Тормоза дисковые и барабанные: отличия, плюсы и минусы

Качество балансировки колес

Расточка

Мы выяснили, как часто необходимо делать балансировку колес. Теперь разберемся в вопросе качества этой процедуры.

В общем случае качество выполняемых работ зависит от используемого оборудования, степени его износа, а также от опыта и профессионализма работников автосервиса.

Стенды для балансировки бывают мобильными и стационарными. Стационарное оборудование применяется в случаях, когда нужно отбалансировать снятые с автомобиля колесные диски. На мобильных станках можно делать балансировку, не снимая колеса с автомобиля. Считается, что переносные стенды используют для финишных работ, когда есть возможность учитывать особенности ступицы и тормозного диска. По этой причине проверку на мобильном оборудовании делают после выполнения процедуры на стационарном стенде.

Балансировочные грузики крепятся снаружи и изнутри диска либо только со внутренней его стороны. Последнему варианту часто отдается предпочтение, чтобы сохранить привлекательный внешний вид колесного диска.

Важно делать установку грузов на диске рядом друг с другом, но учитывать при этом их суммарный вес — он не должен превышать 60 г. Если это значение превысило максимально допустимое, проблема может быть связана с дефектом резины или диска. Положительный эффект от балансировки достигается только тогда, когда выявленные дефекты устранены

Положительный эффект от балансировки достигается только тогда, когда выявленные дефекты устранены.

Иногда проблема заключается и в самом балансировочном стенде (например, случилась выработка крепления). Балансировка в таком случае будет гораздо менее точной. Выработка крепления колесных дисков происходит из-за деформации посадочных конусов, которые приобретают эллиптическую форму. Данный дефект станка встречается чаще других, и он напрямую влияет на эффективность производимых работ.

Из других неполадок оборудования — нарушенная работа имеющихся в нем подшипников. Поврежденный подшипник создаст периодическое биение, что в свою очередь негативно повлияет на работу датчиков, которые будут давать неверную информацию. Делать балансировку на таком станке нельзя.

Наибольшей эффективностью обладает современное оборудование с компьютерным управлением. Оно позволяет балансировать диски с использованием системы разнесенных грузов и благодаря современному программному обеспечению справляется даже с крайне разбалансированными дисками.

Калибровка балансировочного стенда также влияет на качество выполнения процедуры. Стенды могут калиброваться в 1, 5 и 10 г. Чаще всего используется калибровка в 5 г, дающая хороший результат для большинства популярных моделей автомобилей.

Приемлемый результат дает оборудование, откалиброванное и в 10 г. Реже делают калибровку в 1 г. Она нужна лишь в случае частой эксплуатации автомобиля на высоких скоростях (более 200 км/ч).

Вакуумный усилитель тормозов

Чем большей становилась масса автомобиля, тем большее усилие требовалось приложить к педали тормоза, чтобы достаточно эффективно снизить скорость или остановить автомобиль. Было бы непростительной ошибкой не использовать те физические процессы, которые происходят во время работы двигателя. Ошибки не совершили — установили вакуумный усилитель. Почему вакуумный? Он использует разрежение, создаваемое во впускном коллекторе двигателя. Устройство такого усилителя несложное (рисунок 7.7): есть корпус, разделенный диафрагмой на две камеры – вакуумную и атмосферную. На штоке педали тормоза, внутри усилителя, установлен следящий клапан (Для простоты восприятия на рисунке 7.7 следящий клапан не показан), открывающий или перекрывающий доступ атмосферного давления в атмосферную камеру. Кроме того, установлена возвратная пружина диафрагмы усилителя. После усилителя последовательно установлен главный тормозной цилиндр.

Рисунок 7.7 Вакуумный усилитель тормозов в сборе с педалью и главным тормозным цилиндром.

Примечание
В силу различных конструктивных особенностей двигателей разрежение может подводиться не только от впускного коллектора, но и от специального вакуумного насоса. Например, для всех дизельных двигателей используется вакуумный насос, поскольку у них разрежение во впускном коллекторе небольшое.

Как это работает? Довольно просто: в исходном положении (когда тормозить никто не собирается) давление в обеих камерах одинаковое и равно давлению, создаваемому во впускном коллекторе. Как только возникнет необходимость затормозить, необходимо будет нажать на педаль тормоза — перемещение педали передастся через толкатель к следящему клапану. Клапан перекроет канал, который соединяет атмосферную камеру с вакуумной. Дальнейшее перемещение соединит атмосферную камеру с атмосферой. Возникнет перепад давления, который начнет воздействовать на диафрагму и перемещать ее, преодолевая усилие возвратной пружины, а диафрагма, в свою очередь, будет перемещать шток поршня главного тормозного цилиндра.

