Конструкция и работа дискового тормоза с плавающим суппортом

В дисковых тормозах с плавающим (подвижным) суппортом носитель суппорта закреплен, а суппорт (с его поршнем) подвижен. В тормозной системе с плавающим суппортом суппорт имеет поршень только с одной стороны. Когда педаль тормоза нажата, на диск создается давление по мере того, как поршень движется вперед. Благодаря этому давлению суппорт скользит назад и прижимает колодку с другой стороны к диску. Таким образом, торможение происходит за счет прижатия колодок к обеим поверхностям тормозного диска.
Части дискового тормоза с плавающим суппортом: суппорт и поршень (подвижный), фиксированный кронштейн суппорта, пальцы ползуна суппорта (два), зажимы держателя колодок, прокладка и сильфон, шайбы и т.д.
Характеристики дискового тормоза с плавающим суппортом: очень простая конструкция, легкий вес, защита от грязи, легко разбирается, легко заменяется, наиболее распространенное применение — дисковые тормоза с плавающим суппортом.

Штифт суппорта (палец суппорта)

Тормозной суппорт перемещается вперед и назад благодаря штифтам суппорта, штифты суппорта также называют «палец суппорта». Пальцы суппорта защищены пыльником и скользят смазкой. Смазка, используемая в пальцах суппорта, обычно представляет собой смазку на силиконовой основе, она должна быть устойчивой к высоким температурам и водонепроницаемой. Она продается на рынке (у дилеров запчастей) как «смазка для штифтов суппорта», обычно в трубчатой форме. Некоторые компании используют смазку на основе литиевого мыла для смазки пальца суппорта.

Конструкция и эксплуатация дискового тормоза с фиксированным суппортом

В тормозной системе с фиксированным суппортом, держатель и суппорт закреплены. В этой системе поршни суппорта расположены с обеих сторон тормозного диска. Другими словами, тормоз с плавающим суппортом имеет единственный поршень суппорта, и суппорт работает путем перемещения; В фиксированной системе суппорта есть два поршня суппорта (перед диском и за ним), и суппорт не перемещается и зафиксирован.
 

(Фиксированный суппорт)

Когда тормоз нажат, поршни суппорта на передней и задней поверхностях диска перемещаются вперед под действием гидравлического давления, прижимают тормозной диск с обеих сторон и тормозят, протирая колодки о диск.
Гидравлическое масло тормоза поступает через впускной патрубок суппорта и воздействует на оба поршня через канал в корпусе.
Особенности дискового тормоза с фиксированным суппортом: конструкция большая, циркуляция воздуха мала, поэтому его нелегко охладить (высокая температура отрицательно сказывается на торможении), широко не используется.

Регулировка зазора колодок на дисковых тормозах

В системе дискового тормоза с суппортом зазор между колодкой-поршнем и диском составляет примерно 0,15 мм. Этот зазор между колодкой и диском регулируется автоматически и не требует дополнительной регулировки. Внутри цилиндра суппорта находится гибкое уплотнение между цилиндром и поршнем. Это уплотнение не только предотвращает утечку гидравлического масла из цилиндра, но также поддерживает стабильный зазор между колодками и дисками благодаря своей гибкой конструкции.
 
(Поршневые сильфоны и регулировка зазора тормозов)

Уплотнение поршня регулирует зазор следующим образом: педаль тормоза нажата, гидравлическое масло толкает поршень вперед. При поступательном движении поршня часть уплотнения, которая закреплена внутри цилиндра и контактирует с поршнем, вытягивается вперед на величину перемещения поршня. Когда мы вытягиваем эластичный материал, он растягивается, а когда мы отпускаем его, он сразу же возвращается к своей первоначальной форме (как гибкая резина). Здесь также поршневое уплотнение, которое растягивается во время торможения, находится в нагруженном-растянутом состоянии и хочет немедленно вернуться в исходное состояние при отпускании педали тормоза. Когда педаль тормоза отпускается и гидравлическое давление падает, уплотнение поршня оттягивает поршень назад до упора, это расстояние является тормозным зазором.
Со временем колодки изнашиваются, и этот износ требует, чтобы колодка прошла большее расстояние, чтобы достичь диска, то есть зазор между колодкой и диском будет увеличиваться, в этом случае необходимо постоянно регулировать зазор по мере того, как колодки изнашиваются. Но это не обязательно. Поршневое уплотнение не влияет на то, как далеко поршень уходит, оно влияет на то, как далеко он возвращается. Если поршень идет дальше, чем растягивается поршневое уплотнение, поршневое уплотнение будет скользить по поршню. Когда тормоз отпущен, поршень возвращается только на величину растяжения уплотнения. Другими словами, независимо от того, установлена ли новая колодка или изношенная колодка, при однократном нажатии педали тормоза тормозной зазор будет регулироваться благодаря этому эластичному поршневому уплотнению.

Тормозные суппорта используемые в автоспорте

Тормозной суппорт один из основных элементов тормозной системы автомобиля. От его исправности зависит работа всего блока тормозов. Эту часть тормозной системы больше всего модернизируется с момента представления дисковых тормозов. Ведущие производители тормозных систем для автоспорта стараются представить более производительные суппорта.

Суппорт предназначен для крепления и перемещения тормозных колодок. Через поршни, он передает давление от тормозной системы на тормозные колодки, и зажимает ими тормозной диск.

Существуют 2 конструкции суппорта: фиксированной конструкции и с плавающей скобой. 

Изначально появились суппорта с фиксированной конструкцией. Такой суппорт представляет собой металлический корпус, и расположенные симметрично, с обоих сторон, напротив друг друга тормозные цилиндры, которые оказывают давление на тормозные колодки, и прижимают тормозной диск между ними. Равномерное давление возникает с применением гидравлической системы с тормозной жидкостью, которая подается одновременно во все цилиндры системы. Такая система достаточно дорогая в производстве, но обладает большой эффективностью и применяется для производства высокопроизводительных систем автомобилей. Ведущие производители тормозных системы в автоспорте используют именно фиксированную конструкцию суппорта.

Вариант с плавающей скобой очень распространен в автомобилестроении, такая конструкция более компактная, простая в установке и обеспечивает более равномерный износ колодок. При такой конструкции тормозная колодка фиксируется с одной стороны, а с противоположной располагается вторая колодка и цилиндры, оказывающие на нее давление. При торможении, поршень оказывает давление на внутреннюю колодку, которая располагается перед ним, а когда эта колодка касается диска, плавающая скоба начинает движение на встречу и прижимает вторую, внешнюю колодку.

Как уже было сказано выше более эффективны суппорта фиксированной конструкции, и поэтому они используются в автоспорте. Далее поговорим про суппорта фиксированного типа.

Конструкция суппорта.

1 – защитный колпачок

2 – штуцер для прокачки

3 – уплотнительное кольцо

4 – поршень суппорта

5 – защитный чехол

6 – тормозной трубопровод

7– корпус суппорта

Установка суппорта

Суппорт жестко крепится непосредственно к поворотному кулаку. Так как суппорта в автоспорте используются универсальные, чтобы их закрепить к конкретному автомобилю используется скоба определенного размера. 

В автоспорте применяется 2 типа крепления суппортов: радиальным и боковым креплением.

Самый распространённый способ крепления суппортов – с боковым креплением. 

Часто его называют – суппорт с ушами. 

У таких суппортов суппорт и его крепление составляют единое целое, и его уши сделаны под конкретный автомобиль. Такая конструкция применяется автопроизводителями на конвейере.

Визуально может показаться что только расстояние между ушами определяет возможность установки суппорта, но на самом деле таких параметров гораздо больше и они отражены на схеме ниже.

Схема установки данного типа суппорта представлена ниже.

Некоторые параметры можно менять проставками для крепления, изменяя вылет диска. Но как видно установка этого суппорта, вернее подбор суппорта под уже установленный тормозной диск имеет ряд больших ограничений.

Поэтому в автоспорте в основном применяется более универсальная конструкция суппорта – с радиальным креплением. У этого суппорта отсутствую уши.

Функцию крепления выполняет скоба (№1 на рисунке)

Соответственно данный способ позволяет одной скобой регулировать многие установочные параметры. В автоспорте эти скобы производятся механиками самостоятельно.

