книги из ГПНТБ / Теория и конструкция боевых колесных машин

1.Простые или с односторонним расположением опор. В зави­ симости от разжимного устройства различают простые тормоза с равными приводными силами или с равными перемещениями.

2.Уравновешенные или с разнесенными опорами только при пе­

реднем ходе или при переднем и заднем ходе автомобиля.

3. С усилением или серводействием, возможным только при пе­ реднем ходе автомобиля или при переднем и заднем ходе автомо­ биля.

Рассмотрим тормоза, для которых действующие силы изобра­ жены на рис. 171, а значения сил и моментов, полученные из урав­ нений равновесия, сведены в табл. 22 (индексы 1 и 2 соответствуют передней и задней колодкам).

действующими непосредственно на колодки.

Тормоз с равными приводными силами представляет собой про­ стую и надежную конструкцию. Однако из приведенного выше при­ мера видно, что первичная колодка прижата к барабану значи­ тельно сильнее вторичной, что приводит к более быстрому износу тормозной обшивки первичной колодки.

Некоторое выравнивание степени износа тормозных накладок обеих колодок достигается: 1) увеличением длины накладки пер­ вичной колодки по сравнению со вторичной или выполнением коло­ док разными по длине: 2) увеличением толщины накладки первич-

320

Т а б л и ц а 22

Приводные силы и тормозной момент колодочных тормозов основных типов

ной колодки; 3) применением ступенчатого рабочего цилиндра гид­ равлического привода, обеспечивающего Р2 > Р\.

В рассматриваемом тормозе (рис. 171,а) Х х ф Х 2 и У, Ф Уг, поэтому подшипники колеса при торможении нагружаются допол­ нительной силой, составляющие которой для приведенных выше дан­ ных имеют следующие значения: Х\ — Х 2 — 2,47 Я и У] — У2 = 0,74 Р. Следовательно, тормоз является неуравновешенным.

Втормозе с односторонним расположением опор равные пере­ мещения колодок возможны при механических разжимных устрой­ ствах в виде симметричного кулака (грузовые автомобили ЗИЛ, МАЗ, Краз) или клина.

Втормозе с равными перемещениями колодок (рис. 171,6) име­ ем Xi — Х 2; Y1 = У2 и, как следствие, одинаковый износ накладок. Однако приводные силы получаются разными: Р\ < Р2. Недостат­ ком данного тормоза является несколько меньший тормозной мо­ мент, чем у тормоза предыдущего типа (см. табл. 22).

Втормозе с разнесенными опорами (рис. 171, в) обе колодки являются первичными. Это, с одной стороны, увеличивает тормозной момент, а с другой, обеспечивает одинаковый износ колодок и делает тормоз уравновешенным, так как дополнительная нагрузка на под­ шипники колеса при торможении отсутствует.

Тормоз с разнесенными опорами применяется для передних ко­

лес отечественных легковых автомобилей, некоторых грузовых (МАЗ-537) и др. Сочетание такого тормоза с простым тормозом на задних колесах позволяет более просто получить желаемое распре-

i

Рис. 172. Колодочные тормоза:

а — с разнесенными опорами и шарнирной связью с опорными пальцами; б — с разнесенными опорами и рычажной связью с опорными пальцами; в — с «плавающими» колодками; г — с усилением при переднем и заднем ходе БТР-60П

322

при обычном тормозе до 12,6Р в тормозе с усилением). Существен­ ным недостатком тормоза с усилением является отсутствие пропор­ циональности приводных сил и момента, создаваемого тормозом.

Недостатком тормоза с усилением только при переднем ходе автомобиля является меньший, чем в обычном тормозе, тормозной момент при заднем ходе автомобиля.

Тормоз, показанный на рис. 172, г, не имеет этого недостатка и дает одинаковый эффект как при переднем, так и при заднем ходе автомобиля.

Верхние концы колодок прижаты пружинами к неподвижному опорному пальцу 5, а нижние концы связаны между собой регули­ ровочной муфтой и пружиной. При торможении поршни рабочего цилиндра 6 с помощью штоков 4 воздействуют на колодки. Вслед­ ствие этого в первую очередь к барабану прижимается левая колод­ ка, имеющая более слабую пружину. Войдя в соприкосновение с тормозным барабаном, колодки перемещаются в направлении вра­ щения до упора одной из них в палец 5, после чего обе колодки ра­ ботают как первичные; так как тормоз симметричен, изменение направления вращения не меняет его действия. Все тормоза с уси­ лением являются неуравновешенными.

