Принцип работы тормозной системы
Принцип действия узла выглядит следующим образом. Когда автомобилист нажимает на педаль, в усилителе, разделенном на две камеры с равным давлением жидкости в каждой из них, доступ в одну из частей перекрывается. При этом одна из камер, называемая атмосферной, открывается. Вследствие этого создается разница давлений.
Диафрагма, расположенная между камерами, меняет свое первоначальное положение, выгибаясь в сторону атмосферной. К ней прикреплен шток главного цилиндра, поэтому он начинает двигаться вместе с диафрагмой, повышая давление в открытом контуре системы. В результате этого происходит нагнетание жидкости по направлению к колесным цилиндрам. Под ее воздействием они выдвигаются и прижимают к дискам, закрепленным на колесах, колодки.
Из-за трения, которое возникает в этот момент, вращение колес постепенно замедляется. В результате транспортное средство останавливается.
Следует отметить, что тормозной насос устроен таким образом, что чем сильнее водитель нажимает на педаль, тем большая разница давлений складывается внутри этого узла. Таким образом, чем сильнее нажатие, тем интенсивнее торможение. Это позволяет автомобилисту четко контролировать процесс остановки.
Некоторые усилители имеют встроенный электронасос, который увеличивает разницу давлений. Их называют активными. Усиление в системах, которые ими оснащены, гораздо лучше, чем в традиционной гидравлике.
ТОРМОЗНЫЕ МЕХАНИЗМЫ КОЛЕС
Колесный тормозной механизм, как мы уже отмечали ранее, имеется на каждом колесе. Он предназначен для снижения скорости вращения колеса вплоть до полной его остановки за счет силы трения, возникающей между тормозными колодками и тормозным диском либо тормозным барабаном. В настоящее время автомобили оснащаются тормозными системами двух видов: дисковыми или барабанными, причем на одной машине могут использоваться тормоза как одного, так и одновременно двух видов. Например, на многих моделях ВАЗ, АЗЛК, «Форд», «Опель» и др. спереди стоят дисковые тормоза, а сзади — барабанные.
Барабанный тормозной механизм включает в себя тормозной барабан (рис. 3.12), тормозной цилиндр, тормозной щит, тормозные колодки (2 штуки) и стяжные пружины.
На колесной балке крепится тормозной щит, на котором установлен рабочий тормозной цилиндр. При нажатии на педаль тормоза поршни в тормозном цилиндре расходятся в стороны и оказывают давление на тормозные колодки, изготовленные в виде полуколец. Под воздействием такого давления тормозные колодки прижимаются к внутренней поверхности тормозного барабана (на который сверху надето колесо), замедляя его вращение вплоть до полной остановки.
Когда торможение нужно прекратить, водитель перестает нажимать на педаль тормоза. Соответственно, усилие на тормозные колодки больше не передается и стяжные пружины возвращают их в первоначальное положение. Колодки больше не касаются тормозного барабана, трение между ними и барабаном отсутствует и колесо получает возможность свободно вращаться.
Что касается дискового тормозного механизма (рис. 3.13), то он устроен несколько иначе и содержит следующие элементы: тормозной диск, тормозной суппорт, тормозной цилиндр (один или два) и тормозные колодки (2 штуки).
В данном случае на поворотном кулаке колеса устанавливается суппорт, внутри которого располагается тормозной цилиндр (один или два — это зависит от модели автомобиля), а также две тормозные колодки. Колодки расположены одна напротив другой так, что они находятся по разные стороны тормозного диска. Другими словами, диск располагается между тормозными колодками, при этом он вращается вместе с колесом, с которым жестко связан.
При нажатии тормозной педали из рабочих тормозных цилиндров выходят поршни и оказывают давление на тормозные колодки, которые с двух сторон прижимаются к тормозному диску. Под воздействием возникшей силы трения диск (а вместе с ним и колесо) замедляет вращение, и автомобиль останавливается. Для прекращения торможения нужно отпустить педаль тормоза. В результате поршни тормозного цилиндра вернутся в первоначальное положение, и больше не будут давить на тормозные колодки, которые, в свою очередь, «разжимаются» и «отпускают» тормозной диск. Следовательно, колесо вновь получает возможность свободного вращения.
Отметим, что тормозные колодки являются расходным материалом: из-за постоянного трения они изнашиваются, и тогда их следует заменить. Дисковые колодки нужно менять в среднем через 15 000-25 000 километров пробега, а барабанные — примерно через 50 000-60 000 километров (но они могут прослужить и больше).
Неисправности дисковых торомозов
Внешние
- Наличие странных посторонних шумов, когда автомобиль тормозит.
