Цель работы - изучение и оценка рабочего процесса барабанных тормозных механизмов автомобилей.
1. Силы, действующие на колодку барабанного тормозного механизма (рис.1.1)
 |
Рис.1.1. Схема сил, действующих на колодку.
 |
Колодка 1 с элементарной площадкой 2, элементарный угол обхвата которой 
прижимается к тормозному барабану (на рис. не показан) силой Р. Со стороны барабана на площадку 2 действует сила нормального давления.
где р - давление на элементарную площадку dF;
в - ширина накладки;
rв - радиус барабана;
b - угловая координата элементарной площадки.
Элементарная сила трения, вызываемая силой dPn
Элементарный момент трения силы dPt
 |
Тормозной момент, создаваемый колодкой
 |
При синусоидальном законе распределения давления по длине накладки Р=Рмах ·sinb тормозной момент определяется по зависимости
 |
В расчетах, как правило, принимают распределение давления по длине накладки равномерным, т.е. Р=const.
В связи с этим при равномерном распределении давления тормозной момент определяют по зависимости
где b0=b2-b1, рад – угол обхвата накладки.
b0=90°…120°
Равнодействующая сил трения Рt0, отстоящая от геометрического центра колодок на величину приведенного радиуса r, приводится к радиусу тормозного барабана и находится коэффициент К0 из условия равенства моментов трения на колодках и расчетного
где Рt - сила трения, действующая на колодку на радиусе rб.
Обозначив
,
имеем Р0t =РtК0 и соответственно Р0п=РпК0.
 |
Коэффициент К0 может быть определен по графику (рис.1.2.)
Рис.1.2. График К0=¦(b0)
2. Оценка барабанных колодочных механизмов.
При анализе силового взаимодействия тормозных колодок с тормозным барабаном принимаются допущения:
- накладки расположены симметрично горизонтальной оси;
- равнодействующие элементарных нормальных сил проходят через центр тормозного механизма.
При этом колодку, которая моментом трения прижимается к тормозному барабану, называют активной, а колодку которая моментом трения отжимается от тормозного барабана- пассивной.
2.1. Тормозной механизм с равными приводными силами и односторонним расположением опор (рис.2.1.)
 |
Рис.2.1. Схема и статическая характеристика тормозного механизма.
На схеме
РI=PII=P -приводные силы;
РIП,РIIП -равнодействующие нормальных сил, действующих со стороны тормозного барабана на тормозные колодки;
RIX,RIIX,RIY,RIIY – реакции опор;
РIt,PIIt-силы трения, действующие на колодки.
Для активной колодки сумма моментов сил относительно точки А опоры колодки
Решая это уравнение относительно Р1t, учитывая,что Р1t=m·РIП, имеем
 |
Момент трения, создаваемый активной колодкой и тормозной механизм заклинивается.
 |
Если Ко·а=m·rб, то
Для пассивной колодки сумма моментов сил относительно точки опоры колодки определяется уравнением
Момент трения создаваемый пассивной колодкой
 |
Суммарный тормозной момент обеих колодок
 |
Реакции опор:
активной колодки
 |
пассивной колодки
 |
Ввиду малого различия а и rб можно, с целью упрощения, полагать а=rб. Кроме того, будем считать К0 =1 и m=0.35. Тогда оценить тормозной механизм можно по следующим параметрам:
 |
-отношению тормозных моментов, создаваемых активной и пассивной колодками
Учитывая вышеуказанные допущения, будем иметь
 |
Это свидетельствует о том, что активная колодка обеспечивает примерно в 2 раза больший тормозной момент в сравнении с пассивной, что приводит к ускоренному ее изнашиванию.
Для выравнивания износа накладок колодок выравнивают давление их путем уменьшения длины активной части пассивной накладки (ГАЗ-53).
Для указанного тормозного механизма эффективность торможения одинакова при движении вперед и назад, а статическая характеристика нелинейна, что свидетельствует о недостаточной стабильности.
