Устройство автомобилей

Тормозные механизмы

Тормозной механизм – устройство, непосредственно предназначенное для создания или изменения принудительного сопротивления движению автотранспортного средства.
В тормозных системах автомобилей в качестве тормозных механизмов наиболее часто используют фрикционные устройства, в которых искусственное сопротивление движению создается за счет сил трения между вращающимися деталями, связанными с колесом, и неподвижными деталями, связанными с ходовой частью, агрегатами трансмиссии или несущей системой автомобиля.
Исключение могут составлять вспомогательные тормозные системы, использующие для уменьшения скорости автомобиля естественные силы трения в трансмиссии и двигателе, а также противодавление в выпускной системе двигателя.
В качестве тормозной системы спортивных и гоночных автомобилей иногда применяются устройства, использующие внешние источники энергии, например, парашют. В массовом автомобилестроении такие тормозные системы не применяются.

• по форме вращающихся деталей различают барабанные, дисковые и шкивовые тормозные механизмы;
• по форме трущихся поверхностей — колодочные и ленточные;
• в зависимости от места установки различают колесные и трансмиссионные тормозные механизмы.

В рабочих, стояночных и запасных тормозных системах автомобилей в подавляющем большинстве применяются барабанные и дисковые тормозные механизмы, поскольку они наиболее полно отвечают предъявляемым требованиям – надежность и эффективность, хороший отвод тепла от деталей и узлов, обеспечение плавности торможения и высокий КПД. Используемые в конструкциях многих дорожных и сельскохозяйственных машин ленточные тормозные механизмы, использующие трение между тормозной лентой (или ремнем) и шкивом, на автомобилях применение не нашли.

В барабанных тормозных механизмах (рис. 1) используются силы трения, возникающие между внутренней поверхностью цилиндрического барабана, вращающегося вместе с колесом или подвижным элементом трансмиссии, и тормозными колодками, шарнирно соединяемыми с неподвижными элементами ходовой части, несущей системы или трансмиссии.

В дисковых тормозных механизмах (рис. 2) используются силы трения, возникающие между боковыми поверхностями металлического диска, вращающегося вместе с колесом, и колодками, корпус которых крепится к неподвижным элементам ходовой части. Тормозной привод в обоих механизмах воздействует на тормозные колодки, прижимая их к поверхностям барабана или диска, создавая силу трения требуемой эффективности.

Достоинства и недостатки тормозных механизмов

К достоинствам барабанных тормозных механизмов следует отнести более высокую эффективность при одинаковом усилии на исполнительные элементы (колодки) по сравнению с дисковым тормозным механизмом при прочих равных условиях. Это достигается возможностью использования большей площади трения между барабаном и колодками, а также создавать полученной силой трения крутящий момент с бóльшим плечом, равным внутреннему радиусу барабана.

Плечо силы трения, создаваемой дисковым механизмом, меньше наружного диаметра диска, поскольку суммарная сила трения приложена к его боковой поверхности на некотором расстоянии от обода, т. е. смещена к оси колеса. По этой причине, при одинаковой силе трения и габаритах тормозного механизма, барабанные тормоза создают больший тормозящий момент, чем дисковые.

Тормозные колодки барабанных механизмов имеют бóльшую площадь трения, чем колодки дисковых тормозов, поэтому они изнашиваются менее интенсивно. Детали барабанного тормозного механизма лучше защищены от неблагоприятного воздействия внешней среды, поэтом меньше подвержены механическим повреждениям, коррозии и абразивному износу.

Кроме этого, барабанные тормозные механизмы имеют более жесткую конструкцию тормозящего элемента (барабана), благодаря чему он менее подвержен деформации, чем диск. Однако пространственная форма барабана усложняет его балансировку.

Такие качества, как создаваемый эффективный тормозной момент и прочностные достоинства барабана являются основной причиной широкого применения барабанных тормозных механизмов в системах торможения грузовых автомбилей и автобусов. В современных легковых автомобилях их применение ограничено из-за сравнительно большой массы и габаритов.

К достоинствам дисковых тормозных механизмов можно отнести малые габариты и массу, эффективное охлаждение деталей механизма из-за большой площади охлаждения и возможности вентилирования, независимость действия тормозов от износа накладок и возможность работы с малыми зазорами, более равномерное распределение давлений и высокую стабильность работы.
Дисковые тормозные механизмы проще обслуживать. Так, например, замена тормозных колодок дисковых тормозов занимает значительно меньше времени, чем в барабанных тормозных механизмах.

У дисковых тормозов зависимость коэффициента эффективности от коэффициента трения имеет более благоприятный (линейный) характер, чем у барабанных.

