Чем плохи барабанные тормоза
Барабанные тормоза – почему они всё ещё актуальны?
Новинки этой весны, Renault Logan и Skoda Rapid, оснащены «барабанами». Не нонсенс ли это, если давно доказана эффективность дисковых тормозов? Есть ли плюсы у устаревшей конструкции и почему автопроизводители не спешат от них отказываться?
Как они устроены?
Как нетрудно догадаться из названия, главная составляющая барабанного тормоза — это, собственно, барабан — металлическая «чашка», крепящаяся к ступице колеса. Внутри этой чашки находится один или два тормозных цилиндра. Поршни этих цилиндров, выдвигаясь, раздвигают тормозные колодки и прижимают их к внутренней поверхности барабана. Поверхность трения колодок барабанных тормозов не плоская, как на дисковых, а выгнутая, повторяющая округлую поверхность барабана.
Чем плохи барабанные тормоза?
Тормоза барабанной конструкции замедляют автомобиль хуже, чем дисковые, при прочих равных. Причем разница внушительная и в тормозном пути достигает 20%. Чем выше скорости, тем сильнее отличия. Почему так происходит? На то есть несколько причин:
— Скольжение. Внутри барабана находятся продукты износа колодок — пыль с фрикционных накладок. Она попадает на поверхности трения и ухудшает сцепление.
— Плохой контакт. Из-за большой площади колодки даже два поршня не могут прижать её равномерно к барабану. Как следствие — площадь контакта нестабильна, как и замедление.
— Низкие предельные нагрузки. Колодки в барабанных тормозах работают «наружу», поэтому слишком сильное давление в цилиндрах может попросту «порвать» барабан. В дисковых тормозах колодки сжимают диск, и усилие на них может быть значительно большим.
Плюсы и минусы: так ли плохи барабанные тормоза и в чем недостатки дисковых
Современные автомобили комплектуются как барабанными, так и дисковыми тормозами. Машины, на обеих осях которых установлены исключительно тормоза первого типа, достаточно редки и в основном представляют собой самые бюджетные модели.
В свою очередь дисковые тормоза по кругу чаще всего получают дорогие машины (в основном, быстрые спорткары и грузные кроссоверы). Значит ли это, что такие механизмы лучше?
История барабанных тормозов
Если обратиться к истории, то первыми были изобретены именно барабанные тормоза. Когда именно это произошло — точно неизвестно, однако впервые использовать такие механизмы люди начали задолго до появления автомобилей. Изначально барабанные тормоза ставились на гужевые повозки и кареты, а затем их стали использовать и на машинах, причем первое время — исключительно на задней оси.
В 1902 году француз Луи Рено доработал конструкцию тормозов, представив механизм с полым барабаном и полукруглыми колодками, прижимавшимися цилиндром и пружинами ко внутренней поверхности барабана.
Его вариант оказался настолько удачным и продуманным, что используется в почти исходном виде и по сей день. К примеру, современные барабанные тормоза могут иметь обеспечивающие самоподвод распорные планки и сразу два цилиндра вместо одного.
Достоинства барабанных тормозов
На данный момент большинство представленных на рынке машин оснащено передними дисковыми тормозами, в то время как сзади на бюджетных моделях все еще используются барабанные. Многие автомобилисты полагают, что производители не отказываются от последних по причине экономии.
Действительно, барабанные тормоза дешевле дисковых, хотя их применение в 21 веке связано вовсе не с этим. Дело в том, что такие механизмы имеют целый ряд неоспоримых преимуществ:
Недостатки барабанных тормозов
Естественно, помимо преимуществ имеются у барабанных тормозов и недостатки, причем некоторые из них достаточно существенные.
История дисковых тормозов
Конструкция дисковых тормозов была запатентована еще в 1902 году англичанином Уильямом Ланчестером, однако использовать их начали лишь десятилетия спустя, когда стали появляться более мощные и быстрые автомобили.
Первой машиной с дисковыми тормозами на обеих осях в Европе стал спорткар Jaguar C-Type 1953 года. Американцы впервые установили такие механизмы лишь в 1962 году — первопроходцем стала двухдверная модель Studebaker Avanti. В последующие годы автомобили с дисковыми тормозами стали массовыми, однако полностью вытеснить с рынка барабанные им не удалось до сих пор.