Основными производителями суппортов этого типа являются: WILWOOD, ALCON, BREMBO, AP RACING и другие.

Например на гравийных этапах машина ставится на 15-е диски и переходник изготавливается под тормозной диск меньшего диаметра. В то время как на кольцевые этапы, ставятся 17-е диски, и можно поставить ротор большего размера, и вытачивается соответствующая скоба.

Но и у данного суппорта есть ряд ограничений. В параметрах к каждой модели указан диапазон для размера (диаметра) и ширины тормозного диска.

Следующий важный параметр уже определяет эффективность работы суппорта. Он зависит от количества установленных цилиндров и их размера. Что определят рабочую площадь цилиндров.

Здесь очень важно найти баланс. Тормозной суппорт должен быть подобран, чтобы обеспечивать управляемое торможение автомобиля. Нельзя устанавливать слишком большие тормоза на какую-либо ось, это приведет к неправильному балансу распределения тормозного усилия по осям, и может вызвать негативный эффект.

Количество цилиндров в суппорте не является основанием эффективности суппорта, более важный параметр это площадь цилиндров и равномерность распределения тормозной нагрузки по колодке. Поэтому часто в 6-ти поршневых суппортах размеры цилиндров разные и увеличиваются в размере от переда к задней части – для того что бы оказать более равномерное давление на плоскость колодки, и соответственно тормозного диска.

Для соблюдения баланса основные производители высокопроизводительных систем для автоспорта и тюнинга предлагают свои дорожные киты под конкретные автомобили. Они подобрали оптимальные размеры суппорта, скобы, диаметры, ширины и вылет тормозного диска.

Суппорта также различаются по типу производства и делятся на моноблочные и составные. Моноблочный суппорт вытачивается из цельного куска алюминия, в то время как 2-х составной соединяется из 2х частей специальными высокопрочными болтами. Исконно считается что моноблочная конструкция более надежная, прочная и жесткая. И такие гранды в производстве спортивных тормозных систем, как ALCON производят системы на моноблочных суппортах.

Но также есть много производителей, который производят 2-х составные суппорты и считают это преимуществом. Для соединения 2х частей используются специальные стальные болты, которые обладаю почти в 3 раза большим модулем упругости чем алюминий. Производство такого суппорта обходится дешевле. Есть конечно экзотические сплавы алюминия, которые используются в Формуле 1, и которые имеют тот же модуль упругости что и сталь, но они очень дорогие. Еще одним преимуществом стали является повышение модуля упругости с ростом температуры, в то время как алюминий наоборот ее теряет.

Довольно часто возникает вопрос, как часто нужно обслуживать спортивные суппорта. Конкретного срока нет, все зависит непосредственно только от интенсивности использования и окружающей среды. Если суппорт не течет и его не клинит, то нет необходимости его ремонта. Но это не освобождает от ежегодной замены тормозной жидкости, которая теряет свои свойства со временем.

Очень важно понимать что суппорт в автоспорте подвергается значительно большим нагрузкам чем суппорт городского автомобиля. Температурный режим работы такого суппорта должен быть выше. И одна из основных задач в проектирование суппорта обеспечить защиту от передачи тепла от колодки на суппорт, поршни, тормозную жидкость. 

В автоспорте в конструкции суппорта убирают грязезащитные чехлы (пыльники), так как невозможно сохранить свойства резины при длительных нагрузках с высокой температурой.

Компания WILWOOD совсем недавно представила еще более технологичный вид тормозного поршня, про изведенного по технологии Thermlock®. 

Основная задача такого поршня создать тепловой барьер для передачи тепла от колодки к остальным частям тормозной системы. Используется составная конструкция объединяющая защитный экран из нержавеющей стали и оболочку покрытую алюминием, что позволяет уменьшить передачу тепла на 25%. Уменьшение температуры дает больший срок жизни уплотнительным кольцам, и не вызывает закипание тормозной жидкости, увеличивает срок эксплуатации самого суппорта и поршней, и уменьшает необходимость сервисного обслуживания. Это технология была разработана для гонок серии NASCAR, где температуры, в тормозной системе, порой достигают экстремальных, и сейчас WILWOOD переносит ее на линейку своих суппортов.

Суппорт один из самых технологичных элементов тормозной системы и от его качества и надежности в большей степени зависти работа блока тормозов. Мы настоятельно рекомендуем Вас покупать тормозные компоненты только от проверенных производителей, которые используют качественные материалы для их производства. Не видитесь на дешевые цены азиатских аналогов тормозных систем, в нашем климате они не долговечны. Хорошие тормоза — это Ваша безопасность на дороге!

В следующем блоке статей мы расскажем про тормозные диски и колодки. Очень надеемся, что наши статьи помогают Вам сделать правильный выбор.

Список статей

Поделиться ссылкой:

Тормозной суппорт. Устройство и особенности

История применения дисковых тормозных механизмов

Считается, что первую модель дискового тормозного механизма разработал англичанин Фредерик Ланчестер приблизительно в 1890 году. В его схеме впервые был использован суппорт, сжимающий тормозные колодки. Однако в то время еще не существовало материалов для массового производства дисковых тормозов, и о конструкции благополучно забыли. Популярностью дисковых тормозов мир обязан авиационной промышленности. Во время Второй мировой войны их устанавливали на шасси боевых самолетов. В начале пятидесятых дисковые тормоза стали активно применять на спортивных автомобилях, а через некоторое время начали устанавливать и на серийные модели. Впервые дисковые тормоза в штатной модификации были установлены на передней оси Chrysler Crown Imperial 1949 модельного года.

Устройство, принцип работы и виды тормозных суппортов. Плюсы и минусы.

В процессе эволюции дисковых тормозов выявились две отдельные «ветви» развития — тормозные суппорты фиксированной конструкции и с так называемой «плавающей скобой».

Фиксированные суппорта хронологически появились раньше, чем тормозные механизмы с плавающей скобой. Суппорт фиксированного типа состоит из металлического корпуса и расположенных симметрично с двух сторон от тормозного диска рабочих цилиндров. Корпус жестко закреплен на кулаке передней или задней подвески. При нажатии на тормоз колодки прижимаются к диску одновременно с двух сторон. В разведенном состоянии колодки удерживаются на месте пружинами особой формы. Для обеспечения одновременного срабатывания поршней тормозная жидкость подается при помощи разветвленной системой трубок одновременно во все цилиндры. За счет того, что в механизме используется несколько цилиндров, фиксированные тормоза обладают большой эффективностью. Их ставят на автомобили, обладающие большой массой (например Mercedes-Benz G-класс W463) или спортивные автомобили. Устройства такого типа производят специализированные компании по производству спортивных запчастей, такие как Brembo.

Тормозные механизмы этого типа отличаются от фиксированных тем, что на одной стороне колодка постоянно находится на одном месте. Суппорт с плавающей скобой состоит из кронштейна и корпуса цилиндра, закрепленного с внутренней стороны колеса. В корпусе цилиндра установлен один (реже два) поршень. При торможении поршень надавливает на вторую колодку, находящуюся перед ним. Таким образом, сначала начинает двигаться колодка, а когда она прижимается к плоскости диска, плавающая скоба суппорта начинает перемещаться навстречу поршню по направляющим пальцам, в результате чего к тормозному диску прижимается вторая, внешняя колодка.

Механизм этого типа проще, дешевле в производстве и обладает небольшим размером. Тормоза этого типа получили распространение на недорогих автомобилях гольф-класса, оснащенных штатными дисками малого диаметра.

Вопросы эксплуатации и модернизация тормозных суппортов

Автолюбителю, следящему за автомобилем самостоятельно, важно знать порядок обслуживания тормозной системы автомобиля.

1. Необходимо хотя бы раз в месяц осматривать элементы тормозной системы, в том числе и тормозные суппорты, на предмет подтекания тормозной жидкости. При осмотре тормозных суппортов следует обратить внимание на пыльник поршня рабочего цилиндра и место соединения шланга с суппортом. При обнаружении следов подтеков срочно найти их причину и устранить ее.

