Для остановки движущегося транспортного средства конструкторами разработаны различные тормозные системы, но принцип их один и основан на силе трения, приложенной к узлам транспортного средства, обладающих определенной кинетической энергией. Сила трения, действуя в противоположном направлении движению стремится уменьшить скорость транспортного средства до нулевого значения. От эффективности работы системы тормозов зависит время и пройденный путь и поэтому в этой статье рассмотрены причины, влияние которых снижает воздействие сил трения на движущийся объект.
Виды тормозов на автомобиле
До появления автомобиля основным средством передвижения (или перевозки грузов) являлась повозка, движение которой обеспечивалось лошадью. В необходимый момент лошадь не могла остановиться, так как к ней прицеплена повозка с определенной массой и движущаяся с такой же скоростью. Иными словами, на лошадь воздействует от повозки импульс, непосредственно зависящий от массы и скорости повозки (P = mv, где P – импульс, m – масса, v – скорость). Для оказания помощи лошади в снижении скорости или полной остановки применялся ручной рычаг с прикрепленной к нему деревянной колодкой. Колодка прижималась к ободу колеса, создавая трение, уменьшая скорость повозки и, соответственно, момент инерции.
Таким образом, появилась конструкция механических тормозов. На первых автомобилях использовались механические тормоза с системой механических рычагов и приводов. Управление производилось руками, а в более усовершенствованных моделях применялось ножное управление.
Усовершенствование автомобиля привело к развитию и серьезной эволюции тормозной системы. Разработчики испытывали разные конструктивные элементы (колодки, ленту) и материалы для повышения эффективности торможения, не забывая при этом об увеличении износостойкости и коэффициенту трения. При разработке уделялось особое внимание к приложенной силе системы управления водителем с целью облегчения его действий, независимо от его физической подготовки.
Используя научные достижения прикладной науки о законах движения жидкостей (гидравлики) инженерами разработана гидравлическая система тормозов. И в настоящее время на всех современных легковых автомобилях применяется именно такая система, надежно обеспечивающая торможение автомобиля.
На первых автомобилях устанавливался главный цилиндр 2, распределяющий по контуру давление от жидкости к рабочим цилиндрам всех четырех колес и применялась тормозная жидкость БСК (бутилово–спиртокасторовая, представляющая собой смесь 50% технического рафинированного касторового масла и 50% бутилового спирта). Жидкость окрашивали органическим красителем для придания ярко красного цвета.
Нажимая на педаль 1 сила воздействия через шток передается к поршню главного цилиндра 2. Поршень давит на жидкость и оказанное давление передается жидкостью по трубопроводу к рабочему цилиндру, раздвигая поршни, связанные с колодками 4. Колодки прижимаются к барабану 6, препятствуя вращению колеса.
На всех колесах применялись колодочные тормоза барабанного типа.
На грузовых тяжеловесных автомобилях устанавливают пневматические тормозные системы. Если в гидравлических тормозах основным источником энергии является жидкость, то в пневматических – воздух.
Компрессор, работающий через ременный привод от двигателя закачивает воздух из атмосферы в специальную емкость. Благодаря регулятору давления, в системе создается и поддерживается заданное давление воздуха. При нажатии на педаль тормоза, воздух из ресивера по магистралям заполняет тормозные камеры и штоками камеры приводится в действие механизм тормозных колодок.
Гидравлические тормоза
Современный автомобиль имеет три независимые тормозные системы: рабочую, запасную и стояночную.
Рабочая тормозная система гидравлическая, двухконтурная (разделена на передний и задний контуры), с установленным вакуумным усилителем, регулятором давления и датчиком аварийного падения уровня тормозной жидкости в бачке.
Запасная система образована каждым контуром рабочей. При отказе одного из контуров (лопнул тормозной шланг, произошла утечка жидкости из рабочего цилиндра на колесе) второй контур обеспечивает торможение автомобиля, несмотря на низкую эффективность остановки.
Тормозные узлы передних и задних колес могут быть барабанного так и дискового типа. Конструктивно тормозные механизмы могут быть трех видов:
— все колеса с барабанным типом;
— передние колеса с дисковым механизмом, а задние барабанного типа;
— все колеса с дисковым механизмом.
Вакуумный усилитель тормозов на современных автомобилях стал неотъемлемой частью. Принцип его действия основан на создании разности давлений в вакуумной и атмосферной камерах. При нажатии на педаль тормоза усилие через толкатель передается к следящему клапану. Клапан перекрывает канал, соединяющий атмосферную камеру с вакуумной. При дальнейшем движении клапана атмосферная камера через соответствующий канал соединяется с атмосферой. Разряжение в атмосферной камере снижается. Разница давлений действует на диафрагму и, преодолевая усилие пружины, перемещает шток поршня главного тормозного цилиндра. Конструкция вакуумного усилителя обеспечивает дополнительное усилие на штоке поршня главного тормозного цилиндра пропорциональное силе нажатия на педаль тормоза. Чем сильнее водитель нажимает на педаль, тем эффективнее будет работать усилитель. Максимальное дополнительное усилие, реализуемое с помощью вакуумного усилителя тормозов, обычно в 3-5 раз превышает усилие от ноги водителя.
С развитием автомобильной промышленности происходило усовершенствование важных узлов, обеспечивающих комфорт и безопасность дорожного движения. В частности, практически на всех автомобилях внедрена антиблокировочная система тормозов (ABS), создающая эффективность торможения и предотвращения заноса.
Принцип работы антиблокировочной системы тормозов основан на обработке электрических сигналов, поступающих от датчиков угловой скорости. Отдельный блок управления ABS сравнивает угловые скорости колёс и при возникновении опасности блокирования одного из колёс закрывает соответствующий впускной клапан. Выпускной клапан при этом также закрыт. В этот момент происходит удержание давления в контуре тормозного цилиндра колеса. При дальнейшем нажатии на педаль тормоза давление в тормозном цилиндре колеса не увеличивается.
При продолжающейся блокировке колеса, блок управления открывает соответствующий выпускной клапан, а впускной клапан при этом остается закрытым. Тормозная жидкость перепускается в аккумулятор давления. Происходит сброс давления в контуре, при этом скорость вращения колеса увеличивается. При недостаточной емкости аккумулятора давления, блок управления ABS подключает к работе насос обратной подачи. Насос обратной подачи перекачивает тормозную жидкость в демпфирующую камеру, уменьшая давление в контуре. Водитель при этом ощущает пульсацию педали тормоза.
Как только угловая скорость колеса превысит определённое значение, блок управления закрывает выпускной клапан и открывает впускной. Происходит увеличение давления в контуре тормозного цилиндра колеса. Цикл работы антиблокировочной системы тормозов повторяется до завершения торможения или прекращения блокирования.
В целях предотвращения самопроизвольного движения автомобиля во время стоянки (остановки) конструкцией предусмотрен стояночный тормоз.
Стояночный тормоз (ручник) подразделяют на виды, в зависимости от их конструкторского решения:
— винтовые;
— барабанные;
— кулачковые.
Наиболее частой причиной снижения эффективности работы тормозов является попадание в систему воздуха. Это может произойти после ремонта тормозов, замены тормозных колодок, накладок, рабочих цилиндров и т.д.). Наличие воздуха в системе легко определить по нажатию педали тормоза. При первом нажатии педаль проваливается до пола, и чтобы тормоз правильно прижал колодки к барабану (диску) необходимо произвести второе нажатие. Устранение такой неисправности производится прокачкой тормозов.
Прокачка тормозов
Для осуществления процедуры прокачивания тормозов с целью удаления воздуха из системы необходимо приобрести тормозную жидкость для доливки в главный цилиндр, рекомендованную производителем, а также ключ на «8» для открытия штуцера клапана на рабочем цилиндре, прозрачную гибкую трубку и прозрачный стакан.
Работа производится с помощником. Перед началом работ проверить и в случае необходимости долить в тормозной бачок жидкость. Прокачку начинать с самого дальнего колеса от главного цилиндра – это заднее правое колесо. Налить тормозную жидкость в прозрачный стакан, заполнив его до половины объема. Вставить эластичную трубку в штуцер-клапан, один конец которой опустить в стакан и попросить помощника нажать педаль тормоза два-три раза. Удерживая педаль нажатой помощником, открыть штуцер ключом, повернув его на четверть оборота, при этом из рабочего цилиндра начнет вытекать жидкость в стакан. Закрыть штуцер. Если в жидкости, находящейся в стакане начнут выделяться воздушные пузыри, то операцию повторять до прекращения пузырей в стакане.
По окончании процедуры перейти к следующему колесу – левому заднему. Затем по порядку левому переднему и правому переднему.
В итоге, после прокачки педаль тормоза при ее нажатии должна испытывать жесткость на половине хода и не проваливаться до пола.
