Дисковые тормоза

Разновидности

Тормоза на авто применяться начали сразу с момента появления машин. Первые системы были примитивными и простыми, но со своей задачей справлялись, поскольку и скорость движения автотранспорта была невысокой. По мере усовершенствования авто дорабатывались и тормоза. Также были разработаны различные виды тормозных систем со своими конструктивными отличиями и особенностями.

В целом, все виды тормозных систем, используемых на транспорте можно разделить по категориям:

1. Назначение
2. Тип привода
3. Устройство рабочих механизмов

Поскольку эта система должна осуществлять ряд функций, то в конструкции авто применяется несколько видов тормозов, и у каждого из них свое назначение.

Виды по назначению

На легковых машинах применяется два вида тормозов – рабочий и стояночный. Дополнительно же на автотранспорте могут применяться еще резервный и горный тормоза.

Рабочим осуществляется замедление машины вплоть до полного прекращения движения. Особенность их работы заключается в том, что скорость замедления зависит от силы нажатия на тормозную педаль.

Стояночный тормоз, как понятно из названия, предназначен для обездвиживания авто на стоянке. Благодаря ему колеса блокируются, и машина не сможет самовольно откатиться.

Резервный тормоз, еще называют аварийным. Нужен он для обеспечения остановки авто при поломке рабочей системы. На легковых моделях обычно резервного тормоза как отдельно стоящей системы нет, а его функцию выполняет стояночный тормоз.

Горный тормоз применяется на грузовиках. Суть его заключается в принудительном сбросе оборотов двигателя при движении с горы, что позволяет замедлить авто без использования рабочего тормоза, чтобы исключить перегрев и отказ рабочих механизмов.

Типы привода

Существующие виды тормозных систем различаются и по типу привода. В задачу привода входит передача усилия рабочие механизмы или выполнение определенных действий с их составными частями.

Их можно разделить на:

1. Механический
2. Гидравлический
3. Пневматический
4. Комбинированный

В механическом типе водитель воздействует на рабочие узлы посредством систем тяг, тросов и рычагов. Для рабочих тормозов этот тип привода обычно не используется, зато он нередко применяется на стояночном тормозе.

Гидравлический – самый распространенный на легковушках привод. Построен он на физическом свойстве жидкости — несжимаемости. Это позволяет использовать жидкость для передачи усилия на рабочие механизмы.

Устройство простейшей системы тормозов

Пневматический привод применяется на грузовиках. Здесь основным рабочим телом выступает сжатый воздух, нагнетаемый компрессором. Водитель же нажимая на педаль, открывает каналы, по которым воздух подается в специальные камеры связанные с рабочими механизмами.

Комбинированные приводы обычно используются на спецтехнике. Такой привод может включать в себя конструктивные элементы перечисленных типов приводов. К примеру, он может быть гидромеханическим, электромеханическим и т. д.

Разновидности рабочих механизмов

Рабочие механизмы воздействуют на колеса, обеспечивая замедление их вращения. То есть, это основные элементы тормозной системы. Они могут быть ленточными, дисковыми и барабанными. Первый тип практически не используется и его можно встретить только на спецтехнике. Суть работы его сводится к тому, что на оси, которая передает вращение на колесо, сделан барабан, с одетой на нем лентой. При торможении водитель воздействует на ленту, натягивая ее, и за счет трения скорость вращения барабана замедляется.

Дисковые механизмы – одни из самых распространенных на легковых машинах. Здесь основным рабочим элементом выступает диск, жестко посаженный на колесную ступицу. Привод системы связан с суппортом, установленном на тормозном диске. В нем установлены фрикционные колодки. При торможении посредством суппорта осуществляется прижим колодок к диску, и трение между ними замедляет вращение ступицы.

В барабанных тормозах вместо диска используется барабан, посаженный на ступицу. Внутри него на неподвижной части ступицы размещены две колодки в виде полумесяцев. При торможении привод обеспечивает разжатие колодок, в результате они прижимаются к барабану и замедляют его вращение.

Особенности технического обслуживания тормозной системы легкого автомобиля

Периодически во время эксплуатации требуется контролировать работоспособность тормозной системы.Для этого используют стенд для проверки тормозной системы разных моделей легковых автомобилей. Он дает возможность произвести полную диагностику тормозной системы. Проверке подвергаются все элементы тормозной системы и с большой точностью можно определить проблемный участок, т.к. параметры замеряют большое количество датчиков.