2. Не реже чем раз в два года эксплуатации автомобиля полностью менять тормозную жидкость в системе. Так как она обладает таким свойством как гигроскопичность — способность впитывать влагу из воздуха. Наличие воды в составе тормозной жидкости, это, во-первых — ватные и непослушные тормоза, во-вторых – не откручивающиеся соединения трубок и шлангов тормозной системы — из-за появления следов коррозии. Следствием несвоевременной замены тормозной жидкости может стать закисание поршня в рабочем тормозном цилиндре. Для устранения этой неисправности цилиндр придется заменить.

3. Все современные тормозные колодки оборудованы сигнализаторами износа. При замене колодок нужно обратить внимание на равномерность их износа. Если износ неравномерный – то, скорее всего, закисли направляющие пальцы плавающей скобы. Для устранения неисправности необходимо заменить смазку и разработать направляющую втулку.

Модернизация

Замена тормозных суппортов на более производительные — естественное продолжение тюнинга автомобиля, если первым этапом стало увеличение мощности двигателя. Для усиления тормозной системы автомобиля штатные суппорта обычно заменяют на суппорты с большим количеством рабочих цилиндров или на суппорты с большим диаметром рабочего цилиндра. Такие вмешательства, как правило, происходят в паре с заменой тормозных дисков на диски большего диаметра и с усовершенствованной вентиляцией. Тормозные суппорты с 4-12 поршневым механизмом создают намного большее прижимное усилие, которое равномерно и оптимально распределяется по площади колодки. При этом с 8-12 поршневыми суппортами требуется уже четыре колодки на суппорт. После замены суппортов необходимо проверять эффективность системы на специальном диагностическом стенде.

Как работают задние дисковые тормоза – АвтоТоп

Тормоза, что в жизни, что в автомобиле представляют собой наиглавнейшую составляющую безопасности. Немаловажно правильно анализировать их состояние и вовремя менять. На сегодняшний момент существуют два вида данного механизма: барабанные и дисковые тормоза. В первом случае основное торможение производит барабан, во втором, соответственно, диск.

На Санг Енг Актионах установлены и на передние, и на задние колеса, дисковые гидравлические тормоза. Рассмотрим устройство, а также главное отличие двух тормозных систем.

Составляющие тормозного механизма:

Суппорт – это скоба в чугунном или алюминиевом корпусе. Его крепят на поворотный кулак. Внутри корпуса суппорта находятся поршни. Именно они во время торможения давят на тормозные колодки и прижимают их к диску. Конструктив суппорта позволяет сделать его плавающим, тогда он имеет возможность перемещаться вдоль тормозного диска по горизонтальным направляющим.

На корпусе суппорта также можно найти цилиндр с внутренним поршнем. Скопившейся воздух удаляется прокачкой тормозов с помощью штуцера.

Тормозными колодками называют обычные металлические пластинки с фрикционными вкладышами для лучшего торможения. Они находятся по бокам тормозного диска.

Тормозной диск болтами крепится на саму ступицу колеса, с которой он одновременно и вращается.

Спецы своего дела делят дисковые тормоза еще на две группы по применяемым суппортам (скобам):

Первый вариант предполагает, что скоба будет перемещаться по определенным направляющим, и будет иметь всего лишь один поршень для торможения. Второй вариант с фиксированной скобой имеет в механизме два поршня, расположенные с разных сторон от диска.

Дополнительные поршни подразумевают и дополнительное создаваемое тормозное усилие колодки к диску, тем самым улучшая и торможение всего автомобиля.

В обычных автомобилях применяются тормозные механизмы с плавающим суппортом. Они намного дешевле сложной системы с фиксированной скобой.

Тормоза с несколькими парами поршней применяются в гоночной индустрии для более мощных автомобилей.

Дисковые тормоза, как и любые другие тормоза, предназначены для уменьшения скорости движения автомобиля. Рабочий процесс дисковых тормозов можно описать примерно так:

1. Система начинает работать, как только водитель нажмет на педаль тормоза. В первую очередь необходимо создать давление в тормозных трубках.
2. Если тормоза с неподвижной скобой: под давлением жидкости поршни по обе стороны тормозного диска начинают прижимать к нему тормозные колодки. Если тормоза с плавающим суппортом, то давление взаимодействует и с поршнем, и с корпусом скобы. Перемещаясь по диску, суппорт прижимает к нему колодку с другой стороны.
3. Зажатому между двух колодок диску ничего не остается, как тереться о них и снижать скорость вращения колес автомобиля.
4. Как только водитель отпускает педаль тормоза, давление в трубках прекращается. Поршень и колодки принимают исходное положение и больше не оказывают сопротивление вращению колеса.

Тормозные диски изготавливают из:

Как уже Вы, наверное, поняли чугунные диски – самые недорогие из приведенного списка. Помимо большого плюса в стоимости, они имеют отличные фрикционные качества и в процессе работы мало изнашиваются. На этом достоинства данного материала заканчиваются. Чугун боится резких скачков температуры: его коробит и трескает, что само-собой плохо для тормозов. Еще надо не забывать, что этот материал относится к разряду изрядно тяжелых и изрядно ржавеющих.

Тормозные диски из нержавейки проигрывают чугуну по фрикционным свойствам, зато они не боятся перепада температур.

Карбоновые диски относительно невелики по весу, с большим коэффициентом трения и рабочим диапазоном, что очень хорошо для тормозов. Проигрывают они лишь в цене. Да и нормально работать карбон начинают только после предварительного прогрева.

Стоимость карбоновых дисков соизмерима со стоимостью целого небольшого автомобиля!

Если сравнивать с карбоном, то керамические тормоза проигрывают ему по коэффициенту трения, но никто не отменяет другие преимущества:

— устойчивое состояние при повышенных температурах;

— невосприимчивость к коррозии;

— высокие прочностные характеристики;

— небольшая масса материала;

— большой срок эксплуатации.

Далее перечислю минусы керамических тормозов:

— недостаточная работоспособность керамики при пониженных температурах;

— присутствие скрипа при работе.

Тормозные диски делятся еще на вентилируемые и перфорированные.

Вентилируемые диски лучше отводят тепло с поверхности благодаря полостям между двух пластинок. Их применяют для материалов с рабочей температурой 200-300˚С. Перфорированные диски отличаются специальными насечками на поверхности. Такая перфорация отводит продукты износа тормозных колодок и обеспечивает стабильное трение.

Фрикционные накладки тормозных колодок изготавливают из различных материалов. Вот в зависимости от них колодки бывают:

Асбестовые колодки применяются редко. Они вредны для здоровья человека, поэтому их замена требует определенных условий для безопасности. Стоимость безасбестовых колодок варьируется в зависимости от компонента, который применяется в роли армирования: сталь, медь и т.д.

Органические колодки – это наилучший вариант из представленных на рынке. Они обладают превосходными тормозными свойствами. Правда стоит учесть, что органические волокна отнюдь недешевы.

Эксплуатация дисков

Большую роль при износе тормозных дисков влияет стиль и особенности вождения автомобилем. После пройденного километража немало важно и качество дорожного покрытия. Износостойкость тормозов также зависит качества и материала изготовления диска.

Тормозная система у Ssang Yong Actyon

Необходимая для торможения толщина диска определяется в зависимости от марки и модели автомобиля. Ведь тормоза должны останавливать автомобиль по нормативным значениям, не зависимо от массы и мощности.

Толщина переднего тормозного диска варьируется от 22 до 25 мм, для заднего допускается меньше – от 7 до 10 мм.

Кроме параметров самого диска, существуют несколько факторов указывающих о необходимости замены тормозов или хотя бы их диагностики:

— толчки при торможении;

— явные механические недочеты;

— ухудшение тормозных характеристик;

— недостаточный уровень рабочей жидкости.

Эксплуатация колодок

Те факторы, которые оказывают влияние на изнашивание тормозных дисков, также взаимодействуют и с колодками. На передних колесах они изнашиваются быстрее, чем на задних, так как основная нагрузка ложиться именно на перед автомобиля. В случае замены колодки меняют по осям – на всех передних или задних колесах.

Неравномерность в износе тормозных колодок может быть связан с неисправностью рабочих цилиндров, и, соответственно, подаваемом ими различном давлении на тормоза. Разница толщины накладки колодок в 1,5-2 мм говорит о неполадках в системе.

Перечислим способы распознавания, при которых необходима замена тормозных колодок:

— При визуальном осмотре. Толщина фрикционной накладки 2-3 мм считается недостаточной.