Благодаря перечисленным достоинствам дисковые тормозные механизмы в последние годы практически вытеснили барабанные механизмы в конструкциях тормозных систем легковых автомобилей, и все чаще применяются на грузовых автомобилях.

Тем не менее, и тот и другой тип тормозных механизмов может использоваться в конструкции всех типов автомобилей, при этом барабанные тормозные механизмы чаще применяются в тормозных системах грузовых автомобилей, дисковые – в тормозных системах легковых автомобилей.
Встречаются и комбинации таких механизмов на одном автомобиле, например, тормозные механизмы задних колес легкового автомобиля могут быть барабанными, передних колес – дисковыми.

Барабанные тормозные механизмы, размещенные на элементах трансмиссии, нередко используются в стояночных тормозных системах грузовых автомобилей малой и средней грузоподъемности.

Элементы тормозных механизмов

Тормозные барабаны могут быть литые, штампованные и комбинированные. Их отливают из чугуна с примесью меди, молибдена, никеля и титана, а также из алюминиевых сплавов. Штампованные барабаны обычно выполняются из листовой стали, при этом имеют внутренний слой из легированного чугуна.

Тормозные диски изготовляют, как правило, из чугуна. Применяют также биметаллические диски, которые выполняют с фрикционным слоем из серого чугуна, размещаемого на алюминиевом или медном основании.

Колодки тормозных механизмов выполняют чаще всего литыми из чугуна или легких сплавов, а также штампованными или сварными. К ним с помощью заклепок или клея крепят тормозные накладки. Колодки стяжными пружинами постоянно прижаты к разжимному устройству.

Тормозные накладки могут быть прессованные или формованные или плетенные. Для накладок используют формованные и прессованные материалы на асбокаучуковой основе (коротковолокнистый асбест, наполнители и связующие материалы — чаще бакелито-формальдегидные смолы), а также металлокерамику.

Устройство тормозных механизмов различных марок отечественных автомобилей можно изучить, пройдя по приведенным ниже ссылкам (схемы откроются в отдельном окне браузера):

Принцип работы тормозной системы грузового автомобиля

Необходимость системы торможения в автомобиле сомнению не подлежит. Устройство тормозной системы грузового авто принципиально отличается от легковых, поскольку сам автомобиль включает значительно большее число элементов управления, не говоря уже о многократно превышающих размерах и массе.

Тормозная система является одним из основных элементов управления крупногабаритной машиной. Именно благодаря согласованной работе многочисленных механизмов сложного устройства водитель имеет возможность контролировать поведение машины во время езды, остановки, при различных скоростных режимах.

Принцип работы тормозной системы грузового автомобиля

Современные грузовые автомобили оснащены пневматическим приводом. Главная особенность, принцип тормозной системы основан на работе силы сжатого воздуха, которым заполняются специальные емкости с помощью компрессора, создавая определенное давление в системе.

Во время движения автомобиля происходит забор воздуха в специальные баллоны при отпущенной тормозной педали. При передаче давления уплотненная масса воздуха передвигается к перекрывающему устройству (тормозной кран). При нажатии педали тормоза происходит перекрывание непрерывного воздушного слоя, срабатывает кран. После этого тормозная камера заполняется воздухом, обеспечивая процесс торможения.

Часто грузовые машины дополняются прицепом, который имеет систему торможения, замкнутую на основную, через верхнюю секцию. Поэтому включение механизмов происходит синхронно, тормозная камера на прицеп срабатывает последовательно.

При этом остановкой тягача руководит нижняя секция подачи воздуха. Система работает таким образом: воздух из камеры оказывает давление на диафрагму и таким образом сжимает внутреннюю пружину, давлением усилием через толкатель приводится в действие разжимной кулачок.

От него валик, вращаясь, приводит в действие тормозные колодки и останавливает автомобиль. Как только водитель снимает ногу с педали тормоза, процессы происходят в обратном направлении и устройство возвращается в первоначальное положение.

К преимуществам пневматической системы следует отнести обеспечение более короткого тормозного пути, чем, например, у дискового, при минимальном усилии, оказываемом на педаль тормоза для включения в работу тормозной системы.

Различают несколько типов пневматических тормозов:

• Мягкие (нежесткие), для которых достаточно любое давление в системе. Торможение происходит за счет скорости сжатия воздуха и передачи давления на размыкающие механизмы;
• Средней жесткости. Работа осуществляется ступенчато — и торможение, и восстановление (режим горных условий);
• Жесткие. Для них требуется поддержание постоянного определенного давления в системе. Скорость сжатия не влияет на работу.