- Присутствие отклонений при прямолинейном движении.
- Необходимость повышенных усилий на педаль.
- Увеличение хода педали.
- Необходимость уменьшения усилий на педаль (причем педаль порою даже проваливается).
- Наличие вибрации.
- Дефекты механического характера.
Причины поломок
- Несоблюдение эксплуатационных правил при торможении;
- Воздействие внешних факторов;
- Комплектующие плохого качества и так далее.
Для их предотвращения необходима еженедельная проверка тормозной системы. Внутри бачка должна быть тормозная жидкость в определенном количестве, на колесах и комплектующих не должно быть никаких подтеков.
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:
- Назначение
- Тип привода
- 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:
- Механический
- Гидравлический
- Пневматический
- 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.
Дисковый тормозной механизм
Рис. 1 Схема работы дискового тормозного механизма с неподвижным суппортом.
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.
Дисковый тормозной механизм (рис.1) состоит из:
— суппорта,
— одного, двух или четырех тормозных цилиндров,
— двух тормозных колодок,
— тормозного диска.
Конструкция дискового тормозного механизма на рисунке 1 называется тормозным механизмом с неподвижным суппортом, который жестко закреплен на поворотном кулаке переднего колеса автомобиля.
Механизм состоит из тормозного диска, колодок с накладками, неподвижной скобы и двух гидроцилиндров. Чугунный тормозной диск жестко закреплен на ступице и вращается вместе с колесом.
Колодки с накладками и гидроцилиндры размещены в неподвижной скобе суппорта. Причем колодки свободно установлены на двух направляющих пальцах и прижимаются к ним фигурными пружинами. Гидроцилиндры соединены между собой гидравлической трубкой. Через штуцер по гибкому трубопроводу (тормозной шланг) в гидроцилиндры подводится тормозная жидкость. В гидроцилиндре установлен клапан прокачки (системы крана Маевского) предназначенный для удаления воздуха из цилиндра при заправке системы тормозной жидкостью или ее разгерметизацией при ремонте.
Автоматическая регулировка зазора между колодками и диском осуществляется с помощью резиновых уплотнительных колец. При нажатии водителем на педаль тормоза, избыточное давление тормозной жидкости из главного тормозного цилиндра, через рабочий контур (тормозной трубопроводы), подается в рабочие тормозные цилиндры, и тормозное усилие прикладывается к их поршням, а через них к тормозным колодкам, в результате тормозные колодки прижимаются к диску. При торможении уплотнительные кольца деформируются в направлении движения поршня.
После прекращения торможения поршни отводятся в исходное положение за счет падения давления тормозной жидкости, легкого биения тормозного диска и упругости резиновых колец, в свою очередь тормозные колодки отходят от диска и между ними устанавливается требуемый зазор. По мере износа фрикционных накладок зазор между ними и диском регулируются автоматически, так как резиновые уплотнительные кольца отводят поршни от колодок на одно и то же расстояние, определяемое упругой деформацией резиновых колец.
Сила трения между накладками тормозных колодок и диском находится в зависимости от мускульной силы, с которой нога водителя давит на педаль тормоза тем самым, осуществляя торможение вращения колеса автомобиля.
Для достижения более высокого тормозного усилиямогут быть установлены четыре рабочих цилиндра.
В суппорте дискового тормозного механизма может применяться только один рабочий цилиндр, в этом случае используется так называемый подвижный или «плавающий» суппорт (рис.2).
Рис.2 Дисковый тормозной механизм с подвижным «плавающим» суппортом.Положение суппорта: а – с изношенными колодками; б – после установки новых колодок.
При торможении под действием давления жидкости поршень прижимает внутреннюю тормозную колодку к диску. Плавающая скоба перемещается по направляющим пальцам, и суппорт прижимает наружную тормозную колодку к диску. Так как давление жидкости одинаково, то обе тормозных колодки прижимаются к диску с одинаковыми усилиями. После прекращения торможения упругое резиновое кольцо отводит поршень от внутренней тормозной колодки. Гидроцилиндр вместе с суппортом (плавающая скоба) перемещаются по направляющим пальцам и освобождают наружную колодку.
Автоматическое регулирование зазора в тормозе осуществляется с помощью резинового упругого кольца.
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:
- барабанные;
- дисковые.
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.
Необходимо отметить, что в приведенной конструкции износ передних и задних колодок происходит неравномерно. Дело в том, что фрикционные накладки передней по ходу движения колодки в момент торможения при движении вперёд прижимаются к барабану всегда с большей силой, чем задние. Как выход, рекомендуется менять колодки местами через определенный срок.