Вследствие неуравновешенности РIП >< РIIП и РIt >< РIIt и при торможении на подшипники ступицы колеса действует дополнительная нагрузка. Коэффициент тормозной эффективности (при допущениях)
 |
2.2. Тормозной механизм с равными приводными силами и разнесенными опорами (рис.2.2)
 |
Рис.2.2. Схема и статическая характеристика тормозного механизма.
В этом тормозном механизме при движении вперед обе колодки активные и тормозные моменты, создаваемые ими, одинаковы.
 |
Суммарный момент тормозного механизма
 |
Давление на поверхностях обеих накладок одинаковы, накладки изнашиваются также одинаково. Коэффициент тормозной эффективности Кэ=2m/(1-m)=1.08, т.е. тормозной момент незначительно больше приводного.
На заднем ходу эффективность тормозного механизма снижается примерно вдвое.
Этот механизм - уравновешенный, его используют только в передних колесах ГАЗ-24, Москвич-408, ГАЗ-66.
2.3. Тормозной механизм с равными перемещениями колодок (рис.2.3.).
 |
Рис.2.3. Cхема и статическая характеристика тормозного механизма.
В силу симметрии разжимного кулака перемещения и деформация звеньев одинаковы. Поэтому нормальные силы и силы трения одинаковы на обеих колодках. Приводные силы неодинаковы, т.к. активная колодка воспринимает меньшую приводную силу, чем пассивная.
РIП=РIIП и РIt=РIIt; РI><РII
Момент трения:
активной колодки
 |
пассивной колодки
 |
Суммарный момент тормозного механизма
 |
Связь между силами РI и РII устанавливается из соотношений:
 |
Так как РПI=РПII, то
или 
 |
Имея в виду принятые допущения, получаем
Так как давления на поверхностях накладок одинаковы, то обе накладки имеют одинаковый износ. Коэффициент тормозной эффективности Кэ=2m, т.е. тормозной момент меньше приводного, вследствие чего тормозной привод недостаточно эффективен. Тормозная эффективность одинакова при движении вперед и назад. Статическая характеристика линейна и тормозной механизм стабилен и уравновешен.
Этот механизм широко применяется на грузовых автомобилях и автобусах, оснащенных пневмоприводном.
2.4. Тормозной механизм с большим самоусилением (сервотормоз) (рис.2.4.).
На рис.2.4. представлена схема сил, действующих на звенья механизма одностороннего действия. В рассматриваемой схеме во время движения вперед при торможении обе колодки являются активными. На заднем ходу – пассивными.
 |
Рис.2.4.
Момент трения создаваемый первой колодкой
 |
В связи с тем, что приводное усилие, действующее на вторую колодку РII=RIX, то момент трения, создаваемый этой активной колодкой.
 |
Так как
 |
то
 |
Преобразуя это выражение, имеем РII=2PI, т.е. приводная сила на второй активной колодке в 2 раза больше, чем на первой, вследствие чего и тормозная активность ее также выше в 2 раза, чем первой.
Суммарный момент тормозного механизма
 |
Оценка тормозного механизма:
-давления на поверхностях накладок различны, поэтому вторая активная колодка изнашивается более интенсивно;
-коэффициент тормозной активности
 |
-сервотормоз одностороннего действия имеет почти в 3 раза меньшую эффективность на заднем ходу;
-двухсторонний сервотормоз имеет одинаковую эффективность независимо от направления движения;
-сервотормоз имеет наименьшую стабильность в сравнении со всеми другими тормозными механизмами и неуравновешен.
Механизм вызывает резкое торможение, поэтому в современных автомобилях не применяется в качестве колесного тормоза. Его используют как трансмиссионное тормозное устройство (ГАЗ-53, МАЗ).
Тормозные механизмы с двумя степенями подвижности колодок более эффективны и долговечны, вследствие самоустановки колодок относительно тормозного барабана.
