Особенности дисковых и барабанных тормозов

Дисковые и барабанные тормоза: особенности и отличия

Исторические сведения
об автомобильных тормозах

Первые упоминания о тормозах датируются тысяча восемьсот
шестнадцатым годом.

В ранний период развития автомобилестроения, конец девятнадцатого–начало
двадцатого века, сведений о конструктивных параметрах тормозов в литературе не
имелось. Для торможения на автомобили ставили якорные механизмы, которые
погружались во время торможения в поверхность дороги. Ставили башмаки с зазубринами,
подводящиеся под колеса автомобиля.

Главные проблемы, которые стояли перед создателями
механизмов торможения в то время:

• создание простоты управления
• создание
  хорошей энергетической поглощаемости.

Так как в то время была слабая интенсивность
развития дорожного движения и слабые качества динамических свойств автомобилей,
то идеально подходящим для того времени был тормоз с ленточной системой.

В тысяча восемьсот восемьдесят девятом году появился первый
механизм барабанного торможения автомобиля. Это было хорошо оценено, и к тысяча
девятисот третьему году барабанные системы начали появляться на таких
автомобилях, как Рено и Мерседес. А уже в двадцатые годы барабанные системы
торможения целиком и полностью вытеснили ленточные тормоза.

Лучшие условия теплоотведения и хорошая энергетическая
рассеиваемость барабанных тормозов были главным их преимуществом. Именно это позволяло
понизить температуру при совершении циклического торможения.

В тысяча девятьсот втором году была создана система дискового
механизма торможения открытого типа. Но из-за отсутствия материалов, которые
могут функционировать при высоких температурах и сильных давлениях, а также из-за
сложности и трудности в технологическом производстве, эта система не получила
достаточного распространения.

С 1950 по 1970 год
многие автомобильные производители начали применять схему барабанных тормозов,
заключающуюся в размещении на передней оси автомобиля – двух активных колодок,
а на задней оси – одной пассивной и одной активной колодки.

Дисковые и барабанные
тормоза их отличия

Существует два типа конструкции колесных тормозных
механизмов: дисковые механизмы и барабанные. Они работают для создания обычного
и экстренного торможения автомобиля. Помимо этого они сохраняют неподвижность
автомобиль на одном месте. В современное время на многих легковых автомобилях
используются барабанные колодочные тормоза на задних колесах и дисковые
механизмы на передних. На автобусах и грузовых автомобилях обычно ставят
самоусиливающиеся барабанные колодочные тормоза, которые связаны с пневматическим
приводом.

Но все чаще и чаще на легковых и грузовых автомобилях ставятся дисковые тормоза. Это связано с их хорошей эксплуатационной
стабильностью. У дисковых механизмов меньшая масса торможения и более хорошее
охлаждение в сравнении с барабанными тормозами.

В дисковых тормозах эффективность торможения при попадании
воды или нагреве ниже, чем у барабанных тормозов. Но время износа накладок дисковых механизмов
намного меньше, чем у барабанных. Это связано с тем, что площадь
фрикционных накладок меньше, а давление, действующие на них больше в четыре
раза, а также механизм тормозов открыт для попадания на него грязи и пыли. Частицы
износа дискового тормоза напрямую выбрасываются в атмосферу.

Барабанный тормоз закрыт щитом, благодаря этому частицы
износа остаются в механизме.

В случае экстренного торможения на автомобилях,
оборудованных АБС, колеса не блокируются и перемещение колодок и барабана
(диска) сохраняется на протяжении торможения. Из-за этого интенсивность
изнашивания элементов тормозного механизма увеличивается. Проведя исследования,
инженеры пришли к выводу, что оборудование автоматизированной системой
экстренного торможения уменьшает ресурс тормозной системы на десять–тридцать
процентов.

На настоящий период времени системы дискового торможения
полностью заменили барабанные на передних колесах и неплохо заменяют их на
задних колесах автомобиля. Абсолютной замене барабанных механизмов торможения
препятствуют экономические факторы. Чем больше растут свойства автомобилей по динамическим
характеристикам, тем быстрее тормоза с вентилируемым диском заменяют сплошные
дисковые тормоза.

Для смены концепции тормозных механизмов необходимо увеличение цикличности
работы тормозов. Чем выше рост цикличности, тем больше необходимо увеличение
энергорассеивающей функции тормозного механизма. Эта функция создается с
помощью удвоения площади поверхности трения. Для снижения температуры ротора
применяется эта же площадь поверхности.

