Одним из самых совершенных изобретений человечества можно назвать автомобили. Их особенности эксплуатации обуславливают то, что все системы должны работать максимально эффективно, все возможные случаи во время эксплуатации предусматриваются на момент конструирования каждой модели. Все это связано с тем, что во время движения на высокой скорости возникает опасность для тех, кто находится внутри транспортного средства, и для тех, кто снаружи. К системам, которые предназначены увеличить безопасность движения, можно назвать тормозной механизм. Ему уделяется большое внимание.
Предназначение тормозной системы
Тормозная система применяется для регулирования скорости движения или для фиксации автомобиля во время покоя. Особые навыки управления позволяют использовать тормоза для резких, сложных маневров, которые не связаны со снижением скорости движения.
Если двигатель и другие системы позволяют набирать скорость, то тормоза проводят ее сброс. Естественно, чем они надежнее и совершеннее, тем лучше происходит торможение.
История создания
Для того чтобы понять принцип работы системы, которая способна снизить скорость за несколько секунд, следует обратить внимание на историю ее создания. Столь совершенная система была получена не сразу, а путем проб и ошибок, которые определили как название систем, так и их эксплуатационные качества.
История создания первых механизмов, которые позволяли снизить скорость, начинается с гужевого транспорта. При больших скоростях лошадь не могла сама остановить повозку быстро, поэтому стали использовать системы рычагов, когда к ободу прижималась колодка. До 1920 года подобная система применялась и на первых автомобилях.
Тогда за одну поездку приходилось несколько раз менять кожаную накладку, так как она быстро истиралась. Подобная, но усовершенствованная система по сей день используется на скоростных велосипедах.
В начале 20 века автомобили стали разгоняться до скорости выше 100 км/час. Именно тогда стало ясно, что именно тормозная система не позволяет совершенствовать автомобиль. Интересным фактом можно назвать, что именно дисковые тормоза появились первыми. Однако используемые материалы при изготовлении определяли сильный скрежет на момент движения. Поэтому большой популярностью стали пользоваться барабанные системы. На тот момент их хватало всего на 2 тысячи пройденного пути.
До 1953 года проводилось совершенствование барабанных тормозных систем. И только после этого года была разработана иная система, которая основывалась на применении дисков. После этого конструкция усовершенствуется и при создании современных автомобилей.
Классификация тормозных систем
Существует довольно много вариантов исполнения тормозных систем. Не все они используются при конструировании автомобилей. По предназначению можно выделить следующую классификацию:
- Механизм рабочего предназначения необходим для регулирования скорости машины во время движения. Этот вариант исполнения самый востребованный, так как применяется на протяжении всего движения. В последнее время конструкция подобной системы значительно усложняется путем включения в систему различных устройств по контролю усилия, проскальзывания колес и так далее.
- Тормоз стояночного типа применяется на момент стоянки или кратковременной остановки. Согласно установленным правилам именно стояночный тормоз стоит использовать на момент остановки под горку, на светофоре и в других подобных случаях. Зачастую задействовать системы можно при помочи специального рычага, современные автомобили имеют электрический включатель. На легковых автомобилях от рычага проложен трос, которые сразу идет к задним колесам. Грузовые имеют воздушную систему с установленными энергоаккумуляторами.
Также можно отметить вспомогательную тормозную систему, которую зачастую включают в конструкцию грузовых автомобилей, автобусов. Ее работа основана перекрытии выпускного трубопровода, который подает топливо в двигатель. Используют систему при длительном спуске, так как рабочая может перегреться и потерять свою эффективность. Также проведем рассмотрение того, какие тормоза еще бывают по типу привода.
Важным показателем также можно назвать то, какой тип системы приводит в движение исполнительный механизм, который непосредственно выполняет торможение. По данному показателю можно выделить:
- Механический привод. Использовался на старых автомобилях. Имеет высокую надежность, но при этом малую эффективность работы. Механические привод основывался на использовании системы тяг для приведения исполнительного органа в движение, при нажатии на педаль.
- Гидравлический получил широкое применение при создании современных легковых автомобилей. Его работа основана на не сжимаемости используемой рабочей жидкости. Система представлена несколькими исполнительными органами, а давление передается при помощи жидкости.