Преимущества дисковых тормозов
Выше отмечалось, что у барабанных тормозов определить износ колодок достаточно сложно. С дисковыми в этом плане гораздо проще, так как разбирать ничего не надо, да и способность к самоочистке у них гораздо выше. Впрочем, данный вид тормозов имеет и другие плюсы:
Недостатки дисковых тормозов
Впрочем, без «ложки дегтя» и здесь не обошлось. Основные минусы дисковых тормозов вытекают из их плюсов. К примеру, из-за открытой конструкции, благодаря которой удобно осуществлять диагностику и обслуживание, такие тормоза подвержены загрязнению и коррозии, при этом попадание холодной воды на нагретые во время работы поверхности чревато различного рода деформациями (например, появлением трещин).
Кроме того, известны следующие недостатки дисковых тормозов:
Как барабанные, так и дисковые тормоза далеко не идеальны, и ведущие инженеры на протяжении десятилетий пытались создать некие универсальные механизмы, лишенные перечисленных недостатков.
К примеру, с 1949 по 1954 гг компания Chrysler предлагала клиентам возможность установки дисковых тормозов, помещенных в барабаны, а в конце 80-ых Ауди представили гибридные тормозные механизмы, однако такие решения были достаточно сложны и дороги, да и недостатков у них было больше, чем преимуществ.
В результате производители пришли к выводу, что наиболее оптимальной схемой для обычного семейного автомобиля являются дисковые тормоза спереди и барабанные сзади. Такое решение достаточно экономично, но при этом обеспечивает достаточно эффективный уровень торможения.
Экономия на безопасности или здравый смысл? Почему до сих пор ставят барабанные тормоза вместо дисковых
«Почти на всех «бюджетниках» сзади ставят барабанные тормоза. Всегда думал, что это только ради экономии, но недавно услышал, что якобы «барабаны» надежнее дисковых тормозов. Это действительно так? В чем вообще разница между этими конструкциями в плане характеристик и надежности?»
Разумеется, с точки зрения эффективности торможения, особенно скорости и точности срабатывания (точности дозирования тормозного усилия), лучше выглядят дисковые механизмы. Они стабильнее в работе, лучше охлаждаются и быстрее очищаются, поэтому обеспечивают уверенное замедление после многократного торможения, в том числе с высоких скоростей.
В силу конструктивных особенностей (из-за худшего теплоотвода, малого пятна и нестабильного контакта изогнутой колодки с внутренней поверхностью барабана) барабанные тормоза по определению менее эффективны и тем более уступают дисковым в жестких режимах и при предельных нагрузках. Именно поэтому на автомобилях с хорошей энерговооруженностью они используются и на задней оси.
Но если говорить о менее мощных версиях, то использование сзади дисковых тормозов не особо целесообразно. Во-первых, их эффективности в принципе достаточно для штатных и экстренных срабатываний (не будем забывать, что большая часть нагрузки все равно ложится на передние тормоза), если говорим про обычную эксплуатацию, а не про скоростные заезды в трек-днях.
Во-вторых, считается, что в условиях движения по грязным и запыленным дорогам (а у нас как раз такие) барабанные тормоза служат дольше дисковых: в силу конструктивных особенностей они лучше защищены от агрессивной среды, грязи и песка. Теоретически колодки служат дольше, само обслуживание механизмов требуется нечасто, что обеспечивает меньший уровень затрат на эксплуатацию. Достаточно вспомнить, что в свое время «копейка» получила именно барабанные тормоза, хотя ее прототип Fiat 124 был оснащен дисковыми. Но во время испытаний тормоза итальянской машины быстро выходили из строя из-за «грязных» дорог.
Впрочем, на практике «барабаны» все же приходится периодически обслуживать, иначе не избежать проблем с работоспособностью стояночного тормоза, равномерностью срабатывания механизмов, переклиниванием колодок и прочими «приятностями». При этом стоимость работ и деталей может неприятно удивить…
Но похоже, что и этому скоро придет конец, особенно с активным внедрением систем стабилизации, элементов автоматического управления, гибридных технологий и электропривода. «Подружить» с ними дисковые тормоза будет проще, ну а в случае с «электричками» и гибридами часть забот по замедлению все равно берет на себя электрическая установка, работающая в режиме рекуперации.
