказываться?
Как они устроены?
Как нетрудно догадаться из названия, главная составляющая барабанного тормоза — это, собственно, барабан — металлическая «чашка», крепящаяся к ступице колеса. Внутри этой чашки находится один или два тормозных цилиндра. Поршни этих цилиндров, выдвигаясь, раздвигают тормозные колодки и прижимают их к внутренней поверхности барабана. Поверхность трения колодок барабанных тормозов не плоская, как на дисковых, а выгнутая, повторяющая округлую поверхность барабана.
Чем плохи барабанные тормоза?
Тормоза барабанной конструкции замедляют автомобиль хуже, чем дисковые, при прочих равных. Причем разница внушительная и в тормозном пути достигает 20%. Чем выше скорости, тем сильнее отличия. Почему так происходит? На то есть несколько причин:
— Скольжение. Внутри барабана находятся продукты износа колодок — пыль с фрикционных накладок. Она попадает на поверхности трения и ухудшает сцепление.
— Плохой контакт. Из-за большой площади колодки даже два поршня не могут прижать её равномерно к барабану. Как следствие — площадь контакта нестабильна, как и замедление.
— Низкие предельные нагрузки. Колодки в барабанных тормозах работают «наружу», поэтому слишком сильное давление в цилиндрах может попросту «порвать» барабан. В дисковых тормозах колодки сжимают диск, и усилие на них может быть значительно большим.
Барабанные тормоза: как они устроены и как их ремонтировать
Барабаны, конечно, давно проиграли эволюционную войну дискам, но по сей день достаточно активно используются на недорогих и легких машинах. Все Лады, Renault Logan, VW Polo sedan, Skoda Rapid, Daewoo Matiz – список вполне современных моделей, использующих эти архаичные, но долговечные тормозные механизмы, будет очень длинным. А значит – нелишне знать, как они устроены, почему ломаются и как чинятся. После теоретической подготовки отправимся в ремзону, где обследуем барабаны редкого китайского седанчика Chery Jaggi, более известного в России под именем QQ.
Конструкция барабанных тормозов
К ардинально барабанные тормозные механизмы не изменились с момента их массового появления в 1902 году благодаря Луи Рено. Правда, привод у тех тормозов был тросовый, а потому они были исключительно механическими. Плюс у них не было автоматической регулировки, так что шофер должен был регулярно проверять зазор между колодками и барабаном. Но принципиальная конструкция, повторюсь, изменилась минимально.
Опишем здесь самую распространенную, классическую конструкцию барабанного тормозного механизма. Есть тормозной щиток, который жестко закреплен на кожухе заднего моста или цапфе колеса, и он не вращается. Также есть барабан, который закреплен на ступице колеса и вращается вместе с ней и колесом.
Тормозные колодки установлены на тормозном щитке. С одной стороны колодки опираются на оси, с другой – на поршни рабочего тормозного цилиндра (это хорошо видно на фотографиях). Когда нажимают на педаль тормоза, тормозная жидкость раздвигает поршни в рабочем цилиндре, а те в свою очередь раздвигают тормозные колодки. Колодки прижимаются к поверхности барабана и автомобиль замедляется. На колодки приклеены или приклепаны фрикционные накладки. Чтобы колодки не выпали, установлены прижимные пружины.
Приятным моментом данной конструкции является то, что одна из колодок имеет свойство подклинивания (ее называют активной). Если привести пример, то представьте себе колесо автомобиля, хорошенько раскрутите его и попробуйте вставить рукой какой-нибудь предмет между колесом и аркой: с одной стороны предмет будет выталкиваться, а с другой – еще больше затягиваться в пространство между колесом и аркой, тем самым подклинивая колесо. Та же ситуация и с колодками.
Вторую колодку (пассивную) барабан отталкивает, и ее эффективность ниже первой – это, напротив, неприятный момент. Чтобы скомпенсировать разницу, фрикционная накладка пассивной колодки больше по размерам активной колодки.
Оборотная сторона подклинивания колодки в том, что тормозное усилие возрастает не пропорционально усилию на педали. Проще говоря, Вы давите на педаль тормоза и получаете совсем иное, намного большее замедление, чем ожидалось. С дисковыми тормозами такого нет.
Чтобы колодки вернулись на исходную после торможения, на них установлены возвратные пружины. Зачастую, если задний тормозной механизм барабанный, то те же колодки задействуются при затягивании стояночного тормоза («ручника»). На одной из колодок имеется дополнительный рычаг, к которому крепится трос, при перемещении которого колодки разводятся.
