Meloci.ru

Как это работает тормозные диски

Тормоза дисковые и барабанные: отличия, плюсы и минусы

Хотя современные легковые автомобили оснащаются преимущественно одним типом тормозов – дисковыми, парк машин с задними барабанными тормозами всё ещё достаточно велик. Поэтому вопросы, связанные с устройством как барабанных, так и дисковых тормозов, их отличиями друг от друга, особенностями эксплуатации, обслуживания и ремонта остаются актуальными.

В необходимости содержать в исправном состоянии тормозную систему автомобиля давно уже не требуется убеждать даже далёких от техники водителей. Однако при техобслуживании машины многие автолюбители с удивлением обнаруживают, что конструктивно передние и задние тормозные устройства во многом отличаются, как разнятся и периодичность, и затраты на их обслуживание.

Общие принципы работы тормозных механизмов

Потребность в тормозах возникла, по-видимому, одновременно с изобретением наземного транспорта (неважно какого: велосипеда, конной повозки или автомобиля).

И принцип решения этой задачи был один и тот же: использование пары трения, в которой одна часть – колесо (или ступичная часть, жестко с колесом связанная), а другая, прилегающая по профилю к первой – накладка (башмак, колодка, планка – терминология значения не имеет). Такие тормоза стали называть колодочными. А если в качестве второй части использовалась замкнутая гибкая лента, то тормоза назывались ленточными.

Что же касается конструкции тормозного механизма и используемых материалов, то здесь на разных этапах развития технологии возникало множество интересных для практического применения вариантов.

Ленточные тормозные механизмы, появившиеся в начале прошлого века широкого распространения не получили (хотя в 30-х годах двадцатого столетия одно время даже превосходили по характеристикам колодочные). А вот колодочные тормоза приобрели широкое распространение в двух своих видах, получивших название по наименованию элемента, к которому прикладывается тормозное усилие: барабанные и дисковые тормоза.

Интересно, что вначале (1902 год) были изобретены дисковые тормоза, но при использовании пары трения металл-металл (других подходящих материалов тогда не было) возникал непереносимый скрип, к тому же попадание влаги и грязи резко снижало эффективность торможения. Поэтому практическое применение получили первыми именно барабанные тормоза.

Устройство и принцип работы барабанного тормоза

Конструкция барабанных тормозов упрощённо изображена на рисунке выше. Тормозной барабан (если быть точными – барабан без дна) жестко крепится к колесу (ступице), так, что имеет с колесом общую ось вращения.

Вдоль боковой внутренней стенки барабана расположены две тормозные накладки (колодки), выполненные в виде полуокружностей. А в промежутке между накладками установлен (закреплённый неподвижно по отношению к вращающемуся колесу) рабочий гидроцилиндр с двумя поршнями.

При поступлении тормозной жидкости под давлением в среднюю часть цилиндра рабочая часть поршней раздвигает накладки в месте установки цилиндра. Такое же перемещение через систему пружинных тяг создается в разрыве противоположном месту установки гидроцилиндра. В итоге накладки с усилием прижимаются к вращающемуся барабану.

Возврат элементов конструкции в исходное состояние по окончании торможения осуществляется за счет системы возвратных пружин. Регулировка зазора между накладками и внутренней поверхностью барабана производится также за счёт регулировки механических тяг.

В процессе торможения происходит интенсивное выделение тепла, которое влияет и на показатели надёжности и на функциональные показатели работающих тормозных механизмов. Схема теплообмена барабанных тормозов упрощённо представлена на следующем рисунке.

Тепловой поток, образующийся в паре трения, через внутреннюю боковую поверхность барабана (теплопроводность значительно выше, чем у накладки) рассеивается в окружающей среде. С учётом различных коэффициентов теплового расширения, накладка «выдавливает» боковую поверхность барабана в окружающую среду, постоянно стремясь увеличить зазор между накладкой и барабаном.

К материалам в паре трения барабанных тормозов предъявляются повышенные требования.

  • Тормозной барабан изготавливается из высокопрочного чугуна – металла износостойкого и, к тому же, относительно дешёвого.
  • В качестве материала накладки долгое время использовались смеси, содержащие вредный для окружающей среды асбест. После запрета асбеста широко используются композитные материалы, состав которых тщательно скрывается производителями.