Ищете запчасти для вашего авто? Добро пожаловать в нашу базу объявлений
В чем барабанные тормоза лучше дисковых
Опытные водители относятся к «барабанам» как к гораздо менее эффективной системе в сравнении с дисковыми механизмами, и в принципе имеют на то основание.
Ведь при повышенных нагрузках дисковые тормоза нагреваются от трения значительно в меньшей степени, чем барабанные, да и эффективность торможения с ними в целом выше, особенно если речь идет о больших вентилируемых тормозах спорткаров. Однако при рутинной эксплуатации массового автомобиля в формате дом-офис-дача ситуация не столь однозначна.
Прежде всего, в условиях каждодневной езды в межсезонье, с его грязью и слякотью, равно как при движении по проселку, барабанные механизмы дадут фору «дискам», поскольку хорошо защищены от внешних воздействий. Гидравлические цилиндры, пружины, тормозные колодки и распорные планки плотно прикрыты здесь съемными тормозными барабанами.
Дисковые же системы, напротив, открыты для всяческих загрязнителей. Грязь, пыль, песок попадают здесь между дисками и колодками, поэтому активное торможение во время езды, к примеру, в песчаной или глиняной колее оказывают крайне негативное воздействие на диск. Песчинки действуют как абразив, нанося металлическим поверхностям серьезные повреждения.
Еще одним преимуществом «барабанов» является их долговечность. В среднем ресурс колодок в барабанах больше дисковых в три раза. И эту долговечность предопределяет прежде всего очень значительная площадь рабочей поверхности колодок. В результате, скажем, на Lada Largus с его задними барабанными механизмами задние тормозные колодки могут ходить более 100 тыс. км и прослужить как минимум два года.
Все бы ничего, но у «барабанов» имеются также и недостатки. Колодки сложнее менять, и такие системы более склонны к перегреву в условиях высоких нагрузок, а там где перегрев, там и снижение эффективности замедления. Кроме того, коэффициент трения колодок в «барабанах» в большей степени зависит от таких параметров, как температура и влажность. Дисковые тормоза в этом смысле более универсальны.
А еще «барабаны» с большей вероятностью могут преподнести неприятный сюрприз зимой. При перепаде температур и низком качестве фрикционных накладок возможно примерзание колодок к барабанам. С дисковыми тормозами такой сценарий гораздо менее вероятен. Зато они могут, образно говоря, пойти винтом, если проехать зимой по глубокой луже с горячими от интенсивных торможений механизмами.
Барабанные тормоза – почему они всё никак не вымрут?
На любом автомобильном сайте или форуме с завидной регулярностью разгораются «тормозные холивары» между адептами барабанов и дисков. Почему последние никак не вытеснят вроде бы устаревшие и архаичные барабаны?
«Тормозные холивары» – популярная тема для любителей интеллектуально-технических споров. Кто-то вспоминает формулу силы трения скольжения, в которой нет площади соприкасающихся поверхностей, кто-то приводит в пример неподрессоренные массы, в цифрах демонстрируя, что хороший барабан легче тормозного диска, а не наоборот… В общем, пир интеллекта…
«Колеса» уже не раз рассказывали нашим читателям о барабанных тормозах. И об истории их появления, и об особенностях диагностики и ремонта. Однако мы еще не затрагивали подробно важнейший фактор, обуславливающий невероятную продолжительность жизни и популярности этих механизмов. А именно, ставшую с годами совершенной систему поддержания минимального зазора между поверхностью колодок и барабана!
Важнейшее условие эффективности автомобильных тормозных механизмов любого типа, хоть дисковых, хоть барабанных, – минимальный холостой ход. Иными словами, трущиеся поверхности еще до касания водителем педали должны быть максимально приближены друг к другу, чтобы движение ноги сразу давало информативный отклик и на бесполезный ход педали не тратились драгоценные в экстремальной ситуации миллисекунды.
Но если в дисковых тормозах конструкция изначально и безо всяких регулировок и настроек обеспечивает минимальное и, что важно, постоянное сближение поверхностей колодок и диска в нерабочем (расторможенном) состоянии, то в барабанных все иначе – там для достижения эффективности приходится принимать специальные меры. А именно – подвод колодок. И бывает он ручным или автоматическим.