Проверить и оценить работоспособность тормозной системы возможно по карте проверки тормозной системы автомобиля. Она включает следующие операции:

1. Осматриваем и проверяем герметичность контуров, оцениваем состояние шлангов, аппаратов тормозной системы.
2. При выявлении проблем производим устранение потёков подтяжкой либо заменой элементов.
3. Проверяем надёжность крепления всех элементов, если необходимо — подтягиваем.
4. Определяем количество тормозной жидкости, если он ниже минимальной отметки — доливаем.
5. Проверяем ход педали тормоза, если показатель отличается от нормы для данной модели авто — производим регулировку.

К расходникам относятся тормозные колодки, их периодически нужно менять. Их замена производится быстро и без затруднений. Тормозные диски служат долго, единственное, при резком изменении температуры их «ведёт», вследствие чего при торможении можно ощутить биение на руле. Тормозные барабаны эксплуатируются подолгу и меняются в редких случаях. Периодически необходимо смазывать направляющие тормозных суппортов, для предотвращения их заклинивания.

Ремонт элементов тормозной системы легкого автомобиля

Ремонт заключается в замене в случае необходимости манжет тормозных цилиндров, либо полной их замене при серьезных поломках. Для доступа к ним требуется снять колесо, тормозной барабан (для системы барабанного типа), оценить работоспособность цилиндра.

При проверке один человек должен выжимать педаль тормоза, второй смотрит, как двигаются шток цилиндра, если не полностью выходит значит, неисправен сам цилиндр, либо завоздушена система. При отсутствии воздуха необходима замена цилиндра, если на нём потёки тормозной жидкости, необходимо заменить манжеты. При выходе из строя главного тормозного цилиндра во время нажатия на тормоз не нагнетается необходимое давление в контурах. В таком случае используем ремонтный комплект либо заменяем новым. Прийти в негодность могут выйти блоки электронных помощников ABS, ESC,BAS,EBD – проверяем их работу специальным сканером, при подозрениях производим замену.

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,

Тормозные механизмы

Автомобиль замедляется при помощи двух типов тормозных механизмов:

• Барабанный тормоз – подавляющее большинство машин (в основном это бюджетные модели и представители среднего класса) оснащаются такими механизмами на задней оси. Они обладают высокой надежностью и стабильностью работы. В таких тормозах из-за износа колодок между фрикционной поверхностью и стенками барабанов образуется увеличенный зазор. В устройство механизма входит регулятор, который компенсирует это расстояние, перемещая колодки максимально близко к стенкам барабана. Процесс самоподводки механизма в основном происходит во время резкого торможения. Охлаждаются тормоза за счет ребер на самом барабане и большого количества металлических частей;
• Дисковый тормоз – используется на передней оси, а в спортивных машинах и авто класса премиум и выше задействуются и на задней оси. Суппорт с двух сторон зажимает тормозной диск. Такая схема требует меньше усилий для замедления колеса, поэтому данная система более эффективна по сравнению с барабанным аналогом. Из-за этого механизмы испытывают гораздо большие температурные нагрузки. На современных дисках делаются специальные бороздки, которые улучшают отвод тепла. Такие модификации называются вентилируемыми.

Эти два типа механизмов входят в устройство основной тормозной системы авто. Она работает в обычном режиме – когда водитель хочет остановить машину. Однако в каждом автомобиле есть и вспомогательные системы. Каждая из них может работать в индивидуальном режиме. Вот их различия.

Вспомогательная (аварийная) система

Вся магистраль тормозной системы разделена на два контура. Часто производители к отдельному контуру подключают колеса по диагонали автомобиля. Расширительный бачок, установленный на главном тормозном цилиндре, внутри на определенном уровне (соответствует критически минимальному значению) имеет перегородку.

Пока тормоза в порядке, объем тормозной жидкости выше перегородки, поэтому усилия от вакуума поступают одновременно на два рукава, и они работают, как одна магистраль. Если шланг разорвется или сломается трубка, уровень ТЖ понизится.

В поврежденном контуре давление невозможно создать, пока не будет устранена течь. Однако благодаря перегородке в бачке жидкость не вытекает вся, и второй контур продолжает работать. Конечно, в таком режиме тормоза будут работать в два раза хуже, но автомобиль не будет полностью их лишен. Этого достаточно, чтобы безопасно добраться до сервиса.

Стояночная система

Эта система в народе называется просто ручник. Ее используют, как противооткатный механизм. В устройство системы входит тяга (рычаг, расположенный в салоне возле рычага коробки передач) и трос, разветвленный на два колеса.

