Maxim77077 Блог Тормозная система автомобиля физика, формулы и теория

Как это работает

Принцип работы стояночного тормоза легче всего пояснить на примере системы с механическим приводом.Механический ручной тормоз представляет собой систему из управляющего рычага, посредством тяг и системы тросов связанного с фрикционными механизмами колес.

Рычаг ручного тормоза, оснащенный храповым колесом для фиксации в рабочем положении, передает усилие на систему из одного, двух или трех тросов, соединенных с тормозным механизмом задних колес транспортного средства. Наибольшей популярностью пользуется схема с использованием трех тросов, одного центрального и двух боковых.

Для обеспечения равного усилия на тормозных механизмах правого и левого колеса, центральный трос соединен с боковыми через специальную деталь сложной формы, так называемый уравнитель.

Элементы стояночного тормоза соединены с тросами посредством регулируемых наконечников. Такая схема позволяет производить подстройку системы без трудоемкой замены основных элементов привода.

Рычаги фрикционных механизмов, связанные с тросами, разводят тормозные колодки, прижимая их к поверхности барабана. Разблокировать стояночный тормоз, или снять автомобиль с ручника, можно опустив рычаг механического привода. Возвратное устройство вернет колодки в первоначальное положение и освободит тормозной барабан.

Историческая справка. Барабанные тормоза были изобретены французским инженером Луи Рено в 1902 году. До 1930-х годов использовалась схема, в которой колодки разводились при помощи системы рычагов, позднее стали использовать небольшие по размеру тормозные цилиндры.

Устройство барабанного тормоза подразумевает быстрый износ колодок, и до изобретения в 1950-х годах саморегулирующегося механизма, система требовала постоянной подстройки. С 1970-ого года на передние колеса легковых автомобилей устанавливают дисковые тормоза. На задние – как правило, барабанные, поскольку стояночный тормоз наиболее эффективно работает именно с этим видом фрикционных механизмов.

Основная система

Современные легковые автомобили оборудованы основными ТС, состоящими из тормозных механизмов и тормозного гидропривода. При нажатии ногой на тормозную педаль мышечное усилие передается на главный тормозной цилиндр. Это устройство имеет поршень, при движении которого увеличивается давление в гидравлических тормозных трубках, идущих к каждому колесу. На каждом колесе автомобиля давление тормозной жидкости воздействует на поршень тормозного механизма, в результате чего выдвигаются тормозные колодки, которые прижимаются к тормозному диску или тормозному барабану. Сила трения замедляет вращение колес, а соответственно, и движение автомобиля.

Рис 1. Схема гидропривода тормозной системы

Гидропривод основной ТС состоит из:

  • главного тормозного цилиндра (обычно комплектуется вакуумным усилителем, но может устанавливаться и без него);
  • регулятора давления задних тормозных механизмов;
  • рабочего контура (трубка диаметром 4-8 миллиметров).

Рабочий контур служит для соединения между собой устройств гидропривода и тормозных механизмов. Главный тормозной цилиндр (сокращенно — ГТЦ) используется для преобразования усилия, прилагаемого водителем к тормозной педали, в избыточное давление гидравлической жидкости, а также распределения давления по рабочим контурам. Емкость для запаса тормозной жидкости крепится на ГТЦ или отдельно. На большинстве автомобилей вместе с ГТЦ устанавливают вакуумные усилители, увеличивающие силу давления в тормозной системе. Этот усилитель (рисунок 2) конструктивно подсоединен к главному тормозному цилиндру. Основной частью усилителя является специальная камера, разделенная резиновой диафрагмой на два объема. Одна часть связана с впускным коллектором двигателя, в котором создается разрежение, а другая — с атмосферой. Благодаря перепаду давлений и большой площади диафрагмы, дополнительное усилие при нажатии на педаль тормоза может доходить до 30 — 40 килограммов и более. Это существенно облегчает работу водителя во время торможений и способствует сохранению его работоспособности на длительное время.