— Механический способ. Колодки могут иметь специальные металлические пластины, которые при истирании накладок до 2-2,5 мм будут соприкасаться с диском и издавать неприятный скрежет.

— Электронный способ. На тормозную колодку устанавливают датчик износа, который при соприкосновении с диском замкнет цепь, и на приборной панели тут же загорится индикатор.

Рассмотрим, какие преимущества имеются у дисковых тормозов:

• Работу дисковых тормозов не затрудняет попадание воды или грязи;
• Дисковым тормозам не страшны повышения температуры;
• Они могут иметь более эффективное охлаждение;
• Малогабаритны;
• Имеют небольшой вес;
• Дисковые тормоза просты в обслуживании.

Основными недостатками тормозов на основе диска можно назвать их высокую стоимость и меньшую эффективность при торможении, чем у барабанных аналогов.

Исправная работа механизма торможения – одна из основных составляющих безопасного управления транспортным средством. Поэтому правилами дорожного движения категорически запрещена езда на автомобиле с неисправными тормозами. В этой статье речь пойдет о том, каково устройство и принцип работы тормозной системы.

Устройство механизма торможения

Тормозная система на современных авто может включать в себя 3 или 4 контура, выполняющих разные задачи. К ним следует отнести:

• Основной.
• Дублирующий.
• Стояночный (ручной, горный).
• Вспомогательный.

Рабочая система

Главную роль среди перечисленных систем играет основная (рабочая). Она используется непосредственно во время езды и предназначена для замедления ТС вплоть (при необходимости) до полной остановки. Существует два типа рабочих систем:

Специальные колодки в механизмах первого типа при нажатии педали сжимают диск с двух сторон, не давая ему вращаться и останавливая колесо. В системах второго типа колодки устанавливаются внутри колесного барабана. При надавливании на педаль они распирают его, препятствуя вращению колеса.

Дублирующий тормоз

Дублирующий механизм выполняет страховочную роль, вступая в работу при отказе основного. На одних моделях она полностью дублирует задние, а также передние тормоза, на других ее действие распределяется только на одну из частей (чаще всего на задние цилиндры). Иногда эта функция возлагается на ручной тормоз.

Стояночный механизм

Стояночный (горный, ручной) тормоз предназначен для обеспечения устойчивости машины на месте стоянки. Отпуская тормозную педаль, водитель отключает основную систему. Если площадка, выбранная для остановки, имеет даже незначительный уклон, авто может запросто покатиться, и не остановится, пока не упрется во что-либо на пути. «Чем-либо» может оказаться другой автомобиль, стенка здания или дерево, и тогда повреждения практически гарантированы. Дополнительной функцией ручника является удерживание машины на склоне, если она заглохла во время подъема. В этом случае для того, чтобы тронуться с места, водитель плавно отпускает сцепление, одновременно нажимая акселератор и опуская рычаг горного тормоза. При синхронном выполнении этих действий автомобиль назад не покатится.

Привод ручного тормоза ВАЗ 2106: 1 — чехол; 2 — передний трос; 3 — рычаг; 4 — кнопка; 5 — пружина тяги; 6 — тяга защелки; 7 — втулка; 8 — ролик; 9 — направляющая заднего троса; 10 — распорная втулка; 11 — оттяжная пружина; 12 — задний трос; 13 — кронштейн заднего троса

Вспомогательная система

Вспомогательные тормозные механизмы устанавливаются на крупногабаритные и тяжеловесные машины, используемые для перевозки различных грузов на дальние расстояния. Они позволяют частично разгрузить основную систему, когда автомобиль в течение достаточно длительного времени затормаживается на дорогах, проходящих по холмам или расположенным в горах.

Принцип работы гидравлической тормозной системы

Работа гидравлического механизма торможения происходит в таком порядке:

• При нажатии педали происходит передача механического усилия к поршню ГТЦ.
• При движении внутри главного цилиндра поршень создает увеличенное давление ТЖ в шлангах (трубках), перемещаясь внутри которых, жидкость поступает в колесные цилиндры.
• Поршни начинают двигаться, когда жидкость, поступая в цилиндры, оказывает на них давление. В свою очередь они воздействуют на колодки, в результате чего они в зависимости от типа системы сдвигаются, сжимая с двух сторон и блокируя тормозной диск, либо раздвигаются, распирая изнутри барабан.
• Тормозные планки, вступая в плотный контакт с поверхностью диска (барабана), замедляют движение колеса. Таким образом, автомобиль может снизить скорость до нужного предела или полностью остановиться.

1 — тормозной диск; 2 — скоба тормозного механизма передних колес; 3 — передний контур; 4 — главный тормозной цилиндр; 5 — бачок с датчиком аварийного падения уровня тормозной жидкости; 6 — вакуумный усилитель; 7 — толкатель; 8 — педаль тормоза; 9 — выключатель света торможения; 10 — тормозные колодки задних колес; 11 — тормозной цилиндр задних колес; 12 — задний контур; 13 — кожух полуоси заднего моста; 14 — нагрузочная пружина; 15 — регулятор давления; 16 — задние тросы; 17 — уравнитель; 18 — передний (центральный) трос; 19 — рычаг стояночного тормоза; 20 — сигнализатор аварийного падения уровня тормозной жидкости; 21 — выключатель сигнализатора стояночного тормоза; 22 — тормозная колодка передних колес

Все это происходит, когда водитель жмет на педаль, сообщая тормозу физическое усилие. Когда нога убирается с педали, происходит выравнивание давления жидкости внутри механизма, после чего поршень ГТЦ возвращается на свое место. Возвратные пружины, воздействуя на колодки, убирают их от поверхности диска (со стенок барабана).

В состав простейшего гидропривода входят:

• Тормозная педаль.
• Главный цилиндр (ГТЦ).
• Колесные цилиндры.
• Шланги и трубки.
• Регулятор давления (РД).
• Вакуумный усилитель (присутствует не во всех системах).

ГТЦ в различных машинах могут слегка отличаться по конструкции, но при этом принцип работы у них всегда одинаков. Бачок для тормозной жидкости соединен с основной магистралью, благодаря чему при работе тормозного механизма постоянно компенсируются:

• Утечка жидкого состава через уплотнения цилиндров.
• Увеличение объема колесных цилиндров при стирании фрикционных накладок на колодках.
• Расширение ТЖ в результате нагревания.

Контуры управления торможением могут быть диагональными или параллельными, они разделены с помощью ГТЦ. Благодаря этой схеме тормозная система не утрачивает работоспособности, даже если один из контуров выходит из строя. Это способствует надежной работе механизма и безопасному управлению транспортным средством.

Регулятор давления

Задача этой детали состоит в том, чтобы во время быстрого торможения уменьшить давление в задних колесных цилиндрах. Дело в том, что когда водитель интенсивно нажимает тормозную педаль, срабатывает сила инерции, за счет которой масса, а значит, и центр тяжести машины уходит вперед, а колеса, расположенные на задней оси, мгновенно разгружаются. Это может стать причиной заноса, и регулятор перераспределяет давление, чтобы задние колеса не потеряли контакт с дорожной поверхностью.

1 — корпус регулятора давления тормозов; 2 — поршень; 3 — защитный колпачок; 4, 8 — стопорные кольца; 5 — втулка поршня; 6 — пружина поршня; 7 — втулка корпуса; 9, 22 — опорные шайбы; 10 — уплотнительные кольца толкателя; 11 — опорная тарелка; 12 — пружина втулки толкателя; 13 — кольцо уплотнительное седла клапана; 14 — седло клапана; 15 — уплотнительная прокладка; 16 — пробка; 17 — пружина клапана; 18 — клапан; 19 — втулка толкателя; 20 — толкатель; 21 — уплотнитель головки поршня; 23 — уплотнитель штока поршня; 24 — заглушка; A, D — камеры, соединенные с главным цилиндром; В, С — камеры, соединенные с колесными цилиндрами задних тормозов; К, М, Н — зазоры; Е — дренажное отверстие

Вакуумный усилитель тормозов (ВУТ)

Этот элемент отвечает за повышение давления рабочей жидкости в механизме торможения. Как правило, он включается в общий модуль с ГТЦ. В состав ВУТ входит круговая камера, которая разделена внутри на 2 части посредством упругой диафрагмы. Одна из частей камеры соединена с впускным коллектором силового агрегата с помощью клапана. Там создается вакуум, в то время как вторая часть сообщается с атмосферой. Надавливание педали способствует повышению давления, которое передает вакуум на поршень ГТЦ. В результате значительно увеличивается сила, с которой планки система торможения прижимаются к поверхности диска (барабана).