В классическом исполнении ручной тормоз активирует основные тормозные колодки задних колес. Однако бывают модификации, имеющие свои колодки. Эта система вообще не зависит от состояния ТЖ в магистрали или неисправности системы (неисправность вакуума или другого элемента основных тормозов).

Ободные тормоза

Устройство V-brake:1 — коромысло троса;2 — трос;3 — фиксатор коромысла;4 — регулировочный болт;5 — наконечник троса;6 — плечо тормоза;7 — винт фиксации колодки;8 — тормозная колодка;9 — ступица;10 — винт крепления тормоза к раме;11 — подстроечный винт;12 — конец пружины

Ободные тормоза сжимают с двух сторон обод велосипедного колеса тормозными колодками, замедляя его вращение. Сжимающее усилие передаётся с помощью тросика, протянутого от тормозной ручки, размещаемой на руле (значительно реже с помощью гидравлической линии). Ободные тормоза являются на сегодняшний день самым распространённым типом тормозов на горных велосипедах начального и среднего уровней. Невысокая цена, простота в установке и обслуживании, и вместе с тем достаточно высокая эффективность обеспечили тормозам этого типа популярность среди многих велосипедистов.

Кроме того необходимо отметить разные стандарты крепления ободных тормозов. «Крабы» не встанут на посадочное место для V-brake и наоборот. Существует также специальное 4-болтовое крепление для ободной гидравлики, используемое, в основном, в велотриале.

Модели ободных тормозов:
Механические:
Векторные тормоза, V-brakes, «вибрейки», — наиболее популярная сегодня модель, V-образное крепление рычагов с тормозными колодками;
Клещевые тормоза, «крабики», — U-образная форма рычагов, в основном используются на шоссейных велосипедах и BMX; устанавливались на передних колесах велосипедов, выпускавшихся в СССР;
Кантилеверные тормоза — устаревшая модель, предшественник V-brake’а. Часто используются на циклокроссовых велосипедах ввиду большого грязевого зазора. При правильной настройке по эффективности не уступают другим ободным тормозам.

Гидравлические. В гидравлических тормозах усилие от ручки передается жидкостью по гидролинии. Самая известная модель ободной гидравлики — это Magura HS-33

Данная модель использует в качестве тормозной жидкости специальное масло.

Преимущества ободных тормозов:
В связи с тем, что усилие прикладывается к ободу, невысока нагрузка на спицы и втулку.
Меньше нагреваются, чем дисковые тормоза, так как площадь обода больше, чем площадь диска, и линейная скорость движения обода выше;
Настройка очень простая, доступная, можно производить в полевых условиях;

Масса ободного тормоза меньше массы дискового, это важно в некоторых дисциплинах;
Дешевизна. Цена ободных тормозов существенно ниже цены дисковых

Недостатки ободных тормозов:

Вода, грязь, снег, лёд, случайно попавшее масло моментально снижают эффективность торможения

Это приводит к опасным ситуациям. Песок и грязь могут очень быстро испортить обод;
Небольшое изменение геометрии колеса будет приводить к задеванию колодок и постоянному притормаживанию;
Колодки требуют относительно частой смены;
Невозможность установки на многие рамы и вилки;
Протирание обода колеса тормозными колодками приводит к его учащённой смене. Этот недостаток важен для горных и других экстремальных велосипедов, для городских это несущественно;
V-brakes могут отрицательно влиять на раму, раздвигая перья. Специально для таких случаев продаются специальные дуги-«усилители» рамы. Гидравлические же могут просто оторвать перо или крепление на вилке при торможении.

Колодки для ободных тормозов делают из резины с металлическим креплением. На рабочей поверхности колодки могут делаться насечки для отвода влаги, что улучшает торможение при мокром ободе. Есть колодки со сменными резиновыми вставками.

Применение дисковых гидравлических тормозов

Специалисты вело-области считают, что дисковые тормозные системы с гидравлическим приводом являются одними из самых надежных для оснащения велосипедного транспорта. И поэтому именно их чаще других рекомендуют к установке на самые разные вело-модели. Например, для «покататься с ветерком», в походы или даже для участия в велогонках.

Правда, в экстремальных условиях могут возникнуть проблемы, поэтому лучше иметь при себе, так называемый, ремонтный набор «для прокачки». Но особо надеяться на него тоже не нужно — в случае серьезной механической поломки, ликвидировать ее в полевых условиях самостоятельно не получится. Впрочем, велосипедистов можно успокоить — глобальные поломки гидравлических дисковых тормозов бывают очень редко. Гораздо чаще ломаются рамы, колеса или, например, багажники.