Подробно о тормозных колодках мы писали в этой статье.

Устройство и принцип работы дисковых тормозов

Конструкция дисковых тормозов хорошо показана на рисунке выше. Так же, как и в барабанном тормозе, элемент к которому прикладывается тормозное усилие – диск, жёстко закреплён на ступице колеса и имеет с ним общую ось вращения. Но, в отличие от барабанного, в дисковом тормозе усилие прикладывается не к торцевой, а к боковым поверхностям тормозного диска.

На неподвижной относительно вращающегося колеса части закреплён суппорт – устройство для размещения рабочего гидроцилиндра и тормозных накладок, и перемещения последних по направляющим в заданном диапазоне.

Накладки расположены с двух сторон относительно плоскости вращения диска и как бы клещами зажимают его при торможении. На следующем рисунке представлена упрощённая схема выделения и рассеивания тепла в дисковых тормозах.

В отличие от барабанных тормозов тепловые потоки здесь направлены встречно, а отвод тепла происходит сразу в окружающую среду. Для более эффективного отвода тепла на поверхности тормозных дисков создают рисунок из канавок и сквозные отверстия.

Материалы, из которых изготавливают рабочие поверхности дисковых тормозов, аналогичны материалам для тормозов барабанных. Но, в связи с большей нагруженностью, они должны отвечать более жестким требованиям по физико-механическим характеристикам.

Наглядно работа дисковых тормозов показана на видео в конце статьи. Также авторы видеоматериала с помощью профессиональных технических средств сравнили эффективность барабанных и дисковых тормозных механизмов.

Чем отличаются дисковые тормоза от барабанных?

Оба типа тормозов были изобретены приблизительно в одно время (начало 20-го века) и вытеснение одного типа другим происходило постепенно, по мере развития технологий. На самом деле, использование дисковых тормозов несколько десятков лет сдерживалось отсутствием подходящего материала для изготовления накладки.

Преимущества дисковых тормозов

Основные преимущества дисковых тормозов обусловлены схемой расположения накладок и условиями работы. Встречные тепловые потоки в диске между накладками в процессе торможения обеспечивают равномерное расширение материала диска и «поджатие» к нему обеих накладок. А непосредственный контакт диска с окружающей средой обеспечивает эффективный теплообмен.

  • В барабанных тормозах выделение тепла в окружающую среду происходит не напрямую, а через боковую поверхность барабана. Тепловое расширение этой части поверхности происходит при несимметричном сопротивлении внешней среды: с внутренней стороны «поджимает» накладка, а с внешней сопротивление отсутствует. Таким образом, охлаждение дисковых тормозов происходит лучше, чем барабанных.
  • Кроме того, возникающие в процессе торможения изменения в зазорах рабочих поверхностей у дисковых тормозов обусловлены симметричными воздействиями и поэтому зазоры могут саморегулироваться, а в барабанных тормозах воздействия асимметричные и поэтому со временем требуются дополнительные регулировки.
  • В дисковых тормозах в отличие от барабанных не скапливаются продукты взаимодействия трущихся поверхностей. Это механические частицы, образующиеся вследствие износа и газы, которые особенно опасны тем, что скапливаясь внутри барабана, являются в какой-то степени смазкой в зазоре пары трения.
Читать еще:  Как настроить тормозной диск на велосипеде

Современные тормозные системы помимо механической и гидравлической систем включают ещё и электронную (например, хорошо всем известная антиблокировочная система тормозов). При этом конструктивно дисковые тормоза значительно лучше приспособлены для сопряжения с электроникой, чем барабанные.

Преимущества барабанных тормозов

В свою очередь часть достоинств барабанных тормозов обусловлена тем, что пара трения изолирована от воздействий окружающей среды.

  1. В дисковых тормозах после интенсивного торможения и попадания автомобиля в воду открытый тормозной диск легко может деформироваться или в нем могут появиться термические трещины, ведущие к разрушению. Барабанный механизм в таких случаях более защищен.
  2. Попадающие в зазор между дисками абразивные частицы, содержащиеся в грязи, хоть и отбрасываются центробежными силами при вращении диска, но существенно ускоряют процесс износа накладок по сравнению с барабанными тормозами.
  3. Кроме того, несмотря на большее количество деталей, ремонт и замена барабанных тормозов требует меньших трудозатрат, чем дисковых.

