Устройство и принцип работы барабанных тормозов

Тормозные механизмы фрикционного типа, то есть работающие за счет силы трения, подразделяются на барабанные и дисковые. Барабанный тормозной механизм в качестве вращающейся части использует тормозной барабан. Неподвижную часть механизма представляют тормозные колодки и тормозной щит. На данный момент барабанные тормоза не столь популярны у автопроизводителей в силу объективных причин и применяются в основном на бюджетных и грузовых автомобилях.

Устройство барабанных тормозов

Конструктивно в барабанные тормоза входят следующие элементы:

• барабан, устанавливаемый на ступицу колеса;
• тормозные колодки, на рабочую поверхность которых крепятся фрикционные накладки;
• рабочий тормозной цилиндр с поршнями, уплотнительными манжетами и штуцером для прокачки;
• возвратные (стяжные) пружины, крепящиеся к колодкам и фиксирующие их в неактивированном положении;
• тормозной щит, устанавливаемый на ступицу или балку моста;
• стойка поддержки тормозных колодок;
• нижняя опора колодок (с регулятором);
• механизм стояночного тормоза.

Помимо барабанных тормозов с одним цилиндром существуют системы с двумя цилиндрами, эффективность которых будет значительно лучше, чем в первом варианте. В этом случае вместо нижней опоры устанавливается второй тормозной цилиндр, за счет чего увеличивается площадь соприкосновения барабана и колодки.

Принцип работы барабанных тормозов

Работают барабанные тормоза следующим образом:

1. Давление рабочей жидкости в системе создается за счет нажатия водителем на педаль тормоза.
2. Жидкость давит на поршни рабочего тормозного цилиндра.
3. Поршни, преодолевая усилие стяжных пружин, приводят в действие тормозные колодки.
4. Колодки плотно прижимаются к рабочей поверхности барабана, замедляя скорость его вращения.
5. За счет сил трения, возникающего между накладками и барабаном, происходит торможение колеса.
6. При прекращении воздействия на педаль тормоза стяжные пружины отводят колодки в исходное положение.

Фрикционные накладки передней (по ходу движения) колодки в момент торможения прижимаются к барабану с большей силой, чем задние. Поэтому износ передних и задних колодок неравномерный. Это следует учитывать при их замене.

Преимущества и недостатки барабанных тормозов

Барабанные тормоза отличаются простотой производства и более низкой стоимостью в сравнении с дисковыми. Также они являются более эффективными за счет большей площади соприкосновения колодки и барабана, а также за счет эффекта “расклинивания” колодок: благодаря тому, что нижние части колодок связаны друг с другом, трение о барабан передней колодки усиливает давление на него задней.

А есть ли недостатки у барабанных тормозов? В сравнении с дисковыми, барабанные тормоза имеют большую массу, худшее охлаждение и нестабильность торможения при попадании воды или грязи в барабан. Данные недостатки очень весомы, поэтому они послужили одной из причин перехода производителей на дисковые механизмы.

Обслуживание барабанных тормозов

Износ колодок барабанных тормозов можно определить через специальное отверстие, находящееся с внутренней стороны тормозного щита. Когда фрикционные накладки достигают определенной толщины, колодки необходимо менять.

Если фрикционный материал нанесен на колодку с помощью клея, то её рекомендуется менять при толщине материала в 1,6 мм. В случае размещения фрикционных накладок на заклепках замену необходимо производить, если толщина материала составляет 0,8 мм.

Изношенные колодки могут оставлять на барабанах канавки, а при их продолжительном использовании даже повредить барабан.

Барабанный тормозной механизм

В настоящее время производители автомобилей продолжают использовать барабанный тормозной механизм, так как оборудовать ими транспортные средства оказалось намного проще, чем дисковыми. Но ничего вечного в этом мире, скорее всего, нет и тем более не вечна и эта тормозная система. Однако когда в авто плохо работают или вообще не работают тормоза — это смертельно опасно. Ездить на такой машине ЗАПРЕЩЕНО. Поэтому так важно следить за тормозной системой в транспорте.

Устройство барабанного тормозного механизма

Основными элементами этого механизма являются:

• тормозной барабан;
• тормозные колодки;
• один или несколько тормозных гидравлических цилиндров;
• защитный диск;
• стяжные пружины;
• колодочная распорка;
• фиксатор;
• механизм подвода колодок;
• механизм самоподвода.

Теперь мы расскажем о каждой составляющей отдельно.

