Тормозные механизмы

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.

14.4.1. 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 /колодок и регулировочные пластины П. На опорные болты 13 через шайбы 12 установлены колодки / и 5. На автомобилях, имеющих относительно небольшую массу, применяют колодки, из-

Рис. 14.2. Барабанный тормозной механизм

готовленные 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 на рис. 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, как в случае, показанном на рис. 14.7, 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.

В показанной на рис. 14.7 конструкции тормозного механизма тяжелого автомобиля для осуществления сборочной регулировки цилиндрическая поверхность опорного пальца 5, с которой взаи­модействует колодка, выполняется эксцентрично относительно оси пальца. Такая регулировка довольно груба, так как не учитывает изменения радиуса барабана в результате его изнашивания и рас­точки, производимой время от времени с целью устранения неци-линдричности рабочей поверхности барабана, образовавшейся в ре­зультате изнашивания. Гораздо лучший результат как с точки зрения сокращения времени приработки новых накладок, так и с точки зрения повышения эффективности тормозов в период этой при­работки дает индивидуальная обточка пары накладок, закрепленных на колодках под конкретный размер барабана, перед сборкой тор­мозного механизма.

На рис. 14.3 показана конструкция тормозного механизма, в которой колодка имеет две степени свободы. Она может вращаться, перекатываясь по опоре, и, независимо от этого скользить вдоль опоры. При таком техническом решении колодка во время сраба­тывания тормозного механизма самоустанавливается относительно барабана, в результате чего отпадает необходимость в первой сбо­рочной регулировке. Недостатком описанной конструкции является отсутствие жесткой фиксации колодок, из-за чего они склонны к вибрациям. Такие конструкции применяются обычно только на легких автомобилях.

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^\ и Р^ приложены посе­редине колодок. Очевидно, что на левой колодке крутящий момент от сил трения - Ь • Pl{ сложится с крутящим моментом от приводной силы - а • /•], а на правой колодке крутящий момент от сил трения -b • Рт2 будет вычитаться из крутящего момента приводной силы -а • Рг. Таким образом, левая колодка будет работать с самоусилением (она называется активной), а правая -- с самоослаблением (она

Рис. 14.3. Барабанный тормозной механизм с плавающими колодками

Рис. 14.4. Барабанный тормозной механизм с разнесенными ра­бочими цилиндрами

называется 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 (рис. 14.4). 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. Поскольку на многих автомобилях из-за динамического перераспределения нормальных реакций требуется устанавливать впереди более мощные тормозные механизмы, чем сзади, одновременное применение тормозных механизмов, пока­занных на рис. 14.4 (на передних колесах) и рис. 14.2 (на задних колесах), позволяет обеспечить высокую степень унификации тор­мозных механизмов, использующих одинаковые тормозные бара­баны, колодки, пружины, поршни и их уплотнения.

Тормозной механизм, показанный на рис. 14.5, отличается еще большей эффективностью, чем предыдущие. Колодка 1, называемая

Рис. 14.5. Барабанный тормозной механизм с большим само­усилением (со связанными опорами колодок)

Рис. 14.6. Влияние коэффициента трения на развиваемый тормоз­ным механизмом момент

1 — механизм без самоусиления;

2 — барабанный механизм с од­ним разжимным устройством;

3 — барабанный механизм с дву­мя разжимными устройствами;

4 — барабанный механизм со связанными опорами колодок Й2 = 0,8 ц.

первичной, имеет индивидуальную возвратную пружину более слабую, чем пружина вторичной колодки 3. При приложении к механизму раз­ведения колодок приводного усилия первичная колодка первой коснется тормозного барабана и через регули­ровочный стержень 4 передаст свою опорную реакцию на вторичную ко­лодку, для которой эта реакция ока­жется приводной силой. Опорная ре­акция вторичной колодки восприни­мается упором 2. Второй поршень в рабочем цилиндре служит для при­ведения в действие тормозного ме­ханизма при заднем ходе автомобиля. В связи с тем что опорные реак­ции колодок намного больше при­водных сил, создаваемых рабочими цилиндрами, данный механизм имеет весьма большое самоусиление и дол­гое время широко использовался на больших легковых автомобилях. Однако тормозным механизмам с большим самоусилением присущ крупный недостаток, который удобно объяснить с помощью рис. 14.6, на котором приведена зависимость тормозного момента Л/т 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 Мг механизма без самоусиления при уменьшении коэффи­циента трения, например на 20% уменьшается на эту же величину (ДЛ/Т| = 0,2 Л/т]), то тормозной момент механизма с большим са­моусилением Л/т4 в тех же условиях снижается примерно на треть (ДЛ/г4 = 0,33 Л/т4). 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.

Рис. 14.7. Барабанный тормоз с рычажно-кулачковым разжимным устройством