Таким образом, комбинированное применение разных видов тормозных систем: дисковые – передние, барабанные – задние для бюджетных автомобилей вполне оправдано и по настоящее время.

Плюсы и минусы дисковых и барабанных тормозов

Тормозные диски для быстрой остановки автомобиля

Даже если двигатель и ходовая часть машины полностью исправны, рулевое управление работает безукоризненно, но при этом тормозные диски полностью изношены – трогаться с места недопустимо. Дело в том, что на дороге иногда возникают ситуации, когда необходима экстренная остановка, также иногда необходимо удержать автомобиль на крутом склоне и без хорошо работающей тормозной системы это невозможно.

Для чего служат тормозные диски

Чтобы резко прекратить вращение колес транспортного средства, будь то легковая малолитражка или многотонный грузовик, необходимы вентилируемые или перфорированные тормозные диски. У каждого из вариантов есть свои достоинства и недостатки, но, по сути, оба типа являются эволюцией сплошных дисков, которые могут быть использованы только в малолитражках. В тормозных механизмах всегда предусмотрено использование колодок, поэтому такие системы классифицируют по парам трения: колодочно-дисковые и колодочно-барабанные. Нас интересуют первые, как более эффективные.

Колодки могут быть установлены в диски как с подвижными, так и с неподвижными суппортами. Первые более популярны, поскольку не допускают неравномерный износ колодок, в плотном соприкосновении которых с дисками и заключается процесс торможения. Возникающий эффект трения в момент остановки транспортного средства сопровождается выделением тепла и газов. При этом диски с перфорацией или с насечками (слотированные) необходимы не только для создания трения, но и для отвода газов, которые могут стать причиной возникновения нагара на тормозном механизме.

Диски тормозные передние и задние: какие возможны варианты

Как происходит торможение, знает каждый автолюбитель, достаточно нажать на педаль, чтобы жидкость, содержащаяся в специальном резервуаре, разбежалась по суппортам на каждом колесе транспортного средства. Именно давление в тормозной системе автомобиля обеспечивает соприкосновение колодок с дисками, которые, казалось бы, могут быть установлены независимо от типа. Однако вспомним про инерцию. Движущийся на большой скорости автомобиль в момент остановки перемещает большую часть своей массы на переднюю часть, а значит, диски тормозные передние выдерживают более значительную нагрузку, чем задние, и изнашиваются быстрее.

Чтобы хоть в какой-то степени компенсировать степень износа, рекомендуется вентилируемый диск тормозной передний. Дело в том, что при трении данная деталь, необходимая в пару колодкам, сильно нагревается, из-за чего возникают и деформации, и истирание. Перегрева легко избежать, используя естественную вентиляцию, возникающую в установленных слотированных или перфорированных дисках. Первый вариант имеет продольные изогнутые насечки, которые охватывают колодки и охлаждают механизм при торможении. Перфорация менее эффективна, однако, если нет других вариантов, следует задействовать ее.

В чем заключается устройство тормозной системы автомобиля

Все, что видит водитель и чем может манипулировать из этой системы – это педаль и рычаг ручного тормоза. Однако в корпусе автомобиля скрыто довольно много улов, взаимодействие которых осуществляется с помощью тормозной жидкости. В сущности, устройство тормозной системы автомобиля включает в себя несколько частей: рабочую, запасную, стояночную и вспомогательную. Последняя имеется на транспортных средствах с большой массой, которым необходима для сбрасывания нагрузки, возникающей на основном тормозном механизме во время движения с крутого склона. Все эти системы работают от одного главного цилиндра, заполненного тормозной жидкостью.

Многие водители недооценивают значение регулятора давления в тормозной системе, хотя данное приспособление необходимо для автоматических изменений силы давления в зависимости от прикладываемого к педали усилия.

