Тормоза сто лет назад: как барабаны оказались эффективнее дисков

Содержание

Тюнинг тормозов

У современных автомобилей тормозные усилия на оси распределяются по-разному. Чтобы сохранить устойчивость автомобиля на дороге, тормозные усилия должны распределяться так, чтобы колеса передней оси блокировались раньше колес задней оси, что позволяет обеспечить сохранение курсовой устойчивости. При торможении, до 80% тормозных усилий может приходиться только на переднюю ось автомобиля.

Стоит помнить, что на многих автомобилях все еще используются барабанные тормоза на задней оси, и их замена может обойтись очень дорого. Вот почему большинство вариантов тюнинга тормозов связаны именно с модернизацией передней оси. К счастью, они больше всего в этом и нуждаются!

Тормозная система автомобиля

Тормозная система автомобиля состоит из трех основных частей;

Все эти части должны работать в гармонии, чтобы создать силу, которая остановит вашу машину.

Нажимая на педаль тормоза, гидравлическая жидкость под высоким давлением попадет в суппорт, который имеет один или несколько поршней. Затем эти поршни давят на колодки, которые, в свою очередь, прижимаются к поверхности диска. Образуется трение колодки о поверхность диска, которое замедляет автомобиль и, в конечном итоге, останавливает его.

Тюнинг тормозов

Варианты тюнинга тормозной системы обычно делятся на две категории – полная замена и частичная.

Самым распространенным и, как правило, наименее затратным способом является замена тормозных дисков и колодок на более производительные, имеющие такой же размер, что и стандартные, что упрощает их установку.

Также тюнинг тормозной системы может быть немного сложнее. Можно установить заводские тормоза с более мощных автомобилей, совместимых с вашим авто (например, тормоза Focus на Fiesta), или полностью заменить тормозную систему, установив тормозные комплекты с несколькими поршнями в суппорте, огромными дисками и колодками.

Концепция тюнинга тормозов проста – размер имеет значение! Диски и суппорты большего размера не только хорошо выглядят, но и обладают гораздо большей эффективностью.

Тормозной суппорт

Виды тормозных суппортов

Суппорт предназначен для того, чтобы прижимать тормозные колодки к диску, когда необходимо замедлить или остановить автомобиль. Вы можете встретить два типа тормозных суппортов: фиксированный и более распространенный плавающий.

Фиксированный суппорт

Как следует из названия, неподвижные суппорты не перемещаются по отношению к диску, вместо этого они используют одну или несколько пар противоположных поршней, чтобы прижимать колодки к диску. В стандартной комплектации они устанавливаются только на мощные автомобили с комплектом больших тормозных дисков. Количество поршней и их размер варьируются от 2-поршневых суппортов до безумных 16-поршневых суппортов. Кстати, на Bugatti Veyron в стандартной комплектации устанавливаются 8-поршневые суппорты!

Плавающий суппорт

Подавляющее большинство стандартных автомобилей оснащено системой плавающих суппортов. Это более старый тип суппорта, который до сих пор используется в бюджетных автомобилях. Как правило, они имеют один поршень, установленный на задней части диска, и когда вы нажимаете на тормоз, поршень прижимает внутреннюю колодку к диску, а затем притягивает корпусом суппорта и внешнюю колодку к другой стороне диска. Просто и эффективно.

Чем больше поршней в суппорте, тем равномернее распределяется на диске давление во время торможения. Многопоршневые суппорты повышают эффективность тормозной системы.

Суппорт изготовленный из алюминия, помимо облегченной массы, способен рассеивать тепло лучше, чем чугунный.

Тормозные колодки

Хотя они и бывают разных форм и размеров, тормозные колодки всегда будут соответствовать вашим суппортам. Что отличает их от стандартных, так это состав фрикционного материала.

Производители используют различные составы фрикционного материала тормозных колодок. Они бывают полуметаллические, керамические и из органических материалов. И все они обладают разными тормозными характеристиками, чувствительны к разным рабочим температурам и срокам службы.

Более мягкие составы тормозных колодок содержат в себе много графита. Обычно их используют для агрессивной езды по треку, а изнашиваются они за несколько кругов.

В состав твердых тормозных колодок входит больше металла. Они могут быть более долговечными, но при высоких температурах могут возникать риски остекления тормозов, поверхность колодки покрывается “глазурью”, которая снижает эффективность торможения. Главное – найти правильный баланс для вашего стиля вождения.

Рекомендуется к прочтению  Задние дисковые тормоза на ВАЗ 2114: установка своими руками

Стоит также помнить, что хардкорные гоночные колодки работают только тогда, когда они достаточно прогреты. Такие колодки не слишком подходят для нормальной езды по городу.

Тормоза сто лет назад: как барабаны оказались эффективнее дисков

Скоро исполнится сто лет с момента появления на автомобилях гидравлических тормозов – весьма почтенный возраст для технологии, применяемой до сих пор. Первый патент на технологию гидравлических тормозов на транспорте был взят Малькольмом Локхидом в 1917 году. А в 1921 году на Model A Duesenberg система уже ставилась серийно. Самое время для истории о появлении и развитии автомобильных тормозов.

Тормозная система появилась задолго до автомобилей – останавливать нужно было вагоны, телеги, кареты, различные приводные системы и многое другое оборудование. В наследство от времен, когда скорость в 30 километров в час уже считалась огромной, машинам достались и технологии торможения той эпохи. Колодочные тормоза с механическим приводом на одну ось и, под конец 19 века, ленточный тормоз.

Колодка на века и недолгий век ленты

Колодочные тормоза многие, наверное, видели на железной дороге, где отлично видна суть такой конструкции. Колодка просто прижимается к беговой поверхности колеса и останавливает его вращение. Нечто подобное применялось на телегах, но с поправкой на материалы. Колесо телеги обычно было деревянным или обитым стальным ободом, а колодку или же башмак изготавливали из дерева или кожи. Часто колодки как отдельного конструктивного элемента вообще не существовало, просто бревно-рычаг прижималось к колесу. Прижималась колодка к колесу с помощью обычного рычага, и работала такая система вполне исправно на протяжении многих сотен лет. Конечно, колодки надо было менять каждую сотню-другую километров, а на скоростях за 30 они могли сгореть от одного торможения, но в целом такая конструкция справлялась со своими задачами, пока не появились более скоростные локомобили и пневматические шины.

Depositphotos_3309688_original.jpg

На фото: колодочный тормоз на телеге

Использование даже литых каучуковых покрышек резко уменьшало возможности работы таких тормозов: колодка должна быть мягче поверхности колеса, а что может быть мягче резины? Такая колодка сотрется моментально. В общем, если на грузовиках и машинах с деревянными и стальными ободными колесами колодочные тормоза еще немного задержались, то на сравнительно быстрых автомобилях с ДВС от них отказались в самом начале. Их еще можно застать на первом Motorwagen конструкции Бенца, но такая система почти не встречается на последующих конструкциях.

Ленточный тормоз получил свое название из-за использования в конструкции ленты или троса, обведенных вокруг вращающегося барабана. При затягивании петли тормоза барабан эффективно затормаживался, причем хорошо проявлялся эффект самоусиления – лента натягивалась самим вращением колеса. Подобная конструкция легко устанавливалась на ступицу или одну из осей машины (обычно заднюю) и позволяла тормозить на машинах с пневматическими шинами, причем с довольно высокой скорости.

Broms,_fig_3,_Nordisk_familjebok.png

На фото: принцип действия ленточного тормоза

Но, как и колодочные тормоза, она обладала малым ресурсом, не больше нескольких сотен километров, и легко перегревалась. Эффект самозатормаживания осложнял контроль торможения при движении в основном направлении и уменьшал эффективность тормозов при движении задним ходом. К тому же, ленты или тросы системы интенсивно загрязнялись и были подвержены коррозии. В целом, ленточный тормоз относится к семейству барабанных тормозов, ведь в данном случае колодка в виде ленты воздействует на тормозной барабан.

К нему же относят и дисковые тормоза, но в дальнейшей классификации будет употребляться разделение по существенным конструктивным признакам, и под барабанным будет подразумеваться только одно из конструктивных исполнений.

Барабаны ранних машин часто изготавливали из дерева, а лента могла быть не только металлической, но еще и текстильной или кожаной. А на машине Готлиба Даймлера в 1899 году были установлены тормозные механизмы с деревянным барабаном и стальной лентой. Кстати, первые специальные тормозные материалы для сухопутных машин были изготовлены именно для ленточных тормозов: Герберту Фруду приписывают изобретение первых тормозных лент из фрикционной смеси на основе волоса и битума.

autowp.ru_daimler_8_hp__phoenix__phaeton_1.jpg

На фото: Daimler 8 HP «Phoenix» Phaeton

Век ленточного тормоза был короток – он оказался немногим лучше колодочного, и надолго задержался на автомобилях только в качестве стояночного, а еще массово применяется в классических планетарных АКПП, где его способность к самозатягиванию и простота конструкции пришлись очень кстати. Основная масса автопроизводителей перестала использовать ленточные тормоза еще до начала Первой мировой.

Барабаны против дисков, раунд первый

Изобретение барабанного тормоза с колодками почему-то принято приписывать господину Майбаху, но если внимательно прочитать описание конструкции, то станет понятно, что нажатие колодок на барабан сбоку – это, скорее, шаг к дисковым тормозам. В его конструкции ролики прижимали неподвижный диск к торцу барабана, закрепленного на задней оси. Конструкция, мягко говоря, крайне далека от оптимальной, и потому тоже осталась лишь забавным техническим курьезом. Но зато появилась в 1901-м, на год раньше варианта барабанных тормозов от Луи Рено, который создал ту конструкцию, которую все еще можно встретить на многих машинах.

Рекомендуется к прочтению  Тормозная система урал 4320: устройство, прокачка, схема

В ней две колодки прижимались к внутренней поверхности барабана, причем одна колодка была установлена так, что создавала эффект самоусиления торможения при любом направлении вращения. Такой вариант тормозного механизма оказался куда удачнее всех остальных. Грязь, вода и масло почти не попадали на тормозную поверхность барабана и на сам механизм, расположенный внутри, а значит, ресурс колодок увеличивался даже при применении несовершенных материалов.

Depositphotos_30939889_original-4.jpg

К тому же барабан можно было делать большего диаметра и большей ширины, тем самым неплохо масштабируя конструкцию по тормозной мощности. И даже небольшое максимальное усилие прижатия колодок к барабану оказалось большим плюсом, ведь привод тормозов тогда был тросовым или рычажным, а значит, не позволял получить большое усилие.

Как ни странно, дисковые тормоза были запатентованы примерно в то же время, а на машинах стали устанавливаться даже раньше, с начала 1902 года. Патент взял Фредерик Ланчестер, он же устанавливал дисковые тормозные механизмы на машины собственного производства. Сложно сказать, был ли он изобретателем или патентным троллем, но патентовал он много и часто, благо работал в Патентном Бюро Лондона. К тому моменту дисковые тормоза уже применялись на велосипедах, так что возможно, что изобретатель «подсмотрел» основную идею. Но в то время возможность выдерживать большее усилие при торможении и лучшее охлаждение такого механизма оказались невостребованными. А загрязнялась рабочая поверхность такого тормоза очень сильно, что повышало требования к материалу тормозных колодок. В общем, без гидропривода, для эксплуатации по грунтовым дорогам да на двенадцатисильных «болидах» дисковые тормоза оказались не очень приспособлены.

autowp.ru_maybach_w1_1.jpg

Кстати, Майбах был не первым, кто пытался прижать к барабану сбоку тормозную колодку в форме диска. В 1898 году Элмер Амброуз оснастил электромобиль своей конструкции электромагнитным тормозом: в нем к поверхности тормозного диска пружины прижимали тормозные диски-накладки, а для растормаживания конструкции применялись электромагниты. Для остановки достаточно было убрать питание с тормозов, и машина останавливалась.

Такая конструкция может считаться еще более ранним вариантом дискового тормоза, чем майбаховская, ведь колодки прижимались с двух сторон к барабану в форме диска, и к тому же, срабатывание при пропадании питания являлось важным шагом в направлении повышения безопасности движения. Применение аналогичной технологии к пневматическим тормозам много позже заметно повысило безопасность их использования.

Как видим, конструкторская мысль на рубеже веков фонтанировала, причем некоторые элементы решений оказались очень перспективными, но совершенно бесполезными в момент разработки.

Тормозить всеми лапами

И кстати, первый полноприводный автомобиль Spyker HP 60/80 1903 года является одновременно и первой машиной с тормозами на всех колесах. Подавляющее большинство остальных машин тормозило только задней осью, причем не очень эффективно. Следом за голландцами последовали шотландцы. Модель Arrol-Johnston 1910 года они тоже оснастили тормозами всех четырех колес. В том же году Isotta Fraschini запатентовала тормозную систему всех колес, а с 1911 по 1914 выпускали модель Tipo KM4, оснащенную такой системой. Кстати, тормоза на этой машине были барабанными и с водяным охлаждением, да еще и с раздельным приводом. Передний тормоз приводился рычагом, а задний –педалью. Да-да, конструкция раздельных тормозов у мотоциклов «растет» именно оттуда.

autowp.ru_spyker_60_hp_1.jpg

На фото: Spyker HP 60 1903 года

На автосалоне в Нью-Йорке 1923 года всего два автомобиля имели тормоза на всех колесах – отличились Duesenberg и Rickenbacker. Запомните перечисленные марки, именно они были быстрейшими машинами на трассах в начале века, а продвинутая тормозная система была знаком принадлежности к клубу самых мощных и быстрых авто на свете.

autowp.ru_rickenbacker_six_convertible_indy_500_pace_car_1.jpg

На фото: Rickenbacker Six Convertible Indy 500 Pace Car 1923 год

Ситуация начала меняться гораздо позже. В 1924 году 70% машин все еще имели тормоза только на задней оси, и только к 1929 году ситуация переломилась кардинально – 99% машин получили тормоза на все колеса.

Впрочем, тормозная система была все еще мало похожа на современные, хотя многие компоненты уже к тридцатым годам имели схожий с современным дизайн. Привод механизмов часто был механическим, усилители тормозов были редкой опцией, раздельные контуры механизмов появятся еще не скоро, даже регуляторы тормозного усилия все еще не появились. Не говоря уже об АБС и системах контроля устойчивости, которые изменят сам способ управления тормозами и их функциональность.

Обо всем этом мы поговорим во второй части статьи об автомобильных тормозах.

Рекомендуется к прочтению  Устройство и принцип работы стояночного тормоза

Как работают тормоза болида Формулы-1: с 320 до 0 км/ч – 4 секунды

Как тормоза болида F1 могут быстро остановить автомобиль

Самые мощные тормозные механизмы в мире: каким образом тормоза болидов Формулы-1 способны останавливать автомобиль со скорости 320 км/ч менее чем за 4 секунды?

Тормоза на автомобилях Формулы-1 по праву считаются лидерами среди всех когда-либо изобретенных систем торможения в мировой истории, и не только автостроения. Они способны оттормозить автомобиль, несущийся со скоростью более 300 км в час до нуля, за считанные секунды, при этом создавая перегрузки для пилота во время замедления до 5g, то есть в пять раз превосходя ускорение свободного падения.

Для сравнения: во время спуска капсулы космического корабля космонавты испытывают меньшие перегрузки – равные 3-4 g, а у водителей Bugatti Veyron не получится превысить ускорение свободного падения и в 1.5 раза, оттормозившись со 100 км/ч до остановки за 2.3 секунды:

Как работают тормоза в болидах F1, и какие инженерные решения стоят за одной из самых продуктивных и технологичных систем торможения в мире?

Скотт Мэнселл с YouTube-канала Driver61 получил в свое распоряжение набор деталей тормозной системы от автомобиля F1 и, разобравшись в нюансах работы каждой части механизма, объяснил, что делает тормоза болидов Формулы-1 столь эффективными.

Сразу отметим, что в системе торможения гоночных автомобилей F1 нет ничего необычного, если брать во внимание тормозную систему в целом. Однако, как мы поймем ниже, при этом тормоза болидов крайне серьезно отличаются в нюансах. А мелочи, как известно, порой могут быть крайне важны, в том числе и в ситуациях, когда они связаны с техникой.

Видео взято с YouTube-канала «Driver61»

Отличия тормозов Формулы-1 от тормозов других автомобилей

1. В тормозной системе F1 не один (как на обычных автомобилях), а два главных цилиндра

Тормозные цилиндры автомобиля F1

Главные тормозные цилиндры в автомобилях Формулы-1 работают отдельно на переднюю и заднюю ось, распределяя усилия на передние и задние тормозные механизмы. Они установлены на поворотной вилке, которая используется для регулировки баланса тормозов.

Обычный на первый взгляд ГТЦ

2. Тормозные магистрали

Интересно, что тормозные линии в таких болидах не отличаются от тех, что в обычных автомобилях. Они резиновые. Разве что армирование применяется в виде металлической оплетки.

3. Уникальная конструкция суппорта болидов «Королевских гонок»

Суппорт, несмотря на схожую конструкцию с суппортами обычных автомобилей, имеет свои уникальные особенности.

У непосредственных тормозных механизмов, прижимающих колодки к дискам (суппортам), есть несколько уникальных конструкторских решений, делающих их крайне эффективными.

Если присмотреться к ним, то окажется, что поршни внутри имеют разный размер. Они увеличиваются в диаметре по направлению движения (вращения) диска, и для этого есть веская причина. Если бы все поршни были одинакового размера (как на обычных автомобилях), то колодка под сверхнагрузками изнашивалась бы больше на одном своем конце, и меньше на другом , уменьшая свой срок службы и снижая эффективность торможения, также увеличивая дисбаланс при торможении колес во время срабатывания тормозных механизмов.

4. Расположение тормозного суппорта снизу

На автомобилях Формулы-1 суппорты расположены не сзади тормозного диска (вертикально), а ближе к снизу колеса. Таким образом инженерам удается как можно ниже расположить центр тяжести автомобиля.

5. Дополнительные настройки для снижения возможности малейшей завоздушенности тормозов

Дополнительная экспресс настройка для прокачки

Гонка – это командная работа . Поэтому так важно следить за всеми системами и параметрами автомобиля. Для этого на тормозных суппортах имеются дополнительные настройки для быстрой прокачки тормозов.

6. Материалы тормозного диска и колодок

Пожалуй, одна из самых главных частей повышения тормозного усилия торможения. Тормозные диски и колодки сделаны из композитного материала «карбон-карбон» (сразу два слова «карбон») из-за того, что в состав этого материала входит два типа карбона. Чрезвычайно прочного, легкого и жаропрочного материала.

Диаметр диска составляет 270 миллиметров, толщина – 32 мм. Вес – всего 1.5 кг.

При этом не в последнюю очередь активную роль в торможении играют покрышки и аэродинамический обвес, создающий максимальную прижимную силу, тем самым вдавливая шины в дорожное полотно.

Только собрав все нюансы воедино, в итоге конструкторы добиваются столь высоких результатов, практически не превзойденных во всех транспортных областях – от поездов, авиации и космонавтики (примеры: многоразовые транспортные космические корабли «Шаттл» и «Буран»).

Источник https://4k-tuning.ru/brake-tuning/

Источник https://www.kolesa.ru/article/tormoza-sto-let-nazad-kak-barabany-okazalis-jeffektivnee-diskov-2015-09-03

Источник https://1gai.ru/autonews/524924-kak-rabotajut-tormoza-bolida-formuly-1-s-320-do-0-km-ch-4-sekundy.html

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: