Доңғалақты тежегіштер: Түрлері мен тарихы

Кіріспе

Көлік тежегішінің түрі

Драмды тежегіш – айналмалы ыдыс пішіндес бөлік, барабан деп аталатын, оған сырттан басылатын аяқ киімдер немесе колодкалар жиынтығының тудырған үйкелісін пайдаланатын тежегіш. "Драмды тежегіш" термині көбінесе аяқ киімдер барабанның ішкі бетіне қысылатын тежегішті білдіреді. Егер аяқ киімдер барабанның сыртына қысылса, онда ол әдетте қысқыш тежегіш деп аталады. Барабан екі аяқ киімнің арасында қысылған жағдайда, дәстүрлі дискілі тежегішке ұқсас, оны кейде қысып тұратын драмды тежегіш деп атайды, бірақ мұндай тежегіштер сирек кездеседі. Барабанның сыртына оралған иілгіш белдеу немесе "таспаны" пайдаланатын, жапсырмалы тежегіш деп аталатын ұқсас тип те бар.

Тарих

Қазіргі заманғы автомобиль барабанды тежегіші алғаш рет 1900 жылы Maybach компаниясы жасаған көлікте қолданылды, бірақ бұл принципті кейіннен 1902 жылы Луи Рено патенттеді. Ол барабанды тежегіштің қаптамасы үшін тоқылған асбест қаптамасын қолданды, себебі ешқандай баламалы материал жылуды тиімдірек таратуға жарамды емес еді, бірақ Maybach бұрын аз күрделі барабанды тежегіш қолданған. Алғашқы барабанды тежегіштерде, рычагтар мен таяқшалар немесе кабельдер аяқ киімді механикалық түрде іске қосты. 1930 жылдардың ортасынан бастап кішкентай дөңгелек цилиндріндегі май қысымы мен поршеньдер (суреттегідей) тежегіштерді іске қосты, бірақ кейбір көліктер ондаған жылдар бойы толығымен механикалық жүйелермен жұмыс істеді. Кейбір конструкцияларда екі дөңгелек цилиндрі бар. Барабанды тежегіштердегі аяқ киім тозығында, 1950 жылдары өздігінен реттелетін барабанды тежегіштер енгізілгенге дейін тежегіштерді үнемі қолмен реттеу қажет болды. Барабанды тежегіштерді қайта-қайта пайдалану кезінде тежегіштердің тиімділігі төмендеуі мүмкін. 1953 жылы Le Mans жарысында Jaguar Cars дискілі тежегіштермен жабдықталған үш көлігін сынады, онда олар жеңіске жетті, көптеген жағдайларда барабанды тежегіштермен жабдықталған қарсыластарынан жоғары тежегіш қабілетіне ие болды. Бұл жолаушылар көліктерінде барабанды тежегіштердің пайдалануының аяқталуының бастауы болды. 1960 жылдардан 1980 жылдарға дейін дискілі тежегіштер машиналардың алдыңғы дөңгелектеріндегі барабанды тежегіштерді біртіндеп ығыстырды (негізгі тежегіш күші оларға түседі). Қазіргі таңда барлық көліктерде алдыңғы дөңгелектерде дискілі тежегіштер орнатылған, ал көптеген көліктерде төрт дөңгелектің барлығында да дискілі тежегіштер қолданылады. АҚШ-та Jeep CJ 5 (AM General компаниясы өндірген) 1986 жылы өндірістен алынған кезде алдыңғы барабанды тежегіштерді қолданған соңғы автомобиль болды (АҚШ пошта қызметі үшін жасалған). Дегенмен, барабанды тежегіштер әлі де артқы дөңгелектерде және тұрақ тежегіштерінде жиі қолданылады. Кейбір көліктер "басқыншақтағы барабан" тұрақ тежегішін пайдаланады, онда тежегіш аяқ киімдері дискілі тежегіш роторының орталық бөлігіне (басқыншаққа) орналасады, ол барабан ретінде қызмет етеді. Ескі тежегіш аяқ киімдері асбесттен жасалған. Ескі көліктердің тежегіш жүйелерімен жұмыс істегенде, тежегіш құрамындағы шаңды жұтудан сақтану керек. АҚШ Федералдық үкіметі асбест өндірісін реттеле бастағаннан кейін, тежегіш өндірушілері асбестсіз қаптамаларға көшуге мәжбүр болды. Алғашқыда иелері ауыстыру кезінде тежегіштің нашарлауына шағымданды, бірақ тежегіш технологиясы ақырында бұл мәселені шешуге мүмкіндік берді. Күнделікті пайдаланылатын көптеген ескі көліктер асбестсіз қаптамалармен жабдықталған. Көптеген басқа елдер де тежегіштерде асбесттің қолданылуын тыйым салған.