Когда выполняется какое-то действие, будь то нажатие педали или поворот рычага, жидкость под давлением задействованного поршня перетекает в гидровакуумный усилитель. Там создается дополнительное давление, способное через систему поршней в суппорте каждого тормозного механизма воздействовать на колодки, с силой прижимая их к дискам. Если по какой-то причине не срабатывает рабочая система, в качестве запасной используется функционирующая часть основной (эффективность ее намного ниже), либо стояночная. Для увеличения эффективности запасной системы в машинах применяют специальные разделители, отключающие вышедшую из строя часть основного тормозного механизма.

Читать еще:  Как обкатать тормозной диск

Устройство тормозов, разновидности и особенности эксплуатации

Для эффективного управления движением любого механического средства – регулированием скорости на том или ином участке пути, замедлением её при выполнении маневров, наконец, для остановки в нужном месте – и в том числе экстренной – на всех грузовых и легковых автомобилях должна быть установлена соответствующая классу машины тормозная система. Для удержания машины на месте во время продолжительной стоянки, особенно на склоне, предусмотрен стояночный тормоз.

Для безопасной эксплуатации транспортного средства эта система должна быть надежна, как никакая другая. Не случайно в перечне неисправностей, при которых запрещено использование транспортного средства (приложение к Правилам дорожного движения РФ), неисправности тормозных систем вынесены на первое место.

Классификация тормозных систем автомобиля

На современных автомобилях устанавливаются три-четыре вида тормозных систем:

Основная и самая эффективная тормозная система автомобиля – рабочая. Она используется во всё время движения для регулирования скорости и полной остановки. Ее устройство довольно простое. Приводится она в действие нажатием на педаль тормоза правой ногой водителя. Такой порядок обеспечивает одновременный сброс оборотов двигателя, за счет снятия ноги с педали акселератора, и торможение.

Стояночная тормозная система, как следует из названия, предназначена для обеспечения неподвижности транспортного средства во время длительной стоянки. На практике опытные водители оставляют машину с включенной первой или задней передачей. Однако на больших склонах этого может оказаться недостаточно.
” alt=””>
Ручной стояночный тормоз используют также при трогании с места на неровных участках дороги, когда правая нога должна быть на педали газа, а левая выжимает сцепление. Плавно отпуская рукой рычаг тормоза, включая одновременно сцепление и прибавляя газ, удается предотвратить произвольное скатывание автомобиля под уклон.

Вспомогательная тормозная система устанавливается на большегрузных автомобилях, например, на отечественных КамАЗах, МАЗах, КрАЗах. Она предназначена для снижения нагрузки на основную рабочую систему во время длительного торможения – при движении в горах или по холмистой местности.

Устройство системы и принцип действия

Основное в тормозной системе любого автомобиля – это тормозные механизмы и их приводы. Гидравлический тормозной привод, применяемый на легковых автомобилях, состоит из:

  1. педали в салоне;
  2. рабочих тормозных цилиндров передних и задних колес;
  3. вакуумного усилителя;
  4. трубопровода (тормозных трубок);
  5. главного тормозного цилиндра с бачком.

Принцип работы таков — водитель нажимает на педаль тормоза, приводя в движение поршень главного тормозного цилиндра. Поршень выдавливает жидкость в трубопроводы к тормозным механизмам, которые тем или иным образом создают сопротивление вращению колес, и таким образом происходит торможение.

Отпущенная педаль тормоза посредством возвратной пружины возвращает поршень назад, и жидкость перетекает обратно в главный цилиндр – колеса растормаживаются.

На отечественных заднеприводных автомобилях схема тормозной системы предусматривает раздельную подачу жидкости из главного цилиндра на передние и задние колеса.

На иномарках и переднеприводных ВАЗах применяется схема контура трубопровода «левое переднее – правое заднее» и «правое переднее – левое заднее».

Типы тормозных механизмов, применяемые в автомобилях

На подавляющем большинстве авто установлены тормозные механизмы фрикционного типа, работающие по принципу сил трения. Устанавливаются они непосредственно в колесе и конструктивно подразделяются на:

Существовала традиция устанавливать барабанные механизмы на задние колеса, а дисковые на передние. Сегодня в зависимости от модели могут ставиться одинаковые типы на все четыре колеса – или барабанные, или дисковые.

Устройство и работа барабанного тормозного механизма

Устройство системы барабанного типа (барабанный механизм) состоит из двух колодок, тормозного цилиндра и стяжной пружины, размещенных на щите внутри тормозного барабана. На колодки наклепаны или приклеены фрикционные накладки.