Примечание
Такая конструкция вакуумного усилителя обеспечивает значительное дополнение усилия (усилие может достигать пятикратного увеличения) на штоке поршня главного тормозного цилиндра, которое пропорционально усилию на педали тормоза. Если проще — чем сильнее вы будете давить на педаль, тем сильнее и эффективнее будет работать вакуумный усилитель.

Как только водитель отпустит педаль тормоза, атмосферный клапан перекроется, давление в обеих камерах усилителя выровняется, а диафрагма вернется в исходное положение под действием возвратной пружины.

Проверки вакуумного усилителя

Важно знать, что, садясь за рабочее место водителя, следует всегда проверять техническое состояние вакуумного усилителя. Как это сделать? Элементарно…. Для проверки работы вакуумного усилителя тормозов необходимо выполнить следующие процедуры:

Для проверки работы вакуумного усилителя тормозов необходимо выполнить следующие процедуры:

1. Запустить двигатель на 1-2 минуты, а потом заглушить его. Если при первом нажатии на педаль тормоза педаль нажата полностью, но при последующих нажатиях ход педали становится больше с каждым нажатием, значит усилитель работает правильно. Если высота хода педали остается неизменной, значит усилитель работает нормально.

Рисунок 7.8 Иллюстрация к п. 1.

2. При неработающем двигателе нажать на педаль тормоза несколько раз. Потом нажать на педаль тормоза и запустить двигатель. Если педаль движется вниз незначительно, это является нормальной работой усилителя. Если движение педали не изменяется, усилитель неисправен.

Рисунок 7.9 Иллюстрация к п. 2.

3. При работающем двигателе, нажать на педаль тормоза и потом остановить двигатель. Удерживать педаль нажатой около 30 секунд. Если высота педали не изменяется, усилитель работает нормально, если педаль поднимается — усилитель неисправен.

Рисунок 7.10 Иллюстрация к п. 3.

Выполнить три теста, описанных выше. Если хотя бы один тест из трех не соответствует нормальной работе, проверить обратный клапан, вакуумный шланг и усилитель на наличие повреждений.

Изготовление

Изготовлением барабанов занимаются предприятия различного уровня. Небольшие предприятия из десятка человек предлагают эксклюзивные инструменты, сделанные вручную. Крупные организации, известные по всему миру, производят не только ударные, но и другие музыкальные инструменты.

Для изготовления барабанов могут быть использованы различные виды материалов: металл (сталь, бронза), бамбук, пластик. Подавляющее большинство барабанов сделано из дерева: клён, берёза, дуб, липа, ясень, красное дерево, из цельного куска или склеенной в несколько слоев фанеры. Некоторые производители комбинируют несколько видов дерева для изготовления одного резонатора, что позволяет получать лучшее соотношение цена/качество. На звук барабана в большей степени влияет плотность древесины и толщина стенок обечайки.

Кроме материала кадушки, также значительное влияние имеет качество и угол нарезки кромки, которая соприкасается с мембраной инструмента.

После подготовки обечайки на неё крепят фурнитуру — приспособления для крепления и натяжения мембраны. Замки для закрутки болтов, крепления и отверстия изменяют звучание в худшую сторону, поэтому многие производители предлагают различные варианты системы крепления (например, RIMS), сохраняющих целостность кадушки.

Изготовление некоторых барабанов и бубнов для религиозных целей может сопровождаться различными ритуалами инициации, вкладыванием «души» в инструмент, и другими подобными действиями.

Настройка

Порядок затягивания болтов на 8-болтовом барабане (крест-накрест)

Настройка барабана — сложный процесс, которому посвящено много статей и руководств.
Барабаны могут быть разделены по звуковысотности на имеющие определённую высоту звучания (литавры, рототом) и инструменты с неопределённой высотой звучания (малый барабан, том-том и т. д.). Настройка касается и тех, и других инструментов.

Основной целью настройки является избавление от излишних обертонов. Барабан, который «в строе с самим собой», равномерно натянут, имеет чёткий звук, ясное, широкое, открытое звучание.

Дерек Йонгсма (англ.), ударник Bleeding Through даёт такие советы по настройке:

Барабаны джембе с различным креплением мембраны.

Мембрана барабана может крепиться к обечайке (корпусу) и регулироваться либо с помощью современных металлических обручей и болтов, либо системой верёвок или ремней. Жёсткое крепление с помощью гвоздей (как в бё-тайко) лишает барабан возможности настройки.