Ручной подвод колодок
Собственно, ручной подвод – старая и классическая история. Почти уже ушедшая, к счастью. Советским автолюбителям она прекрасно известна по «Волгам», на которых для приближения колодок к дискам служили вращаемые гаечным ключом на 17 эксцентрики-«улитки». Или, скажем, по «Оке», где разводящая колодки планка меняла свою длину при подкручивании раздвижной гайки отверткой через специальное отверстие в тормозном барабане, затыкаемое потом резиновой пробочкой. Главный недостаток таких методов – постепенное разрегулирование (увеличение свободного хода педали) от износа колодок и появления люфтов, а также необходимость периодического повторения обслуживания.
«Улитки»-эксцентрики для регулировочного подведения тормозных колодок на Волгах и УАЗах:
Поэтому ручной подвод колодок на барабанных тормозах давно признан хоть и вполне работоспособной, но однозначно устаревшей конструкцией, и на смену ей пришли автоматические устройства поддержания минимального зазора в тормозном механизме барабанной системы. Конструкций таких существует несколько, во многом они схожи, хотя и имеют различные имена, защищенные в том числе патентами. Но в целом их можно разделить на две основные группы – внутренняя система автоматического разведения колодок и внешняя. Начнем с первой.
Внутренний автоматический подвод
Внутренний он потому, что находится прямо внутри тормозного цилиндра! Это весьма простая, более-менее надежная, хотя и грубовато работающая система. Грубовато – в том смысле, что максимальный подвод колодок, который она обеспечивает, все же не оптимальный… Можно бы еще немного подвести, но люфт, заложенный в сам принцип конструкции, не позволит. Такая схема использовалась, к примеру, на всех автомобилях ВАЗ, начиная с заднеприводной классики и вплоть до Калин. (На Вестах-Иксреях ее уже сменил внешний механизм, о котором ниже.)
Внутренней система называется потому, что расположена она внутри самого тормозного цилиндра. Конструктивно она представляет она собой всего лишь два пружинящих разрезных кольца, которые туго вставлены в цилиндр, а в них, в свою очередь, входят поршни своими специально проточенными хвостовиками.
Кольца самоподвода способны двигаться в цилиндре вместе с поршнями, расходящимися в разные стороны под давлением жидкости. Но если поршни сами по себе ходят относительно легко, то кольца – очень туго. Они вставлены враспор.
Колодки (а с ними и поршни в цилиндре) притянуты друг к другу мощными стяжными пружинами – они отводят поверхность колодок от поверхности барабана, когда педаль тормоза не нажата, чтобы не допускать «самосрабатывания» тормозов. И действие внутренней системы самоподвода основывается на том, что усилие, которое необходимо для сдвигания разрезных колец в цилиндре, ВЫШЕ, чем усилие сводящей колодки пружины.
Когда тормоза новые (собраны на конвейере или после ремонта), поршни цилиндра вместе с разрезными кольцами утоплены, сведены. После резкого и сильного нажатия на тормозную педаль цилиндры максимально расходятся в противоположных направлениях и тащат за собой разрезные кольца. Когда педаль отпускают, стяжная пружина стремится снова свести колодки друг с другом, но способна это сделать лишь на зазор в кольцах самоподвода, обозначенный на схеме выше как «рабочий ход поршня». Разрезные кольца после отпускания педали остаются на месте – сила их трения о стенки цилиндра сопротивляется стремлению стяжных пружин сдвинуть их обратно. Таким образом, кольца удерживают колодки приближенными к барабану с люфтом на величину зазора (он же – рабочий ход поршня), достаточного для движения поршней при нажатии педали.
С износом колодок уменьшается их толщина, но это уменьшение при каждом нажатии на педаль автоматически компенсируется – поршни расходятся чуть дальше и подтаскивают за собой разрезные кольца, которые в свою очередь после исчезновения усилия на педали остаются на новом месте. Этот процесс происходит без дополнительного внимания со стороны водителя при каждом более-менее сильном нажатии на педаль тормоза.
