Технология ремонта тормозных барабанов

VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2016

СПОСОБЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ РАБОЧИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ТОРМОЗНЫХ БАРАБАНОВ

Тормозные системы служат для снижения скорости движения и полной остановки автомобиля, а также для удержания на месте неподвижно стоящего автомобиля. Тормозные системы, устанавливаемые на автомобилях должны быть максимально эффективны при торможении с различной нагрузкой и на разных скоростях. Так же тормозные механизмы должны обеспечивать торможение автомобиля независимо от внешних условий.

Наибольшее распространение получили фрикционные тормозные механизмы, в которых торможение происходит за счёт сил трения возникающих между вращающимися и неподвижными деталями. Барабанный тормозной механизм — механизм, в котором силы трения возникают за счёт прижатия неподвижных колодок к внутренней поверхности вращающегося цилиндра тормозного барабана. Основные возможные неисправности — это обломы, трещины, задиры, появляющиеся между трущимися поверхностями, а также кольцевые канавки или износ рабочей поверхности [1], [2].

Согласно «Руководству по ремонту», а также практическому опыту эксплуатации, цилиндры тормозных барабанов подвергают восстановлению при обнаружении на рабочей поверхности цилиндра следов износа: глубоких рисок, задиров, а также кольцевой канавки образующейся с течением времени в результате соприкосновения цилиндра с накладкой тормозных колодок. Исходя из практического опыта, при дальнейшей эксплуатации тормозных барабанов возможно появление обломов и трещин цилиндра. В результате появления кольцевой канавки уменьшается площадь соприкосновения тормозных накладок с площадью цилиндра и как следствие уменьшение эффективности торможения автомобиля, что может привести к негативным последствиям [3].

В настоящее время существует много способов восстановления деталей. Ремонт рабочей поверхности цилиндра можно провести следующими способами:

а) в случае, если диаметр барабана не превышает предельно-допустимый размер, применяется слесарно-механическая обработка (расточка);

б) если принятых мер недостаточно или диаметр рабочей поверхности уже превысил предельно допустимое значение, тогда рекомендуются следующие методы: выпресовка цилиндра из тормозного барабана и запрессовка нового, наплавка, газотермическое напыление. После нанесения слоя материала, поверхность обрабатывают под нужный размер.

Наиболее широкое применение при восстановлении автомобильных деталей получили различные виды слесарно-механической обработки. К ним относится: слесарная обработка, механическая обработка, связанная с подготовкой детали к нанесению покрытий и обработкой после их нанесения, обработка деталей под ремонтный размер, поставка дополнительных ремонтных деталей.

Наплавка является самым распространённым способом восстановления детали. Она предназначается для нанесения покрытий с целью компенсации износа поверхностей. Напыление, как способ восстановления деталей, основано на нанесении распылённого металла на изношенные поверхности деталей.

В зависимости от способа расплавления металла различают виды: электродуговое, высокочастотное, плазменное детонационное и другие. Выпресовка цилиндра из тормозного барабана и запрессовка нового, рассматриваться не будет, так как здесь имеет место замена вышедшей из строя детали. Если полагать, что диаметр тормозного барабана по глубине кольцевой канавки превышает предельно-допустимые значения (согласно руководству по ремонту автомобиля), то в этом случае избавится от дефекта, только при помощи растачивания не представляется возможным. Поэтому, как способ ремонта следует рассмотреть напыление дополнительного слоя металла с целью компенсации износа рабочей поверхности с последующей механической обработкой [4].

В данной статье проводится анализ условий эксплуатации тормозного барабана и возможных неисправностей, а также способов ремонта. В зависимости от фактического износа рабочей поверхности тормозного барабана выбирают наиболее экономически выгодный вариант.

Список используемых источников:

1) Тормозная система, эксплуатация и обслуживание [Электронный ресурс]. Систем требования: Abobe Acrobat Reader. URL: http://www.ruscastings.ru/work/168/2130/2132/6041; (дата обращения 12.10.2015).

