Рактическое занятие №4. Барабанные тормозные механизмы.

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;

r_в - радиус барабана;

b - угловая координата элементарной площадки.

Элементарная сила трения, вызываемая силой dP_n

Элементарный момент трения силы dP_t

Тормозной момент, создаваемый колодкой

При синусоидальном законе распределения давления по длине накладки Р=Р_мах ·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 Р_t⁰, 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 Р_t - сила трения, действующая на колодку на радиусе r_б.

Обозначив

,

имеем Р_0t =Р_tК₀ и соответственно Р_0п=Р_пК₀.

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

Р_I=P_II=P -приводные силы;

Р_IП,Р_IIП -равнодействующие нормальных сил, действующих со стороны тормозного барабана на тормозные колодки;

R_IX,R_IIX,R_IY,R_IIY – реакции опор;

Р_It,P_IIt-силы трения, действующие на колодки.

Для активной колодки сумма моментов сил относительно точки А опоры колодки

Решая это уравнение относительно Р_1t, учитывая ,что Р_1t=m·Р_IП, имеем

Момент трения, создаваемый активной колодкой и тормозной механизм заклинивается.

Если К_о·а=m·r_б , 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 r_б можно, с целью упрощения, полагать а=r_б . 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 Р_IП >< Р_IIП и Р_It >< Р_IIt 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.

Р_IП=Р_IIП и Р_It=Р_IIt; Р_I><Р_II

Момент трения:

активной колодки

пассивной колодки

Суммарный момент тормозного механизма

Связь между силами Р_I и Р_II устанавливается из соотношений:

Так как Р_ПI=Р_ПII, то

или

Имея в виду принятые допущения, получаем

Так как давления на поверхностях накладок одинаковы, то обе накладки имеют одинаковый износ. Коэффициент тормозной эффективности К_э=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 Р_II=R_IX, то момент трения, создаваемый этой активной колодкой.

Так как

то

Преобразуя это выражение, имеем Р_II=2P_I , 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.