20.1.58. Тормозные механизмы. Конструкция барабанных механизмов.

Фрикционные тормозные механизмы по виду вращающейся де­тали делятся на барабанные и дисковые, по типу неподвижной детали - на колодочные и ленточные. Наиболее распространены колодочные механизмы, ленточные иногда применяют в стояночных тормозных системах. По месту установки тормозные механизмы подразделяют на колесные и трансмиссионные, последние, как правило, входят в стояночную тормозную систему. Барабанные тормозные механизмы.На рис. 14.2 показан барабанный тормозной механизм. Опорная деталь 3, называемая тормозным щитом, жестко (клепкой или бол­тами) соединяется с балкой моста или при независимой подвеске— с деталью ее направляющего устройства. На щите установлены: рабочий цилиндр 2, опорные болты 13 колодок, дополнительные опоры 7 колодок и регулировочные пластины 11. На опорные болты 13 через шайбы 12 установлены колодки 1 и 5. На автомобилях, имеющих относительно небольшую массу, применяют колодки, изготовленные из двух листовых деталей. Узкая опора таких колодок не может предотвратить их поперечного (вдоль оси колеса) качания, для устранения которого применяются дополнительные опоры 7. В показанной на рис. 14.7 конструкции тормозного механизма тя­желого автомобиля колодки изготовлены литьем (иногда для их изготовления используют легкие сплавы). Большая величина опор­ных реакций вынуждает использовать широкие опоры 5 колодок. Такое устройство опор усложняет и удорожает конструкцию, но позволяет исключить вибрации колодок и обходиться без допол­нительных опор колодок в поперечном направлении.

