Расчет тормозного механизма

Тормозные механизмы.

По форме вращающихся элементов, различают барабанные и дисковые тормозные механизмы. Барабанные механизмы различаются по типам разжимного устройства колодок: гидравлические, кулачковый, клиновой.

Дисковые тормозные механизмы применяют на легковых автомобилях и реже на грузовых. Они могут быть открытыми и закрытыми, одно и многодисковые, со сплошным и вентилируемым диском.

В зависимости от способа крепления скобы, различают тормозные механизмы с фиксирующей и плавающей скобой. С фиксированной большее приводное усилие и повышенную жесткость механизма.

Недостаток дискового механизма с плавающей скобой: одностороннее изнашивание накладки и диска со стороны колесного цилиндра при деформации и коррозии направляющих.

Тормозные диски изготовляют в основном из чугуна, применяют биметаллические диски, у которых фрикционный слой из чугуна, а основание из алюминия. В качестве накладок используются прессованные материалы на асбокаучуковой основе и спеченные материалы.

Преимущество дисковых тормозных механизмов:

1) Меньше зазор.

2) Меньшая масса и габаритные размеры.

3) Равномерное изнашивание накладок.

4) Лучшее условие теплообмена.

Недостатки:

1) Трудность обеспечения герметизации и соответственно повышенная интенсивность изнашивания прокладок.

Барабанный тормозной механизм имеет симметричный колодоч­ный тормоз (рис. 1), состоящий из вращающегося барабана 1 и двух внутренних колодок 2, шарнирно подвешенных на неподвиж­ных опорах 5. Разжимное устройство 4 гидравлического типа рас­положено между другими концами колодок. Поршни рабочего ци­линдра, находясь под давлением тормозной жидкости, прижимают обе колодки к барабану с одинаковой силой Р.

Для ориентировочных расчетов можно приближенно допустить, что после приработки удельное давление распределяется по длине накладки равномерно, а результирующая нормальной силы dN и силы трения μdN (μ — коэффициент трения между поверхностью накладки колодки и барабана). Результирующая нормальных сил, действующих между барабаном и колодкой, расположена посреди­не дуги накладки и может быть выражена зависимостью

Y=p∙β∙r_б∙b_н,

где:

р — давление в контакте барабана с накладкой;

β— угол охвата накладки;

r_б — радиус барабана;

b_н — ширина накладки.

При указанных допущениях на колодки симметричного тормо­за (рис. 1) действуют результирующие нормальные силы N₁ и N₂ и тангенциальные силы трения (μN₁ и μN₂ Силы трения направ­лены у левой и правой колодок в противоположные стороны). В опо­рах действуют соответствующие реакции— горизонтальные R_x и вертикальные R_у с индексами, указывающими номера колодок.

Из уравнения момента относительно осей 3 имеем:

N₁=P₁(a+c)/(c – μ∙e),

N₂=P₂(a+c)/(c+μ∙e),

где а, с и е – плечи сил, действующих на колодки.

Рис. 1 Схема простого симметричного колодочного тормоза.

Сила N₁ значительно больше силы N₂, так как у левой колодки момент μN₁е прижимает колодку к барабану, а правую колодку мо­мент μN₂e отжимает от барабана. Соответственно будут различать­ся и тормозные моменты, развиваемые каждой из колодок. Так как в механизме действуют равные силы Р₁ = Р₂ = Р, то суммарный тор­мозной момент обеих колодок определяется как

М_т = μ ∙ r_б (N₁ + N₂) = μ ∙ r_б ∙ Р (а + с) [1/(с – μ∙ е) + 1/(с +μ∙e)],

где r_б — радиус барабана.

Различают колодки активные и пассивные. К первым относятся колодки, у которых эффективность торможения под действием мо­мента сил трения возрастает; пассивными считаются колодки, на которые момент сил трения оказывает отрицательное влияние.

В качестве разжимного устройства у тормозов с односторонним расположением опор колодок на валу закрепляют кулачки (рис. 2).

Рис.2 Схема колодочного тормоза с разжимным кулачком

Колодки 2 и 3 поворачиваются кулачком 1 на одинаковый угол, при этом усилия Р₁ и Р₂, передаваемые соответственно на активную и пассивную колодки, получаются разными. На схеме они показа­ны применительно ко вращению барабана 4 по направлению стрел­ки со. После приработки тормоза, когда удельное давление на обе колодки выравнивается, соотношения между силами Р₁ и Р₂ долж­ны быть пропорциональными действующим на колодки результи­рующим нормальным силам N₁ и N₂. У симметричных колодок при этих условиях N₁ = N₂, поэтому

Р₁/Р₂=(с – μ ∙ е)/(с + μ ∙ е),

отсюда тормозной момент

М_т=2μ ∙ r_б ∙ P₁(a+c)/(c – μ ∙ e)