Материал: Тормозная система автомобиля

На металлических колодках со стороны диска имеются тормозные накладки из специального материала, который не царапает диск и в то же время надежно его останавливает. Тормозная накладка - очень важная деталь. Если она износится, то металл колодки будет царапать тормозной диск. Тормоза в таком случае быстро выходят из строя.

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;

- температурные расширения не влияют на качество прилегания тормозных поверхностей.

.2 Тормозной привод. Виды тормозных приводов

Тормозной привод обеспечивает управление тормозными механизмами. В тормозных системах автомобилей по виду энергоносителя различают следующие типы тормозных приводов: механический, гидравлический, пневматический, электрический и комбинированный.

ü  Механический привод(рис. используется в стояночной тормозной системе. Механический привод представляет собой систему тяг, рычагов и тросов, соединяющую рычаг стояночного тормоза с тормозными механизмами задних колес. Он включает рычаг привода, тросы с регулируемыми наконечниками, уравнитель тросов и рычаги привода колодок.

На некоторых моделях автомобилей стояночная система приводится в действие от ножной педали, т.н. стояночный тормоз с ножным приводом. В последнее время в стояночной системе широко используется электропривод, а само устройство называется электромеханический стояночный тормоз.

Энергоноситель: твердые тела - тяги, рычаги, тросы.  Недостатки: слишком податлив, склонен к появлению люфта, трению, что делает нелинейным, нестабильным и медленным.

ü  Гидравлический привод является основным типом привода в рабочей тормозной системе. Конструкция гидравлического привода включает тормозную педаль, усилитель тормозов, главный тормозной цилиндр, колесные цилиндры, соединительные шланги и трубопроводы(рабочие контура).

Тормозная педаль передает усилие от ноги водителя на главный тормозной цилиндр. Усилитель тормозов создает дополнительное усилие, передаваемое от педали тормоза. Наибольшее применение на автомобилях нашел вакуумный усилитель тормозов.

Главный тормозной цилиндр создает давление тормозной жидкости и нагнетает ее к тормозным цилиндрам. На современных автомобилях применяется сдвоенный (тандемный) главный тормозной цилиндр, который создает давление для двух контуров. Над главным цилиндром находится расширительный бачок, предназначенный для пополнения тормозной жидкости в случае небольших потерь.

Колесный цилиндр обеспечивает срабатывание тормозного механизма, т.е. прижатие тормозных колодок к тормозному диску (барабану).

Для реализации тормозных функций работа элементов гидропривода организована по независимым контурам. При выходе из строя одного контура, его функции выполняет другой контур. Рабочий контур сейчас представляет из себя основной и вспомогательный. Например, вся система исправна, то значит работают оба, но при неисправности одного из них - другой будет работать.

Широко распространены три основные компоновки разделения рабочих контуров (рис.1):

ü  2 + 2 подключенных параллельно - задние + передние;

ü  2 + 2 подключенных диагонально - правый передний + левый задний и так далее;

ü  4 + 2 в один контур подключены два передних, а в другой тормозные механизмы всех колес.

- главный тормозной цилиндр с вакуумным усилителем;

- регулятор давления жидкости в задних тормозных механизмах;

-4 - рабочие контуры.

Рис.1

На современных автомобилях в состав гидравлического тормозного привода включены различные электронные системы: антиблокировочная система тормозов, усилитель экстренного торможения, система распределения тормозных усилий, электронная блокировка дифференциала.

Энергоноситель: жидкость.  Недостатки: угроза разгерметизации и попадания воздуха, чего трудно избежать (например, при составлении автопоезда), ненадёжность уплотнений, образование паровых пробок и «проваливание» педали с потерей эффективности торможения при закипании тормозной жидкости из-за нагрева тормозных механизмов при длительном торможении.

ü  Пневматический привод используется в тормозной системе грузовых автомобилей, поездов и автобусов. Простейший пневматический тормозной привод автомобиля (а) состоит из ресивера, в который подается сжатый воздух из компрессора, крана, приводимого в действие от педали, и тормозной камеры, шток которой связан с разжимным кулаком тормозного механизма. При торможении поворотная пробка крана соединяет внутреннюю полость тормозной камеры с ресивером и сжатый воздух, воздействующий на диафрагму, приводит в работу тормозной механизм (б). Давление воздуха в тормозной камере устанавливается такое же, как в ресивере. При повороте пробки крана в другое положение (а) сжатый воздух выходит из камеры в атмосферу. Разжимной кулак возвращается в первоначальное положение и происходит растормаживание.