На современных автомобилях барабанный тормозной механизм саморегулируемый. То есть не нужно раз во сколько-то тысяч км или после ремонта лезть, как на ЗИЛ 130, под автомобиль, чтобы измерить зазор между фрикционными накладками и барабаном.
На фото: ЗиЛ-130 ‘1966–74
Однако даже на современных авто стояночный тормоз все же регулировать необходимо. Потому распорная стойка, благодаря которой разводятся колодки при затягивании ручника, имеет свойство удлиняться или укорачиваться за счет вращения гайки (ее тоже хорошо видно на фото). Еще одним из положительных аспектов барабанных тормозов является площадь рабочей поверхности фрикционных накладок – она в любом случае больше по сравнению с дисковыми тормозами.
Но из-за особенностей условий работы (см. выше) износ накладок неравномерен, а значит, и усилие также будет изменяться с износом. В свою очередь никто не мешает увеличить рабочую площадь накладок за счет увеличения не только диаметра барабана, но и его ширины, а это бесспорный плюс. Этим с умением пользуются конструкторы грузовиков, для которых важней затормозить 20 тонн в пределах приличия, нежели тонкая связь между ногой водителя и ускорением замедления автомобиля.
Более того, даже если на легковушке по кругу установлены дисковые тормоза, то с высокой долей вероятности тормозной механизм ручника реализован по барабанной схеме. Просто в диске делают проточку и создают свой небольшой барабан и помещают внутрь колодки.
Пару слов об уже отживших свое конструкциях барабанных тормозах. В поисках более простых и эффективных вариантов исполнения инженеры, чтобы решить проблему с колодкой, которая не подклинивается, пришли к выводу, что можно поставить два рабочих цилиндра с двух противоположных сторон тормозного щитка (как на ГАЗ 24 и множестве других машин с барабанными тормозами спереди и сзади). В таком случае обе колодки становились подклинивающими, но только при движении вперед.
Конструкторы АЗЛК применили барабанные механизмы с плавающими колодками. Плавающими потому, что опираются они не на оси, каждая на свою, а на шарнир, связывающий обе колодки. Поэтому когда поршни раздвигают их, они за счет усилий стабилизируются относительно барабана. А эффект подклинивания активной колодки снижается за счет передачи силы через шарнир на пассивную колодку.
Плюсы и минусы барабанов
Одним из главных достоинств барабанных механизмов называют его закрытость от окружающей среды – ни грязь, ни пыль внутрь не попадают. С этим трудно не согласиться, но с оговоркой – если речь идет о грязи снаружи. Все продукты износа колодок, что появляются в барабане внутри, просто так оттуда «выбраться» не могут. Вся прелесть закрытости барабаном видна на фотографиях подопытного.
Если в дисковых тормозах остатки фрикционных накладок просто выдуваются из механизма, то в барабанных почти все остается на месте. И еще. Кто в своей жизни эксплуатировал грузовики или древние автомобили с «барабанами» по кругу, должен помнить: если проехал глубокую лужу или брод, то после необходимо несколько раз нажать на тормоза, чтобы просушить их, иначе их попросту не будет. С дисками такого цирка нет.
Еще барабаны отлично перегреваются и их, в отличие от дисков, нельзя быстро охладить набегающим воздухом. Сам барабан при этом покоробить сложно (чего не скажешь о дисках), но эффективность торможения горячих барабанов снижается очень существенно.
С точки зрения динамики барабаны тоже проигрывают дискам, так как последние легче. Плюс максимальное тормозное усилие у барабанов сильно ограничено – чрезмерным давлением на колодки можно просто «порвать» барабан. Диски же можно сжимать намного сильнее.
Пример ремонта заднего барабанного тормозного механизма
Тут все, в общем-то, довольно предсказуемо. Барабаны разбирают, как правило, для двух манипуляций: замены колодок или ремонта самого заклинившего механизма.
На этот раз к нам попал автомобиль с неработающим задним правым тормозным механизмом и отсутствием стояночного тормоза. Опытным взором мастера утечек тормозной жидкости найдено не было. Потому вероятность заклинившего рабочего тормозного цилиндра возросла до 99%. Решение было принято незамедлительно – разборка и более детальная диагностика.
Отвернули гайки и сняли колесо. К счастью, барабан не прикипел и снялся довольно легко. Хозяину автомобиля стало легче, когда он узнал, что колодки менять еще рано. Но потом пошли плохие новости. Закисла распорка стояночного тормоза, следовательно, отрегулировать расположение колодок невозможно, а это причина отсутствующего ручника. Далее. Поршни в рабочем цилиндре заклинило, потому машина и не тормозила. Вердикт – замена рабочего цилиндра. Хозяин встретил трудности мужественно и благословил начинать незамедлительно.
Так как необходимо заменять рабочий цилиндр, пережимаем тормозной шланг, чтобы исключить вытекание всей тормозной жидкости из контура. Отвернули соединительную гайку и отсоединили тормозную трубку от рабочего цилиндра. При помощи узкогубцев сняли нижнюю пружину с тормозных колодок. Затем отсоединили трос стояночного тормоза от рычага тормозной колодки.
Все теми же узкогубцами прижали, провернули и сняли прижимные пружины обеих колодок. Пружины фиксируются на пальце: на каждой имеется небольшая опорная крышка с прорезью, а у пальца наружный конец расплющен. Соответственно, при установке пружину сжимают, конец пальца проходит через прорезь, а чтобы зафиксировать пружину, ее проворачивают. Но это будет потом, сейчас разборка.
После демонтажа прижимных пружин обе колодки можно снять с тормозного щитка и рабочего цилиндра. Что мы и делаем, немного раздвинув их для преодоления усилия верхней возвратной пружины. После выкрутили болты крепления и сняли рабочий тормозной цилиндр. Сняли с колодок распорку, тщательно ее очистили и разработали, чтобы можно было отрегулировать стояночный тормоз. Сняли затем и верхнюю возвратную пружину.
Тормозной барабан. История, устройство, работа и и производство
Тормозной барабан – это деталь автомобиля, представляющая собой полый невысокий цилиндр, жестко прикрепленный к ступице колеса. При необходимости замедления вращения колеса в него упираются тормозные колодки. Такой барабан является центральным элементом тормозной системы многих легковых и грузовых автомобилей.
История появления тормозных барабанов
Первый тормозной барабан установил на свой автомобиль еще Готтлиб Даймлер в конце 1890-х годов. Изобретенная им тормозная система автомобиля состояла всего из трех элементов:
Однако к началу ХХ века скорости некоторых автомобилей достигали уже 100 км/ч, и такой тормоз не мог решать поставленных задач. Вторую жизнь в тормозную систему вдохнул Луи Рено. В 1902 году он представил тормозной барабан, вращение которого замедлялось не лентой, а чугунной колодкой, установленной в полости цилиндра. Позже на такие колодки стали делать износостойкие накладки из материала на основе асбеста. Это была настоящая революция. В таком виде барабанный тормоз просуществовал до 40-х годов ХХ века.
Именно в 40-е годы барабанный тормоз приобрел современные черты. Появились механизмы с двумя раздельными гидроцилиндрами, двумя ведущими колодками и системой вакуумных усилителей. Изменился облик и самого барабана.
Устройство современного тормозного барабана
Современный тормозной барабан представляет из себя литой металлический элемент, напоминающий полый цилиндр небольшой высоты без дна. На его поверхности выделяются отдельные функциональные элементы:
1. Демонтажные технологические отверстия. Пара резьбовых отверстий малого диаметра, в которые вкручиваются болты, облегчающие снятие барабана со ступицы (если усилия рук недостаточно).
2. Защитный колпачок. Обеспечивает герметичность внутренних элементов системы.
3. Фиксатор стоек тормозных колодок. Колодки держатся на продольных стойках, которые удерживаются на барабане.
4. Болты крепления колеса. Как правило, их четыре, но может быть и больше.
5. Внешняя рабочая поверхность барабана, прилегающая к колесу.
6. Ступица (для барабанов с интегрированной ступицей, см. типизацию ниже).
7. Цапфа ступицы колеса. Часть вала, на которой расположен подшипник.
8. Внутренняя рабочая поверхность барабана, к которой прилегают колодки. У барабанов стояночного тормоза эта рабочая поверхность располагается снаружи (см. типизацию).
Как работает барабанный тормоз?
Внутри полости цилиндра устанавливаются тормозные колодки со специальными фрикционными накладками. В процессе передвижения они остаются неподвижными. Нажимая на педаль тормоза, водитель приводит механизм в движение таким образом, чтобы накладки колодок плотно прижимались к внутренней стороне барабана, снижая скорость его вращения вплоть до полной остановки.