- Пневматическая система работает на основе сжатого воздуха. Как и жидкость, газообразные вещества имеют предел сжимаемости. Именно поэтому газообразные вещества, зачастую именно воздух, используются для передачи усилия.
- Существует также комбинированный вариант исполнения, когда в системе используется как воздух, так и жидкость. Зачастую подобную систему можно встретить на грузовых автомобилях и автобусах.
- Электронный вариант исполнения используется крайне редко, так как надежность подобной системы находится на относительно низком уровне. Ак правило, чем проще система, тем она надежнее. Именно поэтому довольно редко проводится установка электрической тормозной системы, когда команда на исполнительный орган передается при помощи электричества.
Тип привода в большей степени определяет особенности работы тормозной системы.
Кроме вышеприведенных особенностей также следует отметить тип исполнительного органа. По данному показателю можно выделить нижеприведенные системы:
- Сочетание барабана и прижимного механизма с колодками – ранее наиболее распространенный исполнительный механизм, который зачастую устанавливается автобусы и автомобили категории «С». Ее особенность можно назвать то, что сила трения возникает внутри барабана.
- Тормозная система на основе диска и прижимного суппорта используется при создании всех современных автомобилей. Особенностью данной системы можно назвать сочетание диска, которые вращается вместе с колесом, и суппорта, который проводит сжимание колодок для торможения.
Наиболее эффективной системой считается сочетание диска и суппорта. Применение новых материалов при изготовлении накладок, которые создают силу трения, позволяет значительно увеличить надежность рассматриваемой системы.
Преимущества дисковых тормозов
При рассмотрении практически всех современных легковых автомобилей следует отметить, что они имеют дисковую систему. Это связано с нижеприведенными нюансами:
- Конструкция намного проще, а значит дешевле и надежнее.
- Проводится автоматическое регулирование зазора при стирании накладок.
- Конструкция компактнее и легче, что позволяет создавать быстрые спортивные автомобили.
- Несмотря на уменьшение площади колодок эффективность подобной системы значительно выше. Это связано с тем, что диск и колодки имеют ровную поверхность, а это обеспечивает равномерное прижимание.
- Проще провести обслуживание. Проводить ограничение прижимной силы не нужно.
- Лучшее охлаждение, так как воздух свободно циркулирует. Стоит отметить, что перегрев зачастую приводит к значительному ухудшению работы тормозов. Поэтому для повышения эффективность охлаждения используют специальные колесные диски.
- Продукты загрязнения легко удаляются. В барабане зачастую накапливается большое количество грязи, что обуславливает снижение эффективности работы системы.
Однако при создании подобной конструкции также были выявлены некоторые трудности. Примером можно назвать необходимость воздействия большого усилия, что возможно стало при использовании только гидравлического привода. Также устанавливается механизм, который позволяет уменьшить необходимое усилие при нажатии на педаль.
Рабочий тормозной цилиндр является одним из основных механизмов всей тормозной системы. Его главная задача заключается в преобразовании давления жидкости в силу, которая и воздействует на тормозные колодки. Что может насторожить нас в его работе?
Рабочий тормозной цилиндр – роль в тормозной системе
Во время торможения водитель воздействует на педаль тормоза, это усилие, в свою очередь, передается посредством специального штока на поршень . Данный поршень действует на тормозную жидкость, а она уже передает это усилие на рабочие цилиндры. При этом из них выдвигаются специальные поршни, прижимающие тормозные колодки к барабанам или дискам, в зависимости от вида тормозной системы.
Любые неполадки тормозной системы в значительной степени снижают эффективность процесса торможения , а, следовательно, могут привести к очень даже печальным последствиям абсолютно для всех участников движения. Безусловно, причинами неисправности как всей системы в целом, так и отдельных ее элементов, вроде рабочего цилиндра, может послужить, прежде всего, некачественная тормозная жидкость.
Кроме того, не самым лучшим образом на работе системы отразятся и низкокачественные детали, которые довольно быстро изнашиваются.
О том, что необходим ремонт рабочего тормозного цилиндра или же его замена, свидетельствуют следующие признаки:
- при торможении движение автомобиля будет не прямолинейным;
- понижение в бачке уровня тормозной жидкости, узнать же об этом поможет специальный индикатор, расположенный на панели приборов;
- необходимость прикладывания большего усилия на педаль при попытках остановиться.