Преимущества: неограниченные запасы и дешевизну рабочего тела (воздух), сохранение работоспособности при небольшой разгерметизации, так как возможная утечка компенсируется подачей воздуха от компрессора, возможность использования на автопоездах для непосредственного управления тормозами прицепа, использование в других устройствах, таких как пневматический звуковой сигнал, привод переключения многоступенчатых коробок передач, усилитель сцепления, привод дверей автобуса, подкачка шин и тому подобное

Энергоноситель: газ или разрежение. Недостатки: большое время срабатывания вследствие медленного поступления сжатого воздуха к удаленным воздухонаполняемым объемам через трубопроводы с малым диаметром, сложность конструкции, большие масса и размеры агрегатов из-за относительно небольшого рабочего давления, возможность выхода из строя при замерзании конденсата в трубопроводах и аппаратах при отрицательных температурах.

ü  Комбинированный привод (рис.2.) представляет собой комбинацию нескольких типов привода. При их разработке стремятся максимально использовать преимущества отдельных приводов и избежать недостатков, присущих им каждому в отдельности. Например, электропневматический привод.

Он представляет собой комбинацию электрического и пневматического приводов. Если в пневматическом приводе затормаживание колес и управление аппаратами осуществляется сжатым воздухом, то в электропневматическом приводе воздух используют только в первом случае. Управление всеми аппаратами осуществляется электрическим путем.

Рис 2. Схема электропневматического привода автомобиля-тягача: 1.модулятор ЭПП с датчиком давления воздуха; 2. блок управления; 3. тормозная камера; 4. электрический разъем ЭПП; 5. датчик АБС/ПБС; 6. комбинированный электропневматический тормозной кран; 7.датчик АБС

Преимущества: уменьшение времени срабатывания особенно удаленных осей прицепа или полуприцепа; уменьшение тормозного пути; оптимальное распределение тормозных сил между передними и задними колесами автомобиля; уменьшение сжимающих усилий в сцепке автопоезда за счет одновременности срабатывания тормозов на всех звеньях автопоезда; увеличение устойчивости автопоезда (снижение риска складывания); непрерывный контроль за исправностью элементов привода, осуществляемый бортовой диагностикой; возможность дальнейшей автоматизации управления движением автомобиля за счет использования электронного управления тормозами; упрощение привода, по сравнению с пневматическим, за счет объединения функций нескольких аппаратов в одном.

Энергоноситель: применяются несколько видов энергоносителей. Недостатки: сложные, без особой необходимости не применяют.

ü  Электрический привод необходим на автопоездах, так как при этом достигается наиболее простой способ передачи энергии на большие расстояния при весьма малом времени на срабатывания тормозной системы.

Функциональные части:

ü  Силовая часть или электропривод с разомкнутой системой регулирования.

ü  Механическая часть.

ü  Система управления электропривода.

Энергоноситель: ток, электромагнитное поле.  Недостатки: на автомобилях, в силу дефицита электроэнергии не может быть достаточно мощным и применяется сегодня лишь для управления тормозами некоторых легковых прицепов. Массово применяется на трамвайных вагонах, где дефицита электроэнергии нет.

2.3 Тормозные жидкости. Виды тормозных жидкостей

Тормозная жидкость является одной из наиболее важных эксплуатационных жидкостей в автомобиле, от качества которой зависит надежность работы тормозной системы и безопасность. Ее основная функция - передача энергии от главного тормозного к колесным цилиндрам, которые прижимают тормозные накладки к тормозным дискам или барабанам. Тормозные жидкости состоят из основы (ее доля 93-98%) и различных добавок, присадок, иногда красителей (остальные 7-2%). По своему составу они делятся на минеральные (касторовые), гликолевые и силиконовые.

Минеральные (касторовые) - представляющие собой различные смеси касторового масла и спирта, например бутилового (БСК) или амилового спирта (АСК) имеют сравнительно невысокие вязкостно-температурные свойства, так как застывают при температуре -30...-40 градусов и закипают при температуре +115 градусов.

Такие жидкости обладают хорошими смазывающими и защитными свойствами, негигроскопичны, не агрессивны к лакокрасочным покрытиям.

Но они не соответствуют международным стандартам, имеют низкую температуру кипения (их нельзя применять на машинах с дисковыми тормозами) и становятся слишком вязкими уже при минус 20°С.

Минеральные жидкости нельзя смешивать с жидкостями на другой основе, так как возможно набухание резиновых манжет, узлов, гидропривода и образование сгустков касторового масла.

Гликолевые тормозные жидкости, состоящие из спиртогликколевой смеси, многофункциональных присадок и небольшого количества воды. У них высокая температура кипения, хорошие вязкостные и удовлетворительные смазывающие свойства.