Рис 2. Схема вакуумного усилителя тормозов
1 — главный тормозной цилиндр; 2 — корпус вакуумного усилителя; 3 — диафрагма; 4 — пружина; 5 — педаль тормоза
Регулятор снижает давление в цилиндрах тормозных механизмов на задних колесах. Во время торможения инерция движущегося автомобиля и направленная в противоположную сторону сила трения (прилагаемая ниже центра тяжести транспортного средства) создают опрокидывающий момент. Более мягкая передняя подвеска в результате «проседает», задние колеса, наоборот, «разгружаются». В силу этого даже при не слишком резком, но интенсивном торможении могут блокироваться задние колеса, что иногда приводит к заносу машины. В зависимости от перемены расстояния между кузовом автомобиля и элементами задней подвески (продольного наклона кузова) сила давления в приводе задних тормозов относительно передних ограничивается. В результате чего удается избежать блокировки задних колес или же она возникает намного позже (в зависимости от загруженности и скорости замедления автомобиля).

Электромеханический стояночный тормоз

Развитие электронно-вычислительных систем и активное использование бортовых компьютеров в автомобилестроении привело к замене многих механических элементов блоками с программным управлением.

Не обошло стороной это нововведение и тормозную систему. Электрический, или как его еще называют, электронный стояночный тормоз представляет собой автономный узел, работающий под управлением бортового компьютера автомобиля.

Конструктивно данное устройство состоит из электродвигателя, ременной передачи, планетарного редуктора и винтового привода. Электрический стояночный тормоз устанавливается на суппорте задних колес автомобиля.

При подаче управляющего сигнала электродвигатель посредством ременной передачи сообщает вращательное движение планетарному редуктору. Последний, снизив частоту оборотов электродвигателя, воздействует на винтовой механизм, отвечающий за прижатие колодок к тормозному диску.

Электронный привод стояночного тормоза. Схема исполнительной части.

Электромеханический стояночный тормоз включает в себя:

  • входные датчики;
  • электронный блок управления.

Датчик уклона информирует бортовой компьютер о положении автомобиля относительно линии горизонта, датчик сцепления фиксирует положение педали и скорость ее отпускания.

При нажатии кнопки включения, расположенной на передней панели автомобиля, электрический привод стояночного тормоза, воздействуя на прижимной винт, притягивает колодки к тормозному диску. Электрический стояночный тормоз отключается автоматически, при нажатии на педаль акселератора. Предусмотрен и «ручной» режим снятия – при нажатии на педаль тормоза.

При отключении тормоза электронный блок управления анализирует угол наклона автомобиля, положение педали акселератора и скорость отпускания сцепления. Эти данные помогают выбрать правильное время для разблокировки тормозных дисков, что создает исключительно комфортные условия вождения.

Схема включения электромеханической тормозной системы в бортовую управляющую сеть современного автомобиля.

Общие рекомендации при использовании стояночного тормоза

Не следует оставлять автомобиль на продолжительное, более двух недель, время на стояночном тормозе. На влажном воздухе тормозные колодки могут «прикипеть» к дискам или барабану, полностью обездвижив машину. Такая же ситуация может случиться в холодное время года. Осевшая на тормозных механизмах влага может препятствовать нормальной работе системы.

Неисправности тормозной системы автомобиля

Как и любой другой узел автомобиля, тормозная система тоже может иметь определенные неисправности. В отличие от любой другой системы, тормоза должны быть всегда в исправном состоянии, ведь от этого зависят жизнь и здоровье водителя и пассажиров. Именно поэтому, ремонт тормозов необходимо производить сразу же после обнаружения неисправности.

Шум и вибрация педали при нажатии тормоза

Часто такая неисправность может коснуться дисковых тормозов. Обычно, она свидетельствует о том, что тормозные колодки уже отходили свой ресурс и начинают создавать трение жесткими заклепками собственного крепления. В этом случае, колодки необходимо заменить.

Вторая версия данной неисправности наиболее распространенная – кривой тормозной диск. Искривить диск можно, если тормозить достаточно часто и резко заехать в воду. Вследствие быстрого охлаждения, металл теряет свои свойства и диск, соответственно меняет свою форму. Чтобы избавиться от вибраций и дальнейшего перелома диска, необходимо либо расточить диск на специальном станке, либо заменить его. При этом, второй вариант является самым безопасным и приемлемым, так как расточка диска может быть небезопасной.