Устройство тормозной пневматики

Пневматическая тормозная система грузовиков включает нескольких взаимосвязанных механизмов, от исправности которых зависит полноценная работа всего оборудования. К основным деталям, которые обеспечивают безотказную работу пневматики, следует отнести:

• Тормозные приводы на задних и передних колесах;
• Компрессор;
• Емкости со сжатым воздухом;
• Тормозные камеры задних и передних колес;
• Размыкающий механизм (тормозной кран);
• Педаль тормоза;
• Манометры;
• Соединительная система, состоящая из трубопроводов, шлангов;
• Основной трубопровод;
• Соединительная головка для обеспечения продвижения воздуха к системе тормозов прицепа.

Все названные элементы распределяются по трем основным устройствам системы:

1. Управление, с помощью которого происходит принудительное или автоматическое регулирование системы подачи воздуха;
2. Энергетическая система обеспечивает сжатие, подачу воздуха.;
3. Тормоз приводится в действие двумя предыдущими системами и зависит от их полной исправности.

Ключевые элементы устройства тормозной системы грузовиков

Тормозная система грузовиков зависят от исправности и слаженности работы не только передающих, но и исполнительных механизмов. Одним из ключевых элементов является тормозная камера. Основное назначение – задействование тормозов задних и передних колес.

Тормозная камера представляет собой сложное устройство из нескольких элементов, которые надежно соединяются между собой специальными крепежными устройствами:

• Штуцер;
• Упругая диафрагма (мембрана);
• Диск, в который давит диафрагма средней частью;
• Пружина возвратного действия;
• Хомут;
• Шток тормозной камеры;
• Корпус камеры;
• Кольцо;
• Контргайка;
• Защитный тканевый кожух;
• Соединительные элементы;
• Крышка корпуса.

Тормозная камера может быть со встроенным энергоаккумулятором, который осуществляет управление тормозных механизмов через давление, возникающее в пневматической системе. Вследствие большой надежности, устанавливаются энергоаккумуляторы с пружинным механизмом. В отличие от обычных, такие камеры состоят из двух конструкций:

• Мембранная тормозная камера, которая является передающим элементом устройства;
• Цилиндр с пружинно-пневматическим механизмом, который может применяться в запасном тормозе и стояночном в качестве исполнительного элемента.

В тот момент, когда тормозная система приводит в действие рабочие механизмы, основным, исполнительным элементом является шток. По сути, он выполняет функцию тормозной камеры на передних колесах.

Работает в режиме включения стояночной системы: воздух под давлением выпускается из емкости под поршнем, который опускается под действием пружинного механизма и сдвигает толкатель, воздействуя на диафрагму и шток через подпятник, обеспечив торможение автомобилю.

Тормозная система со встроенным энергоаккумулятором во время торможения запасным механизмом не выбрасывает весь объем сжатого воздуха, а только ту часть, которая сможет обеспечить безопасную эффективную остановку грузового автомобиля. Рычаг управления в этом случае будет находиться в промежуточном положении. Именно угол поворота рычага обеспечивает степень воздействия силы тормоза на колесах, своевременную остановку в любых условиях.

Различия тормозных камер для разных систем

Важной частью тормозной системы является механизм, который обеспечивает остановку движущегося автомобиля. Их устанавливают в колесах, в стояночной системе – возле коробки передач. Дисковый тормоз, который является частью вращения, состоит из тормозного диска и колодок, которые устанавливаются неподвижно по обе стороны внутри чугунного корпуса.

Барабанные тормозные камеры устанавливаются, в отличие от дисковых, на задних колесах. Преимущество их состоит в относительной дешевизне производства, хотя сложность конструкции делает обслуживание более затруднительным, чем вторые.

Принцип действия и устройство барабанных тормозных камер:

• Поршень;
• Регулятор тормоза;
• Пружины;
• Подача на ручной тормоз;
• Колодки – 2 шт.

При воздействии на педаль тормоза происходит прижатие поршнем обеих колодок к барабану. В основном, тормозные механизмы такого типа срабатывают самостоятельно после заклинивания. Благодаря этому, по окончании процесса торможения колодки возвращаются в исходное положение автоматически.

Как правило, обслуживание тормозных устройств и камер всех модификаций сводится к отрегулированию работы исполнительных систем и замене изношенных, расходных материалов тормозных механизмов (в барабанных – колодок). Практически во всех тормозных системах присутствуют электроусилители и дополнительные устройства активной безопасности.

Основное правило движения на дорогах – безопасность. Только исправность всех механизмов и систем в автомобиле может обеспечить его выполнение. Тормозная система является одним из основных в списке, регулирующих скорость и возможность вовремя остановиться, устройств.