Основным недостатком гликолевых жидкостей является гигроскопичность (склонность поглощать воду из атмосферы). Чем больше воды растворено в тормозной жидкости, тем ниже ее температура кипения, больше вязкость при низких температурах, хуже смазываемость деталей и сильнее коррозия металлов.

Силиконовые тормозные жидкости, изготавливаемые на основе кремний-органических полимерных продуктов. Их вязкость мало зависит от температуры, они инертны к различным материалам, работоспособны в диапазоне температур от -100 до +350°С и не адсорбируют влагу. Их применение в частности ограничивают недостаточные смазывающие свойства. Основанные на силиконе жидкости несовместимы с другими.

Тормозные жидкости различных классов в основном применяются (таблица 1):

DOT 3 - для относительно тихоходных автомобилей с барабанными тормозами или дисковыми передними тормозами; - DOT 4 - на современных быстроходных автомобилях с преимущественно дисковыми тормозами на всех колесах; - DOT 5 - на дорожных спортивных автомобилях, где тепловые нагрузки на тормоза значительно выше.

2.3.1 Меры безопасности относительно тормозной жидкости

Хранить любую тормозную жидкость нужно только в герметично закрытой емкости, чтобы она не контактировала с воздухом, не окислялась, не набирала влагу и не испарялась.

Тормозные жидкости, как правило, являются горючими или легковоспламеняющимися. Курить при работе с ними запрещено. Тормозные жидкости ядовиты - даже 100 см3 ее, попавшие внутрь организма (некоторые жидкости пахнут спиртом и их можно принять за алкогольный напиток), могут привести к смерти человека. В случае заглатывания жидкости, например при попытке откачать часть ее из бачка главного цилиндра, нужно немедленно промыть желудок. Если жидкость попала в глаза, необходимо обильно промыть их струей воды. И в любом случае следует обратиться к врачу.

2.4 Материалы, применяемые в тормозных системах

Сталь и чугун. Оказывается, к материалу диска предъявляется много требований. Кроме очевидной прочности и высокого коэффициента трения это еще и стабильность характеристик при нагреве, высокая теплопроводность, большая теплоемкость, стойкость к тепловому удару вследствие быстрого и сильного нагрева, а так же низкая способность к адгезии, дабы пары трения не прилипали друг к другу. Среди металлов этим требованиям в некоторой степени отвечают отдельные сорта стали и чугуна. И все же падение коэффициента трения по мере нагрева и склонность к короблению ограничивают температуру таких тормозов на уровне 500°С.

Керамика. Керамические диски способны выдержать нагрев едва ли не до 1000°С, почти не снижая при этом коэффициент трения. Они в два раза легче стальных, не склонны к деформации при резкой смене температур и обладают ресурсом, исчисляющимся сотнями тысяч километров. Они имеют высокую стоимость - в среднем разница с обычными тормозами составляет несколько тысяч евро.

Карбон. Карбоновые диски получили широкое распространение в автоспорте, особенно в Формуле-1. Их главные преимущества над керамическими - примерно в пять раз меньший вес, рост коэффициента трения по мере нагрева и чуть большая предельная температура - около 1200°С. Однако диапазон рабочих температур у них - от 300 до 650 градусов. Если нагрев недостаточен, то коэффициент трения мал, и торможение неэффективно, если же температура повышена, то карбон быстро окисляется и изнашивается. Именно поэтому гонщики Формулы-1 всегда греют тормоза перед стартом гонки, а сами тормоза оснащены специальными воздухозаборниками, захватывающими воздух для охлаждения со скоростью до 400 литров в секунду. Но и этого иногда оказывается недостаточно, и тогда на долгих интенсивных торможениях из колес болидов летит черная карбоновая пыль разрушающихся от перегрева дисков. В общем, исключительно гоночная технология, неприменимая в условиях обычных езды.

Также колодки - не менее важная деталь тормозов. В отличие от дисков, фрикционный материал колодки испытывает не столь разносторонние механические нагрузки (в основном это нагрузка на сдвиг и сжатие), а потому требования к прочности не столь высоки и для изготовления можно применять различные композитные материалы. В частности, используются составы, включающие в себя около десятка различных компонентов, каждый из которых отвечает за какое-либо свойство. Например, оксиды металлов повышают коэффициент трения и износостойкость, а графит предотвращает «схватывание». В качестве же армирующего компонента, основы, используют различные заменители асбеста (сам асбест ныне не применяется в связи с его канцерогенными свойствами). Все эти компоненты, взятые в определенной пропорции - в зависимости от требуемых характеристик - смешиваются с каким-либо связующим веществом (видом смолы или каучука), нагреваются и спрессовываются. На выходе - фрикционные накладки для колодок.