Ремонт рабочего тормозного цилиндра – решаем проблемы
Рассмотрим возможные поломки рабочего тормозного цилиндра, их признаки, а также методы устранения. В случае, если речь идет о заедании поршня, то узнать о такого рода неисправности можно по непрямолинейному движению авто во время торможения, а при резком торможении даже возможен занос. Чтобы выявить причину необходимо осмотреть все , промыть замаслившиеся и, конечно же, при необходимости заменить изношенные детали на новые. Не скупитесь на оригинальные запчасти, это гарантирует вам, что залезать под капот придется реже.
Если же заедание поршня происходит из-за некачественной жидкости, тогда следует немедленно промыть систему гидропривода и заменить ее поврежденные элементы и саму жидкость на более качественную. Делая это, не забудьте удалить попавший воздух
. Об утечке тормозной жидкости из рабочего цилиндра свидетельствует, естественно, ее пониженный уровень в бачке, а также более затрудненный ход педали тормоза. В этом случае также необходимо определить место течи и заменить все непригодные детали.
Замена рабочего тормозного цилиндра – действуем решительно
Однако, чаще всего, необходима замена рабочего тормозного цилиндра целиком, а не отдельных его комплектующих, особенно, если причиной выхода из строя служит образовавшаяся коррозия. Осуществить замену можно следующим образом. В первую очередь следует демонтировать суппорт. Установив его в тиски, нужно открутить гайки, посредством которых крепится соединительная трубка, и снять ее.
Найдя специальный фиксатор, зажмите его отверткой и с помощью резинового молотка сдвиньте цилиндр вдоль по направляющим пазам, и снимите его. Точно таким же образом следует демонтировать и второй цилиндр. Чтобы установить новую деталь также необходимо зажать отверткой фиксатор, а затем установить элемент в направляющие пазы. Хоть это и теоретически прочное железо, действуйте деликатно, можно нарушить упругость и геометрию пазов.
Иногда установка нового цилиндра может быть немного затруднительной, в этом случае необходимо подпилить напильником заходные фаски. Аналогичным способом устанавливается и вторая деталь, а затем оба рабочих цилиндра следует забить до упора легкими ударами резинового молотка. В завершении следует установить на прежнее место и соединительную трубку.
Легкового автомобиля. Также вы узнаете о том, как произвести прокачку системы правильно. Будут рассмотрены конструкции с антиблокировочной системой. На данный момент без них не обходится ни один качественный автомобиль. Речь, конечно, о машинах средней ценовой категории и выше. Бюджетные автомобили могут комплектоваться данной конструкцией, но она идет как дополнительная опция. В целом же тормозные системы всех машин одинаковы, они состоят из идентичных элементов.
Немного теории о тормозной системе
Как вы понимаете, она необходима для того, чтобы изменить скорость машины. Сигналом к этому может служить либо действие водителя, либо электронная система управления. Также оно необходимо, чтобы удерживать машину неподвижно во время стоянки.
Выделяют три типа тормозных систем. Первая - это, конечно же, рабочая. Она необходима для нормальной эксплуатации машины. С ее помощью осуществляется торможение с больших или малых скоростей. О том, какие особенности имеет тормозная система "Нива-2121", схема которой является классической, будет рассмотрено ниже.
Второй тип - это стояночная. Она больше известна как ручной тормоз, если нужно машину поставить на длительный срок. В частности, если имеется уклон дорожной поверхности, эта система просто необходима. Ручником можно пользоваться во время экстренной остановки. А есть еще системы запасного типа. Они сравнительно недавно начали использоваться на автомобилях. Чаще всего их можно встретить на тех машинах, на которых имеется электрический ручной тормоз. Главное ее назначение - дать возможность водителю остановить автомобиль, если откажет рабочая система. Монтируется она на машины с электрическим ручным тормозом по одной причине: стояночный тормоз не может быть выжат, если скорость автомобиля больше нуля.
Принцип функционирования
Мы привыкли, что при нажатии на педаль тормоза автомобиль начинает замедляться. Но не все вдаются в подробности того, какие процессы при этом протекают. Не каждый знает, как работает тормозная система ВАЗ-2109, схема которой приведена в данной статье. Если проще сказать, то остановка автомобиля происходит только за счет сжатия жидкости в трубках и шлангах. Давление создается с помощью главного тормозного цилиндра, он является основным узлом системы.