2) Автомобильный транспорт: монография / Абаимов Р.В., Ахмеднабиев Р.М., Бахрачева Ю.С., Васильев А.В., Конев А.А., Кычкин В.И., Лежнева Е.И., Севрюгина Н.В., Селиванов К.М., Юшков В.С.; под ред. Р.М. Ахмеднабиева; Сибирская ассоциация консультантов (СибАК). — Новосибирск: Изд-во СибАК, 2013. 161с.

3) Издательство «Алфамер Паблишинг» Тормоза — ремонт, техническое обслуживание. 2010 г. C.30.

4) Карпицкий В.Н. Ремонт и обслуживание тормозных систем//Автомобиль и сервис. 2015. №8. С.43

Источник

способ восстановления тормозных барабанов транспортных средств

Изобретение относится к комбинированным методам обработки металлов и может быть использовано для восстановления изделий из чугуна немеханической обработкой. На изношенную поверхность методом электродуговой металлизации наращивают слой металла. Затем зону обработки погружают под слой жидкости. После этого ведут электроконтактную обработку наращенной поверхности торцевой поверхностью катода-инструмента на заданный размер. Электроконтактную обработку ведут при напряжении U=24÷26 В и токе I=200÷500 А при съеме слоя 0,02÷1,5 мм. В результате обеспечивается повышение производительности, снижение трудоемкости и повышение долговечности. 2 ил.

Формула изобретения

Способ восстановления тормозных барабанов транспортных средств, включающий наращивание на изношенную поверхность тормозного барабана слоя металла методом электродуговой металлизации и дальнейшую обработку на заданный размер, отличающийся тем, что обработку на заданный размер ведут путем электроконтактной обработки наращенной поверхности торцевой поверхностью катода-инструмента под слоем жидкости при рабочем напряжении U=24÷26 В и токе I=200÷500 А со снятием слоя 0,02÷1,5 мм.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к комбинированным методам обработки металлов, а именно к способам восстановления изделий из чугуна немеханической обработкой.

Известен способ восстановления тормозных барабанов, в котором после износа внутренней поверхности ее протачивают до следующего ремонтного размера на токарном станке [1].

Недостатком способа являются его ограниченные возможности, т.к. невозможно восстановить изношенную поверхность до номинального размера. Это приводит к ограничению ресурса использования барабана, увеличивает потери металла.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ восстановления тормозных барабанов транспортных средств из серого чугуна, представляющих собой тонкостенную литую конструкцию [2]. В указанном способе на изношенную поверхность наращивают порошковой проволокой электродуговой металлизацией слой определенной толщины с учетом величины износа и припуска на механическую обработку. Затем ведут токарную обработку наращенного слоя до номинального размера резцами с твердосплавными пластинами.

Недостатками данного способа являются низкая производительность и высокая трудоемкость способа. Помимо этого наращенный слой обладает большим разбросом твердости и гетерогенностью по сечению барабана, недостаточной твердостью, что не устраняет дальнейшая токарная обработка. Это снижает долговечность восстановленных барабанов.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение однородности свойств наращенного слоя по сечению, увеличение твердости, повышение долговечности, восстановленных барабанов, а также увеличение производительности.

Поставленная задача достигается тем, что в способе восстановления тормозных барабанов транспортных средств, в котором на изношенную поверхность методом электродуговой металлизации наращивают слой металла и ведут дальнейшую обработку на заданный размер, согласно изобретению, после наращивания ведут электроконтактную обработку наращенной поверхности торцевой поверхностью катода-инструмента под слоем жидкости при рабочем напряжении U=24÷26 В и токе I=200÷500 А при съеме слоя 0,02÷1,5 мм.

То, что в предлагаемом способе наращенную поверхность доводят до заданного размера электроконтактной обработкой торцевой поверхностью катода-инструмента под слоем жидкости с заданными режимами, позволяет обеспечить максимальную локализацию процесса электроконтактной обработки и максимально сконцентрировать электрическую энергию на малой площади контакта электродов. И за счет эффективного термического воздействия позволяет одновременно выравнить твердость по сечению и увеличить ее среднее значение. Это упрочняет обработанный слой и увеличивает долговечность восстановленных барабанов. Помимо этого в предлагаемом способе снимается за один проход больший слой наращенного металла по сравнению с наиболее близким аналогом, что повысит производительность процесса, снизит его трудоемкость.

