Дисковые или барабанные тормоза: достоинства и недостатки

Барабанные тормоза

Считается, что первыми на свет появились барабанные тормоза — на гужевых повозках, и на автомобили они перекочевали с карет, причем сперва только на заднюю ось. Долгое время все автомобили оснащались только барабанными тормозами, хотя дисковые были запатентованы англичанином Уильямом Ланчестером в 1902 году. И в том же году француз Луи Рено представил свою конструкцию тормозного механизма — с полым барабаном и полукруглыми колодками, прижимавшимися цилиндром и пружинами ко внутренней поверхности барабана.

Интересно, что конструкция Рено дожила до наших дней практически без изменений, за исключением того, что цилиндров теперь может быть и пара, и появились распорные планки, обеспечивающие самоподвод. Раньше колодки приходилось подводить самостоятельно, эта процедура была знакома нашим дедам.

Конструкция барабанных тормозов оказалась настолько хорошо продуманной, что они за прошедший век практически не изменились. Возможно, поэтому Renault не спешит отказываться от барабанов.

Советуем прочитать наши статьи

Еда и алкоголь: список опасных для водителя блюд
Как сдать машину в аренду в такси и не «попасть на деньги»

Как поменять колесо без домкрата?

Lada XRAY Cross с вариатором

Сегодня легковых автомобилей с передними барабанными тормозами, кажется, не осталось вовсе. А за заднюю ось они держатся крепко — их до сих пор можно видеть на некоторых легковушках, в первую очередь так называемых бюджетниках. Считается, что барабанные тормоза дешевле дисковых, но это спорное утверждение.

Устройство и принцип работы дисковых тормозов

Конструкция дисковых тормозов хорошо показана на рисунке выше. Так же, как и в барабанном тормозе, элемент к которому прикладывается тормозное усилие – диск, жёстко закреплён на ступице колеса и имеет с ним общую ось вращения. Но, в отличие от барабанного, в дисковом тормозе усилие прикладывается не к торцевой, а к боковым поверхностям тормозного диска.

На неподвижной относительно вращающегося колеса части закреплён суппорт – устройство для размещения рабочего гидроцилиндра и тормозных накладок, и перемещения последних по направляющим в заданном диапазоне.

Накладки расположены с двух сторон относительно плоскости вращения диска и как бы клещами зажимают его при торможении. На следующем рисунке представлена упрощённая схема выделения и рассеивания тепла в дисковых тормозах.

В отличие от барабанных тормозов тепловые потоки здесь направлены встречно, а отвод тепла происходит сразу в окружающую среду. Для более эффективного отвода тепла на поверхности тормозных дисков создают рисунок из канавок и сквозные отверстия.

Материалы, из которых изготавливают рабочие поверхности дисковых тормозов, аналогичны материалам для тормозов барабанных. Но, в связи с большей нагруженностью, они должны отвечать более жестким требованиям по физико-механическим характеристикам.

Наглядно работа дисковых тормозов показана на видео в конце статьи. Также авторы видеоматериала с помощью профессиональных технических средств сравнили эффективность барабанных и дисковых тормозных механизмов.

Однако у барабанов есть несколько неоспоримых достоинств:

Хорошая защита от грязи. Так как тормозные колодки, пружины, гидравлические цилиндры и распорные планки скрыты в барабане, грязь, снег, лед фактически никак не влияют на работоспособность механизма. Из-за этого барабанные тормоза считаются более пригодными для тяжелых условий эксплуатации.

Внушительный ресурс. У тормозных колодок большая рабочая поверхность, большая и толщина рабочей части барабана.

Простое совмещение с механизмом стояночного тормоза.

Детали барабанного тормоза.

Барабанный тормозной механизм

Мы уже говорили, что дисковые тормоза 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 тормозной системы, 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.

Share

Поделиться

Недостатки барабанных тормозов:

Значительный вес.

Плохое охлаждение. Как следствие — возможность перегрева при больших нагрузках.

Плохая самоочистка. Если внутрь барабана попадет влага и образуется лед, тормозной механизм не даст машине тронуться с места. При попадании песчинок появится посторонний звук.

Сложность контроля степени износа. Чтобы оценить ресурс колодок, барабан придется снять.

Неравномерный износ колодок. Передняя, как правило, изнашивается быстрее. Из-за неправильной регулировки или заедания механизма быстрее может приходить в негодность и какая-то часть колодки.

Дисковые тормоза. Износ колодок можно определить сразу — для этого не требуется ничего разбирать.

Чем отличаются дисковые тормоза от барабанных?

Оба типа тормозов были изобретены приблизительно в одно время (начало 20-го века) и вытеснение одного типа другим происходило постепенно, по мере развития технологий. На самом деле, использование дисковых тормозов несколько десятков лет сдерживалось отсутствием подходящего материала для изготовления накладки.