Современные производители выпускают множество модификаций мембран (с различным весом, толщиной, двухслойные и т. д.) Все они по разному влияют на звучание инструмента.

Если мембран две, одна из них может быть тоньше и предназначаться не для удара, а только для увеличения резонанса. Относительная настройка ударной и резонансной мембраны влияет на звучание барабана: если резонансная настроена выше ударной, продолжительность звучания (сустейн) увеличивается. На малом барабане большое значение также имеет настройка подструнника (пружин, придающих характерное звучание инструменту).

Барабаны, у которых используются кожаные мембраны, можно настроить, нагрев кожу (натяжение) или обрызгав водой (ослабление).

Характеристики

В простейшем барабанном тормозе с двумя колодками и общим толкателем колодки работают несимметрично, так как сила трения вклинивает одну из них между барабаном и толкателем, а вторую между барабаном и жёстким упором. Если на первой колодке тормозное усилие растёт пропорционально давлению толкателя, то на второй возрастает гораздо быстрее, хотя и нелинейно. При верхнем расположении толкателя и движении вперёд с усилением действует передняя колодка, которая называется набегающей в противоположность к задней, соответственно, вторичной тормозной колодке. Водителю достаточно легкого нажатия, чтобы набегающая колодка коснулись барабана, после чего эффект «затягивания» начинает работать как своеобразный «усилитель». Для повышения эффективности, барабанные тормоза могут оснащаться симметричной парой толкателей, связанных через жёсткую тягу или гидравлически: эффективность такого тормоза повышается за счёт «затягивания» обеих колодок вслед за барабаном. Контролировать торможение становится сложнее, но замедление значительно увеличивается, а необходимое усилие на педали или ручке тормоза уменьшается. Данный момент был весьма серьёзным плюсом до внедрения усилителей тормозов, так как на дисковых тормозных механизмах такого эффекта нет (тормозной диск вращается в направлении, перпендикулярном к направлению действия тормозного усилия). С появлением вакуумных и гидравлических усилителей тормозов более важным моментом стала пропорциональность замедления усилию на педали, что позволяет более точно контролировать торможение — сейчас барабанные тормоза если и применяются, то по другим причинам, а конструкции с парой толкателей фактически не используются.

Что лучше — основные плюсы и минусы

Если сравнивать, барабанные тормоза и дисковые имеют разные плюсы и минусы. Первые имеют такие достоинства:

• Колодки хорошо защищены от грязи и пыли благодаря закрытому корпусу.
• Значительный ресурс колодок, выдерживающих большой пробег от 120 тысяч километров.
• Хорошо совмещаются с ручником.

Но недостатков гораздо больше:

• Конструкция тяжёлая и габаритная.
• При перегрузках сильно нагревается.
• Эффективность меняется в зависимости от температуры.
• При перегреве колодки могут прикипеть к барабану, а при сильном морозе – примёрзнуть.
• Передние колодки изнашиваются быстрее задних.
• Из-за закрытого корпуса внутри постепенно накапливается пыль, которая приводит к скрипу и усиливает износ.

А теперь сравним, какие тормоза лучше – дисковые или барабанные. Первые имеют такие плюсы:

• Легкая, компактная конструкция.
• Простота в сборке и дешевизна.
• Благодаря хорошему обдуванию воздухом обеспечивается эффективное охлаждение.
• От температуры практически не зависят. При нагрузках быстро остывают.
• Замена колодок и дисков очень простая, это возможно сделать своими силами.
• Износ прекрасно виден.

Недостатков немного:

• Открытая конструкция, из-за чего возможно загрязнение. Это небольшой минус, так как любое загрязнение быстро стирается.
• Небольшой ресурс – от 40 тысяч километров, при аккуратной езде несколько больше.
• Если автомобиль долго простаивает, на дисках появляется коррозия. Требуется их предварительная обработка перед длительной стоянкой или придётся потом устранять ржавчину.

Поэтому дисковые тормоза и получили сейчас большое распространение, и это само по себе служит ответом на вопрос, что лучше, по крайней мере, для легковых автомобилей. А вообще, их более старший собрат, несмотря на солидный возраст, тоже продолжает использоваться, но только там, где имеет неоспоримое преимущество.

Устройство и принцип работы барабанного тормоза

Конструкция барабанных тормозов упрощённо изображена на рисунке выше. Тормозной барабан (если быть точными – барабан без дна) жестко крепится к колесу (ступице), так, что имеет с колесом общую ось вращения.

