Тормозная система автомобиля: устройство и особенности работы

Когда нужно менять тормозные диски

Многие начинающие автолюбители не знают, когда менять тормозные диски. Поэтому сначала рассмотрим ответ на данный вопрос. Нередко эта проблема поднимается теми, кто намерен модернизировать тормозную систему автомобиля.

Например, очень часто вместо барабанных тормозов устанавливаются дисковые. Это связано с тем, что последние обеспечивают оптимальную работу тормозной системы. В таком случае нужно лишь найти переходник на дисковые тормоза и установить его. Некоторые автовладельцы изготавливают эту деталь своими силами, а другие – покупают переходник в магазине.

Кроме этого, вопрос о замене тормозных дисков может возникнуть в тех случаях, когда проводится плановый ремонт автомобиля. Диски могут попросту износиться либо получить определенное повреждение.

Как понять, что необходимо менять тормозные диски?

В этом нет ничего сложного. Основными факторами, которые свидетельствуют о появлении проблем с тормозами, называют:

• снос автомобиля в сторону во время торможения;
• уменьшение уровня тормозной жидкости;
• увеличение тормозного пути;
• чрезмерная «мягкость» педали тормоза.

При появлении хотя бы одной из таких проблем, необходимо выполнить проверку тормозной системы. Её можно начать с определения толщины тормозных дисков. Для этого надо взять штангенциркуль и измерить толщину в разных частях детали. Допустимая минимальная толщина диска обозначается прямо на нем.

После этого необходимо думать, надо менять тормозной диск или нет. В данной ситуации не стоит жалеть денег, рассчитывая на то, что тормоза еще работают более-менее нормально.

Замена тормозных дисков выполняется лишь в паре на передней либо задней оси. Даже те водители, которые ездят очень спокойно, должны регулярно проверять состояние тормозных дисков. На них могут появиться механические повреждения, поэтому диагностика должна проводиться обязательно.

Опыт свидетельствует о том, что наиболее часто выполняется замена передних тормозных дисков. Это связано с тем, что передняя часть испытывает большую нагрузку, поэтому и диски на передней оси изнашиваются чаще.

Процедура замены задних и передних дисков осуществляется аналогично. Думать о замене тормозных дисков эксперты советуют после выполнения первой проточки данных элементов. Делать повторную проточку запрещено.

Типы тормозной системы применительно к энергоснабжающему устройству

Мускульная тормозная система

Тормозная система, в которой в качестве энергии, необходимой для создания тормоз­ной силы, используется только физическое усилие водителя.

Энергоснабжаемая тормозная система

Тормозная система, в которой в качестве энергии, необходимой для создания тормоз­ной силы, используется усилие водителя и один (или более) дополнительный источник энергии.

Не мускульная тормозная система

Тормозная система, в которой в качестве энергии, необходимой для создания тормоз­ной силы, используется один (или более) источник энергии, исключая физическое усилие водителя.

Примечание: тормозная система, в которой водитель автомобиля может увеличить тор­мозную силу при отключении источников энергии посредством увеличения мускуль­ного усилия, не включена в вышеприведен­ное определение.

Инерционная тормозная система

Тормозная система, в которой энергия, не­обходимая для создания тормозной силы, возникает в результате приближения при­цепа к тягачу.

Гравитационная тормозная система

Тормозная система, в которой энергия для создания тормозной силы возникает в ре­зультате опускания сцепного устройства прицепа, например, дышла, благодаря силе тяжести.

Определения тормозных систем, касающиеся автопоездов

Однопроводная тормозная система

Тормозная система автопоезда, при которой используется лишь одна линия для передачи энергии и для управления тормозной систе­мой прицепного звена.

Двух- и многопроводные тормозные системы

Тормозная система автопоезда, при которой для тормозных систем прицепных звеньев используются несколько линий отдельно для передачи энергии и отдельно для управления.

Тормозная система непрерывного действия

Сочетание тормозных систем звеньев автопо­езда, при котором:

• Водитель со своего рабочего места, воз­действуя путем единственной операции непосредственно на управляющее устрой­ство тягача, косвенно приводит в действие и управляющее устройство на прицепе;
• Энергия, используемая для торможения каждого из звеньев автопоезда, подается одним источником, которым может быть мускульное усилие водителя транспорт­ного средства;
• Производится одновременное или опреде­ленное фазовое торможение каждого звена автопоезда.