Все привыкли видеть гидравлические тормоза, но имеются конструкции, в которых используется не давление жидкости, а сжатый воздух. Они идентичны с гидравлическими, только надежность у них оказывается намного выше. Элементы, используемые в пневматических тормозах, должны выдерживать очень большое давление. Правда, оно сопоставимо с тем, которое находится в гидравлическом приводе. Необходимо только внедрять ресивер для хранения сжатого воздуха. Существуют также электромеханические тормоза. Они приводятся в движение электродвигателями и специальными тросами.
Рабочий тормоз в автомобиле – это его основной тормозной механизм, управляемый нажатием ноги водителя на педаль, и механически не связанный ни с парковочным, ни с аварийным тормозом. Рабочий тормоз автомобиля может быть дисковым, барабанным или комбинированным. Обычно, этот тормоз является гидравлическим, и включается при помощи создаваемого гидравлического давления.
При правильной работе, наибольшее усилие рабочий тормоз оказывает на передние колеса автомобиля. При экстренном торможении это позволяет сохранять контроль над транспортным средством. Если тормозное усилие преобладает на задних колёсах, то транспортное средство может выйти из-под контроля. Но и слишком сильные тормозные нагрузки на передние тормоза также нежелательны.
Для поддержания рабочего тормоза в исправном состоянии, необходимо своевременно проводить его техническое обслуживание. Слишком сильный перегрев при торможении может привести к деформации тормозного диска, а это, в свою очередь, вызовет пульсацию педали тормоза во время торможения. Барабанные тормоза тоже боятся перегрева, и потеряв свою круглую форму могут приобрести яйцеобразную. В обоих случаях деформация может быть устранена при помощи механической обработки и специализированного ремонта в сервисном центре.
С уверенностью можно сказать, что наиболее сложная работа среди всех компонентов автомобиля достается рабочему тормозу. Снижение скорости тяжёлого автомобиля вплоть до его полной остановки – это чрезвычайно сложная задача. Ежегодно тормозная система автомобиля испытывает колоссальнейшие нагрузки сотни тысяч раз.
Большинство водителей воспринимают работу тормоза как должное, и мало кто задумывается о важности этого компонента. Но нельзя забывать, что корректная работа тормоза сильно зависит от его своевременного и квалифицированного технического обслуживания. Например, если при торможении появился посторонний скрежещущий или металлический звук, необходимо незамедлительно проверить состояние тормозных колодок и диска, и при необходимости заменить их. Автовладелец должен следовать всем рекомендациям завода-изготовителя по техническому обслуживанию тормозной системы. При замене тормозных колодок всегда проверяйте состояние барабанов и дисков. Должное внимание и своевременное техническое обслуживание – лучший способ сохранить тормозную систему автомобиля в исправном рабочем состоянии.
При осуществлении регулярного технического осмотра рабочего тормоза автомобиля, не пренебрегайте проверкой состояния тормозной жидкости. Со временем, тормозная жидкость насыщается влагой, что может привести к повреждению деталей тормозной системы, и даже к её полному отказу в работе. При слишком сильном нагреве, некоторые марки тормозной жидкости могут воспламеняться. Промывайте тормозной контур автомобиля и меняйте тормозную жидкость согласно рекомендациям завода-изготовителя. При прохождении регулярного технического обслуживания поинтересуйтесь у мастера о состоянии тормозной жидкости. При малейшем намеке на содержание в ней воды или улавливании горелого запаха, замените жидкость.
Тормозная система автомобиля служит для снижения его скорости или полной остановки.
По назначению выделяют следующие типы тормозных систем: рабочую, резервную и стояночную.
1. Рабочая (основная) тормозная система предназначена для снижения скорости движения автомобиля и для его остановки. Часть системы, которая переносит усилие с педали тормоза на тормозные колодки, называют тормозным приводом.
а. Механический привод осуществляется при помощи тросов и рычагов: механический, пневматический, гидравлический и комбинированный. Из-за его малой эффективности и неудобства обслуживания в современном автомобилестроении практически не используется. Существуют различные виды тормозных приводов.