Противоположные опорам концы колодок взаимодействуют с разжимным устройством, в конструкции, показанной нарис. 14,2,— поршнями гидроцилиндра 2. При появлении в цилиндре давления жидкости поршни прижимают колодки изнутри к тормозному ба­рабану (на рисунке он не показан). При падении давления жидкости до атмосферного колодки возвращаются на прежнее место под дей­ствием стяжной возвратной пружины 4. Для увеличения коэффи­циента трения и увеличения долговечности фрикционных пар ко­лодки снабжаются фрикционными накладками 6 и 8. Раньше на­кладки всегда крепились к колодкам с помощью заклепок, но так как накладки, во избежание повреждения рабочей поверхности ба­рабана, можно изнашивать только до уровня заклепок, это сокращало срок службы накладок и приводило к неполному их использованию. Тормозные механизмы современных легковых и легких грузовых автомобилей имеют приклеенные накладки, но, выпускаемые в ка­честве запасных частей, иногда имеют отверстия под заклепки. Это связано с тем, что в эксплуатации не всегда имеются условия для наклеивания накладок. Если накладки отличаются большими размерами, то по технологическим соображениям их выполняют из двух частей. Для установления нужной величины зазора между колодками и барабаном при сборке механизма, а также для компенсации уве­личения зазора после изнашивания накладки применяют регули­ровки. Для конструкций, относящихся к типу, показанному на рис. 14.2, обычно их две, первую осуществляют за счет специального устройства шайб 12. Эти шайбы имеют внешнюю цилиндрическую поверхность, эксцентричную относительно оси болтов 13. На внут­ренней поверхности шайб имеются лыски, взаимодействующие с соответствующими лысками болтов, в результате чего при вращении болтов шайбы вращаются вместе с ними, а оси качания колодок описывают в пространстве цилиндрические поверхности, изменяя свое положение относительно рабочей поверхности барабана. Опи­санная регулировка позволяет при сборке механизма правильно выставить колодку относительно барабана. Шайбы находятся в месте, где возможна высокая влажность. Поэтому с целью уменьшения коррозии шайбы часто изготавливаются из латуни. Вторая регулировка производится болтом 9, жестко связанным с фигурной пластиной 11, называемой улиткой, которая при вра­щении болта перемещает колодку 1. Данная регулировка позволяет устанавливать необходимую величину зазора при сборке и поддер­живать ее по мере изнашивания накладок. Фиксация деталей после регулировки осуществляется гайками 14 и пружинами 10. Регулировка зазора при помощи улитки требует определенной квалификации и увеличивает затраты, необходимые для обслуживания автомобиля. Поэтому на современных автомо­билях она заменена автоматической. На рис. 14.2 показано, что при вращении тормозного барабана против часовой стрелки (такое направление вращения будем при­нимать и в дальнейших рассуждениях) его взаимодействие с ко­лодками приводит к возникновению на поверхности накладок эле­ментарных сил трения dP. Ради упрощения изложения примем, что равнодействующие элементарных сил Р_t1 и Р_t2 приложены посе­редине колодок. Очевидно, что на левой колодке крутящий момент от сил трения b*Р_t1 сложится с крутящим моментом от приводной силы а*Р₁ а на правой колодке крутящий момент от сил трения — b*Р_t2 будет вычитаться из крутящего момента приводной силы — а*Р₂. Таким образом, левая колодка будет работать с самоусилением (она называется активной), а правая — с самоослаблением (онаназывается пассивной). Для того чтобы накладки обеих колодок изнашивались примерно одинаково, их часто (как показано на рис. 14.2), делают разной длины. Эффект самоусиления весьма важен для работы барабанных тормозных механизмов. Самоусиление активной колодки по вели­чине больше, чем самоослабление пассивной, что приводит к уве­личению общего момента трения всего механизма. Самоусиление тормозного механизма можно увеличить, приме­нив разнесенные рабочие цилиндры. Такое решение по­зволяет повысить момент трения примерно на 40% по сравнению с механизмом, показанным на рис. 14.2, но только при движении автомобиля вперед. При движении автомобиля назад момент трения будет существенно меньше. Однако тормозным механизмам с большим самоусилением присущ крупный недостаток, который удобно объяснить с помощью рис. 14.6, на котором приведена зависимость тормозного момента М_t от ко­эффициента трения ц пары «барабан—колодка» для различных тор­мозных механизмов. Из графика видна высокая эффективность тор­мозного механизма со связанными опорами колодок, но одновре­менно видна и большая зависимость создаваемого таким механизмом тормозного момента от коэффициента трения. Если тормозной мо­мент М_t механизма без самоусиления при уменьшении коэффи­циента трения, например на 20% уменьшается на эту же величину (∆M_t1 = 0,2 M_t1), то тормозной момент механизма с большим са­моусилением M_t4 в тех же условиях снижается примерно на треть (∆M_t4 = 0,33 M_t4). Из этого можно сделать вывод о низкой ста­бильности механизмов с большим самоусилением. В случае, когда в тормозные механизмы одного борта автомобиля попадет, например, вода, снижающая коэффициент трения, такие тормозные механизмы становятся просто опасными, так как при торможении из-за боль­шого неравенства бортовых тормозных сил автомобиль потеряет устойчивость. Поэтому после освоения вакуумных усилителей от использования подобных тормозных механизмов в качестве колесных отказались, хотя некоторое время они продолжали применяться как трансмиссионные стояночные тормозные механизмы, неста­бильность которых не столь опасна.

Барабанные тормозные механизмы имеют весьма существенный недостаток, заключающийся в сложности обеспечения эффективного отвода выделяющегося при работе механизма тепла. Это объясняется несколькими обстоятельствами: 1.внутренняя поверхность барабана примерно наполовину закрыта от охлаждающего воздуха фрикционными накладками; 2. воздушный объем, заключенный внутри барабана, очень плохо обменивается с окружающим воздухом. Улучшить воздухообмен в данном случае затруднительно из-за опасности ухудшения грязезащиты тормозного механизма; 3. ограниченная, хотя и неплохая, теплопроводность металлов не позволяет тепловому потоку быстро достичь внешней поверх­ности барабана.

В результате энергоемкость барабанных тормозных механизмов оказывается невысокой. Поэтому на скоростных автомобильных транспортных средствах барабанные механизмы постепенно вытес­няются дисковыми.