Снижение рабочего напряжения менее 24 В и силы тока менее 200 А приведет к снижению производительности, увеличение напряжения более 26 В и увеличение тока более 500 А приводит к снижению качества поверхности, а именно к увеличению шероховатости. Съем слоя наращенной поверхности менее 0,02 приводит к снижению производительности, а увеличение слоя более 1,5 мм технологически нецелесообразно ввиду ограниченных размеров наращенного слоя.

Предлагаемый способ проиллюстрирован на фиг.1-2, где на фиг.1 показана схема электроконтактной обработки, на фиг.2 — сечение А-А фиг.1.

На указанных чертежах обозначены:

1 — катод-инструмент диаметром d u ,

3 — наращенный слой.

Способ осуществляется следующим образом.

Изношенную поверхность барабана 2 подготавливают методом токарной обработки с последующей пескоструйной обработкой электрокорундом. Затем электродуговой металлизацией порошковой проволокой наращивают на эту поверхность слой 3 металла, максимально приближенного к структуре основного металла. Наращивают слой 3 определенной толщины с учетом величины износа и припуска на дальнейшую обработку. Затем зону обработки барабана погружают под слой жидкости, например воды, толщиной не менее 30 мм. После этого торцевой поверхностью подводят катод-инструмент 1 к обрабатываемой поверхности и ведут электроконтактную обработку с заданными режимами, вращая барабан со скоростью V б и катод-инструмент с числом оборотов n u .

Предлагаемый способ опробован в лаборатории кафедры «Технология и организация технического сервиса» ЧГАУ и в центральных ремонтных мастерских МУП «Челябгортранса». Восстановлению подвергли тормозные барабаны троллейбусов и автобусов «Икарус» с внутренним диаметром 420 мм из серого чугуна. Износ составлял 3 мм. На предварительно расточенную изношенную поверхность был наращен электродуговой металлизацией слой толщиной 5 мм. Затем за один проход был снят слой 1,5 мм катодом-инструментом при напряжении 24 В и токе 300 А. Шероховатость полученной поверхности соответствовала требованиям рабочего чертежа.

Производительность предлагаемого способа по сравнению с известным повысилась более чем в 3 раза, повысилась твердость на 15-18%.

Предлагаемый способ восстановления тормозных барабанов найдет применение при эксплуатации большегрузных транспортных средств, например городского пассажирского транспорта, в частности троллейбусов и автобусов.

1. Технология ремонта машин и оборудования. Под редакцией И.С.Левитского, Москва, «Колос», 1975, с.357.

2. Информационный листок №169-96. Восстановление тормозных барабанов транспортных средств. Челябинский ЦНТИ, 1996.

Источник

Барабанные тормоза: как они устроены и как их ремонтировать

Барабаны, конечно, давно проиграли эволюционную войну дискам, но по сей день достаточно активно используются на недорогих и легких машинах. Все Лады, Renault Logan, VW Polo sedan, Skoda Rapid, Daewoo Matiz – список вполне современных моделей, использующих эти архаичные, но долговечные тормозные механизмы, будет очень длинным. А значит – нелишне знать, как они устроены, почему ломаются и как чинятся. После теоретической подготовки отправимся в ремзону, где обследуем барабаны редкого китайского седанчика Chery Jaggi, более известного в России под именем QQ.

Конструкция барабанных тормозов

К ардинально барабанные тормозные механизмы не изменились с момента их массового появления в 1902 году благодаря Луи Рено. Правда, привод у тех тормозов был тросовый, а потому они были исключительно механическими. Плюс у них не было автоматической регулировки, так что шофер должен был регулярно проверять зазор между колодками и барабаном. Но принципиальная конструкция, повторюсь, изменилась минимально.

