Тормозная система автомобиля: как работает, устройство тормозного привода,тормозные механизмы колес.

Тормозная система: описание,виды,устройство,фото,видео,принцип работы

Для эффективного управления движением любого механического средства – регулированием скорости на том или ином участке пути, замедлением её при выполнении маневров, наконец, для остановки в нужном месте – и в том числе экстренной – на всех грузовых и легковых автомобилях должна быть установлена соответствующая классу машины тормозная система. Для удержания машины на месте во время продолжительной стоянки, особенно на склоне, предусмотрен стояночный тормоз.

Для безопасной эксплуатации транспортного средства эта система должна быть надежна, как никакая другая. Не случайно в перечне неисправностей, при которых запрещено использование транспортного средства (приложение к Правилам дорожного движения РФ), неисправности тормозных систем вынесены на первое место.

ВИДЫ И УСТРОЙСТВО ТОРМОЗНЫХ СИСТЕМ

В современных автомобилях используют устройства тормозов двух видов – дисковые и барабанные. Название устройств видов тормозных систем пошло от используемого главного элемента, воспринимающего тормозное усилие, выполненного в виде диска или в виде барабана.

Барабанные тормоза насчитывают более ста лет, в настоящее время считаются устаревшими, обычно применяются в устройстве заднего моста автомобиля. Устройство задних барабанных тормозов достаточно простое и надежное. Ступица колеса жестко соединена с тормозным барабаном, который и воспринимает тормозящее усилие от двух тормозных колодок со специальными накладками. Пара колодок и гидравлический привод, называемый еще колесным цилиндром, смонтированы на тормозном щите, являющимся силовой деталью заднего моста. Устройство барабана таково, что удачно закрывает весь механизм от грязи и пыли, поэтому задний механизм торможения менее восприимчив к воздействию окружающей среды.

При нажатии педали тормоза давление гидравлической жидкости передается в рабочую полость колесного цилиндра и выталкивает из него два симметричных штока, прижимающих колодки к внутренней поверхности тормозного барабана. В старых моделях барабан изготавливался из специальных сортов чугуна, современные барабаны отливаются из алюминиевых сплавов с чугунными вставками, что значительно улучшает отведение тепла от трущихся поверхностей.

В конструкции барабанного механизма предусмотрено крепление троса стояночного тормоза. При выжимании рычага на определенную величину, легко контролируемую по количеству щелчков храповика фиксатора, трос натягивается и через специальный рычаг механизма тормоза с усилием прижимает колодки заднего тормоза к барабану, тем самым фиксируя колеса машины.

Преимущества устройства барабанных систем:

• общая рабочая поверхность колодок составляет не менее 400 см 2 для легкового автомобиля класса «В», что в разы больше суммарной поверхности накладок дисковых систем;
• при меньшей эффективности, значительно большее останавливающее действие;
• устройство привода позволяет легко подключить трос ручного стояночного тормоза, тогда как для дисковых систем это сделать значительно сложнее;
• накладки на колодках изнашиваются медленнее.

Важно! Контролировать, насколько выработана и изношена рабочая поверхность барабана, в силу специфики устройства достаточно сложно, поэтому следует с каждой регулировкой системы демонтировать барабан и замерять остаточную толщину стенки.

Усилие торможения может достаточно изменить траекторию движения автомобиля, поэтому в системе управления торможением первым всегда подключается привод задних колес, с небольшим опозданием подключается привод колодок передних колес. Благодаря такой последовательности обеспечивается стабильность курса движения машины без бокового заноса или разворота.

Принцип работы тормозной системы

Принцип работы тормозной системы рассмотрен на примере гидравлической рабочей системы.

При нажатии на педаль тормоза нагрузка передается к усилителю, который создает дополнительное усилие на главном тормозном цилиндре. Поршень главного тормозного цилиндра нагнетает жидкость через трубопроводы к колесным цилиндрам. При этом увеличивается давление жидкости в тормозном приводе. Поршни колесных цилиндров перемещают тормозные колодки к дискам (барабанам).

При дальнейшем нажатии на педаль увеличивается давление жидкости и происходит срабатывание тормозных механизмов, которое приводит к замедлению вращения колес и поялению тормозных сил в точке контакта шин с дорогой. Чем больше приложена сила к тормозной педали, тем быстрее и эффективнее осуществляется торможение колес. Давление жидкости при торможении может достигать 10-15 МПа.

При окончании торможения (отпускании тормозной педали), педаль под воздействием возвратной пружины перемещается в исходное положение. В исходное положение перемещается поршень главного тормозного цилиндра. Пружинные элементы отводят колодки от дисков (барабанов). Тормозная жидкость из колесных цилиндров по трубопроводам вытесняется в главный тормозной цилиндр. Давление в системе падает.

Эффективность тормозной системы значительно повышается за счет применения систем активной безопасности автомобиля.

