Оценка барабанных колодочных механизмов различных типов.

Барабанные колодочные тормозные механизмы могут быть выполнены по следующим основным конструктивным схемам:

- с равными приводными силами и односторонним расположением опор;

- с равными приводными силами и разнесенными опорами;

- с равными перемещениями колодок;

- с самоусилением.

 

При анализе силового взаимодействия тормозных колодок с тормозным барабаном примем следующие допущения:

а) накладки расположены симметрично относительно горизонтальной оси;

б) равнодействующие элементарных нормальных сил проходят через центр тормозного механизма.

Колодку, которая моментом трения прижимается к тормозному барабану, принято называть активной; колодку, которая моментом трения отжимается от тормозного барабана - пассивной. Иногда активную колодку называют самоприжимной или первичной, а пассивную колодку - самоотжимной или вторичной).

Тормозной механизм с равными приводными силами и односторонним расположением опор (рис.4).

Рис.4. Тормозной механизм с равными приводными силами и

односторонним расположением опор и его статическая

характеристика

 

На схеме = = Р - приводные силы; , - равнодействующие нормальных сил, действующих со стороны тормозного барабана на колодки; , - силы трения, действующие на колодки; , , , - реакции опор.

Момент трения, создаваемый активной колодкой можно определить:

При ∞ - тормозной механизм заклинивается.

 

Момент трения, создаваемый пассивной колодкой:

Тормозной момент, создаваемый обеими колодками:

Реакции опор:

активной колодки ,

пассивной колодки ,

 

В дальнейшем для сравнительной оценки различных схем тормозных механизмов введем упрощения - будем считать , = 1; m = 0,35.

Оценить тормозной механизм можно по следующим параметрам:

1. Отношение тормозных моментов, создаваемых активной и пассивной колодками:

или, с учетом принятых выше упрощений:

При принятых упрощениях активная колодка обеспечивает примерно в 2 раза больший тормозной момент по сравнению с пассивной, что приводит к ускоренному ее изнашиванию.

Для того чтобы уравновесить износ накладок, необходимо сделать давления накладок одинаковыми, что достигается уменьшением длины пассивной накладки (ГАЗ-53). Возможно применение ступенчатых цилиндров, в которых поршень большего цилиндра воздействует на пассивную колодку, но при этом неоправданно усложняется конструкция

2. Коэффициент тормозной эффективности (при тех же упрощениях):

3. Тормозная эффективность одинакова независимо от направления движения.

4. Статическая характеристика тормозного механизма нелинейна, что свидетельствует о недостаточной стабильности.

5. В результате неуравновешенности и , при торможении на подшипники ступицы колеса действует дополнительная нагрузка

 

Тормозной механизм с равными приводными силами и разнесенными опорами (рис.5.).

Рис.5. Схема тормозного механизма с равными приводными силами и

разнесенными опорами и его статическая характеристика

 

В этом тормозном механизме обе колодки активные при движении вперед, поэтому тормозные моменты, создаваемые обеими колодками, одинаковы:

Суммарный момент тормозного механизма:

Оценка тормозного механизма:

1. Давления на поверхности обеих накладок одинаковы, следовательно, обе накладки имеют одинаковый износ;

2. Коэффициент тормозной эффективности при принятых упрощениях

т. е. тормозной момент несколько больше приводного;

3. На заднем ходу эффективность тормозного механизма снижается примерно в 2 раза; этим объясняется, что такой тормозной механизм используют только для передних колес (ГАЗ-24, «Москвич-408», ГАЗ-66);

4. Тормозной механизм уравновешенный.

 

Тормозной механизм с равными перемещениями колодок – (рис.6).

Рис.6. Схема тормозного механизма с равными перемещениями колодок и

его статическая характеристика

 

Профиль разжимного кулака симметричен, поэтому перемещения и деформации колодок, накладок и тормозного барабана одинаковы. Из этого следует, что нормальные силы, а следовательно, и силы трения одинаковы на обеих колодках. Однако приводные силы не одинаковы, так как активная колодка воспринимает меньшую приводную силу по сравнению с пассивной:

; ;

Момент трения:

активной колодки

пассивной колодки

Суммарный момент тормозного механизма:

Оценка тормозного механизма:

1. Давления на поверхности накладок одинаковы, следовательно, обе накладки имеют одинаковый износ.