Но владельцам велосипедов с подобными тормозными системами надо иметь ввиду, что у такой дисковой гидравлики совсем крохотный зазор между роторной конструкцией и непосредственно колодками — какие-то буквально доли миллиметра. Особенность в том, что этот зазор никак не регулируется и поддерживается абсолютно в автоматическом режиме. И значит, при наличии больших загрязнений, колодки сами себя просто «съедают».

Но в отличие от механических дисковых тормозов, чьи стершиеся колодки делают их абсолютно нерабочими до момента подстройки, гидравлический тормоз будет функционировать. Но будет расти и износ колодок.

Конструкция тормозных колодок и материал изготовления

Современная тормозная колодка имеет многослойную структуру, в которой каждый слой отвечает за конкретную функцию. Производители стараются выпускать такие колодки, которые будут не только обеспечивать качественное торможение, но и осуществлять это с долей комфорта для водителя и пассажиров. Именно поэтому в конструкции колодки появились слои, способствующие снижению шума. Классическая структура колодки предусматривает наличие нескольких слоев, включая фрикционный, шумопоглощающий и адгезивный. Рабочие слои колодки располагаются на несущей пластине.

Основной функциональной частью, несущей на себе всю нагрузку, является фрикционный слой. Этот слой самый толстый и покрыт сверху небольшой прослойкой специального притирочного материала, обеспечивающего притирку колодки к поверхности диска после установки. Благодаря этому достигается большая площадь соприкосновения тормозной колодки с диском. Большинство производителей держат технологию изготовления и состав фрикционного слоя в секрете, так как от него напрямую зависят рабочие параметры колодки и эффективность торможения. В зависимости от преобладающего вещества в составе фрикционного слоя колодки представлены органическими, металлосодержащими и керамическими вариантами.

Органические тормозные колодки

Это самый распространенный вид колодок, имеющий в составе фрикционного слоя углеродную основу, чаще всего представленную графитом. Для достижения хорошего сцепления графит смешивают с рядом вспомогательных компонентов в виде бронзы, кевлара, стекловолокна, резины и ряда полимерных веществ. Отличительной особенностью колодок органического типа является их значительный износ и чувствительность к влаге.

Металлосодержащие колодки

Фрикционный слой таких колодок содержит в своем составе до 80% металлических компонентов. Такие колодки характеризуются высочайшей скоростью проведения тепла, а трение в них максимальное. Торможение достигается быстро, колодки не боятся высоких температур, но сильно вырабатывают тормозной диск.

Керамические тормозные колодки

Этот тип колодок является промежуточным вариантом, сочетающим в себе стойкость к износу, отличную теплопроводность и превосходные свойства сцепления с диском. Так как эти колодки «щадят» тормозной диск и не боятся экстремальных нагрузок и высоких температур, они нашли широкое применение в спортивных и гоночных автомобилях. Главным недостатком керамических колодок является их высокая стоимость.

Что такое стандарт ECE R90?

Эту маркировку часто можно увидеть на качественных колодках известных брендов. Это важный момент, свидетельствующий о том, что данная продукция изготовлена с использованием сертифицированных материалов и технологий и отвечает необходимым европейским стандартам качества. Следует учитывать, что дешевые китайские аналоги не имеют такой маркировки и, соответственно, могут подвести водителя в ответственный момент! Именно наличие надписи ECE R90 на самой колодке является знаком качества.

Признаки износа колодок и частые неполадки

Каждая марка и тип тормозных колодок имеют свои характеристики и периодичность замены. В зависимости от наличия шумопоглощающего и адгезивного слоя и исходной толщины фрикционной прослойки показатель критического износа, при котором требуется замена, колеблется в пределах 1-3 мм. Специалисты советуют заменить колодки еще до критического истирания, так как при очередном нажатии они могут просто раскрошиться на кусочки. Кроме того, следует следить за степенью износа тормозных дисков. При сильном износе диска катастрофы не произойдет, но тормозной путь может существенно увеличиться.