The modern automobile drum brake was first used in a car made by Maybach in 1900, although the principle was only later patented in 1902 by Louis Renault. He used woven asbestos lining for the drum brake lining, as no alternative material dissipated heat more effectively, though Maybach had used a less sophisticated drum brake. In the first drum brakes, levers and rods or cables operated the shoes mechanically. From the mid 1930s, oil pressure in a small wheel cylinder and pistons (as in the picture) operated the brakes, though some vehicles continued with purely mechanical systems for decades. Some designs have two wheel cylinders. As the shoes in drum brakes wear, brakes required regular manual adjustment until the introduction of self adjusting drum brakes in the 1950s. Drum brakes are also prone to brake fade with repeated use. Jaguar Cars fielded three cars equipped with disc brakes at Le Mans in 1953, where they won, in large part due to their superior braking over drum equipped rivals. This spelled the beginning of the end for drum brakes in passenger cars. From the 1960s to the 1980s, disc brakes gradually replaced drum brakes on the front wheels of cars (which receive the majority of braking force). Now practically all cars use disc brakes on the front wheels, and many use disc brakes on all four wheels. In the United States, the Jeep CJ 5 (manufactured by AM General) was the final automobile (produced for the United States Postal Service) to use front drum brakes when it was phased out in 1986. However, drum brakes are still often used on the rear wheels, and for parking brakes. Some vehicles utilize a "drum in hat" parking brake, where the brake shoes are arranged inside the center portion (hat) of a disc brake rotor, which acts as the drum. Early brake shoes contained asbestos. When working on brake systems of older cars, care must be taken not to inhale any dust present in the brake assembly. After the United States Federal Government began to regulate asbestos production, brake manufacturers had to switch to non asbestos linings. Owners initially complained of poor braking with the replacements, but brake technology eventually advanced to compensate. A majority of daily driven older vehicles have been fitted with asbestos free linings. Many other countries have also prohibited the use of asbestos in brakes.

Құралымдары

Барабанды тежегіштің бөліктеріне арқалық тақта, тежегіш барабаны, тежегіш қақпақтары, дөңгелек цилиндрі және түрлі серіппелер мен бекіткіштер жатады.

Тірек пластинасы

Арқалық тақта басқа компоненттер үшін негіз болып табылады. Арқалық тақта сонымен қатар бүкіл жиынтықтың беріктігін арттырады, корпусты қолдайды және оны шаң және жолдың басқа да қоқыстары сияқты сыртқы заттардан қорғайды. Ол тежеу кезінде туындайтын айналым моментін сіңіреді, сондықтан бұл тақтаға "Айналым моменті тақтасы" деп те айтылады. Барлық тежеу операциялары арқалық тақтаға қысым түсіретіндіктен, ол мықты және тозуға төзімді болуы керек. Соңғы жылдары авариялық немесе тұрақ тежегіштері үшін тұтқалар және автоматты тежегіш қалыптарын реттегіш қосылды.