Опишем здесь самую распространенную, классическую конструкцию барабанного тормозного механизма. Есть тормозной щиток, который жестко закреплен на кожухе заднего моста или цапфе колеса, и он не вращается. Также есть барабан, который закреплен на ступице колеса и вращается вместе с ней и колесом.

Тормозные колодки установлены на тормозном щитке. С одной стороны колодки опираются на оси, с другой – на поршни рабочего тормозного цилиндра (это хорошо видно на фотографиях). Когда нажимают на педаль тормоза, тормозная жидкость раздвигает поршни в рабочем цилиндре, а те в свою очередь раздвигают тормозные колодки. Колодки прижимаются к поверхности барабана и автомобиль замедляется. На колодки приклеены или приклепаны фрикционные накладки. Чтобы колодки не выпали, установлены прижимные пружины.

Приятным моментом данной конструкции является то, что одна из колодок имеет свойство подклинивания (ее называют активной). Если привести пример, то представьте себе колесо автомобиля, хорошенько раскрутите его и попробуйте вставить рукой какой-нибудь предмет между колесом и аркой: с одной стороны предмет будет выталкиваться, а с другой – еще больше затягиваться в пространство между колесом и аркой, тем самым подклинивая колесо. Та же ситуация и с колодками.

Вторую колодку (пассивную) барабан отталкивает, и ее эффективность ниже первой – это, напротив, неприятный момент. Чтобы скомпенсировать разницу, фрикционная накладка пассивной колодки больше по размерам активной колодки.

Оборотная сторона подклинивания колодки в том, что тормозное усилие возрастает не пропорционально усилию на педали. Проще говоря, Вы давите на педаль тормоза и получаете совсем иное, намного большее замедление, чем ожидалось. С дисковыми тормозами такого нет.

Чтобы колодки вернулись на исходную после торможения, на них установлены возвратные пружины. Зачастую, если задний тормозной механизм барабанный, то те же колодки задействуются при затягивании стояночного тормоза («ручника»). На одной из колодок имеется дополнительный рычаг, к которому крепится трос, при перемещении которого колодки разводятся.

На современных автомобилях барабанный тормозной механизм саморегулируемый. То есть не нужно раз во сколько-то тысяч км или после ремонта лезть, как на ЗИЛ 130, под автомобиль, чтобы измерить зазор между фрикционными накладками и барабаном.

На фото: ЗиЛ-130 ‘1966–74

Однако даже на современных авто стояночный тормоз все же регулировать необходимо. Потому распорная стойка, благодаря которой разводятся колодки при затягивании ручника, имеет свойство удлиняться или укорачиваться за счет вращения гайки (ее тоже хорошо видно на фото). Еще одним из положительных аспектов барабанных тормозов является площадь рабочей поверхности фрикционных накладок – она в любом случае больше по сравнению с дисковыми тормозами.

Но из-за особенностей условий работы (см. выше) износ накладок неравномерен, а значит, и усилие также будет изменяться с износом. В свою очередь никто не мешает увеличить рабочую площадь накладок за счет увеличения не только диаметра барабана, но и его ширины, а это бесспорный плюс. Этим с умением пользуются конструкторы грузовиков, для которых важней затормозить 20 тонн в пределах приличия, нежели тонкая связь между ногой водителя и ускорением замедления автомобиля.

Более того, даже если на легковушке по кругу установлены дисковые тормоза, то с высокой долей вероятности тормозной механизм ручника реализован по барабанной схеме. Просто в диске делают проточку и создают свой небольшой барабан и помещают внутрь колодки.

Пару слов об уже отживших свое конструкциях барабанных тормозах. В поисках более простых и эффективных вариантов исполнения инженеры, чтобы решить проблему с колодкой, которая не подклинивается, пришли к выводу, что можно поставить два рабочих цилиндра с двух противоположных сторон тормозного щитка (как на ГАЗ 24 и множестве других машин с барабанными тормозами спереди и сзади). В таком случае обе колодки становились подклинивающими, но только при движении вперед.