Тормоза дисковые или барабанные

Технология торможения, как и технология подвески, и технология топливных систем, за прошедшие годы преодолела очень длинный путь. Те меры, которые применяли в 60-х как серьезную попытку обеспечить адекватность торможения для автомобилей, закончилось тем, что тормоза стали, не только адекватны, но и абсолютно феноменальны. Внедрение таких компонентов, как углеродное волокно, металлокерамика и легкая сталь, совместно с ABS, внесли свой вклад в уменьшение тормозного пути и в принципе обезопасили автомобиль (хотя около ABS продолжает ходить споры).

Переход от барабана к диску в 70-х, стал одним из первых шагов предпринятых для улучшения торможения. Поскольку лучшее торможение транспортного средства происходит благодаря передним колесам, только они были модернизированы. Со временем большинство производителей, все четыре колеса стали комплектовать дисковыми тормозами. Но иногда они возвращаются к старой схеме, спереди ставят дисковые, а сзади барабанные тормоза. Все это делается для того, чтобы сократить издержки производства, и снизить стоимость покупки.
В чем преимущество дисковых тормозов перед барабанными и сколько, если таковая имеется, потеря торможения при использовании задних барабанных тормозов на современном автомобиле? В этом мы и попробуем разобраться.

Высокая температура и трение

Оценивая различия между различными системами тормозов, нужно учитывать общие принципы работы, и то что обе системы используют трение при торможении автомобиля. Сопротивление применяемое, к крутящемуся колесу, тормоза транспортного средства заставляют колесо замедляться и, в конечном счете, останавливаться, образуя высокую температуру. Скорость, с которой колесо может быть замедленно, зависит от нескольких факторов, включая силу торможения, вес транспортного средства, и общую площадью тормозной поверхности. Это также зависит в большой степени от того, как хорошо тормозная система преобразовывает движение колеса в высокую температуру (посредством трения) и, впоследствии, на сколько быстро это тепло выводится из тормозной системы. Это – то, где различие между тормозами разных систем становится явным.

Ранние автомобильные тормозные системы, после эпохи ручных рычагов, конечно, использовали дизайн барабана на всех четырех колесах. Их назвали барабанные тормоза, так как компоненты устанавливаются в круглый барабан, который крутится вместе с колесом. Внутри было множество ботинок, которые, при нажатии на педаль тормоза, заставят обувь к барабану и замедлят колесо. Жидкость была использована для передачи движения педали тормоза в движение тормозных колодок, а сами ботинки были сделаны из термостойкого фрикционного материала, подобного используемых на пластинах сцепления.
Эта базовая конструкция оказалась способной при большинстве обстоятельств, но у нее был один главный недостаток. При высоких условиях торможения, как спуск с крутой горы с тяжелым грузом или повторных скоростных замедлениях, барабанные тормоза часто блекнут и теряют свою эффективность. Обычно это затухание было результатом огромного теплового наращивания внутри барабана. Помните, что принцип торможения вовлекает превращение кинетической энергии (движение колеса) в тепловую энергию (высокая температура). Из-за этого, барабанные тормоза функционируют только до тех пор, пока они поглощают тепло, выделяемое замедлением колеса автомобиля. После того, как компоненты тормоза перегреваются, торможение транспортного средства становится невозможным.

Дисковые тормоза полагаются на те же правила, что и барабанные, чтобы замедлить автомобиль, их дизайн ощутимо превосходит дизайн барабанных тормозов. Вместо того чтобы засовывать основные компоненты в металлический барабан, дисковые тормоза используют тонкий диск и небольшой суппорт, для остановки колеса. В суппорте две тормозные колодки, по одной на каждой стороне диска, который зажимается при нажатии на педаль тормоза.
В сравнении с тормозами барабанными, где высокая температура, растет в барабане во время торможения, ротор, используемый в дисковых тормозах, полностью выставлен наружу к внешнему воздуху. Воздействие с воздухом постоянно охлаждает ротор, значительно снижая его склонность к перегреву. Не удивительно, что недостатки барабанных тормозов и сильные стороны дисковых тормозом были впервые показаны на гоночных автомобилях. Гонщики с системами дискового тормоза могли нести свою скорость «глубже» в угол и применить большее тормозное усилие на последней секунде, не перегревая компоненты. В конце концов, как и многие другие автомобильные достижения, эта технология дошла и до автомобилей, управляемых обычными людьми на дорогах общего пользования.

