Типы тормозных механизмов. Требования, предъявляемые к ним

Тормозные механизмы осуществляют торможение автомобиля, создавая принудительное замедление путем создания сопротивления движению. Автомобили могут быть оборудованы тормозными механизмами разных типов (рис. 10.1).

Тормозные механизмы

По принципу действия

По форме поверхностей

По расположению

Фрикционные

Гидравлические

Электрические

Барабанные

Дисковые

Компрессорные

Колесные

Трансмиссионные

Расположенные на кузове

Расположенные у двигателя

Рис. 10.1. Типы тормозных механизмов

Фрикционные тормоза создают искусственное сопротивление движению автомобиля за счет сил трения, возникающих между вращающимися деталями – ротором и неподвижными деталями – статором. В качестве ротора могут применяться барабаны и диски, соответственно тормозные механизмы барабанного и дискового типа. В качестве статора могут быть неподвижно закрепленные колодки на тормозном щите (колодочные тормоза) или лента, закрепленная на тормозном щите (ленточные тормоза). В дисковых тормозах в качестве статора выступает вращающийся диск, в качестве ротора тормозные колодки, закрепленные на суппорте.

Барабанные колодочные тормозные механизмы широко применяются грузовых автомобилях. На легковых автомобилях их применение в настоящее время сокращается. Имеет место компоновочное решение, при котором передние тормоза дисковые, а задние тормоза барабанные. Барабанные тормоза по сравнению с дисковыми эффективнее, они лучше защищены от воздействия внешних агрессивных сред. Однако они имеют большую массу и нестабильные выходные характеристики.

Барабанные ленточные тормозные механизмы в качестве колесых тормозов не применяются. В редких случаях они используются в качестве трансмиссионного тормозного механизма.

Дисковые тормозные механизмы широко используются на легковых автомобилях, в том числе в комбинации с барабанными. Последние годы дисковые тормоза все шире применяются и на грузовых автомобилях. Дисковые тормоза по сравнению с барабанными имеют меньшую массу, более компактны, имеют стабильнее выходные характеристики, лучше лхлаждаются и очищаются от влаги. Они хорошо работают совместно с антиблокировочными системами торможения. Однако дисковые тормоза менее эффективны и поэтому требуют повышенных приводных сил, что увеличивает удельные давления на тормозные накладки и ускоряет их износ.

Электрические и гидравлические тормозные механизмы применяются в качестве тормозов-замедлителей, устанавливаемых в трансмиссии. Они обеспечивают служебное торможение автомобиля, без задействования тормозных механизмов рабочей системы.

Компрессорные тормоза-замедлители представляет собой моторный тормоз, использующие противодавление отработавших газов в выхлопной трубе. Для этого в приемной трубе глушителя устанавливается заслонка на оси с приводным рычагом. Для создания противодавления и компрессорного эффекта приемная труба глушителя перекрывается заслонкой при включенной передаче в коробке. Одновременно прекращается подача топлива в цилиндры двигателя и он работает как компрессор. Создаваемый на коленчатом валу тормозной момент увеличивается за счет передаточного отношения трансмиссии. В результате момент торможения двигателем увеличивается в копрессорном режиме вдвое. Однако применение компрессорного тормоза-замедлителя требует специального устройства, предотвращающего выброс масла из воздушного фильтра из-за попадания сжатого воздуха в воздушный фильтр.

При торможении автомобиля требуется поглощение большого количества энергии и быстрого его рассеяния. Тормозные механизмы работают в условиях высоких и переменных нагрузок и скоростей движения, подверженности воздействию дорожных и атмосферных факторов. Поэтому к тормозным механизмам предъявляется ряд специфических требований, которые должны быть выполнены соответствующими конструктивными решениями. Тормозные механизмы должны обеспечивать:

• высокую эффективность при относительно небольших габаритах;

• достаточную энергоемкость для поглощения выделяемого при торможении тепла;

• хорошую теплоотдачу для быстрого рассеяния тепла;

• стабильность тормозного момента при изменениях внешних и внутренних факторов;

• высокую конструктивную надежность и долговечность трущихся пар;

• плавность действия, отсутствие вибрации и шума.

При оценке конструкции тормозного механизма обычно используются следующие оценочные параметры: эффективность, стабильность, уравновешенность, реверсивность.

Эффективность тормозного механизма оценивается с помощью коэффициента K_э, представляющего собой отношение тормозного момента М_T к моменту М_пр приводных сил Р_пр, приложенных на радиусе барабана r_пр или среднем радиусе диска r_ср:

K_э = , (10.1)

где r_пр – радиус действия приводной силы; r_пр = r_пр для барабанных тормозов и r_пр = r_ср – для дисковых тормозов.

Эффективность тормозных механизмов оценивается как при движении автомобиля в процессе торможения вперед, так и назад.

В барабанных тормозных механизмах коэффициент эффективности определяется для каждой из колодок. При одностороннем расположении гидравлического разжимного устройства (рис. 10.2, 10.3. 10.4) вращение барабана и поворот колодки вокруг оси могут совпадать – такие колодки называют самозаклинивающими или активными, а могут и быть противоположного направления - такие колодки называют самоотжимными или пассивными.

Коэффициент эффективности колодок определяется отношением тормозного момента, создаваемого данной колодкой к моенту приводной силы на ней:

K_Э1 = и K_Э2 = . (10.2)

Стабильность тормозного механизма оценивается зависимостью коэффициента эффективности K_э от изменения коэффициента трения μ трущейся пары в виде графика функции K_э = f (μ) (рис. 10.10).Лучшую стабильность обеспечивают дисковые тормозные механизмы и тормозные механизмы с разжимным кулаком , имеющиес линейную характеристику K_э = f (μ).

От стабильности зависит обеспечение равных тормозных сил не только одного моста, но и их бортовая равномерность, что определяет безопасность автомобиля при торможении.

Уравновешенность тормозного механизма определяется по величине создаваемой силами трения при торможении дополнительной нагрузки на подшипники колес и другие детали автомобиля. Считается неуравновешенным тормозной механизм, у которого в процессе торможения происходит дополнительное нагружение подшипников колес автомобиля. В дисковых тормозных механизмах вопрос уравновешенности решается за счет соответствующей установки суппорта.

Реверсивность характеризует изменение эффективности тормозного механизма при торможении автомобиля в процессе движения вперед и при движении назад.