Как устроен S-камный барабанный тормоз BPW
Тормоз прицепной оси приводится сжатым воздухом. Усилие от тормозного цилиндра через регулятор зазора (slack adjuster) поворачивает тормозной вал. Профиль S-камы разводит колодки и прижимает их к внутренней поверхности барабана. При отпускании тормоза вал возвращает S-каму в нейтральное положение, а колодки отводят возвратные пружины и внешние оттяжные пружины, если они предусмотрены.
Семь элементов из схемы мануала — цилиндр, регулятор зазора, тормозной вал, S-кама, колодки, возвратные пружины, барабан. Отказ любого из них меняет картину износа остальных, поэтому дефекты ниже разбираются не по деталям, а по профилям повреждений: один и тот же изношенный барабан может быть следствием агрессивного вождения, отсутствия пыльника или неверно выставленного регулятора. Подбор деталей — в разделе тормозная система для BPW и в общем каталоге тормозной системы.
Барабан против диска: где барабан объективно выигрывает
Мануал BPW прямо называет закрытую конструкцию барабанного тормоза преимуществом: он лучше защищён от загрязнения, чем дисковый, и потому лучше подходит для работы вне дорог с твёрдым покрытием, плохих дорог и самосвальной техники. Рабочие температуры барабанного тормоза при равной нагрузке заметно ниже дисковых, поэтому соседние узлы — ступицы и подшипники и шины — получают меньшую тепловую нагрузку.
Обратная сторона — склонность к fading при очень высоких температурах: барабан расширяется от нагрева, и тормозная сила падает. Отдельным условием ресурса мануал ставит синхронизацию тормозов тягача и прицепа — без неё нагрузка перекашивается между осями, и накладки одной оси горят раньше срока.
Предел износа: конкретные числа
Накладки и барабаны — расходные элементы, они подлежат регулярному визуальному контролю, а достигнув предела износа — замене. Мануал даёт единственную цифру по накладке прямо: для S-камных тормозов BPW остаточная толщина накладки составляет не менее 5 мм. Накладку меняют, когда остаточная толщина совпала с нижней кромкой индикатора износа.
Оценивать состояние накладок можно через смотровые отверстия пыльников. Оригинальные накладки BPW имеют карманы индикатора износа в зоне смотровых отверстий — без них корректно оценить остаток нельзя: если накладка выступает за кромку барабана и образует тонкую кромку износа, видимый край принимают за полезную толщину и ошибаются в свою пользу.
По барабану мануал числа не даёт и отправляет к цеховому руководству: снять пыльники, оценить кромку износа, а если кромка почти достигнута или уже не читается — снять узел ступица/барабан и замерить внутренний диаметр в месте наибольшего износа. Оси BPW с барабанными тормозами могут оснащаться электронным датчиком износа, который выводит достижение предела через EBS или BPW Brake Monitor — что такое EBS, разобрано в глоссарии.
Зазор в тормозе: два дефекта с противоположными последствиями
Зазор слишком мал
Накладка подтормаживает по барабану даже при неработающем тормозе, тормоз постоянно под нагрузкой. Причины по мануалу: несогласованные поверхности барабана и накладки после перекладки накладок дают повышенную упругость тормоза и перерегулирование регулятора зазора; накладки расширяются при первом тепловом нагружении из-за выхода органических составляющих; базовая регулировка регулятора выполнена неверно, слишком узко.
Последствие — прогрессирующий нагрев: компоненты тормоза перегружаются термически, в крайних случаях тепловое повреждение доходит до подшипников ступицы и шин.
Зазор избыточен
По мере износа накладок и барабана зазор растёт. У автоматического регулятора зазора мануал перечисляет шесть причин: неверная базовая регулировка при сборке, не нажатый корректно механизм сцепления при сбросе тормоза после замены накладки с разрушением регулирующего устройства, погнутые или незакреплённые упоры реакции, дефектная червячная передача регулирующего устройства, износ подшипников тормозного вала, коррозия регулирующего механизма из-за нехватки смазки или попадания влаги. У ручного регулятора причина одна — регулировку не сделали вовремя.
Соотношение износа барабана и накладки
Мануал разбирает два зеркальных случая, и оба указывают на неподходящую пару трения, а не на манеру езды.
Барабан почти не изношен, накладка съедена, пробег малый. Причина — быстро изнашивающиеся накладки. Неподобранные к барабану накладки изнашиваются намного быстрее оригинальных, а изменённая пара коэффициентов трения ухудшает тормозную силу.
Накладка почти цела, барабан изношен сильно, накладки вгрызлись в контур барабана. Причина — накладки, агрессивные к барабану: барабан быстрее дойдёт до предела износа. Вывод мануала общий для обоих случаев — комбинацию барабана и накладки подбирает изготовитель, чтобы обеспечить сбалансированное соотношение износа. Наличие деталей по конкретной оси удобнее смотреть в подборках брендов S&K GMBH, EXOVO и Sonder.