Вдоль боковой внутренней стенки барабана расположены две тормозные накладки (колодки), выполненные в виде полуокружностей. А в промежутке между накладками установлен (закреплённый неподвижно по отношению к вращающемуся колесу) рабочий гидроцилиндр с двумя поршнями.

При поступлении тормозной жидкости под давлением в среднюю часть цилиндра рабочая часть поршней раздвигает накладки в месте установки цилиндра. Такое же перемещение через систему пружинных тяг создается в разрыве противоположном месту установки гидроцилиндра. В итоге накладки с усилием прижимаются к вращающемуся барабану.

Возврат элементов конструкции в исходное состояние по окончании торможения осуществляется за счет системы возвратных пружин. Регулировка зазора между накладками и внутренней поверхностью барабана производится также за счёт регулировки механических тяг.

В процессе торможения происходит интенсивное выделение тепла, которое влияет и на показатели надёжности и на функциональные показатели работающих тормозных механизмов. Схема теплообмена барабанных тормозов упрощённо представлена на следующем рисунке.

Тепловой поток, образующийся в паре трения, через внутреннюю боковую поверхность барабана (теплопроводность значительно выше, чем у накладки) рассеивается в окружающей среде. С учётом различных коэффициентов теплового расширения, накладка «выдавливает» боковую поверхность барабана в окружающую среду, постоянно стремясь увеличить зазор между накладкой и барабаном.

К материалам в паре трения барабанных тормозов предъявляются повышенные требования.

• Тормозной барабан изготавливается из высокопрочного чугуна – металла износостойкого и, к тому же, относительно дешёвого.
• В качестве материала накладки долгое время использовались смеси, содержащие вредный для окружающей среды асбест. После запрета асбеста широко используются композитные материалы, состав которых тщательно скрывается производителями.

История

Современный барабанный тормоз изобретён в 1902 году Луи Рено, хотя менее сложные конструкции использовались Maybach годом ранее. В первых тормозах колодки прижимались механически с помощью рычагов и кабелей. С середины 1930-х годов стали устанавливаться небольшие тормозные цилиндры с поршнями, хотя некоторые транспортные средства продолжали использовать механические тормозные системы на протяжении последующих десятилетий. Иногда устанавливалось по два тормозных цилиндра.

Колодки в барабане подвержены интенсивному износу, и ранние тормоза приходилось регулярно корректировать до изобретения саморегулирующихся барабанных тормозов в 1950-х годах. В 1960—1970-х годах все современные автомобили устанавливают дисковые тормоза на передние колёса, а сзади по-прежнему устанавливаются барабанные, хотя некоторые производители устанавливали дисковые тормоза для всех четырёх колёс. Барабанные тормоза также используются вместе с ручным тормозом, так как оказалось очень сложно разработать ручной тормоз для дисковой системы.

Первые тормозные колодки имели накладки из асбеста, поэтому при работе старых автомобилей необходимо соблюдать осторожность, чтобы не вдыхать пыль. Правительство США стало регулировать производство асбеста, а производителям тормозов пришлось переключиться на безасбестовые накладки

Поначалу многие водители жаловались на ухудшение торможения, однако в дальнейшем оно компенсировалось развитием и усовершенствованием технологии, что позволило полностью отказаться от асбестовых накладок. Другие страны также ограничили использование асбеста в тормозах.

2.1 Анализ и выбор способов восстановления тормозного барабана

Восстановление
— производство восстановительных
работ, в результате которых детали, узлу
или агрегату возвращаются первоначальные
(номинальные), размеры, форма, свойства,
мощность и точность (изменения возможны
только в сторону улучшения). Есть
несколько способов восстановления
тормозного барабана наплавка и
восстановление деталей механической
обработкой.

Сущность
способа восстановление деталей
механической обработкой под ремонтный
размер (расточка)заключается в том, что
восстанавливают (исправляют) геометрическую
форму ремонтируемой сопрягаемой детали
снятием минимального слоя металла с ее
изношенных поверхностей до удаления
следов износа без сохранения первоначальных
размеров детали. Применение данного
метода восстановления изношенных
деталей связано с понятием ремонтного
размера. Ремонтным называют размер, до
которого производится обработка
изношенной поверхности при восстановлении
детали. Преимущества: 1 Простота
техпроцесса и оборудования;

2
Высокая экономическая эффективность;

3Сохранение
взаимозаменяемости деталей в пределах
ремонтных размеров. Недостатки:

1
Увеличение номенклатуры запасных
частей;

2
Усложнение организации процессов
комплектования деталей, сборки и хранения
деталей на складе.