Изменение коэффициента трения, возможное в эксплуатации, влияет на работу тормоза и тем сильнее, чем большую роль играют силы трения. Поэтому конструкции тормозов оценивают по их чув­ ствительности к изменению коэффициента трения. Чем меньше чув­ ствительность тормоза, тем выше устойчивость автомобиля, особен­ но при аварийном торможении.

Наименьшей чувствительностью к изменению коэффициента тре­ ния обладает простой тормоз с равными перемещениями. Наоборот, наибольшая чувствительность соответствует тормозу с усилением: падение коэффициента трения у левого тормоза с 0,4 до 0,25 обус­ ловливает трехкратное отличие тормозных сил левого и правого колес.

В настоящее время наблюдается тенденция к применению про­ стых тормозов при необходимости с усилителем или тормозным при­ водом с отдельным источником энергии.

2. ДИСКОВЫЕ ТОРМОЗА

Дисковые тормоза получают все большее распространение в ка­ честве колесных тормозов. Различают две конструктивные разновид­ ности этих тормозов: 1) с вращающимся тормозным диском; 2) с вращающимся корпусом.

В первом случае со ступицей колеса связан тормозной диск 1 (рис. 173). В неподвижном корпусе 4 помещаются рабочие цилинд-

3 2 4

ры гидравлического привода. От поршней 2 осевые усилия переда­ ются на фрикционные подушки 3. Число пар фрикционных подушек может быть равно также двум или трем. Тормоз, как правило, пол-

Рис. !73. Дисковый тормоз с вра­ щающимся диском

ностыо открыт. Свободный доступ воды, пыли, грязи на поверхность диска является недостатком конструкции. Необходимо, чтобы уплот­ нение у поршней рабочих цилиндров было надежным.

Дисковый тормоз с вращающимся корпусом и пневматическим приводом изображен на рис. 174.

Тормозной механизм размещен внутри чугунного корпуса 2, на­ ружная половина которого соединена со ступицей 1. Диски 3 с фрикционными накладками располагаются между трущимися по­ верхностями корпуса и крышки корпуса. Тормоз включается с по­ мощью пневматической камеры 5, в которую подается сжатый воз­ дух по трубке 6, и восьми стальных шариков 4, помещенных между дисками. Для размещения шариков на внутренней поверхности каж­ дого диска против фрикционных накладок сделаны канавки 8. Дис­ ки стянуты пружинами 7. Часть канавки представляет наклонную плоскость, что усиливает торможение (обеспечивает серводействие).

На грузовых автомобилях большой грузоподъемности целесо­ образно устанавливать дисковый тормоз с усилением, как обладаю­ щий лучшими параметрами, чем колодочный. Применение диско­ вого тормоза без усиления обеспечивает необходимый момент тре­ ния лишь при увеличении числа поверхностей трения (числа дис­ ков), что,, однако, конструктивно не всегда приемлемо.

325

К преимуществам дисковых тормозов по-сравнению с колодоч­ ными относятся следующие:

Рис. 174. Дисковый тормоз с вращающимся корпусом

1. Возможность значительного увеличения поверхностей трения фрикционных накладок, а следовательно, уменьшения удельного давления на них.

2.Равномерное распределение давления по поверхности контак­ та и, как следствие, равномерный износ трущихся поверхностей и более редкие регулировки тормоза.

3.Большая поверхность охлаждения и хорошие условия для пего (особенно у тормозов с вращающимся диском). Испытания показывают, что в этом случае повышается эффективность тормо­ жения.

4.Уравновешенность осевых сил, действующих на диск, и отсут­ ствие сил, направленных перпендикулярно оси тормоза.

5.Более благоприятный характер деформации деталей тормоза. Диски деформируются в осевом направлении в отличие от радиаль­ ной деформации барабана колодочного тормоза, вызывающей иска­ жение его формы и нарушающей зазоры между трущимися поверх­

ностями.

6.Возможность работы с малыми зазорами, что позволяет со­ кратить время срабатывания тормоза и увеличить передаточное число.

7.Независимость эффективности торможения от степени износа накладок.

326

8.Малая чувствительность тормоза к изменению коэффициента трения.

9.Простота обеспечения одинакового тормозного момента как при переднем, так и при заднем ходе автомобиля.

10.Меньший вес тормоза при одном и том же тормозном момен­ те. Это преимущество относится к тормозу с вращающимся диском. Тормоз с вращающимся корпусом получается, как правило, более тяжелым и дорогим.

3 ИЗНОС И НАГРЕВ ТОРМОЗОВ

Процесс торможения, особенно аварийного, предполагает пере­ вод в короткое время большого количества механической энергии з тепловую.