Тормозной барабан имеет отшлифованную по кругу поверхность. Материал из которого сделан сам барабан — чугун. Устанавливается либо на опорный вал, либо на ступицу колеса.

Тормозные колодки — это металлические элементы, форма которых напоминает полумесяц. На рабочую поверхность колодок прикреплены фрикционные накладки, которые выполнены из асбестовой основы. На одной из колодок размещен рычаг стояночного тормоза.

Тормозные гидравлические цилиндры — представляют собой чугунный корпус, внутри которого, по обеим сторонам, расположены небольшие рабочие поршня, на которых установлены уплотнительные манжеты. Благодаря этим манжетам тормозная жидкость не просачивается во время рабочего хода. Чтобы из системы можно было спустить воздух, существует специальный спускной клапан, который вкручивается в сам корпус гидравлического цилиндра.

Защитный диск — установлен непосредственно на ступице либо на задней балке. К нему прикреплен колодки и тормозной цилиндр. Крепление осуществлено при помощи подпружиненных фиксаторов, поэтому колодки и цилиндр подвижны.

Стяжные пружины прикреплены к тормозным колодкам как сверху, так и снизу. Они работают на сжатие и не дают возможность во время «холостого хода» колодкам разойтись в разные стороны.

Колодочная распорка представляет собой металлическую пластину со специальными вырезами. Эта деталь устанавливается в тех системах, где имеется только один тормозной цилиндрик. В этом случае колодочную распорку устанавливают между колодками. Основное ее предназначение приводить в действие механизм самоподвода. Кроме этого при натяжке рычага «ручника» срабатывает вторая колодка.

Фиксатор — это металлический стержень, на котором послойно установлены — колодка, тарелка, пружина, тарелка. Благодаря такому «бутерброду» колодка может передвигаться в вертикальной плоскости и при этом плотно прилегать к диску.

Механизм подвода колодок применяется довольно редко. Например, автомобилях старого поколения «Жигулей», он был всегда. В данном механизме присутствует 2 эксцентрика прикрепленных к колодкам, которые находятся в корпусе защитного диска. Во время вращения эксцентриков возникало более плотное прилегание колодок к барабану.

Механизм самоподвода — предназначен для разведения к рабочей поверхности барабана износившихся тормозных колодок. Некоторые производители автомобилей используют подпружиненный клин, а некоторые металлическую полоску с «зубчиком». И это далеко не все самоподвода. Как показывает практика подпружиненный клин более эффективен и прост в применении. Впервые эту деталь внедрил «Фольксваген». Цель этой детали проваливаться глубже между колодкой и распоркой в тот момент, когда фрикционные накладки износились. Тем самым колодка не сможет отойти далеко от рабочей поверхности барабана.

Схема барабанного тормозного механизма заднего колеса ВАЗ 2114, 2115

Принцип работы барабанного тормозного механизма

Принцип работы барабанных тормозов совершенно не сложен, и тут точно работает поговорка «Все гениальное просто». Конечно, вначале это был, хоть и простой, но далеко не совершенный механизм, так как в него попадала грязь, лента от изнашивания часто рвалась. Однако в начале ХХ столетия Луи Рено, внедрил в тормозной барабан колодки, при помощи которых совершалось торможение колеса. Они были спрятаны в барабане, что предохраняло их от попадания различных предметов извне. Со временем материалы в барабанном тормозном механизме усовершенствовались, но принцип его работы сохранился до наших дней.

Как происходит торможение? В момент нажатия на педаль тормоза, в системе создается давление рабочей жидкости, которая «давит» на поршни, тем самым приводя в рабочее состояние тормозные колодки. После этого колодки расходятся в стороны, прижимаясь (плотно) к рабочей поверхности барабана. Колесо замедляет свой ход и автомобиль останавливается. Когда цилиндрик один, как в нашем случае, то на верхние концы колодок «давит» именно он, а нижние края просто попадают в упор, которые есть на заднем диске.

Если система оснащена двумя цилиндриками то такой тормозной механизм считается, более эффективной. В данном случае вместо упора установлен второй цилиндрик, тем самым увеличивается площадь соприкосновения тормозной колодки с рабочей поверхностью барабана.

Надо отметить, что если барабанный тормоз установлен на задних колесах автомобиля, то он еще и реализовывает функцию стояночного тормоза.

Видео о том, как работает тормозной барабан на автомобиле:

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.