Вакуумный усилитель: 1 – фланец крепления наконечника; 2 – шток; 3 – возвратная пружина диафрагмы; 4 – уплотнительное кольцо фланца главного цилиндра; 5 – главный цилиндр; 6 – шпилька усилителя; 7 – корпус усилителя; 8 – диафрагма; 9 – крышка корпуса усилителя; 10 – поршень; 11 – защитный чехол корпуса клапана; 12 – толкатель; 13 – возвратная пружина толкателя; 14 – пружина клапана; 15 – клапан; 16 – буфер штока; 17 – корпус клапана; А – вакуумная камера; В – атмосферная камера; С, D – каналы

Разновидности тормозных механизмов

Задача работающего механизма заключается в создании механического момента, который будет препятствовать движению колес. В основе его функции лежит сила трения соприкасающихся поверхностей. Как было сказано выше, существуют следующие виды основных тормозов: барабанные и дисковые.

Барабанные тормоза

Оснащены тормозными колодками, которые имеют полукруглую форму. Наружные стороны этих элементов оборудуются фрикционными накладками. Верхние части деталей под воздействием поршней колесных тормозных цилиндров раздвигаются, в то время как нижние жестко зафиксированы на неподвижной оси. В обычном положении колодки, удерживаемые пружинами, плотно соприкасаются поверхностями. При надавливании педали поршни раздвигают планки, которые распирают изнутри вращающийся барабан. Взаимное трение элементов замедляет крутящееся колесо до нужной скорости или остановки.

Тормозной барабан: 1. Пробка для прокачки тормозной жидкости; 2. Рабочий тормозной цилиндр; 3. Пружина; 4. Основа тормозной колодки барабанного типа; 5. Материал тормозной колодки; 6. Тормозной барабан; 7. Шпилька; 8. Пружина; 9. Пружина

Дисковые тормоза

Дисковые механизмы оборудуются суппортом, который на разных моделях бывает подвижным или неподвижным. Если эта деталь подвижна, она обеспечивает равномерный износ накладок, а также одинаковый промежуток между колодками и поверхностью тормозного диска независимо от того, насколько сработался фрикционный материал. Крепление суппорта производится посредством кронштейна на подвеске. Рабочие цилиндры устанавливаются в имеющиеся на суппорте специальные пазы. Поверхность диска гладкая, для эффективного воздушного охлаждения на ней имеются отверстия. Деталь крепится на колесной ступице.

1 — тормозной диск; 2 —
направляющая колодок;
3 — суппорт;
4 — тормозные колодки;
5 — цилиндр;
6 — поршень;
7 — сигнализатор износа колодок;
8 — уплотнительное кольцо;
9 — защитный чехол направляющего пальца;
10 — направляющий палец;
11 — защитный кожух.

Фрикционные накладки планок в обычном положении посредством пружин прижимаются к суппорту. Поршень цилиндра колеса при надавливании на педаль прижимает колодки к диску, затормаживая его. Современные автомобили оснащаются механическими или электронными датчиками износа. Если фрикционный материал стерт до критического уровня, эти устройства оповещают водителя о неисправности: механический индикатор – свистом и скрипом при торможении, а электронный – загоранием значка на панели приборов.

Преимущества дисковых тормозов

В сравнении с барабанными тормозами дисковые обладают рядом достоинств:

• Поверхность элементов практически не меняется при нагревании благодаря высокой температурной устойчивости. Поэтому, если даже диск имеет достаточно высокую температуру, тормозной момент не ухудшается.
• Отверстия на диске способствуют высокой эффективности воздушного охлаждения.
• При торможении колодки прилегают к диску всей поверхностью накладки, что увеличивает чувствительность системы и уменьшает тормозной путь.
• Дисковый механизм более компактен и имеет меньшую массу.
• Дисковые тормоза быстрее срабатывают при надавливании на педаль, чем барабанные.
• Эффективное гашение инерции передними дисковыми тормозами (до 70%).

Помимо этого, замена колодок тормозных механизмов происходит проще и быстрее, поскольку накладки таких планок не нужно подгонять и обтачивать.

В этом материале мы рассмотрели, как работает тормозная система, разобрались с ее устройством и разновидностями. Подводя итоги, напомним, что за ее исправностью необходимо постоянно и тщательно следить, своевременно заменяя вышедшие из строя детали. Небрежное отношение может привести к серьезнейшим последствиям, поскольку от исправности механизма торможения напрямую зависит безопасность езды.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

У большинства современных автомобилей дисковые тормоза на передних колесах, а у некоторых – на всех четырех.

Дисковый тормоз – часть тормозной системы, которая фактически и помогает автомобилю остановиться. Самый распространенный тип дискового тормоза – однопоршневой плавающий суппорт. В этой статье мы расскажем об этом типе дискового тормоза.

Основное устройство дискового тормоза.

Местоположение дисковых тормозов в автомобиле.

Главные компоненты дискового тормоза:

-Суппорт с поршнем.

-Ротор, крепящийся к ступице.

Дисковый тормоз очень похож на тормоза велосипеда, которые имеют суппорт, прижимающий тормозные колодки к колесу. Но тут тормозные колодки сжимают не само колесо, а ротор, и воздействие происходит гидравлическим путем, а не через кабель. Трение колодок и диска приводит к тому, что диск замедляет ход.

Движущийся автомобиль обладает определенным количеством кинетической энергии, и тормозам необходимо погасить ее, чтобы остановить автомобиль. Как же тормоза это делают? Каждый раз, как только Вы останавливаете автомобиль, тормоза преобразовывают кинетическую энергию в тепло от трения колодок и дисков. Естественно они нагреваются, и весьма ощутимо. Поэтому большинство тормозных дисков делаются вентилированными.

Вентилированные тормоза обладают лопастями, находящимися между двух сторон диска, они прогоняют воздух сквозь диск, обеспечивая охлаждение.

Саморегулирующиеся тормоза.

Однопоршневый дисковый тормоз с плавающей скобой является самоцентрирующимся и саморегулирующимся. Такой суппорт способен скользить из стороны в сторону, двигаясь таким образом к центру каждый раз, как только начинает работать тормоз. Так как нет никакой пружины, которая отталкивает колодки от диска, колодки постоянно соприкасаются с ротором (но резиновое уплотнение поршня, и любое колебание в роторе может отодвинуть колодки на небольшое расстояние от ротора). Это важно, поскольку поршни в тормозах намного больше в диаметре чем те, которые находятся в главном цилиндре. Если бы тормозные поршни уходили в цилиндры, то пришлось бы несколько раз нажать педаль тормоза, для того, чтобы впрыснуть достаточное количество жидкости в тормозной цилиндр с целью приведения тормозных колодок в действие.

Раньше автомобили обладали двух, а то и четырех поршневым суппортом . Поршень (или два) на каждой стороне ротора вымещал колодку со своей стороны. От этого отказались, т.к. одно-поршневые конструкции являются более дешевыми и надежными.

Ручной тормоз.

В случае полного отказа основной системы торможения в автомобилях с дисковыми тормозами на всех четырех колесах, ручной тормоз приводится в действие отдельной системой. В большинстве автомобилей, чтобы привести в действие ручной тормоз, используется специальный трос(кабель).

У некоторых автомобилей с дисковыми тормозами на всех четырех колесах есть отдельный барабанный тормоз, встроенный ступицу задних колес. Этот барабанный тормоз используется только аварийной тормозной системы, и приводится в действие только кабелем; он не имеет гидравлики. У других автомобилей есть рычаг, который поворачивает винт, или приводит в действие кулачок, который давит на поршень дискового тормоза.

Сервисное обслуживание тормозов.

Наиболее распространенный тип обслуживания тормозов – замена колодок. Обычно на тормозных колодках имеется металлический элемент – индикатор износа.