Тормозная система полунепрерывного действия

Сочетание тормозных систем звеньев автопо­езда, при котором:

• Водитель с места управления, воздействуя путем единственной операции непосред­ственно на управляющее устройство тя­гача, косвенно приводит в действие управ­ляющее устройство прицепа;
• Энергия, используемая для торможения каждого из звеньев автопоезда, подается от двух и более различных источников энергии, одним из которых может быть мускульное усилие водителя;
• Производится одновременное или опреде­ленное фазовое торможение каждого звена автопоезда.

Тормозная система прерывного действия

Сочетание тормозных систем звеньев автопо­езда, при котором не используются системы как непрерывного, так и полунепрерывного действия.

Какая тормозная система надежнее

Многие задаются вопросом о том, какая тормозная система лучше и при каком её типе работа передних колес автомобиля будет эффективней. Считается что при многократных торможениях, носящих элементы экстренных, лучше использовать дисковые механизмы. Они лучше охлаждаются и проще обслуживаются, однако не эффективны в начале движения авто. Отлично себя показывают только в условиях скоростной езды.

Барабанные модели актуальны при езде на грязных дорогам, поскольку элементы системы хорошо защищены от негативного воздействия окружающей среды. Их применение эффектно при спокойной езде.

Периоды времени

Время реакции водителя (см. рис. «Время и замедление при торможении до полной остановки» ) — это время между обнаружением водителем условий, при которых необходимо тормозить, и моментом начала использования тормозной системы (t).

Время срабатывания органа управления — это за­траченное время между моментом, когда орган управления управляющего устройства, на который действует управляющая сила, приходит в движение, и моментом, когда он достигает своего конечного положения, соответствующего прикладываемой управ­ляющей силе. Это так же справедливо для нажатия и отпускания тормозов.

Время первоначального срабатывания тор­мозной системы t₁-t— это время между момен­том, когда орган управления устройства, на который начинает действовать управляющая сила, начинает движение, и моментом воз­никновения тормозной силы.

Время нарастания замедления t₁‘-t₁ — это время между моментом начала действия силы тор­можения и моментом достижения опреде­ленной ее величины (75% асимптотической величины давления в колесном тормозном цилиндре; определено в ЕЭС 71/32032.4, При­ложение III/2.4).

Время активного торможения t₄-t₁ — это время между моментом начала действия тормозной силы и моментом прекращения ее действия. Если автомобиль остановился до прекраще­ния действия тормозной силы, то момент окончания движения определяет конец вре­мени активного торможения.

Время растормаживания — это время между мо­ментом начала отпускания органа управления и моментом прекращения действия тормоз­ной силы.

Время полного торможения t₄-t — это время между моментом начала движения органа управления управляющего устройства и мо­ментом прекращения действия тормозной силы. Если автомобиль остановился до пре­кращения действия тормозной силы, то мо­мент окончания движения определяет конец времени активного торможения.

Тормозной путь s

Расстояние, проходимое автомобилем в те­чение времени полного торможения. Сумму тормозного пути и пути, проходимого за время реакции водителя, называют «остано­вочным путем».

Работа тормозных сил W

Это интеграл произведения мгновенной ре­зультирующей тормозной силы F_f и элемен­тарного перемещения d_s на участке тормоз­ного пути s:

W = ∫s (F_f d_s)

Произведение мгновенной результирующей тормозной силы F_f и скорости движения ав­томобиля v:

P = F_f v

Замедление при торможении

Уменьшение скорости под воздействием тор­мозной системы за рассматриваемый проме­жуток времени t. Различают:

Мгновенное замедление при торможении

a = d_v/d_t

Среднее замедление за промежуток времени: среднее замедление за промежуток времени от t_B до t_E равно

a = (v_E—v_B)/(t_E-t_B)

где v_E и v_B — скорость автомобиля в моменты времени t_E и t_B

Среднее замедление за пройденный путь: Среднее замедление за пройденный путь между точками s_B и s_E :

a_ms = (v2_E—v2_B)/ 2(s_E — S_B)

где:

v_E и v_B— скорости автомобиля при движе­нии в точках s_B и s_E.

Среднее замедление за весь тормозной путь: среднее замедление при торможении вычис­ляется с помощью уравнения:

a_ms0 = -v2/ 2s

где v относится ко времени t (особый слу­чай с a_ms, где s_E= s)

Среднее установившееся замедление d_m : это среднее установившееся замедление за прой­денное расстояние определяется условиями v_B = 0,8 v и v_E = 0,1 v, следовательно,

d_m = (v2_B — v2_E)/2(s_E — S_B)

Среднее установившееся замедление ис­пользуется в Правилах ЕСЕ 13 в качестве меры эффективности тормозной системы. По­скольку здесь используются положительные значения d_m, то математический знак в данном случае обратный. (Чтобы установить взаимос­вязь между тормозным путем и замедлением при торможении, оно должно быть выражено в виде функции от пройденного пути.)

Тормозной фактор z

Отношение между тормозной силой F_f и до­пустимым статическим весом G_s, приходя­щимся на ось или оси автомобиля:

z = F_f/G_s

РЕКОМЕНДУЮ ЕЩЁ ПОЧИТАТЬ:

Рабочие тормозные системы грузовых автомобилей

Рабочая тормозная система тягачей

Рабочая тормозная система грузового автомобиля, представляющая собой систему с дополнитель­ным источником энергии (рис. «Структура пневматической тормозной системы с управлением прицепом» и «Пневматическая система двухосного прицепа с ABS» ), может работать со сжатым воздухом или с сочета­нием пневматики и гидравлики.

В случае сбоя, например, повреждения тор­мозного контура, работающая часть системы должна сохранять способность достижения как минимум эффекта запасного торможения — с той же управляющей силой на обычном устрой­стве управления. Должна обеспечиваться воз­можность измерения эффекта, и на прицеп не должен влиять этот сбой, т.е. управляющий клапан прицепа должен иметь двухконтурную конструкцию. Эффект запасного торможения должен достигать не менее 50% от эффекта рабочей тормозной системы. Поэтому систему обычно делят на два тормозных контура, уже разделенных на стороне подача, хотя эта кон­фигурация законодательно предписана только в автобусах.

Подача энергии на прицеп должна гаран­тироваться даже во время торможения. Двухконтурная система стала обязательной после вступления в силу предписания RREG 71/320, но уже предлагалась и раньше под названием «Nato».

На прицеп по питающему шлангу непрерывно подается сжатый воздух под определенным давлением. Оно должно составлять от 6,5 до 8,0 бар у исправного тягача, независимо от рабочего давления тягача, регламентиро­ванного изготовителем. Прицеп должен быть заменяемым. Рабочей тормозной системой прицепа управляет второй трубопровод — тормозной. Этот трубопровод также регла­ментируется предписаниями, относящимися к заменяемости прицепа. Таким образом, давление в трубопроводе в режиме движения должно составлять 0 бар, а в режиме полного торможения — 6,0-7,5 бар.

Рабочая тормозная система прицепов

Прицеп имеет независимую рабочую тормоз­ную систему, которая лишь частично требует эффекта запасного торможения. Согласно требованиям RREG 71/320, эффекты тормо­жения рабочей тормозной системы в тягаче и в прицепе должны находиться в узком диа­пазоне допустимых отклонений как функция управляющего давления в тормозном трубо­проводе, идущем к прицепу, т.е. они должны быть примерно одинаковы (расчетный диа­пазон отклонений RREG 71/320 и ЕСЕ R.13).

При повреждении питающей линии или тормозного трубопровода должна обеспе­чиваться возможность полного или частич­ного торможения прицепа, либо он должен инициировать автоматическое торможение. У грузовых автомобилей с электронно-управ­ляемыми тормозными системами наряду с тормозным пневмопроводом имеется воз­можность электрического управления ра­бочей тормозной системой в прицепе. Оно осуществляется через стандартизированный электрический разъем ISO 7638; в разъеме может быть 5 или 7 контактов.

Тягачи и прицепы должны быть взаимо­заменяемыми. Поэтому в Приложениях 2 RREG 71/320 и ЕСЕ R13 определены условия их совместимости. Соответственно, соот­ношение между замедлением и давлением на «тормозной» соединительной головке в диапазоне, изображенном на рис. «Схема совместимости тягача и прицепа» должно находиться в диапазоне 0,2-7,5 бар на «тор­мозной» соединительной головке. Эта схема применима только к тягачу и прицепу. Для всех остальных транспортных средств и их сочетаний существуют другие схемы.

Виды тормозных систем

• Вспомогательная;
• Основная;
• Стояночная;
• Резервная или запасная.

В зависимости от вида тормозная система автомобиля имеет свои особенности при общности основной выполняемой функции.