Экономическая
целесообразность восстановления деталей
механической обработкой под ремонтный
размер (расточка) состоит в том, что
себестоимость восстановления обычно
ниже стоимости новых деталей, так как
при этом способе невелики трудоемкости
и продолжительность ремонта, а также
затраты на материалы.

Цель
наплавки — восстановление изношенного
объема металла, а также нанесение нового
слоя металла с повышенной износостойкостью
или требуемыми физико-химическими
свойствами. Механизированная наплавка
под слоем флюса. Применяется для
восстановления поверхностей большой
площади с равномерным износом
цилиндрической или плоской формы.
Преимущества способа: 1 производительность
в 5—10 раз выше, чем при ручной наплавке;
2 металл получается чистый и плотный; 3
возможно легирование присадочного
металла. Для получения металла с высокой
твердостью HRC 40—60 применяют керамические
флюсы АНК-40, АНК-3, AHJI-1, АН-10, которые
содержат легирующие элементы (феррохром,
ферромарганец и др.). Способ восстановления
детали определяется геометрическими
размерами и формой, материалом, твердостью.
Проведя сравнения двух методов, я выбрал
метод механической обработкой под
ремонтный размер (расточка), так как
тормозной барабан вылит из чугуна
высокой твердости и еще имеет номинальный
ремонтный размер. Так же с экономической
точки зрения расточка дешевле наплавки.

Эффективность процесса торможения

Безусловно, дисковые тормоза намного эффективнее при торможении, чем барабанные собратья. В принципе, дисковые тормоза возникли только потому, что барабанные не могли обеспечить приемлемую скорость торможения современного автомобиля, у которого заметно возросла скорость и динамика.

Даже когда барабанная тормозная система еще совсем новая, то она все равно по своей эффективности торможения будет заметно уступать дисковой.

В сущности, мы уже давно можем наблюдать постепенное вытеснение барабанных тормозов и их замену на дисковые.

Сегодня вы вряд ли найдете автомобиль, у которого на передних колесах использовались бы барабанные тормоза. Из соображений безопасности абсолютно все производители ставят на передние колеса дисковый тормоз.

На задние колеса все еще устанавливают барабанные тормоза, но единственная причина, по которой это делается – удешевление автомобиля.

То есть, барабанные тормоза могут устанавливаться на задние колеса бюджетных автомобилей. Это допустимо, поскольку на такие автомобили обычно ставят не очень мощные двигатели, и их динамика не столь велика. Барабанным тормозам вполне по силам с этим справиться.

Виды неисправностей

Хоть у барабанных тормозов и большой период эксплуатации, они всё равно подвержены износу и поломкам.

Основные виды неисправностей:

1. износ фрикционных накладок на тормозных колодках и непосредственно самого барабана;
2. течь тормозной жидкости и попадание воздуха в систему из-за повреждения манжеты гидроцилиндра;
3. сгнившие возвратные пружины и пружины регулятора;
4. смещение (перекос) тормозных колодок;
5. ослабевший трос ручного тормоза.

Перегрев — основной недостаток барабанной тормозной системы. Из-за плохой вентиляции внутри барабана при интенсивном торможении происходит сильный нагрев барабана и колодок, что значительно снижает эффективность торможения.

Барабанные тормоза: устройство

В состав конструкции подобного вида тормозов входят:

• сам барабан, выполненный из особо прочного чугуна, закрепляемый на валу (в него вставляется подшипник, что осуществляется под высоким давлением) или ступице (с внутренней стороны он подвергается тщательной шлифовке, что является необходимым условием, поскольку этому элементу предстоит в ходе работы постоянно соприкасаться с другими компонентами системы);
• тормозные колодки, имеющие форму полумесяца, на поверхность которых накладывается прокладка, изготовленная из асбеста;
• гидравлического цилиндра, представляющего собой полую трубу с поршнями. На нём имеется клапан, отводящий из полости газ, и манжеты, предотвращающие возможную утечку жидкости;
• две стяжные пружины, не позволяющие барабану колодкам соприкасаться друг с другом в моменты, когда торможение отсутствует;
• защитный диск, расположенный на задней ступице;
• сделанная из металла распорная планка, задействующая тормозные колодки, которые, в свою очередь, обеспечивают исправную работу ручного тормоза;
• механизм «самоподвода» или корпус диска с парой эксцентриков, вступающий в работу в случае естественного износа накладок на колодках, необходимое для их разведения, когда они находятся в состоянии покоя.