Тормозные колодки своими нижними концами шарнирно закреплены на опорах, а верхними – под воздействием стяжной пружины – упираются в поршни колесного цилиндра. В незаторможенном положении между колодками и барабаном имеется зазор, обеспечивающий свободное вращение колеса.

Когда через тормозную трубку в цилиндр поступает жидкость, поршни, расходясь, раздвигают колодки. Они приходят в плотное соприкосновение с вращающимся на ступице тормозным барабаном, и сила трения вызывает торможение колеса.

Тормозной механизм дискового типа

Устройство дисковых тормозов состоит из:

  1. суппорта, закрепленного на подвеске, в теле которого размещены наружный и внутренний тормозные цилиндры (может быть один) и две тормозные колодки;
  2. диска, который закреплен на ступице колеса.


При торможении поршни рабочих цилиндров с помощью гидравлики прижимают тормозные колодки к вращающемуся диску, останавливая последний.

Сравнительные характеристики

Барабанные тормоза проще и дешевле в производстве. Они обладают свойством, называемым – эффект механического самоусиления. То есть, при продолжительном давлении ногой на педаль многократно увеличивается тормозящее действие. Это происходит за счет того, что колодки нижними частями связаны друг с другом, и трение передней о барабан усиливает давление на него задней колодки.

Однако механизм дисковых тормозов меньше и легче. Температурная стойкость выше, они быстрее и лучше охлаждаются за счет предусмотренных отверстий-окон. И замена изношенных дисковых колодок производится намного проще, чем барабанных, что важно, если производить ремонт самостоятельно.

Принцип работы стояночного тормоза

Он является чисто механическим устройством. Приводится в действие поднятием рычага «ручника» в вертикальное положение до момента щелчка фиксатора. При этом происходит натяжение двух металлических тросов, проходящих под днищем автомобиля, которые плотно прижимают тормозные колодки задних колес к барабанам.

Для снятия машины со стояночного тормоза надо пальцем утопить фиксирующую кнопку и опустить рычаг книзу, в первоначальное положение.

Читать еще:  Как поменять задние тормозные диски на фольксваген пассат

Уход за тормозной системой автомобиля

Как один из наиболее важных узлов, тормозная система автомобиля требует постоянного внимания и ухода. Здесь буквально любая неисправность может привести к непредсказуемым последствиям на дороге.

Некоторые диагнозы можно поставить, исходя из характера поведения тормозной педали. Так увеличенный ход или «мягкая» педаль свидетельствуют, скорее всего, о попадании воздуха в систему гидропривода в результате утечки тормозной жидкости. Поэтому необходимо периодически контролировать уровень жидкости в бачке.

Её повышенный расход может быть следствием повреждения гидрошлангов и трубок, а также обыкновенного испарения со временем. Это приводит к попаданию в систему воздуха и отказу тормозов.

Пришедшие в негодность детали необходимо заменить, а систему придется прокачивать, выпуская воздух из каждого рабочего цилиндра на колесах и доливая жидкость. Процесс длительный и нудный.
” alt=””>
Уход автомобиля при торможении в сторону говорит о возможном выходе из строя одного из рабочих цилиндров или чрезмерном износе накладок на каком-то определенном колесе. При загрязнении тормозных механизмов может возникать характерный шум при нажатии на педаль.

Все эти неисправности легко устраняются самостоятельно или обращением в сервисный центр. А чтобы свести к минимуму вышеописанные неприятности, берегите тормоза, чаще используйте торможение двигателем, особенно на крутых и затяжных спусках. Продолжительное по времени включение основной рабочей системы ведет к перегреву деталей и служит причиной различных поломок.

Как работают дисковые тормоза (тормозные колодки и трос ручного тормоза)

У большинства современных автомобилей дисковые тормоза на передних колесах, а у некоторых – на всех четырех.

Дисковый тормоз – часть тормозной системы, которая фактически и помогает автомобилю остановиться. Самый распространенный тип дискового тормоза – однопоршневой плавающий суппорт. В этой статье мы расскажем об этом типе дискового тормоза.

Основное устройство дискового тормоза.

Местоположение дисковых тормозов в автомобиле.