ТОРМОЗНЫЕ МЕХАНИЗМЫ

Механизмы тормозов используются для создания противодействующего вращению колёс механического момента. В основном на всех авто применяются фрикционные механизмы, работающие на трении соприкасающихся материалов. Они устанавливаются на колесе и делятся по конструкции на дисковые и барабанные типы.

1 — колесная шпилька дисковые тормоза
2 — направляющий палец
3 — смотровое отверстие
4 — суппорт
5 — клапан
6 — рабочий цилиндр
7 — тормозной шланг
8 — тормозная колодка
9 — вентиляционное отверстие
10 — тормозной диск
11 — ступица колеса
12- грязезащитный колпачок

Дисковые механизмы могут быть с подвижным или статичным суппортом. Подвижный суппорт способствует равномерному износу трущихся накладок и, кроме того, обеспечивает постоянный зазор до поверхности диска вне зависимости от выработки накладок. Он крепится на подвеске с помощью кронштейна и имеет пазы для установки рабочих цилиндров. Диск, соединённый со ступицей колеса, имеет гладкую поверхность и отверстия для быстрого воздушного охлаждения.

Колодки с тормозящими накладками в нормальном положении прижаты к суппорту возвратными пружинами. Под давлением штока поршня исполнительных цилиндров колодки отжимаются к поверхности диска, происходит его торможение. Для индикации выработки накладок в колодках имеется датчик износа, который сигнализирует на приборную доску о критической выработке фрикционного поверхностного слоя колодок.

Барабанные механизмы имеют полукруглые колодки в виде полумесяца с фрикционными накладками с наружной стороны, нижние концы которых закреплены на неподвижной оси, а верхние концы могут раздвигаться под давлением поршней исполнительных цилиндров тормозов. Прижатые в нормальном положении друг к другу стяжными пружинами полукруглые колодки под давлением поршней раздвигаются и распирают внутреннюю поверхность вращающегося барабана. Трение поверхностей колодок и барабана приводит к торможению колеса. Для компенсации выработки трущейся поверхности имеется механизм самоподвода колодок к барабану.

По отношению к тормозам барабанного типа дисковые механизмы имеют следующие преимущества:

• температурные изменения материала не влияют на состояние поверхности, и тормозной момент не зависит от нагрева диска;
• эффективное воздушное охлаждение за счёт использования отверстий на диске и высокая температурная стойкость материала;
• меньший тормозной путь за счёт активного действия всей поверхности колодок;
• меньше вес и габариты;
• высокая чувствительность системы торможения;
• оперативность срабатывания;
• лёгкость замены колодок, не требуется обточка и подгонка накладок при замене колодок;
• до 70% инерции движения автомобиля могут гаситься на передних тормозных дисках.

О тормозных приводах

В автомобильных тормозных системах нашли применение вот эти типы тормозных приводов:

• гидравлический;
• пневматический;
• комбинированный.
• механический;

Гидравлический привод получил самое широкое распространение в рабочей тормозной системе автомобиля. В него входят:

• главный тормозной цилиндр;
• тормозная педаль;
• колесные цилиндры;
• усилитель тормозов
• шланги и трубопроводы (рабочие контура).

При усилии на тормозную педаль водителем, та передает усилие от ноги на главный тормозной цилиндр. Усилитель тормозов дополнительно создает усилие, облегчая тем самым жизнь водителя. Широкое применение на машинах приобрел вакуумный усилитель тормозов.

Главный тормозной цилиндр нагнетает тормозную жидкость к тормозным цилиндрам. Обычно над главным цилиндром стоит расширительный бачок, в нем содержится тормозная жидкость.

Колесный цилиндр прижимает тормозные колодки к тормозному барабану или диску.

Рабочий контур сейчас представляет из себя основной и вспомогательный. Например, вся система исправна, то значит работают оба, но при неисправности одного из них — другой будет работать.

Широко распространены три основные компоновки разделения рабочих контуров:

• 2 + 2 подключенных параллельно — задние + передние;
• 2 + 2 подключенных диагонально — правый передний + левый задний и так далее;
• 4 + 2 в один контур подключены два передних, а в другой тормозные механизмы всех колес.

Прогресс не стоит на месте и сейчас в состав гидравлического тормозного привода добавляются разные электронные компоненты:

• усилитель экстренного торможения
• антиблокировочная система тормозов;
• антипробуксовочная система;
• система распределения тормозных усилий;
• электронная блокировка дифференциала.

Пневматический привод применяется в тормозной системе большегрузных автомобилей.

Комбинированный тормозной привод — это комбинация разных типов привода.

Механический привод применяется в стояночной тормозной системе. Он включает в себя систему тяг и тросов, с помощью которых объединяет систему в одно целое, обычно на задние колеса имеет привод. Рычаг тормоза соединен при помощи тонкого троса с тормозными механизмами, где есть устройство, которое приводит в действие основные или стояночные колодки.