Тежегіш барабан

Тежегіш барабан әдетте жылуды жақсы өткізетін және тозуға төзімді арнайы құйма темірден жасалады. Ол дөңгелек пен осьпен бірге айналады. Жүргізуші тежегішті басқанда, тежегіш қаптамасы барабанның ішкі бетіне радиалды бағытта қысым жасайды, ал осының салдарынан туындайтын үйкеліс дөңгелек пен осьтің, демек көліктің айналуын баяулатады немесе тоқтатады. Бұл үйкеліс көп мөлшерде жылу шығарады.

Дөңгелек цилиндрі

Әрбір доңғалақтың тежегішін бір цилиндр басқарады. Екі поршень аяқ киімдерді қозғалтады, доңгелек цилиндрінің әр шетінде біреуден. Көліктің алғы жағына жақын орналасқан алдыңғы аяқ киім негізгі аяқ киім деп аталады. Артындағы аяқ киім екінші аяқ киім деп аталады. Бас цилиндрден келетін гидравликалық қысым поршеньді қапқа әсер етеді, поршеньдерді аяқ киімдерге қарай итеріп, оларды барабанға басады. Жүргізуші тежегішті босатқанда, тежегіш аяқ киімдерінің серіппелері аяқ киімдерді бастапқы (босатылған) күйіне келтіреді. Доңгелек цилиндрінің бөліктері оң жақта көрсетілген.

Торбаның аяғы

Тежегіш колодкалары әдетте бірге дәнекерленген екі бөлік болаттан жасалады. Үстеме материалды қаптама тақтасына қайрақпен бекітеді немесе желіммен жабыстырады. Ай тәрізді бөлікке "Тор" деп аталады және ол кері серіппелер, бекіткіш жабдықтар, тұрақ тежегішінің байланысы және өздігінен реттелетін компоненттер үшін әртүрлі пішіндегі тесіктер мен ойықтарды қамтиды. Дөңгелек цилиндрінің барлық күші Тор арқылы қаптама тақтасына және тежегіш қаптамасына беріледі. Қаптама тақтасының жиегінде әдетте әр жағында үш V пішіндес ойық немесе тіректер болады, олар "тіректер" деп аталады. Тіректер тежегіш колодкалары орнатылған тіреу пластинасының тіреу жастықтарына сүйенеді. Әрбір тежегіш жиынтығында екі колодка болады: біріншілік және екіншілік. Біріншілік колодка көліктің алғы жағына қарай орналасқан және оның қаптамасы екіншілік колодкадан өзгеше орналасқан. Көбінесе екі колодка да алмастырылатындықтан, кез келген айырмашылықты мұқият тексеру маңызды. Қаптамалар жоғары температураға және тозуға төзімді болуы керек, сондай-ақ температура мен ылғалдың өзгеруіне әсер етпейтін жоғары үйкеліс коэффициентіне ие болуы керек. Тежегіш колодкасының қаптамасын құрайтын материалдарға үйкеліс модификаторлары (графит және кашью жаңғағының қабықтары сияқты), қорғасын, мырыш, мыс, алюминий және басқа да жылуға төзімді металлдар, байланыстырғыштар, қатайтқыштар және тежегіш шуын азайту үшін резеңке сынықтары сияқты толтырғыштар кіреді. Ұлыбританияда екі кең таралған тежегіш колодка материалы қолданылатын. DON 202 – жоғары үйкеліс материалы, ол тежегіш күштендіргішін қажет етпейді. Бірақ кемшілігі – тік көлбеулерде қаптама тез тозып кетеді. Қатаң қаптамасы бар VG95 шығарылды, бірақ оған тежегіш күштендіргіші қажет болды. Басқа да қиындық – тұрақ тежегіші жылдық MOT тестісінен өте алмайтын, егер жоғары үйкеліс қаптамасы тек тестірлеу үшін орнатылмаса.

Қалыпты тежеу

Тежегіштерге басқанда, тежегіш сұйықтығы басты цилиндрден дөңгелек цилиндріне қысыммен жіберіледі, ол өз кезегінде тежегіш қақпақтарын барабанның ішкі бетіне, машинамен өңделген жерге итеріп жібереді. Бұл үйкеліс дөңгелекке жалғанған тежегіш барабанның айналуын баяулатады. Соның салдарынан көліктің жылдамдығы төмендейді. Қысым алынғанда, серіппелер қақпақтарды бастапқы қалпына қайтарады.