б. Пневматический привод в своей работе использует разрежение воздуха. В настоящее время распространен на грузовиках и автобусах.
в. Гидравлический привод приводится в действие благодаря жидкости на основе спирта, гликоля или силикона. Распространен повсеместно.
д. Комбинированный привод использует несколько типов энергоносителей и, ввиду своей сложности, не применяется без крайней необходимости.
2.
Резервная (запасная) тормозная система
включается при неисправности рабочей системы. В современном автомобилестроении, как правило, выполнена не автономно, а в составе одной из частей рабочей системы.
3. Стояночная тормозная система , в первую очередь, служит для предотвращения нежелательного самопроизвольного движения автомобиля во время стоянки.
Кроме того, ее используют для облегчения трогания в гору, при длительной остановке в «пробке», для ухода в управляемый занос или при полном отказе рабочей тормозной системы.
Эта система может быть реализована механическим способом (тросы к задним колесам или к трансмиссии) или посредством гидравлики.
История развития тормозных механизмов.
Самый примитивный тормозной механизм, использовавшийся в гужевых повозках,представлял собой деревянную колодку, затормаживающую непосредственно рабочую поверхность колеса.
Эта колодка приводилась в рабочее положение ручным рычагом.
Этот механизм посредством колодок воздействовал на металлический обод колеса и приводился в действие тросами. Ближайший современный аналог - это тормозные механизмы велосипедов.С распространением резиновых шин данный способ торможения стал абсолютно неэффективным, что привело к появлению клещевого колодочного тормоза.
Параллельно с колодочным тормозом появился ленточный механизм.
Гибкая металлическая лента охватывала тормозной барабан. При торможении, посредством рычагов, лента натягивалась, что приводило к затормаживанию колес. Данная система довольно долго использовалась еще и в качестве стояночного тормоза.
В 1910-20-х годах стали появляться барабанные тормоза, которые по своему принципу работы соответствуют современным. Однако, за это время существенно изменились тормозные приводы, пройдя свой путь от раздельного механического до совмещенного гидравлического. Впервые гидравлическая система была применена в 1921 году Малкольмом Локхидом.
Примерно в конце 1920-х конструкторы начали реализовывать системы, снижающие усилие на педаль тормоза. Ввиду сложности конструкции, усилители тормозов использовались только на автомобилях класса люкс.
Их широкое распространение пришлось на 1950-е годы. Этому развитию послужило увеличение скоростных характеристик и динамических качеств автомобилей.
В конце 1950-х начали серийно устанавливать дисковые тормоза. В данной системе колодки прижимаются не к внутренней поверхности барабана, а к наружным плоскостям диска. Этот тормоз конструктивно проще барабанного, обладает лучшей эффективностью, меньшей массой, и он проще в обслуживании. В усовершенствованном виде такие тормоза используются до сих пор.
Гидравлическая тормозная система.
Получила распространение в 1930-е годы, как альтернатива механическим тормозам. Системы того времени отличались простотой своей конструкции. В тормозном приводе использовались: главный тормозной цилиндр, тормозные трубки и 2 рабочих цилиндра (по одному на каждое заднее колесо). В качестве жидкости использовалось растительное масло. Совершенствование данной системы проходило сразу в нескольких направлениях. Улучшение качества энергоносителя - переход от жидкости на основе растительного масла к жидкости на основе спирта и глицерина, а затем к гликолевым и силиконовым жидкостям. Следующее улучшение - практически повсеместное появление усилителя тормозов - сначала гидро-вакуумного, затем вакуумного. И самое важное нововведение - появление двухконтурной тормозной системы. Дело в том, что при потере герметичности любого из элементов одноконтурной системы, тормоза полностью теряли свою работоспособность. Если же сломается какой-либо элемент двухконтурной системы, то в качестве резервной тормозной системы продолжит работать один из контуров.
Двухконтурная гидравлическая тормозная система.
Существует несколько основных способов разделить тормозную систему на контуры: поосевой, диагональный и полный. Рассмотрим каждый подробнее.
1. Поосевая система - один контур на передние колеса, второй контур - на задние. Это наиболее простой способ, часто применяемый на автомобилях классической компоновки, например, ВАЗовская «классика». К его достоинствам можно отнести отсутствие увода в сторону при торможении с одним рабочим контуром. Однако, есть важный недостаток - при обрыве переднего контура эффективность торможения значительно падает (примерно на 65%).