Есть автомобили, где стояночная система работает от ножной педали. Сейчас всё чаще стали применять в стояночной системе электропривод, который получил название — электромеханический стояночный тормоз.

Итак, как работает гидравлическая тормозная система

Осталось рассмотреть работу тормозной системы, что мы сделаем на примере гидравлической системы.

Когда водитель нажимает на педаль тормоза, то передается нагрузка к усилителю и тот создает усилие на главном тормозном цилиндре. А в свою очередь поршень главного тормозного цилиндра через трубопроводы нагнетает жидкость к колесным цилиндрам. Поршни колесных цилиндров от давления жидкости передвигают тормозные колодки к дискам или барабанам и происходит торможение автомобиля.

Когда водитель убирает ногу с педали тормоза, то педаль от действия возвратной пружины возвращается в начальное положение. Также, в свое положение возвращается и поршень главного тормозного цилиндра, а пружины отводят колодки от барабанов или дисков. Тормозная жидкость возвращается обратно в главный тормозной цилиндр и падает давление в системе.

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

Тормозная система автомобиля: как работает, устройство тормозного привода,тормозные механизмы колес.

Если говорить о безопасности в автомобиле, сложно представить что-то более важное, чем хорошие тормоза. Всё остальное тоже важно, никто не спорит:на плохом двигателе далеко не уедешь, на плохих амортизаторах особо не расслабишься, но нормальная, исправная тормозная система автомобиля – это то, с чего вообще нужно начинать разговор о вождении.

Учитывая, что от тормозов буквально зависит человеческая жизнь, инженеры постарались сделать эту систему как можно более надежной. Что же там, под средней педалью?

Тормозная система автомобиля

Элементы тормозной системы автомобиля

Если говорить о составляющих, то тормозную систему можно разделить на три группы элементов:

• тормозной привод (тормозная педаль; вакуумный усилитель тормозов; главный тормозной цилиндр; колесные тормозные цилиндры; регулятор давления, шланги и трубопроводы);

• тормозные механизмы (тормозной барабан или диск, а также тормозные колодки);

• компоненты вспомогательной электроники (ABS, EBD и т. д.).

Читайте также: Конструктивные особенности блока управления печкой ВАЗ-2110 и специфика его ремонта своими руками

Принцип работы стояночного тормоза

Он является чисто механическим устройством. Приводится в действие поднятием рычага «ручника» в вертикальное положение до момента щелчка фиксатора. При этом происходит натяжение двух металлических тросов, проходящих под днищем автомобиля, которые плотно прижимают тормозные колодки задних колес к барабанам.

Для снятия машины со стояночного тормоза надо пальцем утопить фиксирующую кнопку и опустить рычаг книзу, в первоначальное положение.

Не забывайте перед началом движения проверить положение ручника! Езда с не отпущенным ручным тормозом быстро выведет из строя тормозные колодки.

Периодичность замены колодок и тормозных дисков

Во всех перечисленных случаях необходимо обращаться в профессиональный сервис для ремонта или замены неисправных элементов тормозной системы. Но лучше всего — не допускать критичного износа деталей. Так, например, разница в толщине нового и изношенного тормозного диска не должна превышать 2-3 мм, а остаточная толщина материала колодок должна составлять не менее 2 мм.

Руководствоваться пробегом автомобиля при замене тормозных элементов не рекомендуется: в условиях городской езды, к примеру, передние колодки могут износиться через 10 тыс. км, в то время как в загородных поездках могут выдержать и 50-60 тыс. км (задние колодки, как правило, изнашиваются в среднем в 2-3 раза медленнее, чем передние).

Оценить состояние тормозных элементов можно, и не снимая колеса с автомобиля: на диске не должно быть глубоких проточек, а металлическая часть колодки не должна прилегать вплотную к тормозному диску.

Контуры подключения

Отказ тормозов всегда был самым большим кошмаром любого водителя. Поэтому инженеры давно придумали, как сделать, чтобы можно было остановить машину даже с поврежденной тормозной системой (а повредить гидравлическую систему проще, чем любую другую. Потек уплотнитель – и привет горячий).

Одним из вариантов страховки на случай отказа стало разнесение системы на два контура. Оказалось, двухконтурные тормоза это не так сложно, как могло быть, зато надежно и безопасно. Даже если один из контуров откажет, система продолжит работать, позволив избежать аварии.

Есть 5 вариантов компоновки контуров гидравлической системы:

1. 4+2, параллельная со страховкой передней оси. Один контур запитывает все четыре колеса, второй – только два передних.

Контуры параллельные, схема 4+2

Контуры параллельные, схема 2+2

Контуры диагональные, схема 2+2

Контур комбинированный, схема 3+3

Контур параллельный, схема 4+4

В большинстве случаев владелец автомобиля даже не задумывается, какая там у него схема разнесения контуров. Тормоза работают – и отлично.

Профилактика тормозной системы:

• Обращайтесь в специализированные сервис-центры.

• Вовремя меняйте тормозную жидкость: заводы-изготовители рекомендуют проводить эту процедуру каждые 30-40 тысяч километров пробега или раз в два года.

• Новые диски и колодки необходимо обкатывать: на протяжении первых километров после замены запчастей избегайте интенсивных и длительных торможений.

• Не игнорируйтесообщения бортового компьютера автомобиля: современные автомобили могут предупреждать о необходимости посещения сервиса.

• Используйте качественные комплектующие, отвечающие требованиям завода-изготовителя автомобиля.

• При замене колодок рекомендуется использовать смазку для суппортов и очищать их от грязи.

• Следите за состоянием колес автомобиля и не используйте шины и диски, параметры которых отличаются от рекомендуемых заводом-изготовителем авто.

Обслуживание тормозов и характерные неисправности

Тормозные колодки являются классическими расходниками, и их меняют при критическом износе. Операция контроля их состояния обязательна при каждом ТО. Проверяются и диски на критическую толщину, но служат они дольше.

Регулярной замене подвергается жидкость в гидроприводе. Она имеет свойство накапливать влагу (гигроскопичность), после чего снижается такой её важный параметр, как температура кипения. Если тормозная жидкость закипит от перегрева в рабочих цилиндрах, то тормоза пропадут полностью, газы сжимаемы и усилие не передают. К тому же старая жидкость провоцирует коррозию и утечки. Малейшие следы подтекания недопустимы, это прямой путь к завоздушиванию привода и отказу.

В тяжёлых условиях работают колёсные тормозные шланги, их надо осматривать и менять при появлении трещин. Шланг состоит из двух слоёв с кордом между ними, но попадание воды и грязи через внешнюю оболочку быстро приводит армирующий корд в негодность. После этого шланг не сможет держать давление и соответствующий контур откажет.

Тормозная система подлежит ревизии при появлении и прочих признаков:

• вибрации при замедлении;
• посторонние шумы на торможении;
• сниженная эффективность;
• изменение положения педали, провалы или мягкость;
• индикация неисправности ABS;
• сигналы индикаторов о минимальной толщине фрикционных накладок;
• увеличение усилия на педали;
• неравномерный износ или выкрашивание накладок колодок.

При эксплуатации тормоза требуют бережного обращения, их нельзя интенсивно использовать на автомобилях, не предназначенных специально для спорта. Достаточно одного интенсивного торможения с высокой скорости, чтобы колодки потеряли свои свойства из-за перегрева, а несколько торможений подряд, например, в горах, полностью уничтожат колодки, вероятно и диски. Необходимо чаще использовать торможение двигателем и не давать автомобилю набирать большую скорость на затяжных спусках, велика вероятность того, что остановить его уже не получится.

Конструкция и материалы изготовления

Хорошая тормозная колодка имеет многослойную структуру, каждый из компонентов которой выполняет определенную функцию. Учитывая, что тормозная система должна быть не только эффективной, но и комфортной (для гражданских, не гоночных автомобилей), в структуре колодок присутствуют материалы, снижающие уровень шума во время работы. А для качественного сцепления рабочего слоя с металлическим основанием колодки служит специальный адгезивный материал.

Структура тормозной колодки. 1. Фрикционный слой. 2. Шумопоглощающий слой. 3. Адгезивный слой. 4. Стальная основа (несущая пластина). 5. Демпфер.

Наибольшую толщину имеет фрикционный слой – основная функциональная часть колодки. Поверх него многие производители наносят тонкий слой «притирочного» материала: когда колодка устанавливается не на новый диск, притирочный материал позволяет быстро подогнать поверхность колодки под неровности (выработку) диска и таким образом увеличить поверхность контакта.

От состава и свойств фрикционного слоя зависит и срок службы самой колодки, и изнашиваемость тормозного диска, и эффективность торможения. Многие производители разрабатывают и патентуют собственные рецептуры фрикционного материала, улучшающего те или иные потребительские качества. Как правило, это сложный сплав, содержащий 20 и более компонентов. Существовавшее до недавнего времени разделение материалов на асбестсодержащие и безасбестовые уже почти утратило актуальность: все серьезные производители придерживаются новых требований к безопасности материалов и не добавляют асбест в состав фрикционного слоя. Сегодня на рынке представлены 3 основных разновидности колодок: металлосодержащие, органические и керамические.