Признаком того, что колодки изношены и требуют замены, может стать появление скрипа и писка во время торможения. Дело в том, что датчик, называемый автомобилистами «пискуном», представляет собой тонкий слой металла во фрикционном слое и активируется при сильном износе от контакта с диском. Другими причинами скрипа и свиста во время торможения могут стать попадание влаги на колодку, заклинивание суппорта и изначально плохое качество колодки

Никогда не следует забывать, что тормозные колодки – главный элемент тормозной системы автомобиля, их важность огромна. Даже если нет времени на проверку и заботу о других системах авто, в случае с тормозной системой его нужно найти любой ценой

Выбирая тормозные колодки, следует руководствоваться параметрами, рекомендованными автопроизводителем, и слушать советы специалистов автосервиса. Не нужно ставить дорогую керамику на обычный автомобиль или экономить, устанавливая на мощное транспортное средство дешевые китайские колодки.

Стояночная система

У стояночной тормозной системы имеется механический привод, за редким исключением, на задние колеса. От рычага стояночного тормоза тонким тросом идет к задним тормозным механизмам, в которых установлено устройство, прижимающее к барабану (диску) штатные либо дополнительные (стояночные) колодки. Регулировку стояночного тормоза обычно производят с помощью эксцентрика на тормозном механизме, а также регулировочной гайкой штока приспособления, соединяющего приводной трос и рычаг, или методом изменения места расположения рычага в салоне автомашины.

Диски и барабаны

Рис 4. Схема действия дискового тормозного механизма1 — 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

Дисковый тормозной механизм (рисунок 4) состоит из:

• суппорта;
• тормозных цилиндров (двух или одного);
• тормозного диска;
• двух тормозных колодок.

Суппорты крепятся на поворотных кулаках передних колес автомобиля. В суппорте находятся оба тормозных цилиндра и пара тормозных колодок. Колодки находятся с обеих тормозного диска, который вращается вместе колесом, закрепленном на нем. Когда водитель давит на педаль тормоза, под воздействием тормозной жидкости поршни начинают выдвигаться из цилиндров и прижимать тормозные колодки к поверхности диска. Когда же водитель отпускает педаль, и колодки, и поршни отодвигаются обратно из-за небольшого «биения» диска. В отличие от барабанных, дисковые тормоза очень просты в обслуживании. Замена тормозных колодок в этих механизмах не доставит больших хлопот даже новичку.

k

Преимущества дисковых тормозов:

• характеристики дисковых тормозов не теряют стабильности при воздействии повышенной температуры, а у барабанных эффективность снижается;
• температурная стойкость дисков гораздо выше, в том числе и потому, что диски лучше охлаждаются (некоторые типы тормозных дисков не монолитные, а полые внутри с отверстиями для лучшей вентиляции);
• большая эффективность торможения уменьшает тормозной путь;
• ниже вес и меньше размеры;
• увеличивается чувствительность тормозов;
• уменьшается время срабатывания;
• изношенные колодки легко заменяются, тогда как на барабанных приходится тратить усилия и время на подгонку колодок, прежде чем одеть барабаны;
• примерно 70% кинетической энергии автомашины гасится передними тормозами, при наличии и задних дисковых тормозов нагрузка на передние диски снижается;
• температурные расширения на качество контакта тормозных поверхностей не влияют.

Рис 5. Схема действия барабанного тормозного механизма1 — тормозной барабан; 2 — тормозной щит; 3 — рабочий тормозной цилиндр; 4 — поршни рабочего тормозного цилиндра; 5 — стяжная пружина; 6 — фрикционные накладки; 7 — тормозные колодки

Барабанный тормозной механизм (рисунок 5) включает следующие компоненты:

• тормозной щит;
• тормозной цилиндр;
• две тормозные колодки;
• стяжные пружины;
• тормозной барабан.

Тормозной щит жестко крепится к балке заднего моста, а на щите установлен рабочий тормозной цилиндр. В результате нажатия на тормозную педаль поршни в цилиндре раздвигаются и давят на верхние части тормозных колодок. Колодки, изготовленные в форме полуколец, своими накладками прижимаются к внутренней поверхности тормозного барабана, который вращается при движении автомобиля вместе с колесом, которое на нем и закреплено. Торможение колеса осуществляется за счет силы трения, возникающей при контакте между барабаном и накладками колодок. Когда водитель отпускает педаль тормоза, стяжные пружины возвращают колодки на прежние позиции.Основные преимущества барабанных тормозов:

• невысокая стоимость и простота изготовления;
• эффект механического самоусиления. Вследствие того, что нижние части тормозных колодок связаны между собой, трение передней колодки о барабан усиливает прижатие к поверхности барабана задней колодки. Данный эффект способствует многократному росту тормозного усилия, передаваемого от водителя, и быстрому повышению тормозящего действия при увеличении давления на педаль.