Автоматты түрде өздігінен реттелетін

Тежегіш қаптамасы тозып бара жатқанда, тежегіш астар барабанға тию үшін үлкен қашықтыққа жылжуы керек. Автоматты реттегіштер орнатылған жүйелерде, қашықтық белгілі бір деңгейге жеткенде, өзін-өзі реттеу механизмі автоматты түрде іске қосылып, тежегіш астардың тыныштық күйін барабанға жақындатады. Бұл жерде реттеу тетігі реттегіш тістігін бір тісқабыққа жылжыту үшін жеткілікті қозғалады. Реттегіште бұранда сияқты сыртқы жиектері бар, сондықтан ол бұрылғанда аздап керіліп, аралықты толтыру үшін ұзарады. Тежегіш астарлары біршама тозғанда, реттегіш тағы да жылжуы мүмкін, осылайша ол астарды барабанға жақын ұстап тұрады. Әдетте реттегіштер көлік артқа жүргенде және тежегіштер қолданылғанда ғана жұмыс істейді. Автоматты реттегіштері жоқ көліктерде, астар мен барабан арасындағы бос кеңістікті жою үшін тежегіштерді мерзімді түрде қолмен реттеу қажет.

Қалпына келтіру/қажеттілік тежегіш

Тұрақтап тоқтату (немесе төтенше жағдай) тежегіш жүйесі тежегіштерді болат сымдар арқылы басқарады, олар қолға арналған тұтқаға немесе аяқ педаліне қосылған. Бұл жүйенің толық механикалық болуы және гидравликалық жүйені толығымен айналып өтуі керек, осылайша толық тежегіш бұзылған жағдайда да көлікті тоқтатуға болады. Мұнда сым тежегішке орнатылған рычагты тартады және тікелей тежегіш блогына қосылады. Бұл дөңгелек цилиндрін айналып өтіп, тежегіштерді тікелей басқаруға мүмкіндік береді.

Қозғалтқыш біліктегі тұрақ/қажеттілік тежегіші ретінде

Драмды тежегіштер берілістің жетекші білігіне де тұрақ тежегіші ретінде орнатылған (мысалы, 1962 жылға дейін шығарылған Chrysler машиналарында). Бұл оның негізгі тежегіштерден толыққанды тәуелсіз болуын қамтамасыз етеді, бірақ кемшілігі бар: артқы жағында бамперлік домкратпен (сол дәуірде жиі қолданылатын) және дөңгелектерді тоқтату құралдарысыз қолданғанда, дифференциалдың әрекеті көлікті домкраттан домалап түсуіне әкелуі мүмкін. Land Rover 50 жылдан бері беріліс қорабының шығыс білігінде драмды тежегішті пайдаланып келеді. Бұл тежегіштің артықшылығы – тұрақ тежегішімен барлық төрт дөңгелекті де тоқтатуға болады.

Кемшіліктер

Барабанды тежегіштер, көптеген басқа тежегіштер сияқты, кинетикалық энергияны теріліс арқылы жылуға айналдырады. Асбест талшықтары уақыт өте келе, тежеу кезінде туындайтын жоғары температураның әсерінен үзіліп немесе бөлініп шығатын. Шаңның таралуын азайту үшін көбінесе ылғалды щеткалар мен аэрозольдік спрейлер қолданылды. Қауіпсіздік органдары кейде шаңды сору үшін вакуумдық шлангтарды, немесе ішінде жарық пен құралдарды қолдануға арналған жабық кеңістіктерді ұсынды, бірақ мұндай жабдықтар сирек және қолдануға қолайсыз болды. Асбесттен қорғануға арналған арнайы жасалған киімдер де ұсынылды. Автомеханиктердің арасында мезотелиомаға шалдығу деңгейі жоғары екенін көрсететін деректер бар.