— Органические колодки – одни из самых распространенных на сегодняшний день. Основой фрикционного сплава служит углеродистый материал (чаще всего графит), к которому добавляются усилители трения и связующие компоненты: бронзовая стружка, кевлар, стекловолокно и различные полимеры, в том числе резину. Органические колодки требуют «докатки» для окончательного формирования рабочего слоя (постепенное повышение температуры). Это достаточно мягкий материал, обладающий низкой износоустойчивостью и чувствительный к попаданию влаги на поверхность трения;

— Металлосодержащие колодки содержат до 65% металлических включений (в основном меди или стали), улучшающих теплоотдачу. Такие колодки показывают отличные результаты при высоких температурах, но достаточно агрессивны к материалу тормозного диска;

— Керамические тормозные колодки сочетают в себе преимущества органики и металла: отлично выдерживают высокие температуры (вплоть до 900оС во время спортивных гонок), износостойкие, работают в условиях высокой влажности, щадящие к металлу дисков. Единственный их недостаток – высокая цена.

Органические, металлические и керамические тормозные колодки

При выборе тормозных колодок нужно учитывать, что установка профессиональных спортивных моделей на гражданские автомобили нецелесообразна: керамика показывает оптимальные результаты только при прогреве до температуры 200°С и выше, чего в городских условиях добиться довольно сложно. Поэтому при выборе колодок лучше ориентироваться не только на цену и материалы, но и на режим их эксплуатации и собственные потребности.

Стандарт ECE R90

На тормозных компонентах часто можно встретить маркировку соответствия стандарту ECE R90 (иногда записывается как R-90 или 90R). Что это за стандарт и почему он важен?

Прежде чем разбираться в этом вопросе, стоит вспомнить, что все автозапчасти, продаваемые на рынке, делятся на 3 категории:

— оригинальные (ОЕМ) – такие же, как ставятся с конвейера;

— неоригинальные или афтермаркет – от тех же поставщиков, что производят оригинальные запчасти, но поставляемые на рынок под брендом изготовителя;

— продукция для развивающихся стран, не идущая на европейский рынок.

За качеством оригинальных запчастей следит не только сам изготовитель, но и автоконцерн. Таким образом ОЕМ запчасти проходят двойную проверку, благодаря чему считаются (и являются) самым качественным товаром.

А вот качество брендовых (неоригинальных) запчастей до недавнего времени было только на совести самого производителя. И в 1999 году в Европе были приняты правила ECE R90 (правила Европейской Экономической Комиссии №90), в соответствии с которыми неоригинальные тормозные элементы должны соответствовать первичным требованиям автопроизводителя не менее чем на 85%. Продукция, не соответствующая стандарту ECE R90, не может продаваться на территории ЕС и в основном уходит в страны с менее строгими требованиями.

Таким образом, маркировку R90 можно считать своеобразным показателем достойного качества продукции.

Пример маркировки ЕСЕ R90 на тормозных колодках

Краткий экскурс в историю

Как только было изобретено колесо, сразу же встал вопрос: как замедлить его вращение и сделать этот процесс максимально плавным. Первые тормозные механизмы выглядели очень примитивно – деревянный брусок, закрепленный на системе рычагов. При контакте с поверхностью колеса создавалось трение, и колесо останавливалось. Сила торможения зависела от физических данных водителя – чем сильнее нажимался рычаг, тем быстрее транспорт останавливался.

На протяжении многих десятилетий механизм дорабатывался: брусок обтягивали кожей, меняли его форму и положение возле колеса. В начале 1900-х годов появилась первая разработка эффективного автомобильного тормоза, правда, очень шумная. Более улучшенный вариант механизма предложил Луи Рено в том же десятилетии.

С развитием автоспорта в тормозную систему вносились значительные коррективы, так как у машин выросла мощность и вместе с тем скорость. Уже в 50-х годах ХХ века появились разработки действительно эффективных механизмов, обеспечивающих быстрое замедление колес спортивного транспорта.

На тот момент в автомобильном мире уже имелось несколько вариантов разных систем: и барабанные, и дисковые, и колодочные, и ленточные, и гидравлические, и фрикционные. Были даже электронные устройства. Конечно, все эти системы в современном исполнении сильно отличаются от их первых аналогов, а некоторые вообще не используются из-за своей непрактичности и низкой надежности.

В наши дни самой надежной системой является дисковая. На современных спортивных автомобилях устанавливаются большие диски, которые работают в паре с широкими тормозными колодками, а суппорты в них имеют от двух до 12 поршней. Кстати о суппорте: он имеет несколько модификаций и разное устройство, но это тема для другого обзора.

Бюджетные автомобили оснащаются комбинированной тормозной системой – спереди на ступицах закреплены диски, а на задних колесах – барабаны. Элитные и спортивные машины на всех колесах имеют дисковые тормоза.