Главные компоненты дискового тормоза:

-Суппорт с поршнем.

-Ротор, крепящийся к ступице.

Дисковый тормоз очень похож на тормоза велосипеда, которые имеют суппорт, прижимающий тормозные колодки к колесу. Но тут тормозные колодки сжимают не само колесо, а ротор, и воздействие происходит гидравлическим путем, а не через кабель. Трение колодок и диска приводит к тому, что диск замедляет ход.

Движущийся автомобиль обладает определенным количеством кинетической энергии, и тормозам необходимо погасить ее, чтобы остановить автомобиль. Как же тормоза это делают? Каждый раз, как только Вы останавливаете автомобиль, тормоза преобразовывают кинетическую энергию в тепло от трения колодок и дисков. Естественно они нагреваются, и весьма ощутимо. Поэтому большинство тормозных дисков делаются вентилированными.

Вентилированные тормоза обладают лопастями, находящимися между двух сторон диска, они прогоняют воздух сквозь диск, обеспечивая охлаждение.

Саморегулирующиеся тормоза.

Однопоршневый дисковый тормоз с плавающей скобой является самоцентрирующимся и саморегулирующимся. Такой суппорт способен скользить из стороны в сторону, двигаясь таким образом к центру каждый раз, как только начинает работать тормоз. Так как нет никакой пружины, которая отталкивает колодки от диска, колодки постоянно соприкасаются с ротором (но резиновое уплотнение поршня, и любое колебание в роторе может отодвинуть колодки на небольшое расстояние от ротора). Это важно, поскольку поршни в тормозах намного больше в диаметре чем те, которые находятся в главном цилиндре. Если бы тормозные поршни уходили в цилиндры, то пришлось бы несколько раз нажать педаль тормоза, для того, чтобы впрыснуть достаточное количество жидкости в тормозной цилиндр с целью приведения тормозных колодок в действие.

Раньше автомобили обладали двух, а то и четырех поршневым суппортом . Поршень (или два) на каждой стороне ротора вымещал колодку со своей стороны. От этого отказались, т.к. одно-поршневые конструкции являются более дешевыми и надежными.

Ручной тормоз.

В случае полного отказа основной системы торможения в автомобилях с дисковыми тормозами на всех четырех колесах, ручной тормоз приводится в действие отдельной системой. В большинстве автомобилей, чтобы привести в действие ручной тормоз, используется специальный трос(кабель).

У некоторых автомобилей с дисковыми тормозами на всех четырех колесах есть отдельный барабанный тормоз, встроенный ступицу задних колес. Этот барабанный тормоз используется только аварийной тормозной системы, и приводится в действие только кабелем; он не имеет гидравлики. У других автомобилей есть рычаг, который поворачивает винт, или приводит в действие кулачок, который давит на поршень дискового тормоза.

Сервисное обслуживание тормозов.

Наиболее распространенный тип обслуживания тормозов – замена колодок. Обычно на тормозных колодках имеется металлический элемент – индикатор износа.

Когда фрикционный материал стирается, индикатор износа взаимодействует с диском, издавая резкий звук. Это означает, что пришло время менять колодки. В суппорте имеется смотровое отверстие, чтобы видеть, сколько фрикционного материала осталось на колодках.

Иногда, на тормозной поверхности ротора возникают повреждения, например канавки различной глубины. Это может случиться если изношенная колодка находится в автомобиле слишком долго. Тормозные роторы могут также деформироваться, то есть потерять свою плоскостность. Если это случается, тормоза могут дрожать или вибрировать, когда вы останавливаетесь. Обе проблемы могут быть устранены путем повторной чистовой обработки (так называемая механическая обработка) ротора. Некоторое количество материала удаляется с обеих сторон ротора, чтобы восстановить плоскую и гладкую поверхность.

Вам не нужно проводить повторную полировку всякий раз, когда происходит замена колодок, а только если они деформированы или повреждены. На самом деле, полировка роторов, производимая чаще, чем требуется может привести к уменьшию срока их службы. Поскольку данная операция стирает материал, с каждой последующей полировкой роторы тормоза становятся тоньше. У всех тормозных роторов есть требования по минимально допустимой толщине. Эти требования можно найти в заводской инструкции.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector