Полное руководство по автомобильным тормозным системам

Автомобиль стал бы смертоносным инструментом без тормозной системы. Тормоза существуют с появлением первых автомобилей. Система препятствует движению, поглощая энергию движущейся системы.

За годы технологический прогресс принес различные конструкции и типы тормозных систем. Они неизбежны на транспортных средствах. Компоненты варьируются в зависимости от модели и типа, но цель и принцип работы одни. Тормозная система может быть спроектирована на любом механическом устройстве с движением, не только на автомобилях. Система должна соответствовать требованиям, которые будут объяснены. Особенно важна рабочая производительность на высокопроизводительных автомобилях, разработанных для высоких скоростей. Огромное количество энергии или тормозная мощность требуется для снижения скорости и остановки.

Сегодня вы узнаете определение, функции, компоненты, схему, применение, характеристики, типы и принципы работы тормозной системы в автомобилях.

Что такое тормозная система?

Тормоз — механическое устройство для сдерживания движения путем поглощения энергии движущейся системы, обычно через трение. Используется для замедления или остановки движущегося автомобиля, колес, оси и т.д. Тормозная система — сложное устройство со множеством деталей, но принцип работы прост: нажатие одной педали активирует все тормоза на четырех колесах. Замедление достигается за счет гидравлической жидкости, которую часто подкачивают для лучшей производительности. Воздух в системе недопустим — компоненты не будут работать хорошо.

Большинство тормозов используют трение между двумя поверхностями, сжимаемыми для преобразования кинетической энергии в тепло. Существуют и другие методы преобразования энергии. В автомобиле трениевые тормоза накапливают тепло в барабанном или дисковом тормозе, которое постепенно рассеивается в воздухе.

В современных автомобилях педаль тормоза давит на главный цилиндр. Поршень толкает тормозную колодку к диску, замедляя колесо. В барабанном тормозе цилиндер толкает колодки к барабану, замедляя колесо.

Функции автомобильной тормозной системы

Функции тормозной системы в автомобиле:

• Остановка автомобиля на минимально возможном расстоязе за счет преобразования кинетической энергии в тепловую.
• Работа на механических устройствах с движением — тормоз применяется для остановки за короткое время.

Компоненты тормозной системы

Компоненты автомобильной тормозной системы:

Педаль тормоза: активирует тормоз при нажатии ногой. Расположена между педалями газа и сцепления в салоне.

Резервуар жидкости: емкость для хранения тормозной жидкости или масла.

Гидравлические линии: трубы, по которым течет тормозная жидкость.

Тормозные колодки: стальная базовая пластина для дисковых тормозов. Часто из керамики, металла или других износостойких композитов.

Тормозные накладки (колодки барабанные): два листа стали, соединенных для удержания тормозной обкладки.

Тормозной барабан: вращающийся барабановидный компонент в барабанной системе.

Ротор (диск): чугунный тормозной диск, соединенный с колесом или осью, иногда из углеродно-углеродного композита, керамической матрицы или других композитов.

Тормозная обкладка: теплостойкий, мягкий, но прочный материал с высоким коэффициентом трения. Закреплен внутри тормозной накладки.

Поршень: движущийся компонент, заключенный в цилиндр.

Суппорт (калипер): несет тормозные колодки и поршни.

Плавающий/скользящий суппорт: движется относительно ротора, используя поршень на одной стороне диска для давития внутренней колодки к тормозной поверхности, затем притягивая корпус суппорта для давития на противоположную сторону.

Неподвижные суппорты: не движутся относительно ротора, чувствительны к несовершенствам. Используют одну или несколько пар противоположных поршней для сжатия с обеих сторон ротора.

Главный цилиндр: преобразует негидравлическое усилие ноги водителя в гидравлическое давление, управляет рабочими цилиндрами на другом конце гидравлической системы.

Вакуумный усилитель: улучшает главный цилиндр и увеличивает давление, которое водитель подает через педаль, используя вакуум всасывающего коллектора. Эффективно пока работает двигатель.