Как работают тормоза в автомобиле: Объяснение

Многим водителям наверняка знакома такая ситуация, когда на дорогу неожиданно выбегает какое-нибудь животное, к примеру, кошка, собака, ну и т.д. Согласитесь с нами, достаточно неприятный момент. Ведь у водителя есть всего лишь доли секунды, чтобы отреагировать на данную ситуацию. В этот самый момент большинство из водителей обязательно нажмут на педаль тормоза будучи уверенными в том, что их машина начнет почти мгновенно останавливаться. Но почему мы с вами на все сто процентов уверены в тормозах машины? Хотелось бы знать, как работает тормозная система в автомобиле? Давайте вместе друзья с вами сейчас узнаем, как же эти тормоза используя науку останавливают тяжелую машину.

Наука «останавливаться».

Перед вами друзья парашютный тормоз который снижает скорость и кинетическую энергию, чтобы катапультировавшийся из самолета или с тренажера летчик благополучно приземлился на землю.

Если вы двигаетесь, то это означает, что у вас есть энергия, т.е., если быть точным — кинетическая энергия. Кинетическая энергия это такая энергия, которой обладает определенный объект, поскольку он имеет массу и скорость (скорость в определенном направлении). Чем больше будет масса (то есть, чем тяжелее объект) и чем быстрее вы или объект будет двигаться, тем больше кинетической энергии будет у вас или объекта.

Все это конечно хорошо, но, что делать, если вам вдруг нужно остановиться? Как же перейти от быстрого движения к тому состоянию, чтобы не двигаться вообще. Для этого вам или объекту необходимо избавиться от своей кинетической энергии.

Например, если вы прыгаете находу с высоты из летящего самолета, то лучшим способом потерять энергию для вас будет парашют. Благодаря гигантскому «мешку ткани» который летит вслед за вами, движение замедляется, то есть уменьшается скорость падения, а следовательно парашют помогает вам избавиться от вашей же кинетической энергии.

В результате парашют позволяет вам спокойно и плавно приземлиться на землю целым и невредимым.

Кстати, мощные драгстер-автомобили, которые являются рекордсменами по разгону с места а с ними и спорткары умеющие разгонятся до рекордных скоростей, также используют у себя для остановки парашюты. Но большинство обычных автомобилей, как вы сами знаете, используют для своей остановки и снижения скорости традиционную гидравлическую тормозную систему, которая была изобретена еще в начале 20 века.

Различные виды тормозов для разных видов транспорта

В легковых автомобилях, в грузовиках, в самолетах и в тех же поездах тормоза работают в целом и в принципе одинаково. В нашем мире существует множество и других видов транспорта, которые также обеспечены и оборудованы похожими видами торможения. Тормоза есть как ни странно, даже в ветровых турбинах. Вот краткое сравнение друг с другом некоторых распространенных в мире тормозных систем:

Велосипед

Если вы пользуетесь и катаетесь на велосипеде, то непременно знаете, что разогнавшись вам нечего бояться, так как в нужный момент, когда вы захотите остановиться, вы воспользуетесь тормозом предусмотренном в любом велотранспорте. Обычно для этого вы нажимаете на тормозной рычаг на руле и велосипед начинает снижать скорость, а происходит это за счет того, что металлический трос, идущий от тормозного рычага, тянет за собой небольшие суппорты расположенные непосредственно на колесе, заставляя тем самым толстые резиновые блоки прижиматься конкретно к колесу. В этот момент создается трение между тормозными резиновыми блоками и металлическим ободом колеса. В результате этого трения создается и выделяется тепло, а заодно начинает уменьшаться кинетическая энергия вашего велосипеда. В итоге этого вы безопасно останавливаетесь.

Паровоз

Тормоза на паровозе работают точно так же, как и в автомобиле. На фотографии вы друзья можете лицезреть паровозный тормоз. Он зажимает ведущие колеса локомотива, чтобы замедлить их ход. Но как же все-же поезд останавливается, если на самих колесах нет резиновых шин? Ведь для остановки необходимо трение в том числе и с дорожной поверхностью?

Все очень просто. Так как локомотив имеет огромную массу а его колеса не имеют резины, то это трение у железнодорожного локомотива создается именно из-за огромного веса, который непосредственно давит на колеса, которые прижаты к металлическим рельсам. В результате такого трения металлических колес с металлическими рельсами образуется и выделяется большое количество тепла, которое и снижает кинетическую энергию этого движущегося локомотива.

Мотоцикл

Мотоциклы (мотобайки) обычно имеют в своей конструкции дисковые тормоза, которые содержат внутри себя тормозные диски, суппорт и те же тормозные колодки. Тормозной диск, как правило, имеет по всей площади отверстия (или пазы). Принцип работы тормозов в мотоцикле достаточно прост, то есть: — сама тормозная колодка зажимается с помощью тросика, который, как и на велосипеде, может подходить к рулевому колесу или непосредственно к ножной педали. Как только мотоциклист нажимает на педаль тормоза или на тормозной рычаг, то тросик тут же начинает прижимать тормозные колодки к тормозному диску. Отверстия в тормозном диске помогают рассеивать выделяемое тепло при трении.