Барабанные тормоза против дисковых тормозов: Сегодня

На сегодняшнем автомобильном рынке, не редко можно встретить автомобили, где на четыре колеса установлены дисковые тормоза в качестве стандартного оборудования. Большинство новых автомобилей, однако, по-прежнему используют передние дисковые, а задние барабанные тормоза. Что это говорит о текущем состоянии тормозных систем? Эти изготовители жертвуют безопасностью транспортных средств, чтобы спасти несколько долларов, установив дисковые тормоза только на передних колесах?

В то время как «да» ответ, конечно, хороший, но, правда, в том, что сегодняшние установки диска/барабана полностью достаточны для большинства новых автомобилей. Помните, что конструкция дискового и барабанного тормоза была значительно улучшена за прошлые 20 лет. Фактически, текущие задние системы барабанного тормоза на сегодняшних автомобилях обеспечили бы лучшее выполнение остановки передним дисковым тормозам 70-х годов. И сегодняшние передние дисковые тормоза действительно исключительные с точки зрения тормозной способности. В сочетании с тем, что тормозная способность транспортного средства поступает в основном из передних колес, становится понятно, что хорошо разработанный, современный барабанный тормоз это все, что требуется для большинства автомобилей для торможения задних колес.

Автомобили спортивного типа как Viper, 911 и Корвет могут оправдать четырехколесную систему дискового тормоза, особенно если их владельцы участвуют в какой-либо гоночной деятельности. Остальная часть нас извлекает больше пользы от более низкой цены барабанных тормозов. Ожидание каждого транспортного средства, построенного сегодня, с четырехколесными дисковыми тормозами, потребовало бы всестороннего увеличения покупной цены, и это могло бы остановить новых автомобильных покупателей, намного быстрее, чем какая-либо тормозная система.
Источник: Тормоза дисковые или барабанные

Дисковые и барабанные тормоза

Активная безопасность автомобилей, влияющая на безопасность дорожного движения, в значительной мере определяется конструкцией тормозного управления. Эффективность тормозного управления оценивается двумя показателями: тормозным путем и развиваемым при торможении замедлением. Тормозной путь является интегральным показателем, а замедление характеризует работу тормозных механизмов автомобиля.

Исторические данные

Впервые о тормозах вообще упоминается в 1816 г. Ф. Дойцом. В начальный период становления автомобиля (1886 – 1900 гг.) о конструкции тормозов в литературе практически не упоминалось. На автомобилях применялись различные типы тормозных устройств, как-то: рифленые башмаки, подводимые под колеса, якорные механизмы, погружающиеся в поверхность дороги, и другие. В условиях малой интенсивности дорожного движения и невысоких динамических свойств автомобилей основными проблемами, стоящими перед создателями тормозных механизмов в этот период, было обеспечение легкости управления и достаточной энергопоглощающей способности. Этому почти идеально отвечал ленточный тормоз, имеющий тогда повсеместное применение. Появление в 1899 г. первого барабанного тормозного механизма на автомобиле было по достоинству оценено. В 1903 г. они уже устанавливались на автомобилях Mercedes и Renault, а к началу 20-х годов барабанные тормоза полностью вытеснили ленточные. Единственным преимуществом барабанного тормоза было снижение температуры при циклических торможениях, то есть более высокая энергорассеивающая способность, которая объясняется как увеличением поверхности охлаждения, так и лучшими условиями теплоотвода.

Следует отметить, что появившаяся в 1902 году конструкция дискового тормозного механизма открытого типа изобретателя Ф. Манчестера не получила распространения из-за отсутствия фрикционных материалов, способных работать при высоких удельных давлениях и температурах, сложности и нетехнологичности привода. В период с 1950 по 1970 годы почти все ведущие автопроизводители перешли к следующей схеме применения барабанных тормозных механизмов: на передней оси – две активные колодки, а на задней – одна активная и одна пассивная.