Тормозной механизм дискового типа
Устройство дисковых тормозов состоит из:
- суппорта, закрепленного на подвеске, в теле которого размещены наружный и внутренний тормозные цилиндры (может быть один) и две тормозные колодки;
- диска, который закреплен на ступице колеса.
При торможении поршни рабочих цилиндров с помощью гидравлики прижимают тормозные колодки к вращающемуся диску, останавливая последний.
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:
- Назначение
- Тип привода
- 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:
- Механический
- Гидравлический
- Пневматический
- 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.
Тормозной суппорт автомобиля: принцип работы и устройство
Как уже было сказано выше, суппорта – это элементы тормозной системы, прижимающие тормозные колодки к тормозному диску в момент торможения. В свою очередь, когда водитель отпускает педаль тормоза, колодки отводятся от диска и колесо свободно вращается. Если просто, при нажатии на педаль тормоза в тормозной магистрали увеличивается давления, которое воздействует на поршень суппорта.
В результате поршни суппортов сдвигаются и прижимают тормозные колодки к тормозному диску с двух сторон. Далее между колодкой и диском появляется трение, которое замедляет вращение колеса.
Если же водитель сильно жмет на педаль тормоза, колодки плотно прижимаются к диску, что приводит к полной блокировке колеса. Также добавим, что суппорта не только поджимают колодки, но и удерживают их в строго определенном положении по отношению к тормозному диску (параллельно).
Идем далее. Что касается устройства, конструкция не отличается сложностью. Более того, в большинстве моделей авто устройство суппорта и принцип его работы практически одинаковые. Итак, сам суппорт крепится к ступице. Если на автомобиле все тормоза дисковые, тогда на каждом колесе будут установлены тормозные суппорта. При этом выделяют суппорт тормозной передний и суппорт тормозной задний.
В любом случае, как передний тормозной суппорт, так и задний подключен к гидравлической тормозной системе. Если точнее, к тормозным магистралям подключены поршни, воздействующие на тормозные колодки. Еще следует отметить, что крепления суппорта к ступице автомобиля может отличаться (в зависимости от модели авто).
Как правило, на подавляющем большинстве транспортных средств используется решение, когда устанавливаются две тормозные колодки на каждом колесе (внутренняя тормозная колодка и внешняя тормозная колодка), а сам суппорт имеет двухточечное крепление к ступице. При этом такая конструкция используется как на передней, так и на задней оси (суппорт передний или задний суппорт).
В целом, выделяют два типа суппортов:
- фиксированный суппорт;
- плавающая скоба;
Первый тип представляет собой конструкцию, которая включает в себя стальной корпус, а также расположенные с двух сторон тормозного диска рабочие цилиндры, установленные строго симметрично. В качестве примера рассмотрим передний суппорт.
Корпус такого фиксированного суппорта надежно крепится к поворотному кулаку. Колодки держатся в корпусе за счет особых пружин. В момент торможения поршни поджимают колодки, которые, в свою очередь, прижимаются к поверхности тормозного диска.
Чтобы такая конструкция эффективно работала, важно реализовать подачу тормозной жидкости во все цилиндры одновременно и под одинаковым давлением. Само собой, для реализации такой задачи используется большое количество трубок, шланг и патрубков. С одной стороны, сложная схема гидравлической системы является недостатком, однако с другой данный тип тормозов является самым эффективным
Именно такая система стоит на мощных авто, спорткарах, на моделях класса «люкс» и т.д. Также всемирно известные бренды (например, легендарная компания Brembo), в первую очередь, выпускают тормозные суппорты данного типа.
С одной стороны, сложная схема гидравлической системы является недостатком, однако с другой данный тип тормозов является самым эффективным. Именно такая система стоит на мощных авто, спорткарах, на моделях класса «люкс» и т.д. Также всемирно известные бренды (например, легендарная компания Brembo), в первую очередь, выпускают тормозные суппорты данного типа.
Конструкция, где использована плавающая скоба, является массовым и относительно бюджетным решением для авто начального и среднего класса. Дело в том, что производить такие суппорты проще и дешевле.
Основным отличием от дорогого фиксированного суппорта является то, что в устройстве использован кронштейн и, как минимум, один цилиндр на внутренней стороне. В двух словах, одна колодка закреплена в определенном положении. Конструктивно такие тормоза бывают как однопоршневыми, так и двухпоршневыми.
Если просто, сначала поршень прижимает одну колодку к диску, после чего скоба плавающего типа начинает скользить по направляющим и сдвигаться в сторону поршня, тем самым поджимая вторую колодку.