Самолет

В самолетах тормоза установлены непосредственно внутри самих колес. Это помогает пилоту остановить самолет на взлетно-посадочной полосе. Также в авиатехнике могут использоваться и воздушные тормоза, которые увеличивают сопротивление воздуха, что в итоге и замедляет самолет во время его полета. А еще самолет может тормозить и за счет обратной тяги своих двигателей, если пилот включит так называемый реверс.

Ветровая турбина

Как мы уже выше вам сказали, ветровые турбины тоже имеют у себя внутри тормозную систему. Она им необходима чтобы предотвращать и тормозить слишком быстрое вращение роторов (пропеллеров). У большинства ветровых турбин имеется прибор анемометр, который измеряет скорость ветра. Если скорость ветра поднимается выше безопасного уровня, то тут же автоматически активируется тормоз, который и приводит к замедлению вращения пропеллеров либо к их полной остановке.

Ну а высокая скорость ветра означают следующее, что при возможности от этих ветровых турбин можно было бы получать намного больше необходимой энергии, чем получают на сегодня. Но безопасность всегда бывает главнее.

Более детальный взгляд на автомобильные тормозные системы

Автомобильные тормоза на своей ранней стадии были удивительно примитивны по сегодняшним современным меркам. Вот перед вами друзья очень простая система с трением изобретенная и созданная американцем Джоном Ставарцем в 1910 году.

Когда вы нажимаете на рычаг тормоза (обозначен на картинке желтым цветом), то под заднее колесо этого транспорта (обозначено коричневым цветом) заезжает огромная тормозная колодка (синего цвета).

По сути автомобиль как-бы садится на колодку-башмак зубья которого сцепляются непосредственно с дорожной поверхностью, в результате чего машина начинает замедляться и в конечном итоге остановится.

Большинство автомобилей имеют два или три различных типа тормозных систем. Обратите ваше внимание друзья на передние колеса своей машины. Сразу за колесным диском вы увидите тормозные диски. Когда водитель нажимает на педаль тормоза, то с двух сторон тормозного диска начинают тут же зажиматься тормозные колодки из износостойкого материала.

В результате трения колодок с тормозными дисками начинает образовываться и выделяться тепло, а заодно снижается кинетическая энергия самого автомобиля, который в итоге всего этого начинает замедление. Как вы видите, это тот же самый принцип как и в мотоциклах и даже в велосипедных тормозах.

У некоторых марок автомобилей дисковые тормоза стоят и на задних колесах. Но у многих автомобилей до сих пор на задних колесах по-прежнему установлены барабанные тормоза, которые работают несколько иначе, чем дисковые тормоза. Вместо самого диска в таких тормозах используется тормозной барабан внутри которого, в полой области, установлены тормозные колодки, которые с помощью пружин и тормозных цилиндров при нажатии водителем на педаль тормоза, начинают прижиматься к самой поверхности барабана.

Ручной тормоз автомобиля тормозит и действует на задние колеса. Этот ручной тормоз активируется с помощью рычага расположенного внутри машины. Правда по сравнению с нажатием на педаль тормоза этот ручной тормоз менее эффективен и более слабее.

У быстро ускоряющего автомобиля имеется масса энергии и когда вы активируете тормоза (неважно какие,- барабанные, дисковые или ручной тормоз), то эта энергия в результате трения тормозных колодок с барабанами или тормозными дисками превращается в тепло.

Естественно, что из-за сильного трения барабаны и тормозные диски могут нагреваться до 500 °C и более! Вот почему барабаны или диски должны быть сделаны из таких крепких материалов, которые не будут плавиться при высоких температурах. Например, для изготовления тормозных дисков, барабанов и тормозных колодок идеально подходят дорогие сплавы металлов, а также композиты или керамика.

Как работают тормоза в автомобиле

Перед вами друзья картинка описание: -Когда ваша нога нажимает на педаль тормоза, то тормозная жидкость в тормозной системе выжимается и направляется из узкого цилиндра в более широкий цилиндр. Такая система известна многим под названием, как гидравлическая система. Это позволяет значительно увеличить силу вашего тормозного усилия.

Теория.

Представьте себе следующее, сколько вам понадобилось бы личных сил, чтобы остановить например, быстроходную машину. Простое нажатие на педаль тормоза не могло бы создать той достаточной силы, чтобы активировать сразу все четыре тормоза таким образом, чтобы вы смогли в быстром темпе спокойно остановить свой автомобиль. Вот почему тормоза используют у себя гидравлику, а именно,- систему заполненных тормозной жидкостью трубок которые и увеличивают ваше тормозное усилие. Также, благодаря этой гидравлике тормозные усилия могут передаваться легко из одного места в другое за короткий промежуток (срок) времени.