Преимущества дисковых тормозов

Основные преимущества дисковых тормозов обусловлены схемой расположения накладок и условиями работы. Встречные тепловые потоки в диске между накладками в процессе торможения обеспечивают равномерное расширение материала диска и «поджатие» к нему обеих накладок. А непосредственный контакт диска с окружающей средой обеспечивает эффективный теплообмен.

• В барабанных тормозах выделение тепла в окружающую среду происходит не напрямую, а через боковую поверхность барабана. Тепловое расширение этой части поверхности происходит при несимметричном сопротивлении внешней среды: с внутренней стороны «поджимает» накладка, а с внешней сопротивление отсутствует. Таким образом, охлаждение дисковых тормозов происходит лучше, чем барабанных.
• Кроме того, возникающие в процессе торможения изменения в зазорах рабочих поверхностей у дисковых тормозов обусловлены симметричными воздействиями и поэтому зазоры могут саморегулироваться, а в барабанных тормозах воздействия асимметричные и поэтому со временем требуются дополнительные регулировки.
• В дисковых тормозах в отличие от барабанных не скапливаются продукты взаимодействия трущихся поверхностей. Это механические частицы, образующиеся вследствие износа и газы, которые особенно опасны тем, что скапливаясь внутри барабана, являются в какой-то степени смазкой в зазоре пары трения.

Современные тормозные системы помимо механической и гидравлической систем включают ещё и электронную (например, хорошо всем известная антиблокировочная система тормозов). При этом конструктивно дисковые тормоза значительно лучше приспособлены для сопряжения с электроникой, чем барабанные.

Преимущества барабанных тормозов

В свою очередь часть достоинств барабанных тормозов обусловлена тем, что пара трения изолирована от воздействий окружающей среды.

1. В дисковых тормозах после интенсивного торможения и попадания автомобиля в воду открытый тормозной диск легко может деформироваться или в нем могут появиться термические трещины, ведущие к разрушению. Барабанный механизм в таких случаях более защищен.
2. Попадающие в зазор между дисками абразивные частицы, содержащиеся в грязи, хоть и отбрасываются центробежными силами при вращении диска, но существенно ускоряют процесс износа накладок по сравнению с барабанными тормозами.
3. Кроме того, несмотря на большее количество деталей, ремонт и замена барабанных тормозов требует меньших трудозатрат, чем дисковых.

Таким образом, комбинированное применение разных видов тормозных систем: дисковые – передние, барабанные – задние для бюджетных автомобилей вполне оправдано и по настоящее время.

Основная информация

Любые автомобили, как маленькие, так и большие в обязательном порядке оснащаются тормозной системой. Основная задача тормозной системы заключается в изменении скорости передвижения транспортных средств, по команде владельца авто или же электронной системы руководства. Вторым назначением тормозной системы является удержание машины в неподвижном состоянии по отношению к дороге, на время стоянки.

Зависимо от устройства фрикционной части различают механизмы диска и барабана торможения. Механизм торможения имеет неподвижную и вращающуюся части. Роль подвижной части барабанной конструкции торможения играет барабан остановки, а не вращающейся ленты или колодки торможения. Подвижная часть конструкции диска торможения имеет вид диска, а не вращающаяся колодками торможения. На осях современных легковых авто обычно располагается дисковая конструкция торможения.

Схема барабанных тормозов

Дисковой механизм торможения состоит из таких элементов:

• Диск торможения;
• Две не вращающиеся колодки, которые устанавливаются в середине суппорта с двух сторон.

Давайте рассмотрим основные достоинства и недостатки барабанных и дисковых тормозов. Итак, достоинства барабанных тормозов:

• Большой срок службы, так как в барабан не проникает грязь и пыль;
• Большие усилия при торможении, что хорошо для грузовых машин;
• Не дорогой ремкомплект.

К недостаткам относятся:

• Медлительность;
• Залипание колодок.

Преимущества дисковых тормозов:

• Большая тормозная эффективность;
• Маленькая масса;
• Маленькие размеры;
• Маленькая температура тормозной жидкости;
• Высокий уровень надежности;
• Стабильность.

Единственным недостатком является плохая защита от грязи и пыли.

В чем заключается принцип действия системы торможения?

Давайте рассмотрим принцип действия системы торможения на примере гидравлического рабочего блока. В момент нажатия на тормоз нагрузка переходит на усилитель, создающий добавочное усиление на основном цилиндре. Поршень основного цилиндра торможения собирает всю жидкость в цилиндрах автомобильных колес с помощью трубопроводов. Причем в этот же момент происходит увеличение давления жидкости в приводе тормоза. Благодаря поршням цилиндров автомобильных колес происходит перемещение тормозящих колодок к дискам, или как их еще называют барабанам.

После нажатия на тормоз проходит увеличение давления жидкости, вследствие чего проходит активация механизмов торможения, приводящих вращение автомобильных колес в замедление и образование силы торможения в месте контакта шин авто с покрытием дороги.