Грязь: главный ускоритель износа
Задиры по всей рабочей поверхности барабана и накладки при высоком износе барабана относительно накладок — типовой след езды по песчаным и пыльным дорогам с повреждёнными или отсутствующими пыльниками. Механика по мануалу: песок и пыль не внедряются в твёрдую сталь барабана, а остаются на поверхности и стирают её, тогда как в более мягкий материал накладки частицы вклиниваются, и накладка работает как шкурка. По мере износа на наружной кромке барабана формируется буртик, который удерживает песок внутри тормоза и дополнительно усиливает абразив.
Отдельный профиль — задиры с шагом заклёпочных отверстий. При попадании грязи и влаги через дефектный пыльник давление и температура спекают в заклёпочных отверстиях износостойкое соединение, похожее на обожжённую глину; по мере износа накладки оно выходит в барабан и даёт выраженные задиры. Превышение допустимого предела износа барабана при этом ослабляет сам барабан.
На накладках грязь даёт ещё один эффект, который легко пропустить: она мешает образованию слоя трения (friction carbon). Этот слой повышает трение между барабаном и накладкой, а значит и тормозную силу. Без него тормоз теряет эффективность, а в худшем случае все тормоза машины тормозят по-разному. Пыльники и мелкий крепёж — в разделе болты, гайки, крепёж.
Тепловые и механические разрушения
Цвета побежалости и термотрещины на барабане. Признак термически сильно нагруженного или перегруженного тормоза, чаще всего от резких торможений с высоких скоростей при агрессивной манере езды. Рабочая поверхность нагревается быстро, наружная часть барабана остаётся относительно холодной, разница температур даёт пластическую деформацию внутренней поверхности и видимые при остывании трещины. Важная градация из мануала: поверхностные трещины, не доходящие до краевой зоны барабана, — нормальный признак кратковременных высоких нагрузок, а не брак.
Холодный излом барабана. Краска на месте, тепловых следов нет, пробег малый. Волосяные трещины возникают от небрежного обращения, сильных ударов или применения силы при транспортировке оси, и при монтаже их легко не заметить. При тяжёлом торможении такая трещина развивается и разрушает барабан. Действие однозначное: замена немедленно, а при подозрении на повреждение до установки барабан не использовать вовсе.
Термическая перегрузка накладок. Трещины и надрывы, особенно в зоне заклёпочных отверстий, при том что предел износа ещё не достигнут. Диагностический признак из мануала: если похожий профиль на всех тормозах машины — виновата рассинхронизация тягача и прицепа либо агрессивное вождение; если только на одном колёсном тормозе — дефект регулирующего устройства или тормозного контура не дал тормозу отпустить. Отдельная причина — некондиционные накладки или накладки с завышенным размером, которые подтормаживают при обкатке.
Накладка ниже допустимой толщины. Ровный износ без тепловых следов, головки заклёпок сильно сточены, части накладки вырваны. Машина в таком состоянии не безопасна: резерва тормозной силы нет, есть риск полного отказа из-за проворота S-камы через мёртвую точку, а барабан повреждается трением о заклёпки.
Отслоение половины накладки. Следствие чрезмерного усилия клёпки или неверной последовательности заклёпывания: основание заклёпки сминается либо накладку перекашивает, соединение ослабевает, материал рвётся по заклёпочным отверстиям. Если деформированы и отверстия платформы колодки — меняется колодка целиком.
Пыльники и тормозной цилиндр
Погнутые и разрушенные пыльники — результат работы по грунтовым дорогам: камни и куски дерева гнут, повреждают или полностью отрывают щиток. После этого ничто не мешает дорожной пыли и посторонним телам попадать в тормоз, а при попадании снега и грязи следует ожидать ухудшения тормозного действия.
Вырыв посадочной площадки тормозного цилиндра с признаками усталостного излома означает, что цилиндр воспринимал удары, на которые не рассчитан. Ускоряют процесс ослабленные болтовые соединения кронштейна и неисправные амортизаторы, дающие экстремальные ускорения оси. Механика отказа: штанга поршня отжимает цилиндр от кронштейна вместо того, чтобы управлять регулятором зазора и тормозным валом, и тормоз перестаёт работать. Смежные узлы — пневмосистема и подвеска и рессоры.
Практические разборы по смежным операциям: подбор тормозных колодок, замена мембраны тормозной камеры, эксплуатация энергоаккумуляторов. Полный ассортимент по марке — запчасти BPW.
Источник
Все факты, числа и профили повреждений в этом материале взяты из документа BPW «Wear and damage characteristics on friction brakes — Drum brake», обозначение 3900801 e. Допустимые степени износа барабана по конкретной оси — в цеховом руководстве BPW на эту ось.