2. Коэффициент тормозной эффективности:

т. е. тормозной момент меньше приводного - тормозной механизм недостаточно эффективен;

3. Тормозная эффективность одинакова независимо от направления движения;

4. Статическая характеристика линейна, тормозной механизм стабилен;

5. Тормозной механизм уравновешен.

 

Тормозной механизм с равными перемещениями колодок широко применяется на грузовых автомобилях и автобусах, оснащенных тормозным пневмоприводом.

Тормозной механизм с самоусилением (сервотормоз)

Схема сил, действующих на колодки тормозного механизма, и его статическая характеристика показаны на рис.7. На схеме показан сервотормоз одностороннего действия. В этом механизме во время торможения при движении вперед обе колодки являются активными, на заднем ходу — пассивными.

Рис.7. Сервотормоз и его статическая характеристика

 

Момент трения, создаваемый первой активной колодкой:

Так как приводное усилие, действующее на вторую активную колодку , то момент трения, создаваемый второй активной колодкой:

Учитывая, что , после упрощения получим:

т. е. приводная сила на второй активной колодке примерно в 2 раза больше, чем на первой, вследствие чего тормозная эффективность второй активной колодки также примерно в 2 раза выше.

Суммарный момент тормозного механизма

Оценка тормозного механизма:

1. Давления на поверхности накладок неодинаковы, в результате чего накладка второй активной колодки изнашивается интенсивней;

2. Коэффициент тормозной эффективности

3. Сервотормоз одностороннего действия имеет примерно в 3 раза меньшую эффективность на заднем ходу; двусторонний Сервотормоз имеет одинаковую эффективность независимо от направления движения;

4. Имеет наименьшую стабильность по сравнению со всеми другими типами тормозных механизмов;

5. Неуравновешен.

 

Из-за большой величины коэффициента тормозной эффективности, малой стабильности и большой неуравновешенности этот тормозной механизм, вызывающий чрезмерно резкое торможение, в современных автомобилях в качестве колесного тормозного механизма не применяется. В то же время сервотормоз довольно широко используется в качестве трансмиссионного тормозного механизма (ГАЗ-53, автомобили МАЗ).

На рис.8 приведен сводный график статических характеристик, позволяющий сравнить рассмотренные выше тормозные механизмы.

Рис.8. Сводный график статических характеристик тормозных

механизмов различных типов:

1 - дисковый; 2 - с равными перемещениями колодок; 3 - с односторонним размещением

опор и равными приводными силами; 4 - с разнесенными опорами и равными приводными

силами; 5 - сервотормоз

Другие конструкции барабанных тормозных механизмов

В отличие от рассмотренных ранее конструкций, где тормозные колодки имеют одну степень свободы, так как шарнирно опираются на неподвижную опору, тормозные механизмы с плавающими колодками имеют две степени свободы. Такая установка дает возможность колодкам самоустанавливаться, что обеспечивает несколько больший рабочий угол охвата накладок, более равномерный их износ и несколько большую тормозную эффективность. Тормозной механизм с плавающими самоустанавливающимися колодками, нижние концы которых прижимаются пружиной к кронштейну, закрепленному на тормозном опорном диске, применяется для задних колес автомобилей ВАЗ, а также для всех колес автомобиля КАЗ-4540. Особенностями тормозных механизмов автомобиля КАЗ-4540 являются клиновые разжимные устройства, причем в передних тормозных механизмах применяются два разжимных устройства, размещенных по обеим концам колодок. Такая конструкция позволяет увеличить приводную силу, так как одну тормозную камеру большого размера трудно разместить у переднего колеса. Вместе с тем две тормозные камеры обеспечивают равномерный износ накладок. Тормозные механизмы с клиновым разжимным устройством получают все более широкое применение на грузовых автомобилях и автобусах с тормозным пневмоприводом, благодаря более высокому КПД клинового разжимного устройства и меньшим размерам пневматических тормозных камер.