Вспомогательная система

Стоит сразу отметить то, что такая тормозная система характерна для автомобилей с большой массой. Она не оказывает жёсткого воздействия на колёса, а лишь создаёт сопротивление движению. Иными словами, чтобы снизить скорость на спусках, нужно задействовать это устройство. На легковом автомобиле достаточно использовать торможение двигателем, которое реализуется посредством включения пониженной передачи при работе на холостых оборотах.

Но для грузовых авто нужно нечто посерьёзнее. На помощь приходят механизмы, существенно замедляющие движение. Среди них могут быть использованы те, которые полностью закрывают выход газов из двигателя. Происходит полная отсечка в топливном насосе высокого давления и мотор оказывается закрытым. Создаётся пневматическое сопротивление воздуха в цилиндрах. Это в значительной степени затрудняет вращение коленчатого вала и связанной с ним трансмиссии, а значит, колёс.

Кроме этой, есть и другие типы. К ним относятся электрические и гидравлические.

Для электрической системы характерно торможение за счёт электромагнитных сил, возникающих при протекании по обмоткам статора тока.

Гидравлическая тормозная система работает под действием масла, поступающего в камеру, где находится колесо с лопастями. При его вращении они создают сопротивление за счёт вязкости масла. Ускорительный процесс грузовых авто требует значительного замедления по той причине, что сила, действующая на него очень велика, т. к. масса большая.

Рабочая система

Рабочая тормозная система получила такое название по причине частого её использования. Практически всё время работы приходится на неё. Она есть у любого даже самого малого автомобиля. Рассмотрим устройство тормозной системы. Она состоит из следующих частей:

• Главный тормозной цилиндр;
• Рабочие цилиндры;
• Тормозные трубки и шланги;
• Колодки;
• Тормозные диски или барабаны;
• Регулятор давления;
• Педаль тормоза;
• Усилитель.

При нажатии педали тормоза в главном цилиндре перемещаются поршни, которые толкают жидкость по трубкам к рабочим цилиндрам. За счёт этого происходит перемещение колодок. Они прижимаются к поверхности трения. В роли последней выступает барабан или диск. Поэтому тормоза называют барабанными или дисковыми. Тормозная система современных легковых автомобилей снабжена усилителем. До этого приходилось нажимать на педаль тормоза со значительным усилием. Регулятор давления состоит из четырёх камер. Две из них соединяются с главным цилиндром, остальные две с рабочими цилиндрами задних колёс. Принцип его работы состоит в том, чтобы изменять тормозное усилие на них в зависимости от нагрузки.

Стояночная система

Эта система носит такое название по причине своей способности удерживать автомобиль неподвижным на протяжении длительного времени. Конечно, можно долго держать нажатой педаль тормоза, но это очень неудобно. Стояночный тормоз является очень удобным, особенно, когда приходится проводить время, останавливаясь на спуске. У легкового автомобиля она выполнена на основе рычага и тросов, отходящих к задним тормозным механизмам. Грузовые машины требуют более серьёзной конструкции. Например, есть стояночный тормоз, который приводится в действие за счёт мощных пружин, которые при работе двигателя удерживаются сжатым воздухом, а он нагнетается компрессором. Когда двигатель не работает, то специальный клапан выпускает воздух из камер, и пружины освобождаются. В движении этот клапан закрыт.

Запасная тормозная система

Когда рабочая система выходит из строя, то на помощь ей приходит запасная. Её неотъемлемой частью является ускорительной клапан, который сокращает время срабатывания системы и является ещё одним гарантом безопасности. Ускорительный клапан срабатывает при открытии тормозного крана, при этом впускной клапан открывается, а выпускной закрывается. Поступление и выход воздуха значительно ускоряется, поэтому клапан носит название ускорительный. Клапан ускорительный состоит из следующих элементов:

• Впускной клапан;
• Выпускной клапан;
• Камера управления;
• Поршень;
• Пружина;
• Корпус;
• Выводы.

Ускорительный процесс происходит за счёт быстрой подачи сжатого воздуха. Это обеспечивается благодаря более коротким и толстым трубкам. Ускорительный клапан может быть заменён полностью или отремонтирован.

Сравнительные характеристики

Барабанные тормоза проще и дешевле в производстве. Они обладают свойством, называемым – эффект механического самоусиления. То есть, при продолжительном давлении ногой на педаль многократно увеличивается тормозящее действие. Это происходит за счет того, что колодки нижними частями связаны друг с другом, и трение передней о барабан усиливает давление на него задней колодки.