2. Диагональная система - один контур на переднее левое и заднее правое колеса, второй контур - на переднее правое и заднее левое. К положительным сторонам этого способа можно отнести равномерное распределение нагрузки между контурами. То есть, не зависимо от того, какой контур выйдет из строя, эффективность торможения упадет ровно на 50%.
Главный недостаток - увод от прямолинейного движения при торможении после обрыва одного из контуров. Это связано с тем, что эффективность работы передних тормозных механизмов значительно выше, чем в задних. Данный тип разделения применим в большинстве современных автомобилей.
3. Полная система - значительно сложнее двух предыдущих. Один из контуров работает на все 4 колеса, второй контур - только на передние. При этом, передние тормозные механизмы имеют минимум по 2 полностью независимых цилиндра. Система нашла свое применение на автомобилях Москвич, Волга, Нива.
Выше говорилось, что эффективность передних тормозов легковых автомобилей значительно выше, чем в задних. Поскольку при торможении автомобиля центр тяжести смещается вперед, нагрузка на переднюю ось возрастает, а на заднюю ось - уменьшается. Соответственно задние колеса имеют худшее сцепление с дорогой, чем передние и при большом тормозном усилии могут сорваться в юз. Это особенно опасно на скользкой дороге или при торможении во время прохождения поворота.
Один из самых простых способов борьбы с этой проблемой - применение на задней оси автомобиля тормозных систем со сниженной эффективностью. Например, на переднюю ось устанавливаются тормозные диски на 14 дюймов, а на заднюю - на 12. Более надежный способ - применение регулятора тормозных усилий. Впервые в отечественном автомобилестроении данный элемент применен на Жигулях ВАЗ-2101. Принцип его работы был не совсем понятен рядовым автолюбителям, поэтому его в народе прозвали «колдун». Регулятор имеет в своей конструкции клапан, частично перекрывающий тормозную жидкость и снижающий ее давление. Регулятор обычно закрепляют под днищем автомобиля, а от клапана ведут тягу к задней балке. При торможении автомобиля его задняя подвеска разгружается, увеличивается расстояние между днищем и балкой, а тяга перекрывает клапан, снижая тормозное усилие. Существуют регуляторы, снижающие усилие постоянно, не зависимо от загруженности подвески. Такие регуляторы ранее применялись на ВАЗ-1111; в настоящее время нашли применение на корейских автомобилях эконом-класса.
Стояночная тормозная система.
На большинстве современных легковых автомобилей применяют механический стояночный тормоз, представляющий собой рычаг и систему тросов.
Если задние тормоза барабанные, то тросы присоединяются к распоркам колодок. При наличии на задней оси дисковых механизмов, осуществить механический способ подключения стояночной тормозной системы сложно, поэтому часто применяют отдельные барабанные стояночные механизмы.
В автоспорте нашел применение гидравлический тормозной привод. При его применении давление жидкости передается на задний контур поосевой тормозной системы или на задние магистрали диагональной системы (причем, в обход регулятора тормозных усилий). Гидравлический привод обладает большей эффективностью, чем механический, и позволяет точно дозировать усилие. Поэтому его используют для увода автомобиля в управляемый занос. Однако, эта система не подходит для повседневного использования, так как не позволяет оставить машину на длительной стоянке. Дело в том, что давление в системе постепенно снижается и колодки отпускаются.
Проверка технического состояния тормозных систем.
Для проверки стояночной системы в «гаражных» условиях рычаг затягивают до упора, включают первую передачу и плавно отпускают сцепление. Если система работает, то двигатель заглохнет.
Проверка рабочей тормозной системы в «домашних» условиях малоэффективна. Ее начинают с осмотра. Оценивают уровень тормозной жидкости в бачке, проверяют систему на отсутствие подтеков жидкости. При нажатии педали тормоза во время движения, должны блокироваться все колеса. При этом автомобиль не должно вести в сторону, недопустимы вибрации педали тормоза и ее провалы, срабатывание тормоза не с первого «качка», появление посторонних скрипов и увеличение тормозного пути.
Для более точной диагностики необходимо обращаться в сервисный центр. Полную проверку необходимо проводить не реже, чем через каждые 50000 км.