Причем чем больше будет прикладываться сила к педали тормоза, тем эффективнее и быстрее произойдет остановка автомобильных колес. Давление жидкости в момент остановки может достигать от десяти до пятнадцати мегапаскалей.

В момент окончания торможения педаль при воздействии пружины возврата переходит в обратное положение. Также в обратное расположение переходит поршень основного цилиндра торможения. Части пружин отводятся от барабанов при помощи колодок. Тормозная жидкость переходит в основной цилиндр торможения из цилиндров автомобильных колес благодаря трубопроводам. Таким образом, проходит понижение давления системы торможения.

Скрипят барабанные тормоза

Для ликвидации скрипа задних барабанных тормозов нужно приобрести подходящий ремкомплект. Итак, какой ремкомплект нужно приобрести, если скрипят барабанные тормоза?

• Противооткатные стойки;
• Комплект торцевых головок;
• Крупнозернистая шкурка;
• Молоток;
• Баллонный ключ;
• Динамометрический ключ;
• Отвертка;
• Опорные стойки;
• Домкрат.

Итак, что делать, если скрипят барабанные тормоза?

1. В первую очередь подготовьте ремкомплект;
2. Поставьте авто на ровную поверхность и снимите его с стояночного тормоза;
3. Подложите под колеса авто противооткатные стойки;
4. Ослабьте болтики, закрепляющие колеса авто;
5. Поставьте авто на домкрат;
6. Снимите колесо;
7. Осторожно снимите защитный колпак, который прикрывает подшипник ступицы. Для этого вам понадобится отвертка и молоток.
8. Открутите гайку, которая закрепляет барабан;
9. Снимите барабан;
10. При помощи крупнозернистой шкурки снимите возникшую от функционирования колодок кромку;
11. Очистите барабан от ржавчины;
12. Установите все в обратном порядке. Во время затягивания подшипников воспользуйтесь динамометрическим ключом.
13. Проверьте, скрипят ли задние тормоза.

Рекомендуем: Что лучше распределенный впрыск или непосредственный?

Алгоритм проведения замены задних барабанных тормозов дисковыми

Прежде чем переходить к проведению замены задних барабанных тормозов нужно приобрести ремкомплект. Итак, как проводится замена тормозов на дисковые?

1. Для начала подготавливаем ремкомплект;
2. Поднимаем заднюю сторону авто на домкрат;
3. Снимаем соответственное колесо;
4. Отпускаем ручной тормоз;
5. Отмечаем расположение барабана и ступиц;
6. Вставляем 2 отвертки в отверстия тормозного щитка;
7. Очищаем тормоза с помощью специальной жидкости;
8. Снимаем возвратную пружину сверху перед колодкой;
9. Снимаем пружинную тарелку, которая фиксирует колодку. Для этого нужно нажать на тарелку и повернуть ее на девяносто градусов.
10. Снимаем колодку и регулировочную планку;
11. Отсоединяем трос ручного тормоза от рычага задней колодки;
12. Снимаем пружину регулирующей планки;
13. Отсоединяем возвратную пружинку;
14. Снимаем регулирующую планку;
15. Снимаем скобку, которая обеспечивает фиксацию колодки;
16. Снимаем регулировочный рычаг;
17. Снимаем рычаг ручного тормоза;
18. Устанавливаем новые детали, выполняя все в обратном порядке;
19. Устанавливаем колесо на транспортное средство.

История

Современный барабанный тормоз изобретён в 1902 году Луи Рено, хотя менее сложные конструкции использовались Maybach годом ранее. В первых тормозах колодки прижимались механически с помощью рычагов и кабелей. С середины 1930-х годов стали устанавливаться небольшие тормозные цилиндры с поршнями, хотя некоторые транспортные средства продолжали использовать механические тормозные системы на протяжении последующих десятилетий. Иногда устанавливалось по два тормозных цилиндра.

Колодки в барабане подвержены интенсивному износу, и ранние тормоза приходилось регулярно корректировать до изобретения саморегулирующихся барабанных тормозов в 1950-х годах. В 1960—1970-х годах все современные автомобили устанавливают дисковые тормоза на передние колёса, а сзади по-прежнему устанавливаются барабанные, хотя некоторые производители устанавливали дисковые тормоза для всех четырёх колёс. Барабанные тормоза также используются вместе с ручным тормозом, так как оказалось очень сложно разработать ручной тормоз для дисковой системы.

Первые тормозные колодки имели накладки из асбеста, поэтому при работе старых автомобилей необходимо соблюдать осторожность, чтобы не вдыхать пыль. Правительство США стало регулировать производство асбеста, а производителям тормозов пришлось переключиться на безасбестовые накладки. Поначалу многие водители жаловались на ухудшение торможения, однако в дальнейшем оно компенсировалось развитием и усовершенствованием технологии, что позволило полностью отказаться от асбестовых накладок. Другие страны также ограничили использование асбеста в тормозах.