Конструкторы АЗЛК применили барабанные механизмы с плавающими колодками. Плавающими потому, что опираются они не на оси, каждая на свою, а на шарнир, связывающий обе колодки. Поэтому когда поршни раздвигают их, они за счет усилий стабилизируются относительно барабана. А эффект подклинивания активной колодки снижается за счет передачи силы через шарнир на пассивную колодку.

Плюсы и минусы барабанов

Одним из главных достоинств барабанных механизмов называют его закрытость от окружающей среды – ни грязь, ни пыль внутрь не попадают. С этим трудно не согласиться, но с оговоркой – если речь идет о грязи снаружи. Все продукты износа колодок, что появляются в барабане внутри, просто так оттуда «выбраться» не могут. Вся прелесть закрытости барабаном видна на фотографиях подопытного.

Если в дисковых тормозах остатки фрикционных накладок просто выдуваются из механизма, то в барабанных почти все остается на месте. И еще. Кто в своей жизни эксплуатировал грузовики или древние автомобили с «барабанами» по кругу, должен помнить: если проехал глубокую лужу или брод, то после необходимо несколько раз нажать на тормоза, чтобы просушить их, иначе их попросту не будет. С дисками такого цирка нет.

Еще барабаны отлично перегреваются и их, в отличие от дисков, нельзя быстро охладить набегающим воздухом. Сам барабан при этом покоробить сложно (чего не скажешь о дисках), но эффективность торможения горячих барабанов снижается очень существенно.

С точки зрения динамики барабаны тоже проигрывают дискам, так как последние легче. Плюс максимальное тормозное усилие у барабанов сильно ограничено – чрезмерным давлением на колодки можно просто «порвать» барабан. Диски же можно сжимать намного сильнее.

Пример ремонта заднего барабанного тормозного механизма

Тут все, в общем-то, довольно предсказуемо. Барабаны разбирают, как правило, для двух манипуляций: замены колодок или ремонта самого заклинившего механизма.

На этот раз к нам попал автомобиль с неработающим задним правым тормозным механизмом и отсутствием стояночного тормоза. Опытным взором мастера утечек тормозной жидкости найдено не было. Потому вероятность заклинившего рабочего тормозного цилиндра возросла до 99%. Решение было принято незамедлительно – разборка и более детальная диагностика.

Отвернули гайки и сняли колесо. К счастью, барабан не прикипел и снялся довольно легко. Хозяину автомобиля стало легче, когда он узнал, что колодки менять еще рано. Но потом пошли плохие новости. Закисла распорка стояночного тормоза, следовательно, отрегулировать расположение колодок невозможно, а это причина отсутствующего ручника. Далее. Поршни в рабочем цилиндре заклинило, потому машина и не тормозила. Вердикт – замена рабочего цилиндра. Хозяин встретил трудности мужественно и благословил начинать незамедлительно.

Так как необходимо заменять рабочий цилиндр, пережимаем тормозной шланг, чтобы исключить вытекание всей тормозной жидкости из контура. Отвернули соединительную гайку и отсоединили тормозную трубку от рабочего цилиндра. При помощи узкогубцев сняли нижнюю пружину с тормозных колодок. Затем отсоединили трос стояночного тормоза от рычага тормозной колодки.

Все теми же узкогубцами прижали, провернули и сняли прижимные пружины обеих колодок. Пружины фиксируются на пальце: на каждой имеется небольшая опорная крышка с прорезью, а у пальца наружный конец расплющен. Соответственно, при установке пружину сжимают, конец пальца проходит через прорезь, а чтобы зафиксировать пружину, ее проворачивают. Но это будет потом, сейчас разборка.

После демонтажа прижимных пружин обе колодки можно снять с тормозного щитка и рабочего цилиндра. Что мы и делаем, немного раздвинув их для преодоления усилия верхней возвратной пружины. После выкрутили болты крепления и сняли рабочий тормозной цилиндр. Сняли с колодок распорку, тщательно ее очистили и разработали, чтобы можно было отрегулировать стояночный тормоз. Сняли затем и верхнюю возвратную пружину.

Источник