Когда фрикционный материал стирается, индикатор износа взаимодействует с диском, издавая резкий звук. Это означает, что пришло время менять колодки. В суппорте имеется смотровое отверстие, чтобы видеть, сколько фрикционного материала осталось на колодках.

Иногда, на тормозной поверхности ротора возникают повреждения, например канавки различной глубины. Это может случиться если изношенная колодка находится в автомобиле слишком долго. Тормозные роторы могут также деформироваться, то есть потерять свою плоскостность. Если это случается, тормоза могут дрожать или вибрировать, когда вы останавливаетесь. Обе проблемы могут быть устранены путем повторной чистовой обработки (так называемая механическая обработка) ротора. Некоторое количество материала удаляется с обеих сторон ротора, чтобы восстановить плоскую и гладкую поверхность.

Вам не нужно проводить повторную полировку всякий раз, когда происходит замена колодок, а только если они деформированы или повреждены. На самом деле, полировка роторов, производимая чаще, чем требуется может привести к уменьшию срока их службы. Поскольку данная операция стирает материал, с каждой последующей полировкой роторы тормоза становятся тоньше. У всех тормозных роторов есть требования по минимально допустимой толщине. Эти требования можно найти в заводской инструкции.

Общие сведения об дисковых тормозах

07.05.2010

Дисковые тормоза

Дисковые тормоза более эффективны, чем большинство барабанных тормозов. Во многих новых автомобилях дисковые тормоза используются вследствие более высоких значений скорости автомобиля и большей массы автомобиля. Вращающийся тормозной диск останавливает в результате трения тормозных колодок о поверхность диска. Дисковые тормоза также преобразовывают энергию движения автомобиля или скорость в тепловую энергию, используя трение. Дисковые тормоза были разработаны как более эффективный способ остановки автомобиля. Хотя барабанные тормоза работают хорошо, при торможении в них генерируется много тепла и пыли. Дисковые тормоза работают при более низких значениях температуры, потому что дисковые тормоза открыты воздействию воздушного потока, обтекающего автомобиль. Кроме того, дисковые тормоза — это самоочищающиеся тормоза. Они имеют больший ресурс и больший срок службы. В дисковых тормозах для замедления и остановки автомобиля используются две фрикционные колодки, прижимающиеся к вращающемуся диску.

Работа дисковых тормозов

Давление тормозной жидкости в системе гидропривода тормозов заставляет поршень выходить из суппорта. Внутренняя тормозная колодка прижимается к поршню. При перемещении поршня тормозная колодка входит в контакт с тормозным диском. Реактивное давление от контакта с диском отводит суппорт тормоза в обратном направлении. Это движение вводит внешнюю тормозную колодку в контакт с противоположной стороной тормозного диска. Теперь диск зажимается уже между двумя тормозными колодками. По мере увеличения тормозного давления, тормозной диск зажимается все более плотно, и частота вращения диска уменьшается. В результате уменьшается скорость автомобиля. Как и в случае барабанных тормозов, колодки следует иногда заменять, а тормозные диски могут нуждаться в механической обработке (шлифовке).

Суппорт тормоза

Суппорт тормоза крепится к мосту и не вращается вместе с колесом. Суппорт тормоза выглядит и работает во многом подобно  C-образному зажиму или скобе. Суппорт тормоза может иметь один или несколько гидравлических поршней и оснащается уплотнениями, позволяющими поддерживать гидравлическую жидкость и не впускать грязь. В суппортах имеется один или несколько винтов удаления воздуха, используемых для удаления воздуха из гидравлической системы. В суппортах тормоза могут использоваться один или два поршня, служащих для поджатия тормозных колодок к тормозному диску. Тормозные колодки удерживаются в требуемом положении суппортом тормоза. В зависимости от изготовителя суппорты тормоза крепятся к мосту, используя различного типа держатели.

Имеются три типа тормозных суппортов:
фиксированный, плавающий и увеличенный плавающий.
 
Фиксированный суппорт тормоза

Фиксированный суппорт тормоза — это старейший тип дискового тормоза. В дисковых тормозах с фиксированным суппортом имеются два поршня, использующих гидравлическое давление для поджатия фрикционных накладок/ колодок к обеим сторонам вращающегося тормозного диска. Поршни располагаются в фиксированном суппорте и отжимают колодки внутрь, вводя их в контакт с тормозным диском.

Плавающий суппорт тормоза

Плавающий суппорт тормоза использует гидравлическое давление и имеет один или несколько поршней, прижимающих колодку к тормозному диску. Суппорт имеет такую конструкцию, что может перемещаться на направляющих пальцах, а т.к. суппорт не зафиксирован, он может перемещаться или “плавать”. “Плавающее” действие позволяет суппорту перемещаться в направлении, противоположном направлению поршня, и подтягивает внешнюю тормозную колодку к тормозному диску, одновременно прижимая обе колодки к тормозному диску. Плавающий суппорт тормоза используется, когда имеется небольшое пространство между суппортом
и колесом в сборе.

Увеличенный плавающий суппорт тормоза

Увеличенный плавающий суппорт тормоза во многом работает подобно плавающему суппорту тормоза. Такой суппорт использует больший по размеру поршень (поршни) и увеличенные тормозные колодки, что позволяет увеличивать эффективность тормозов. Некоторые увеличенные плавающие суппорты тормоза могут использовать два противоположных поршня, что позволяет еще больше увеличить эффективность торможения.

Тормозные диски обычно гладкие и изготавливаются из чугуна. Большинство тормозных дисков имеют или конструкцию с внутренней вентиляцией или цельную конструкцию, что позволяет отводить тепло. Когда воздух, обтекающий движущийся автомобиль, проходит мимо диска, он забирает от него тепло. Диски с внутренней вентиляцией имеют большую площадь поверхности, чтобы рассеивать тепло, что позволяет им передавать тепло более эффективно, чем цельным дискам. Тормозной диск должен быть абсолютно круглым по периметру и идеально гладким. Тормозной диск, который имеет большое отклонение от плоскостности или неправильное расположение поверхности контакта с тормозными колодками, вызывает плохое и неустойчивое торможение. Чтобы восстановить плоскостность и гладкость поверхности диска тормоза, его можно механически обработать (перешлифовать). Как и в случае тормозных барабанов, тормозные диски имеют минимальную допустимую толщину. Если тормозной диск будет механически обработан таким образом, что его толщина станет меньше минимальной допустимой толщины, может выйти из строя не только сам диск, но и вся система.

Тормозная колодка

Подобно барабанным тормозам, дисковые тормоза также должны иметь некоторый слой фрикционного материала, контактирующего с тормозным диском и вызывающего трение. Т.к. в результате трения генерируется тепло, тормозные колодки должны “уметь” избавляться от тепла и выдерживать зажимное усилие суппорта тормоза. В большинстве тормозных колодок для создания  фрикционного слоя используется комбинация металлических волокон со смолой. Чтобы получить тормозную колодку, фрикционный материал приклеивается к стальной подкладке. Поршень тормозного суппорта прижимает стальную колодку с наклеенным на нее
фрикционным материалом к вращающемуся диску тормоза.

Глава 3 «Дисковые тормоза» из книги «Тормоза спортивного автомобиля» Фред Пун

На этом гоночном автомобиле March Indy установлены дисковые тормоза на всех четырех колесах с двойным главным тормозным цилиндром, управляемым дистанционно с помощью балансирного механизма, поскольку охлаждение тормозов во время гонок на Phoenix International овале длиной 1,6 км является серьезной проблемой. Фото Тот Monroe.

Дисковые тормоза используйся на передних колесах большинства современных дорожных автомобилей на всех четырех колесах большинства гоночных автомобилей. Дисковые тормоза (первые были применены на автомобилях в конце 1940-хгодов, а с 1970-х барабанные тормоза на передних колесах автоюбилей были заменены на дисковые.

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ДИСКОВЫХ ТОРМОЗОВ

Переход с барабанных тормозов на дисковые в автомобильной промышленности связан со следующими преимуществами последних:

• Дисковые тормоза менее подвержены снижению тормозных свойств из-за перегрева;

• Дисковые тормоза лучше охлаждаются;

• Дисковые тормоза лучше сопротивляются воздействию воды и загрязнениям;

• Требуется более редкое техническое обслуживание тормозов;

• Имеется большая поверхность трения при одинаковой массе; 

Основным преимуществом дисковых тормозов по сравнению с барабанными тормозами является их стойкость к снижению тормозных свойств, причинами которой являются:

• Поверхности трения непосредственно открыты для охлажу дающего воздуха;

• Отсутствие тормозного барабана исключает деформацию тормозов.