Сравнение барабанных и дисковых тормозов

Колесные тормозные механизмы обеспечивают служебное и экстренное торможение, а также удержание на месте неподвижного автомобиля. Купить тормозные колодки в Ижевске вы сможете перейдя по ссылке. Применяемые колесные тормозные механизмы различных категорий автотранспортных средств бывают двух типов конструкции: барабанные и дисковые. В настоящее время на преобладающем большинстве легковых автомобилей используются дисковые тормозные механизмы на передних колесах и барабанные колодочные – на задних. На грузовых автомобилях и автобусах, как правило, устанавливают барабанные колодочные тормоза, обладающие эффектом самоусиления и конструктивно совместимые с пневматическим приводом.

Все большее распространение на автомобилях (в том числе грузовых) получают дисковые тормозные механизмы. Это обусловлено, в первую очередь, их высокой эксплуатационной стабильностью. В этих тормозных механизмах обеспечивается незначительное падение эффективности торможения при нагреве тормоза или попадании воды на поверхности трения. Кроме того, у них меньше время срабатывания, меньше масса и лучше охлаждение (открытая конструкция, вентилируемые диски) по сравнению с барабанными тормозными механизмами. Однако из-за меньшей площади фрикционных накладок дискового тормоза давление на них больше в 3–4 раза, механизм открыт для попадания пыли и грязи. Поэтому интенсивность износа накладок дискового тормозного механизма больше, чем у барабанного. При этом частицы износа выбрасываются беспрепятственно при движении в атмосферу.

Дисковые тормоза

1. тормозной диск;
2. направляющая колодок;
3. суппорт;
4. тормозные колодки;
5. цилиндр;
6. поршень;
7. сигнализатор износа колодок;
8. уплотнительное кольцо;
9. защитный чехол направляющего пальца;
10. направляющий палец;
11. защитный кожух.

В барабанном тормозе основная часть частиц износа остается внутри барабана, закрытого тормозным щитом. Через вентиляционные отверстия барабана в воздух попадает на 10% общей массы продуктов трения. Оборудование автомобиля антиблокировочной системой приводит к тому, что в случае экстренных торможений колеса не блокируются и относительное перемещение тормозных колодок и диска (барабана) сохраняется в течение всего процесса торможения. Это обуславливает увеличение пути трения фрикционных элементов тормоза, а значит, и интенсивности их изнашивания. По результатам исследований автоматизация процесса экстренного торможения способствует снижению ресурса элементов тормозной системы, в том числе тормозных колодок, барабанов и дисков по критерию изнашивания на 10–30%.

Барабанные тормоза

1. гайка крепления ступицы;
2. ступица колеса;
3. нижняя стяжная пружина колодок;
4. тормозная колодка;
5. направляющая пружина;
6. колесный цилиндр;
7. верхняя стяжная пружина;
8. разжимная планка;
9. палец рычага привода стояночного тормоза;
10. рычаг привода стояночного тормоза;
11. щит тормозного механизма.

Химический состав тормозов

Фрикционные материалы – материалы, работающие в условиях трения скольжения, в устройствах торможения, обладая при этом высоким показателем коэффициента трения. Каждый вид транспортных средств комплектуется тормозными накладками разной толщины и формы. Вместе с тем заводы изготавливают тормозные накладки разных типов практически по одной и той же технологии и из одного и того же сырья с разным соотношением компонентов (в состав формовочной смеси входят фенольные смолы, каучуки и металлические включения в виде порошков и стружки). Обычно в качестве материала для контртела (под контртелом понимается тормозной диск или тормозной барабан) используют чугуны, в основном марки СЧ24 ГОСТ 1412-85, твердостью 187-241 НВ. Очевидно, в таком случае значения коэффициента трения в паре «тормозная накладка – контртело» будут приблизительно равными в тормозных механизмах различных транспортных средств. Если принять, что на тормозные накладки для разных транспортных средств во время эксплуатации действуют одинаковые удельные давления, то интенсивность изнашивания тормозных накладок на 1 м тормозного пути будет одна и та же вне зависимости от типа транспортного средства.

Основной тенденцией развития концепции тормозных механизмов легковых автомобилей является повышение их энергорассеивающей способности. С учетом ужесточающихся ограничений на габариты и массу тормоза эта тенденция влечет за собой повышение температуры поверхности трения, что в свою очередь требует применения все более теплостойких фрикционных материалов. Смена концепций тормозных механизмов фактически является качественным скачком в этом эволюционном процессе.