Когда вы нажимаете на педаль тормоза, то ваша нога, по сути в это время, перемещает конкретный рычаг, который заставляет сдвинуть поршень в длинном узком тормозном цилиндре (главный тормозной цилиндр), который в свою очередь начинает далее двигать гидравлическую жидкость (тормозную жидкость) в сторону узкой трубки, которая расположена на конце тормозного цилиндра.

К этой трубке подключены, как правило, такого же диаметра другие трубки идущие на каждый тормоз автомобиля. Далее тормозная жидкость по узким трубкам попадает непосредственно в более объемные цилиндры, которые расположены на колесах.

Поскольку тормозные цилиндры распологающиеся на каждом колесе намного больше, чем сам цилиндр, который расположен в тормозной системе сразу после педали тормоза, то сила, которую вы изначально применили к педали тормоза значительно увеличивается. В результате чего эта самая сила и начинает сжимать тормозные колодки в каждом отдельно взятом тормозе колеса.

На практике.

1. 2. Когда педаль движется вниз, то она толкает рычаг который соединен с поршнем главного тормозного цилиндра.

1. 3. Рычаг толкает поршень (синий на картинке) и направляет его в узкий цилиндр, который заполнен гидравлической тормозной жидкостью (обозначена красным цветом). Когда поршень перемещается внутри цилиндра, то он начинает сжимать тормозную жидкость и толкает ее в узкое отверстие, которое расположено в конце цилиндра к которому подсоединена трубка. Это происходит примерно так же, как ручной насос выжимает и направляет воздух из цилиндра в тонкий шланг.

1. 4. В результате образовавшегося давления тормозная жидкость попадает в длинную тормозную магистраль, состоящую из тормозных трубок, которые как-раз подходят к каждому колесу. В результате такого нагнетенного давления главным тормозным цилиндром в систему, тормозная жидкость в конечном итоге достигает каждого колеса.

1. 5. Далее жидкость под давлением попадает в тормозные цилиндры расположенные в колесах, которые имеют сами по-себе больший размер, чем главный тормозной цилиндр (цилиндр в колесе обозначен, синим цветом).

1. 6. Когда жидкость попадает в тормозной цилиндр имеющий больший объем по сравнению с главным тормозным цилиндром, то в этот момент сильно увеличивается тормозное усилие, и происходит это как-раз из-за разницы объемов цилиндров в тормозной системе.

1. 7. В результате увеличенного давления жидкости в системе, поршень в тормозном цилиндре колеса начинает зажимать тормозную колодку прижимая тем самым ее к тормозному диску / барабану.

1. 8. В результате трения тормозной колодки и тормозного диска начинается необходимое замедление колесного диска, что в конечном итоге и останавливает машину.

Наш простой пример показывает основной принцип работы такой и подобной гидравлической тормозной системы. Ну а на практике все бывает немного сложнее.

На самом деле надо сказать следующее, что педаль тормоза фактически управляет четырьмя отдельными гидравлическими тормозными линиями идущими непосредственно на все четыре колеса. На нашем же примере мы показываем вам друзья принцип работы тормозов лишь всего на одном колесе автомобиля (вы знаете, что их четыре).

Для безопасности во всех автомобилях используется, как правило, два отдельных контура гидравлических тормозов. Это необходимо на тот случай, если из-за какой-то неисправности вдруг выйдет из строя один из двух тормозных контуров. В этом случае второй контур всей тормозной системы будет по-прежнему функционировать.

Кто изобрел гидравлические тормоза?

Гидравлические тормоза изобрел Малькольм Лугхед из Детройта, штат Мичиган, США, произошло это в 1919 году. Выше вы можете друзья видеть его улучшенную конструкцию гидравлической тормозной системы — середина 1920-х годов.

Эта система использует импульс (движущую силу) транспортного средства, чтобы обеспечить необходимое тормозное усилие для остановки машины. Эта сила толкает гидравлический поршень в цилиндре. Это первый в мире тормоз с электроприводом. То есть принцип работы такой, при нажатии на педаль тормоза поршень в цилиндре начинает двигаться не только за счет силы нажатия педали, но и благодаря движущейся силе самого транспорта.

Лугхэд и его брат Аллан были как говорится, пионерами в авиастроении. Они в свое время основали компанию под названием «Лугхед», известную как авиационное производственное предприятие.

Источник https://seite1.ru/xodovaya-chast/tormoznaya-sistema-opisanie-vidy-ustrojstvo-foto-video-princip-raboty/.html

Источник https://ilifia-club.ru/tehobsluzhivanie/iz-chego-sostoit-tormoznaya-sistema.html

Источник https://1gai.ru/baza-znaniy/vajno-znat/519132-kak-rabotayut-tormoza-v-avtomobile-obyasnenie.html