1- Тормозной шланг; 2- Суппорт; 3- Тормозные колодки; 4- Тормозной диск; 5- Защитный кожух; 6- Шпильки ступицы;  

Основными деталями дисковых тормозов являются суппорт, тормозной диск и защитный экран. Тормозная трубка соединяет гидравлические тормозные цилиндры на обеих сторонах неподвижного суппорта. Многие другие конструкции фиксированных суппортов имеют внутренние соединительные каналы для тормозной жидкости. Фото предоставлено Вendix Corp.

Недостатком дисковых тормозов ляется отсутствие самоусиления, что сказывается при их использовании на тяжелых автомобилях из-за увеличения усилия на педали тормоза. Поэтому дисковые тормоза практически всегда требуют установки усилителя тормозов, в то время как барабанные тормоза с большим усилительным действием могут обходиться без усилителя. Поскольку масса гоночных автомобилей значительно меньше, чем масса дорожных автомобилей, устанавливаемые на них дисковые тормоза обычно не требуют установки усилителя тормозов.

Дисковый тормоз Chrysler Imperial с форсированным двигателем выглядит как барабанный тормоз и работает как сцепление. Такой тормоз не работает как современный дисковый тормоз, его трущиеся поверхности расположены внутри точно обработанного корпуса.

Самой нагретой частью тормоза является металлическая поверхность, контактирующая с фрикционным материалом. На барабанном тормозе эта поверхность находится внутри барабана, а в дисковом тормозе — на внешней поверхности тормозного диска.

При охлаждении барабанного тормоза вначале температура барабана повышается и затем он охлаждается окружающим воздухом. Дисковый тормоз охлаждается немедленно воздухом, продувающим трущиеся поверхности тормозного диска.

 Дисковые тормоза применяются на гоночных автомобилях с середины 1950-х годов. Очень маленький тормозной диск этого автомобиля Chevy мощностью 300 л.с. (221 кВт), выпущенного в 1950-м году, в настоящее время не может быть использован на таких мощных автомобилях.

Тепловое расширение тормозного барабана — увеличение внутреннего диаметра — приводит к увеличению хода педали действием высокой температуры или от усилия тормоза. Деформация тормозного барабана ухудшает характеристики тормозов и может вызвать резкое снижение тормозного действия. Поскольку, в отличии от барабана, тормозной диск являеться плоской деталью, его температурное расширение в большей степени происходит в сторону фрикционного материала,чем наружу, поэтому сжатие диска не может вызвать дефформации достаточно для того , чтобы повлиять на тормозные характеристики.

Отсутствие функции самоусиления означает,что дисковые тормоза в меньшей степени подверженны изменениям коэффициента трения, в то время как работа барабанных тормозов с большим самоусилением, о чем говорилось выше, существенно зависит от изменения трения. Небольшое уменьшение коэфициента трения, вызванное нагревом тормозов, становится еще больше из-за действия самоусиления. Водитель чувствует это по резкому снижению эффективности торможения. Дисковые тормозе просто не так чувствительны как барабанные к изменению силы трения.

Форма тормозного барабан также способствует снижент эффективности тормозов из-за нагрева. Многие органические тормозные накладки при нагрве выделяют газы, которые могут действовать как смазка между тормозной накладкой барабаном, вызывая потерю трения и резкое снижение эфективности тормозов. Цилиндрическая поверхность тормозного барабана подобна подшпнику в двигателе, когда масло находящееся под высоким давлением между коренным подшипником и шейкой коленчатого вала, предохраняет рабочие поверхности от износа, сводя силу трения к минимуму, тормозной барабан и тормозные колодки работают подобным образом, когда между ними оказывается горячий газ выделяющийся из тормозной колодки. Рабочие поверхности барабана и накладки отталкивают друг от друга газом под давлением, уменьшая и снижая эффективность тормозов.

Небольшая рабочая поверхность тормозных колодок в дисковых тормозах и плоская поверхность тормозного диска не моделтруют обойму подшипника. Выделение газа из тормозной накладки здесь может иметь место, но поскольку он здесь не задерживаеться, то практически не оказывает серьёзного влияния на торможение, чем в барабанном тормозе, поскольку дисковый тормоз не создает самоусиления.

Охлаждение дисковых тормозов более эффективно, чем барабанных, потому что контакт поверхности на тормозном диске непосредственно открыты охлаждающему воздуху. Однако это делалает рабочие поверхности дисковых тормозов «потенциально»  более уязвимыми для повреждения от коррозии из-за и воздействия воды. К счастью, постоянное вытирающее действие колодок по тормозному диску поддерживает рабочие  поверхности чистыми. Кроме того, центробежная сила стремится отбросить загрязняющие материалы от тормозного диска наружу.  

Таким образом, дисковые тормоза менее чувствительны к загрязнению, чем барабанные тормоза, хотя с другой стороны, последние хорошо «смазываются» водой. Как отмечалось выше, сильнее действие самоусиления тем менее эффективно торможение. Тормозные колодки дисковых тормозов на большенстве автомобилей легко заменяются.

Обычно тормозные колодки могут быть замененыпосле снятия колеса и простых фиксаторов. В некоторых случаях при установке тормозных колодок потребуеться снять суппорт.

ДИСКОВЫЕ ТОРМОЗА С «МАЛЫМ КОЭФФИЦИЕНТОМ ВЗАИМНОГО ПЕРЕКРЫТИЯ” И ДИСКОВЫЕ ТОРМОЗА. Дисковые тормоза вначале назывались дисковыми тормозами с малым коэффициентом взаимного перекрытия. Этим названием обозначалось их отличие от дисковых тормозов, которые имели круговое расположение фрикционного материала наподобие сцепления. Такой необычный тип дисковых тормозов применялся на автомобиле Chrysler Imperial в начале 1950-х годов, но в дальнейшем эта конструкция была заменена традиционным дисковым тормозом. Многодисковые тормоза с расположением фрикционного материала по всей окружности дисков используются на больших самолетах, а малой авиации применяются обычные дисковые тормоза с “малым взаимным перекрытием». Краткая дискуссия, касающаяся авиационных тормозов, приводится в главе девятой. Проще говоря, я называю стандартные автомобильные дисковые тормоза просто дисковыми тормозами, потому что термин ‘’дисковые тормоза с малым коэффициентом взаимного перекрытия» больше не используется. Я также называю многодисковые авиационные тормоза просто «многодисковые тормоза».

На данном рисунке показано, почему дисковый тормоз охлаждается значительно лучше барабанного тормоза. Охлаждающий воздух начинает охлаждать тормозной барабан только после того, как теплота, выделяющаяся при торможении, проходит через его стенки, в то время как трущиеся поверхности дискового тормоза открыты для доступа воздуха. Теплопередача от тормозного диска к воздуху начинается немедленно после применения тормозов.

Тепловое расширение тормозного барабана осуществляется от тормозных колодок наружу, что увеличивает ход педали тормоза. Тормозной диск дискового тормоза при нагреве лишь немного расширяется в сторону тормозных колодок и, следовательно, проблема большого увеличения хода педали тормоза при нагреве дисковых тормозов, не существует.

Замена тормозных колодок на большинстве дисковых тормозов осуществляется легко. Часто колодки закрепляются быстро снимаемыми штифтами. Новые колодки устанавливаются на свое место в суппорте.

Дисковый тормоз JFZ спроектирован для мощного гоночного автомобиля, назначенного для гонок по овальному треку. Легкий суппорт с четырьмя поршнями является достаточно массивным, чтобы уменьшить деформации и снизить температуру. Фото предоставлено JFZ Engineered Products.

Другим преимуществом дисковых тормозов по сравнению с барабанными является их регулировка. Регулировка барабанных тормозов осуществляется вручную или посредством достаточно сложных устройств автоматической регулировки. Дисковые тормоза проектируются таким образом, что после каждого применения они саморегулируются из-за малого зазора между колодками и тормозным диском.