При торможении с замедлением / т (м/сек2) мощность, поглощае­ мая тормозами, приблизительно составляет

Замедления при торможении могут составлять 6—8 м/сек?. Мощ­ ность, поглощаемая тормозами, часто превосходит мощность дви­ гателя в 4—5, а иногда и в 9—10 раз.

Нагрев тормозного барабана за одно торможение со скорости

30—40 км/ч составляет 35—45°.

Как показывают испытания, при частых торможениях автомоби­ ля на больших скоростях температура на внутренней поверхности барабана может достигать 700—800°С, а на наружной 200—250°С.

Большое количество тепла, выделяемого при торможении, ухуд­ шает тормозные качества автомобиля и ускоряет износ тормозов. При нагревании часто наблюдается уменьшение эффективности тормозов (так называемое явление фэдинга). Оно объясняется от­ части понижением коэффициента трения некоторых материалов тормозных накладок вследствие выделения при нагреве связываю­ щего вещества и образования на поверхности накладки как бы сма­ зочного слоя. Также изменяются размеры деталей тормоза из-за их нагрева. Тепло, образующееся в месте контакта трущейся пары фрикционная накладка — барабан, вызывает более сильный нагрев последнего и увеличение его радиуса.. В результате тормозной мо­ мент уменьшается, так как колодка начинает прижиматься к бара­ бану только средней частью. Кроме того, вследствие деформации барабана возрастает перемещение педали. Когда тормоз остывает, начальный радиус барабана восстанавливается, но он может ока­ заться меньше радиуса тормозной обшивки, и тогда повышается износ ее концов. Изменение радиуса барабана при нагреве не толь­ ко ухудшает тормозные свойства, по и ускоряет износ трущихся поверхностей.

К трущейся паре тормозная накладка - барабан (диск) предъ­ являются следующие основные требования:

327

1. Обеспечение коэффициента трения в пределах 0,30—0,35. Ма­ лое изменение этого коэффициента при длительном торможении и сильном нагреве, а также при повышении скорости скольжения тру­ щихся элементов.

Коэффициент трения не должен заметно меняться при попада­ нии масла или воды на трущиеся поверхности. Конструкция бараба­ на должна быть такой, чтобы на него не попадали грязь, вода и

масло.

2. Высокая прочность и жесткость. Накладка, обладающая вы­ сокой жесткостью и твердостью, имеет малые упругие деформации, что позволяет увеличивать передаточное число тормозного привода.

Тормозной барабан должен быть жестким, иначе вследствие его деформации будет ускоряться износ накладок.

3.Сохранение физических свойств накладки и барабана при на­ греве. Накладки должны выдерживать нагревание до 350—400°С без обугливания и выкрашивания и без выплавления пропитки.

4.Материал тормозной накладки не должен изменять своих свойств вследствие естественного старения.

Тормозные накладки изготавливаются из различных материалов

ив разной степени удовлетворяют перечисленным выше требова­ ниям. Широкое распространение имеют накладки из волокнистого асбеста с органическими связующими элементами (синтетические смолы, минеральные и растительные масла, каучук и т. д.). Приме­ няется также и пластмасса из эбонита с различными компонента­ ми. Тормозные накладки могут быть плетеными или прессованными.

Впоследнем случае накладка обладает большей жесткостью и луч­ ше поддается обработке, что позволяет увеличивать передаточное число тормозного привода.

Износ накладок быстро растет с увеличением температуры. Перспективными являются тормозные накладки, изготовленные

методами порошковой металлургии (металлокерамические и из прессованной металлической окалины). Металлокерамические на­ кладки и накладки из прессованной металлической окалины хорошо работают в тяжелых температурных условиях, не вызывают заеда­ ния, сохраняют стабильную величину коэффициента трения в раз­ личных условиях, в том числе при попадании на трущиеся поверх­ ности воды и грязи.

Тормозной барабан должен хорошо отводить тепло, что может быть обусловлено свойствами материала, достаточной массой, раз­ витой поверхностью охлаждения. Наряду с этим вес тормозного барабана, входящий в неподрессоренные части автомобиля, должен быть возможно меньшим.

Тормозные барабаны могут быть литыми или штампованными из одного материала (чугуна, стального литья) или биметалличе­ скими (стальные с ободом из чугуна или алюминиевых сплавов, алюминиевые со вставками из чугуна и т. п.).

Наилучшими качествами обладают биметаллические барабаны (стальные с чугунным ободом).

3 2 8