Гидравлические тормозные системы: как ваш автомобиль остается в безопасности

Понимая тормозные системы автомобилей, обсуждение гидравлического типа необходимо, так как он широко применяется. Система использует тормозную жидкость для передачи усилия от педали или рукояти к конечным барабанным накладкам или дисковым суппортам для реализации торможения.

В гидравлической системе механическое усилие от педали передается и преобразуется в гидравлическое давление с помощью главного цилиндра. Это будет объяснено подробнее.

Гидравлическая тормозная система работает по закону Паскаля: при приложении давления к жидкости оно равномерно передается во все стороны. Сегодня рассмотрим определение, функции, конструкцию, применение, компоненты, схему, типы, принцип работы, а также преимущества и недостатки гидравлической тормозной системы.

Что такое гидравлическая тормозная система?

Гидравлическая тормозная система — механизм торможения, использующий тормозную жидкость для передачи усилия. Жидкость переносит давление от управляющего механизма к тормозному.

Гидравлическая система широко используется в низкоскоростных четырехколесных автомобилях (например, Tata Ace). Она работает с барабанным типом, а дисковый тип применяется почти во всех легковых автомобилях. Также используется на некоторых мотоциклах. Однодействующие гидравлические тормоза используются в передних тормозах некоторых Pulsar, двухдействующие — почти во всех вышеуказанных случаях.

Функции гидравлической тормозной системы

Функции в автомобильной системе:

• Гидравлический тормоз развивает очень высокую силу по сравнению с механическим.
• Конечное торможение быстрое и эффективное, поэтому используется на высокопроизводительных автомобилях.
• Трибоизнос в механической системе значительно снижен до оптимального уровня в гидравлической.
• Вероятность отказа тормозов снижена по сравнению с механическими типами благодаря прямому соединению между приводом (педаль/рычаг) и тормозным диском/барабаном.
• Гидравлическая система проста в ремонте благодаря меньшей сложности по сравнению с механическими тормозами.

Конструкция

Конструкция включает расположение следующих деталей:

Педаль или рычаг тормоза, шток (также называемый актуирующим стержнем), сборка главного цилиндра с поршневой группой (один или два поршня), возвратная пружина, серия прокладочных колец, резервуар жидкости. Конструкция содержит усиленные гидравлические линии и сборку суппорта с одним или двумя полыми алюминиевыми или хромированными стальными поршнями (суппортные поршни). Набор термопроводящих тормозных колодок и ротор (тормозной диск или барабан), закрепленный на оси.

Систему заполняет гликоль-эфирная тормозная жидкость для передачи усилия на четыре колеса. Другие жидкости также могут применяться. Внезапно производители начали проектировать легковые автомобили с барабанными тормозами на четырех колесах. Традиционно дисковые тормоза на передних колесах, барабанные — на задних.

Дисковые тормоза обладают лучшим рассеиванием тепла, большей устойчивостью к загоранию и безопаснее барабанных. Поэтому четырехколесные дисковые тормоза получили огромное распространение. Также гидравлические тормоза обеспечивают более быстрый и последовательный отход колодок при отпускании педали.

Применение

Распространенное применение, делающее гидравлические тормоза популярными — транспортные средства. Система широко используется благодаря большим преимуществам. Различные виды транспорта и подвижной состав: авиация, тяжелый транспорт, мореплавание, внедорожная техника — также активно используют гидравлические тормоза. Применяются в промышленном оборудовании: станки, насосы, конвейеры, моторы, робототехника, автоматизация. Масштабное использование обусловлено тем, что механические тормоза не могут предложить лучшего и значительно сложнее в модуляции.

Компоненты гидравлической тормозной системы

Компоненты и их функции:

Барабанный тормоз

Небольшой круглый барабан с набором тормозных колодок внутри. Колодки держатся на задней пластине, закрепленной на корпусе оси болтами. Вращается вместе с колесом и препятствует вращению при нажатии педали. Колодки движутся к барабану для торможения.

Дисковый тормоз

Дисковидный металлический ротор, закрепленный на втулке колеса. Вращается внутри колеса. При нажатии педали тормозные колодки сжимают диск, замедляя автомобиль.

Педаль тормоза

Как обычно в автомобилях, гидравлическая система также использует педаль. Она соединена с главным цилиндром механическим шнуром или тяговым стержнем.

Главный цилиндр

Преобразует приложенное усилие от педали в гидравлическое давление. Функции: создание давления, выравнивание требуемого давления для торможения, предотвращение попадания загрязнителей (воды, воздуха). Компоненты: корпус, резервуар, поршень, резиновая чашка, клапан обратного действия и др.

Рабочий цилиндр

Помогает преобразовать гидравлическое давление в механическое. В работе толкает тормозные колодки к барабану. Классифицируется на ступенчатый и одноцилиндровый.

Гидравлические линии или шланги

Переносят жидкость под высоким давлением между компонентами. Линии — жесткие, из двуслойных стальных трубок. Шланги — гибкие и подвижные. Жидкость проходит через них при нажатии педали.

Тормозная жидкость

Средство передачи давления к рабочим цилиндрам. Должна иметь низкую точку замерзания, водоустойчивость, смазывающие свойства, некоррозионность, правильную вязкость и высокую точку кипения.

Схема гидравлической тормозной системы:

[Схема]

Спецификации

Характеристики для выбора гидравлической тормозной системы:

• Крутящий момент — максимальный номинальный момент должен соответствовать или превышать требования применения.
• Мощность — максимальная номинальная мощность или емкость.
• Скорость — только для вращающихся тормозов, максимальный номинальный вращательный скорость.
• Максимальное давление — предельное давление для гидравлических тормозов.
• Конфигурация вала — как будет установлен тормоз (в خط, параллельно, под прямым углом).

Типы гидравлических тормозных систем

Различные типы:

Классификация по двум основаниям: механизм трения и распределение тормозного усилия.

По механизму трения два типа:

• Барабанный тормоз или внутренне расширяющиеся гидравлические тормоза
• Дисковый тормоз или внешне сжимающиеся гидравлические тормоза

По распределению усилия два типа:

• Однодействующие гидравлические тормоза
• Двухдействующие гидравлические тормоза

Подробно объяснено в разделе принципа работы.

Принцип работы

Поскольку существует несколько типов, объясним работу каждого. Начнем с барабанных и дисковых, затем одно- и двухдействующих.

Работа барабанной гидравлической системы

Привод педали соединен с поршнем главного цилиндра соединительным стержнем. Это толкает поршень внутрь главного цилиндра, работая как шприц.

Поршень сжимает тормозную жидкость, преобразуя механическую энергию в гидравлическое давление. Сжатая жидкость движется внутри тормоза, передавая давление от главного цилиндра к барабанному цилиндру. При входе высокого давления в барабанный/рабочий цилиндр происходит движение его поршня. Это расширяет стационарные тормозные колодки, закрепленные на нем.

Расширение колодок вызывает трение между колодками и обкладкой барабана (вращающейся частью), преобразуя кинетическую энергию автомобиля в тепловую — происходит торможение.

Работа дисковой гидравлической системы

Похоже на барабанную, но с отличием: высокое давление жидкости входит в суппорт из тормозных линий.

Высокое давление вызывает движение поршня суппортного цилиндра. Поршень двигает тормозную колодку, закрепленную на поршне внутри суппорта. Колодки зажимают вращающийся дисковый ротор. Компоненты вступают в трениевое контакте, преобразуя кинетическую энергию в тепловую — автомобиль останавливается или замедляется.

Работа одно- и двухдействующих барабанных и дисковых тормозов

Компоненты одно- и двухдействующих тормозов одинаковы. Будь то барабанный однодействующий или дисковый однодействующий — разницы нет. Различия могут быть в главном цилиндре, определяющем распределение усилия. Например, в мотоциклах — торможение одного или обоих колес, в автомобилях — двухколесное или полноприводное.

Работа однодействующей барабанной системы точно соответствует описанному принципу. Тормозное усилие получает одно колесо или одна пара колес.

В двухдействующей системе высокое давление от главного цилиндра подается в двух направлениях: в мотоциклах — на оба колеса, в автомобилях — на все колеса благодаря тандемному главному цилиндру.

Однодействующий дисковый тормоз работает как описанная дисковая система. Одно колесо или одна пара получает усилие. Двухдействующий дисковый распределяет высокое давление в двух направлениях: в мотоциклах — оба колеса, в автомобилях — все колеса благодаря тандемному главному цилиндру.

Это объяснение для одно- и двухдействующих гидравлических тормозов.

Смотрите видео ниже для изучения работы гидравлической тормозной системы:

[Видео]

Преимущества и недостатки гидравлической тормозной системы

Преимущества:

• Обеспечивает равное тормозное усилие на всех четырех колесах.
• Приложенное усилие можно увеличить или уменьшить изменением размера поршня и цилиндра.
• Меньший износ, так как нет шарниров.

Недостатки:

• Утечка тормозной жидкости, которая может испортить тормозные колодки.
• Наличие пузырьков воздуха может разрушить всю систему.

Подводя итог: гидравлическая тормозная система — лучший выбор для автомобилей и других механических применений. В статье подробно рассмотрено определение, функции, конструкция, применение, компоненты, типы и принцип работы.

Надеюсь, статья была полезна. Если да — оставьте комментарий, поделитесь и рекомендуйте сайт другим техническим студентам. Спасибо!