Подобная схема регулировки, повторимся, неплоха и относительно надежна, но точность подвода и надежность, которые обеспечивает внешний автоматический регулятор, заметно выше.
Внешний автоматический подвод
Внешняя система самоподвода колодок барабанных тормозов гораздо более распространена, поскольку значительно более эффективна. Собственно, именно эта система сделала барабанные тормоза по-настоящему эффективными и не дает им умереть до сих пор!
Система внешнего автоматического подвода колодок позволяет приблизить колодки к внутренней поверхности барабана почти так же близко, как и в дисковых тормозах. Модификаций конструкции внешнего самоподвода несколько, но отличия несущественны, а суть одна. Устройство для автоматического разведения колодок от центра к барабану представляет собой распорную планку изменяемой длины с регулировочной зубчатой гайкой-храповиком, которая подкручивается специальным механизмом при каждом нажатии на тормозную педаль, раздвигая планку. Причем система всегда самостоятельно останавливается в оптимальном положении максимального развода колодок и неспособна их «пережать», вызвав постоянное легкое подтормаживание и перегрев барабанов, как при езде с забытым «ручником».
Механизм регулирования – простейший: помимо самой планки с резьбовым стержнем и гайкой-храповиком (собственно, точно такая же применяется в системах ручного подвода без автоматики) в него входит жестяной рычаг-коромысло и оттяжная пружинка.
Источником движения рычажка, который подкручивает гайку-храповик и увеличивает длину распорной планки, служит сам ход тормозных колодок при нажатии педали. Упрощенно говоря, одно нажатие на педаль тормоза – одно качание рычажка и проворот гайки на несколько градусов. Регулировка – ступенчатая, но ход очень малый, благодаря чему обеспечивается высокая точность регулировки и минимально возможный зазор между колодками и барабаном, когда не нажата педаль тормоза. У такой схемы есть важное условие: после замены колодок или барабана (или неисправной распорной планки) нужно ДО начала движения многократно нажимать на педаль тормоза до прекращения щелчков – таким образом, система выберет весь холостой зазор, и тормоза станут максимально эффективными.
После выбора зазора система сама прекращает работу – ход колодок до упора в барабан при нажатии на тормоз становится настолько коротким, что коромысло перестает совершать рабочий ход.
Через какое-то (весьма продолжительное) время колодки слегка подсточатся, и увеличившийся лишь на самую малость зазор позволит коромыслу качнуться достаточно для того, чтобы сделать очередной щелчок, выбрав доли миллиметра этого зазора, и планка с автоподводом снова перейдет в режим ожидания. Все это, повторимся, происходит автоматически, без какого либо внимания со стороны водителя или мастера автосервиса.
Именно внешний механизм самоподвода оказался максимально эффективным, при этом (что редкость в технике!) весьма простым конструктивно и дешевым. И даже на исходе второго десятилетия ХХI века барабанные тормоза обеспечивают достаточную эффективность и безопасность движения автомобиля, укладываясь в строгие современные нормы и требования. Поэтому они ещё не вымерли, да и вряд ли скоро вымрут.
Для комментирования вам необходимо авторизоваться
Рад, что наши технические материалы по «железу» вызывают столь живой отклик у читателей )) Значит, не все еще ограничивают свои интересы размерами диагонали дисплея на торпедо автомобиля, и это радует.
С удовольствием отвечу на комментарий, однако попрошу в дальнейшем вести беседу несколько культурнее.
Касательно формулировки:
» Для начала огорчу Вас тем, что классические ВАЗы получили автоматическую регулировку зазоров в задних барабанных тормозах далеко не сразу».
Касательно формулировки:
«внешний регулировочный механизм значительно дешевле, именно поэтому его и начали применять на последних моделях.»
«утверждение, что внутренний подвод менее точен, чем внешний, неверно в корне»
Собственно, как раз о ступенчастости.
Касательно формулировки:
«Почему внутренний точнее? Ну, во первых он бесступенчатый, в отличие от внешнего. Сколь бы не были малы ступени у внешнего механизма, у внутреннего их нет в принципе. «
«А во вторых, тормозной цилиндр стоит выше оси, вокруг которой поворачивается колодка, чем внешний регулирующий механизм. За счёт этого, точность регулировки внутренним механизмом, тоже будет выше»