Эффективность тормозов упала, а длина свободного хода педали увеличилась

Обычно, это говорит о том, что тормозную жидкость залили в пустой бачок и в систему попал воздух. Для начала необходимо найти место утечки ТЖ. Для этого визуально оценивают состояние тормозных цилиндров и проверяют их на наличие следов тормозной жидкости. Как только неисправность будет устранена  (сальники поменяны, магистрали поменяны), необходимо прокачать тормозную систему.

Прокачка заключается в устранении воздушных капель из тормозной жидкости автомобиля. Для этого автомобиль устанавливают на ровную поверхность, колесо снимают, а тормозную магистраль отсоединяют от тормозного цилиндра или суппорта и погружают в емкость с заранее налитой тормозной жидкостью. Второй автомеханик энергично нажимает на педаль тормоза до тех пор, пока в емкости с жидкостью пузыри не перестанут выходить из трубки. После этого, магистраль закручивают на место, тормозную жидкость доливают и повторяют эту процедуру на всех оставшихся колесах.

Ручной тормоз не удерживает автомобиль

Самая безобидная и малозначимая неисправность, которая может произойти с тормозами. Чаще всего, устраняется регулировкой натяжения привода ручника. Автомобиль устанавливают на смотровую яму и подтягивают регулировочную гайку на тросе.

Другая причина, по которой ручной тормоз перестает удерживать автомобиль – износ тормозных колодок. Часто это сопровождается снижением эффективности торможения рабочей системы. В этом случае, колодки необходимо обязательно заменить.

Cколько в автомобиле тормозных систем

ри. И все они обеспечивают функции изменения скорости движения автомобиля, остановку и удержания на месте, используя силу трения и реакции опоры между колесом и материалом дорожного покрытия. Итак, разновидности тормозных систем:

Рабочая — обеспечивает управляемое снижение скорости движения автомобиля, при необходимости вплоть до остановки. Состоит из привода для передачи усилия и тормозного механизма. Он бывает, как правило, фрикционного типа, устанавливается в колесе и делится на два типа, барабанный и дисковый. Система привода и передачи усилия так же разделяется на несколько видов:

  • Механический привод
  • Гидравлический
  • Электрический
  • Пневматический

Первые три вида приводов будут детально рассмотрены в дальнейшем материале статьи.

Стояночная — известная больше как ручной тормоз, служит для длительного удержания авто на месте, препятствует скатыванию по наклонной поверхности. При вождении транспортного средства используется для начала движения по наклонной поверхности вверх. Использует элементы рабочей.

Химический состав тормозной жидкости, как подобрать тормозную жидкость по химическому составу

Гликоли. Большинство тормозных жидкостей основано на различных соединениях гликолей (двухатомных спиртов). Хотя эти соединения используются для получения тормозных жидкостей, удовлетворяющих требования стандарта DOT 3. их превышенные гигроскопические свойств являются причиной относительно встрой абсорбции влаги, сопровождающейся снижением температуры кипения тормозной жидкости. При условии, если свободные гидроксилы частично связаны сложными эфирами с борной кислотой. >разуется высококачественная тормозная жидкость DOT 4 (или «DOT 4+», Super DOT 4»), которая, при взаимодействии с влагой, полностью ее нейтрализует. Поскольку снижение темпе­ратуры кипения тормозной жидкости DOT 4 за время ее эксплуатации происходит значительно медленнее по сравнению с жидкостью DOT 3, срок службы увеличивается.

Жидкости на основе минеральных масел (ISO 7308). Преимуществом тормозных жидкостей созданных на основе минеральных масел. является отсутствие у них гигроскопичности, поэтому температура кипения (при отсутствии абсорбции влаги не снижается. Минеральные и синтетические масла для тормозных жидкостей отбираются с особой тщательностью. Для обеспечения как можно меньшей зависимости вязкости от температуры в тормозную жидкость добавляются спе­циальные присадки.

Нефтяная промышленность, помимо топлив, также поставляет для тормоз­ных жидкостей различные присадки, улучшающие их свойства. Следует от­метить, что не рекомендуется в тормоз­ные системы, в которых в качестве тормозной жидкости применяются гликоли добавлять тормозные жидкости, соз­данные на основе минеральных масел (или наоборот), чтобы не допустить на­бухания эластомеров.

Силиконовые жидкости (SAE J 1705). Поскольку силиконовые жидкости, так­же как и минеральные масла, не абсор­бируют влагу, они в ряде случаев ус­пешно применяются в качестве тормоз­ной жидкости. Недостатками сили­коновых жидкостей являются сущест­венно более высокая сжимаемость и худшие смазывающие свойства, что ог­раничивает их применение в качестве рабочей жидкости во многих гидравли­ческих системах,

Барабанные и дисковые тормоза

Барабанный тормозной механизм (рис. 4) состоит из:

  • тормозного щита,
  • тормозного цилиндра,
  • двух тормозных колодок,
  • стяжных пружин,
  • тормозного барабана.

Схема работы барабанного тормозного механизма

1 – тормозной барабан; 2 – тормозной щит; 3 – рабочий тормозной цилиндр; 4 – поршни рабочего тормозного цилиндра; 5 – стяжная пружина; 6 – фрикционные накладки; 7 – тормозные колодки

Тормозной щит жестко крепится на балке заднего моста автомобиля, а на щите, в свою очередь, закреплен рабочий тормозной цилиндр. При нажатии на педаль тормоза поршни в цилиндре расходятся и начинают давить на верхние концы тормозных колодок. Колодки в форме полуколец прижимаются своими накладками к внутренней поверхности круглого тормозного барабана, который при движении автомобиля вращается вместе с закрепленным на нем колесом. Торможение колеса происходит за счет сил трения, возникающих между накладками колодок и барабаном. Когда же воздействие на педаль тормоза прекращается, стяжные пружины оттягивают колодки на исходные позиции.

Преимущества барабанных тормозов:

  • низкая стоимость, простота производства;
  • обладают эффектом механического самоусиления. Благодаря тому, что нижние части колодок связаны друг с другом, трение о барабан передней колодки усиливает прижатие к нему задней колодки. Этот эффект способствует многократному увеличению тормозного усилия, передаваемого водителем, и быстро повышает тормозящее действие при усилении давления на педаль.

Дисковый тормозной механизм (рис.5) состоит из:

  • суппорта,
  • одного или двух тормозных цилиндров,
  • двух тормозных колодок,
  • тормозного диска.

Схема работы дискового тормозного механизма

1 – наружный рабочий цилиндр (левого) тормоза; 2 – поршень; 3 – соединительная трубка; 4 – тормозной диск переднего (левого) колеса; 5 – тормозные колодки с фрикционными накладками; 6 – поршень; 7 – внутренний рабочий цилиндр переднего (левого) тормоза

Суппорт закреплен на поворотном кулаке переднего колеса автомобиля. В нем находятся два тормозных цилиндра и две тормозные колодки. Колодки с обеих сторон «обнимают» тормозной диск, который вращается вместе с закрепленным на нем колесом. При нажатии на педаль тормоза поршни начинают выходить из цилиндров и прижимают тормозные колодки к диску. После того, как водитель отпустит педаль, колодки и поршни возвращаются в исходное положение за счет легкого «биения» диска. Дисковые тормоза очень эффективны и просты в обслуживании. Даже новичку замена тормозных колодок в этих механизмах доставляет мало хлопот.

Преимущества дисковых тормозов:

  • при повышении температуры характеристики дисковых тормозов довольно стабильны, тогда как у барабанных снижается эффективность
  • температурная стойкость дисков выше, в частности, из-за того, что они лучше охлаждаются
  • более высокая эффективность торможения позволяет уменьшить тормозной путь
  • меньшие вес и размеры
  • повышается чувствительность тормозов
  • время срабатывания уменьшается
  • изношенные колодки просто заменить, на барабанных приходится предпринимать усилия на подгонку колодок, чтобы одеть барабаны
  • около 70% кинетической энергии автомобиля гасится передними тормозами, задние дисковые тормоза позволяют снизить нагрузку на передние диски
Помогла статья? Оцените её
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд
Загрузка...
Добавить комментарий
Adblock
detector