Однако механизм дисковых тормозов меньше и легче. Температурная стойкость выше, они быстрее и лучше охлаждаются за счет предусмотренных отверстий-окон

И замена изношенных дисковых колодок производится намного проще, чем барабанных, что важно, если производить ремонт самостоятельно

Схема и принцип работы

Назначение тормозной системы заключается в обеспечении лица, управляющего авто, контроля над скоростью. Усилие автовладельца, приложенное на педаль, передаётся на цилиндр. Возникшее давление в тормозной системе автомобиля обуславливает нагнетание жидкого составляющего к цилиндрам колесного типа. Цилиндровые поршни, движение которых обусловлено изменением давления, перемещают колодки к подвижным элементам.

Конструкция тормозного барабана позволяет увеличить давление жидкости, которая обуславливает активацию тормозного механизма путем трения элементов. Вращение колёс замедляется в результате контакта элементов шин с дорожным покрытием, происходит остановка.

После прекращения приложения усилия к рычагам, возвратная пружина педали или рычага возвращает элемент в исходное положение, в котором все конструктивные составляющие также возвращаются в первоначальное состояние. В результате этого элементы пружинного типа перестают оказывать воздействие на колодки, давление падает и происходит вытеснение жидкости в цилиндр.

Уход за тормозной системой автомобиля

Как один из наиболее важных узлов, тормозная система автомобиля требует постоянного внимания и ухода. Здесь буквально любая неисправность может привести к непредсказуемым последствиям на дороге.

Некоторые диагнозы можно поставить, исходя из характера поведения тормозной педали. Так увеличенный ход или «мягкая» педаль свидетельствуют, скорее всего, о попадании воздуха в систему гидропривода в результате утечки тормозной жидкости. Поэтому необходимо периодически контролировать уровень жидкости в бачке.

Её повышенный расход может быть следствием повреждения гидрошлангов и трубок, а также обыкновенного испарения со временем. Это приводит к попаданию в систему воздуха и отказу тормозов.

Пришедшие в негодность детали необходимо заменить, а систему придется прокачивать, выпуская воздух из каждого рабочего цилиндра на колесах и доливая жидкость. Процесс длительный и нудный. Уход автомобиля при торможении в сторону говорит о возможном выходе из строя одного из рабочих цилиндров или чрезмерном износе накладок на каком-то определенном колесе. При загрязнении тормозных механизмов может возникать характерный шум при нажатии на педаль.

Все эти неисправности легко устраняются самостоятельно или обращением в сервисный центр. А чтобы свести к минимуму вышеописанные неприятности, берегите тормоза, чаще используйте торможение двигателем, особенно на крутых и затяжных спусках. Продолжительное по времени включение основной рабочей системы ведет к перегреву деталей и служит причиной различных поломок.

Что еще стоит почитать

Принцип работы сцепления автомобиля

Не работает стояночный тормоз

Главный цилиндр сцепления

Устройство глушителя Бачок сцепления

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:

1. суппорта, закрепленного на подвеске, в теле которого размещены наружный и внутренний тормозные цилиндры (может быть один) и две тормозные колодки;
2. диска, который закреплен на ступице колеса.

При торможении поршни рабочих цилиндров с помощью гидравлики прижимают тормозные колодки к вращающемуся диску, останавливая последний.

Виды устройств

Виды тормозных систем различаются по характеристикам, обуславливающим процедуру активации операции, направленной на изменение скорости движущегося транспорта. Она может быть рабочей, стояночной или запасной.

ПОСМОТРЕТЬ ВИДЕО

Рабочая

Рабочая система тормозов определяется основным конструктивным узлом автомобиля, являющимся обязательным его стандартным элементом. От его надёжности зависит безопасность лиц, находящихся в автомобиле и на дорожном полотне в момент перемещения по нему машины.

Стояночная

Стояночная система тормозов именуется «ручником». Её активация необходима в ситуациях, когда транспорт находится на протяжении длительного времени в состоянии нулевой скорости на дорожном полотне, располагающимся под уклоном. Использование элемента исключает возможность самопроизвольное движение в незапланированном направлении. Реже он используется для экстренного торможения, а также для совершения драйв-шоу в стиле традиционного экстраординарного «полицейского разворота».

Запасная

Запасная тормозная система актуальна в ситуациях, когда необходимо экстренное торможение. В результате активации устройства рычагом, проводиться резкая блокировка колес, в результате чего машина замедляет ход и останавливается.