17. Тормозная система

17.1. Назначение и типы тормозных систем

Тормозные системы служат для снижения скорости движения и полной остановки автомобиля, а также для удержания на месте неподвижно стоящего автомобиля. Тормозная система должна быть макси­мально эффективной при торможении автомобиля с различной нагрузкой и на разных скоростях движения. На стоянке с продольным уклоном до 16 % полностью груженый автомо­биль должен надежно удерживать­ся тормозами от самопроизвольного перемещения.

Направление тормозной силы противоположно направлению движения автомобиля, а ее макси­мальное значение зависит от сцепления колеса с дорогой и вер­тикальной реакции, действующей от дороги на колесо. На асфальтовой сухой дороге, где коэффициент сцепления составляет 0,8, торможение более эффективно, чем на той же дороге во время дождя, когда коэффициент сцепления падает почти вдвое.

Для повышения эффективности торможения тормозные силы должны меняться в соответствии с изменением вертикальных реакций на передних и задних колесах, а тормозные механизмы передних колес должны быть более эффективны.

По тормозному пути автомобиля (от начала нажатия на тормозную педаль до его полной остановки при движении по горизонтальному участку сухой дороги с асфальтовым покрытием) судят об эффективности действия тормозных систем. Тормозные системы должны обеспечивать равномерное распределение тормозных сил между колесами одного моста, отклонение не должно превышать 15 % наибольшего значения тормозных сил.

Современные автомобили обору­дуют рабочей, запасной, стояночной и вспомогательной автономными тормозными системами.

Рабочая тормозная си­стема служит для снижения ско­рости движения автомобиля вплоть до полной его остановки вне зави­симости от его скорости, нагрузки и уклонов дорог, для которых он пред­назначен.

Запасная тормозная си­стема предназначена для плавно­го снижения скорости движения или остановки автомобиля в случае пол­ного или частичного отказа в ра­боте рабочей тормозной системы.

Стояночная тормозная система служит для удержания неподвижного автомобиля на гори­зонтальном участке или уклоне до­роги.

Вспомогательная тормоз­ная система предназначена для поддержания постоянной скорости автомобиля при движении его на за­тяжных спусках горных дорог с целью снижения нагрузки на рабочую тормозную систему при длитель­ном торможении.

Тормозная система прицепа, ра­ботающего в составе автопоезда, служит для снижения скоро­сти движения прицепа и для автоматического торможения его при обрыве сцепки с тягачом.

Тормозная система состоит из тормоз­ных механизмов и их привода.

17.2. Тормозные механизмы

Тормозные механизмы предназначены для торможения вращаю­щихся колес автомобиля или одного из валов трансмиссии.

Фрикционные тормозные механизмы, получившие распространение в автомобильной промышленности, работают за счет трения вращающихся и неподвижных де­талей.

Различают барабанные и дисковые тормоза, во первых, силы трения создают­ся с помощью прижимающихся неподвиж­ных колодок на внутренней поверхности вращающегося цилиндра, во вторых, - на боковых поверхностях вращающегося диска.

Общая классификация тормозных механизмов дана на рис.17.1.

Барабанный тормозной механизм рабочей тормозной системы расположен в колесе и пред­ставляет собой пару тормозных колодок 1 (рис.17.2,а), смонтированных внутри тормозного барабана 3, вращающегося вместе со ступицей колеса. Тормозной диск и установленные на нем колодки опираются на один общий 6 или два отдельных (см.рис.17.2,б) пальца и стянуты пружиной 5 (см.рис.17.2,а). Фрик­ционные накладки 2 прикреплены к поверхности колодок, обращенной к тор­мозному барабану. При торможении колодки раздвигаются кулаками или порш­нями гидроцилиндра до соприкосновения с тормозным барабаном. Трение колодок о барабан вызывает торможение колес. Пружина 5 возвращает колодки в исходное положение, когда воздействие на тормозную педаль прекращается.

Рис.17.1. Классификация тормозных механизмов

Характер действия приводных сил зависит от расположения опор колодок. Если поршни гидроцилиндра имеют одинаковые диаметры (см.рис.17.2,в), колодки раздвигаются равными приводными силами Р₁ и Р₂. R_y1 и R_y2 – реакции барабана на колод­ки, R_x1 и R_x2 – силы трения между ко­лодками и барабаном. Колодка назы­вается первичной, если момент силы R_x1 относительно опоры колодки действует в ту же сторону, что и момент силы Р₁, и увеличивает прижатие колодки.

Колодка называется вторичной, если момент силы R_x2 направлен в обратную сторону по отноше­нию силы Р₂ и, следовательно, ослабляет прижатие колодки к барабану. При такой конструкции первичная колодка будет постоянно находиться под действием большей силы трения и быстрее изно­сится, чем вторичная. Для равномерного изнашивания фрикционную накладку на первичной ко­лодке делают больших размеров, чем на вторичной.

Рис.17.2. Схема расположения колодок барабанного тормозного механизма: а – на общей опоре; б и в – на отдельных опорах с раздвигающими усилиями соответственно от кулака и поршней гидроцилиндра; г – с размещением опор на противоположных сторонах тормозного диска; д – плавающих; е – с опорой на подвижный упор; 1 – колодка; 2 – фрикционная накладка колодки; 3 – тормозной барабан; 4 – разжимной кулак; 5 – стяжная пружина; 6 – пальцы колодок

При размещении опор колодок на противоположных сторонах тормозного диска (рис.17.2,г) на обе колодки действуют одинаковые силы Р₁= Р₂. Моменты сил трения R_x1 и R_x2 будут направлены в ту же сторону, что и моменты сил Р, и, следовательно, обе колодки работают как первичные. Тормозной механизм не создает дополнительных нагрузок на подшипники колес, так как силы, действующие на тормозной барабан, равны по величине и уравновешены в одинаковой степени. При прочих равных условиях он создает больший тормозной момент по сравнению с моментом тормозных механизмов, выполненных по первым схемам. В процессе торможения при движении автомобиля задним ходом обе колодки работают как вторичные, и тормозной момент заметно уменьшается.

По схеме рис.17.2,д нижние концы «плаваю­щих» колодок пружиной прижимаются к трапециевидно­му упору, закрепленному на тормозном диске. Силы трения затягивают колодки в направлении вращения барабана, позволяя им самоустанавливаться по внутренней поверхности барабана.

Тормозной механизм с серводействием показан на рис.17.2,е. Разжимающее устройство действует на верхние концы колодок. В этом случае левая колодка, имеющая более слабые пружины, первой прижимается к барабану и через нижний подвиж­ный упор передает усилие на правую колодку, прижимая ее к барабану. Обе колодки действуют как первичные.

Дисковые тормозные механизмы уста­новлены на передних колесах большинства современных легковых автомобилей. По сравнению с барабанными они обла­дают более высокой эффективностью. Ими оснащают передние колеса автомобиля, так как именно на них приходится более значи­тельная часть тормозных сил.

Вращаю­щийся диск связанный со ступицей колеса, с двух сторон охвачен скобой, внутри которой имеются гидро­цилиндры. Поршни гидроцилиндров прижимают к диску тормозные колодки, в резуль­тате чего происходит торможение. Скоба может быть неподвижной (рис.17.3,а) или имеет возможность совершать пере­мещения (рис.17.3,б) перпендикулярно плоскости тормозного диска.

Рис.17.3. Дисковые тормозные механизмы: а и б – схемы дисковых тормозных механизмов с неподвижной и подвижной скобой; 1 – диск; 2 и 5 – половинки

скобы; 3 – гидроцилиндры; 4 – каналы; 6 – тормозные колодки

При непод­вижной скобе колодки под действием поршней одновременно с двух сторон прижимаются к диску, в этом случае получается более жесткая, однако чувствитель­ная к перегреву конструкция. При подвиж­ной плавающей скобе один из поршней (на рисунке левый поршень), прижимаясь к вращающему диску, заставляет переме­щаться скобу, которая прижимает к диску вторую неподвижную колодку. При этом варианте получается более равномер­ное торможение.

По первому способу устроены тормоз­ные механизмы передних колес автомоби­лей ВАЗ-2103, -2105, -2106, -21013, «Москвич-2140» и ГАЗ-3102 «Волга», по второму – тормозные механизмы передних колес автомобилей ВАЗ-2108 и АЗЛК-2141.