Характеристики

Характеристики тормозной системы: пиковая сила, непрерывная рассеиваемая мощность, загорание, плавность, мощность, ощущение педали, утяжеление, долговечность, вес, шум. Другие факторы также могут считаться характеристиками.

Типы тормозных систем

Различные типы, используемые в автомобилях:

Электромагнитная тормозная система

Один из перспективных типов, использует электродвигатель в автомобиле. Двигатель помогает остановить автомобиль. Применяется в большинстве гибридов, где электродвигатель заряжает батареи и питает тормоза. В некоторых автобусах используется вторичный ретардер с внутренним коротким замыканием и генератором.

Трениевая тормозная система

Наиболее распространенная в автомобилях. Конструкция сложная, но обслуживаемая, обычно в двух формах: колодки и накладки. Использует трение для остановки. Компоненты: вращающееся устройство с неподвижной накладкой и вращающейся рабочей поверхностью. Ленточные тормоза — накладки, сжимающиеся и треющиеся о внешнюю поверхность вращающегося барабана. Альтернативно — барабанный тормоз с накладками, расширяющимися и треющимися о внутреннюю поверхность барабана.

Гидравлическая тормозная система

Составлена из главных цилиндров, получающих жидкость из резервуара. Через соединения металлических трубок и резиновых фитингов система подключена к цилиндрам колес. Колесо имеет два противоположных поршня на ленте или барабане. Давление раздвигает поршни, заставляя тормозные колодки войти в цилиндры, останавливая колесо.

Пневматическая тормозная система

Распространена на тяжелом транспорте: грузовики, автобусы. Педаль тормоза нажимается, но воздух из атмосферы поступает в компрессор через фильтр в резервуар через клапан разгрузки. Далее в тормозную камеру через тормозной клапан, регулирующий интенсивность торможения. Результат — торможение.

Схема барабанного и дискового тормоза:

[Схема]

Другие типы тормозных систем:

Стояночная и аварийная тормозная система

Работает с рычагами и кабелями, механически управляется усилием. На новых автомобилях — кнопкой для остановки в аварии или при парковке на склоне. Система может обходить обычную тормозную при неисправности.

При включении кабель тянут, он проходит через промежуточный рычаг, увеличивая усилие и передавая к эквалайзеру. Эквалайзер делится на два кабеля, распределяя усилие и передавая к задним колесам для замедления и остановки.

Система обходит другие тормозные системы, напрямую управляя тормозными накладками. Полезна при отказе основной системы.

Сервоконтролируемая тормозная система

На большинстве современных автомобилей, увеличивает давление, которое водитель прилагает к педали. Использует вакуум в всасывающем коллекторе для генерации дополнительного давления. Эффективна только при работающем двигателе. В некоторых конструкциях более одного типа тормозов работает в унисон для более надежной системы. Однако система иногда отказывает из-за сочетания типов, что может привести к авариям.

Насосная тормозная система

Применяется, когда в конструкции включен насос. В поршневом двигателе внутреннего сгорания останавливает подачу топлива, вызывая потерю внутреннего насоса двигателем, что вызывает торможение.

Принцип работы

Работа тормозной системы довольно сложна, но с объяснением компонентов и типов вы знакомы с терминами. Два вида: дисковые и барабанные тормоза. Дисковые на передних колесах, барабанные — на задних. Некоторые современные премиальные автомобили имеют дисковые на всех четырех колесах.

Водитель нажимает педаль, создавая усилие, усиливаемое вакуумом от двигателя. Усиление позволяет тормозам быстрее и эффективнее реагировать.

Усилие от вакуумного усилителя толкает поршень внутри главного цилиндра против пружины. Это заставляет тормозную жидкость течь под давлением. Прессованная жидкость достигает суппорта (дисковые) и рабочего цилиндра (барабанные) через гидравлические линии.

Смотрите видео для наглядной демонстрации работы автомобильной тормозной системы:

[Видео]

Подводя итог: тормозная система в автомобилях крайне важна и необходима, предотвращая движение при необходимости. В статье рассмотрены различные аспекты: функции, компоненты. Узнали, что система может быть спроектирована на любой механической системе с движением. Раскрыты различные типы и принцип работы.

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