Тормозной диск имеет рабочие (контактные) поверхности с обеих сторон, в то время как рабочая поверхность тормозного барабана находится внутри него, поэтому охватывающая поверхность дискового тормоза больше, чем барабанного при таком же диаметре и массе. Большая охватывающая поверхность обеспечивает лучшее охлаждение тормозов.

ТОРМОЗНЫЕ ДИСКИ И ПРОСТАВКИ

Тормозные диски обычно изготовляются из чугуна, это самая большая и тяжелая деталь дисковых тормозов. Тормозной диск выполняется плоским с рабочими поверхностями, расположенными с обеих его сторон. Тормозной диск может быть сплошным или с вентиляционными каналами внутри него.

Проставки.

Тормозной диск обычно прикрепляется к проставке, которая в свою очередь прикрепляется к ступице колеса или фланцу моста. Проставка обеспечивает более долгий путь для передачи тепла от трущейся поверхности тормозов к колесным подшипникам, что позволяет поддерживать их температуру достаточно низкой. Иногда проставка выполняется литьем как единое целое с тормозным диском, а иногда изготовляется как отдельная деталь. Проставки изготовляются из чугуна или более легкого алюминиевого сплава. Проставки серийных автомобилей обычно изготовляются из чугуна как одно целое с тормозным диском, а проставки гоночных автомобилей делаются как отдельная деталь из алюминиевого сплава.

Если тормозной диск и проставка выполняются как отдельные детали, то последняя крепится к диску или с помощью болтового соединения, или креплением dog-drive, которое представляет собой серию радиальных прорезей в тормозном диске с металлическими защёлками (собачками), прикрепленными к проставке. Такое крепление действует как шлицевое соединение, передающее крутящий момент от тормозного диска к проставке. Такие защелки позволяют тормозному диску свободно расширяться, оставаясь в то же время сцентрированным по простаке! Такое свободное расширение, исключает нагрузки на проставку, которые могут возникнуть при сильном нагреве тормозного диска. 

Тормозной диск прикрепляется болтами к легкой алюминиевой проставке. Собранная деталь крепится затем болтами к ступице колеса или к фланцу моста. Глубокая проставка при расширении тормозного диска к высокой температуры изгибается и минимизирует таким образом пере дачу теплоты от тормозов к ступице колеса и подшипникам. Фото предоставлено JFZ Engineered Products.

Если проставка крепится к тормозному диску болтами, то при нагреве она должна расширяться вместе с диском, и если она выполнена относително тонкой и гибкой, то опасность разрывов будет исключена. Болтовое соединение между двумя деталями должно осуществляться высокопрочными болтами с плотной посадкой. Для такого соединения часто используются авиационные болты, выполняемые точной механической обработкой. Алюминиевые проставь уменьшают массу тормозов и снижают термические напряжения на тормозном диске. Поскольку алюминиевый сплав расширяется в значительно большей степени, чем чугун, имеет место тенденция уменьшить разницу в термическом расширении, вызванном очень высокой температурой тормозного диска.

Для крепления тормозного диска к проставке гоночного автомобиля АР Racing предпочтительнее применять шлицевое соединение (dog-drive), а не болтовое. Защелки на проставке уходят в прорези, выполненные механической обработкой по краю внутреннего диаметра тормозного диска. Небольшой зазор между защелками проставками и прорезями в тормозном диске позволяют ему равномерно расширяться при нагреве, оставаясь при этом сцентрированными. Грамотно спроектированная и выполненная конструкция АР Racing называется «выстроенной в форме замка”, то есть с зубцами. Фото предоставлено АР Racing.

Кроме того, поскольку твердость алюминиевого сплава составляет примерно одну треть твердости чугуна, то при данной величине термического расширения силы, приложенные к тормозному диску, оказываются значительно меньше. Легкая алюминиевая проставка позволяет улучшить характеристики управления автомобилем. Недостатком проставок из алюминиевого сплава является более высокая, чем у чугуна, теплопроводность, что приводит к большему нагреву колесных подшипников. Конструкция тормозного диска. Тормозной диск имеет много общих признаков с тормозным барабаном. Материалом обеих деталей обычно является чугун, отличающийся хорошей износоустойчивостью и хорошими фрикционными свойствами, высокими твердостью и прочностью при высоких температурах. Чугун легко поддается механической обработке и является относительнодешевым материалом. Размеры тормозного диска берутся по его наружному диаметру и общей толщине поперечного сечения между двумя рабочими поверхностями, диаметр тормозного диска обычно ограничивается размерами колеса, а вентилируемый тормозной диск всегда толще сплошного. 

На этом тормозном диске гоночного автомобиля для уменьшения его массы удалена часть металла с наружной кромки, а на лицевой стороне механической обработкой выполнены прорези для снижения вероятности проявления низкой эффективности тормозов.

Площадь охвата тормоза является важной мерой его эффективности. Для дискового тормоза это общая площадь контакта с двумя тормозными колодками при одном повороте диска. Обобщенная (комбинированная) площадь охвата всех тормозов, делённая на массу автомобиля, является одним из способов определения, насколько эффективны тормоза этого автомобиля. В хорошо спроектированных тормозах большое значение отношения площади охвата на тонну автомобиля означает высокую эффективность тормозной системы. Значения площади охвата для различных автомобилей приводятся на странице 38. Некоторые тормозные диски имеют на рабочих поверхностях прорези или отверстия, выполненные механической обработкой. Они уменьшают образование горячих газов и частиц пыли между тормозным диском и колодками. Несмотря на то, что снижение эффективности тормозов, вызванное образованием газов, в дисковых тормозах менее вероятно, чем в барабанных, тем не менее оно может иметь место. В большей мере это явление присуще тормозам с большими тормозными колодками, поскольку для удаления горячего газа из больших колодок требуется больше времени, чем из колодок небольшого размера. 

На этой усовершенствованной конструкции тормозного диска АР Racing Sphericone видны литые выступы внутри вентиляционных отверстий, передающие тепло охлаждающему воздуху более эффективно, чем стандартный вентилируемый тормозной диск. Эта конструкция используется на гоночных автомобилях Grand Prix, в которых имеет значение каждая лишняя унция массы тормозного диска. Фото предоставлено АР Racing.

Тормозной диск с криволинейными вентиляционными отверстиями или наклонными прорезями для эффективной работы должен вращаться в определенном направлении. Правильное направление вращения по отношению к вентиляционным отверстиям и прорезям показано на этом рисунке.

Следовательно, прорези (щели) или отверстия имеют во время гонок больший эффект в тормозах, работающих при высоких температурах и имеющих колодки больших размеров. Следует отметить, что вентиляционные отверстия увеличивают вероятность образования трещин в чугунных тормозных дисках, поэтому их использование должно регламентироваться специальными требованиями. Вентилируемые тормозные диски. Многие тормозные диски отливаются с радиальными охлаждающими каналами, которые действуют как воздушный насос, обеспечивающий циркуляцию воздуха от центра диска через каналы наружу тормозного диска. Такой тип тормозного диска называется вентилируемым.

Вот что обычно случается с тормозным диском при воздействии высоких термических напряжений. Поскольку тормозные диски гоночных автомобилей подвергаются таким воздействиям, их следует часто осматривать и заменять, если обнаруживаются трещины.

Вентилируемые тормозные диски применяются на большинстве тяжелых автомобилей, требующих установки дисков максимально возможных больших размеров. В более легких автомобилях обычно используются сплошные тормозные диски. Мощные гоночные автомобили имеют вентилируемые тормозные диски, при этом могут иметь место различия в толщине их боковых стенок. На многих тормозах гоночных автомобилей сторона тормозного диска, ближайшая к колесу, выполняется тоньше, чем противоположная сторона диска. Это делается для того, чтобы уравнять температуру на каждой стороне тормозного диска. Колесо сопротивляется прохождению охлаждающего воздуха к наружной рабочей поверхности тормозного диска, что делает её более горячей, чем внутренняя сторона, поэтому большая толщина плохо охлаждаемой наружной поверхности тормозного диска способствует выравниванию температур их нагрева. Тормозные диски гоночных автомобилей часто имеют криволинейные охлаждающие каналы, которые повышают эффективность действия воздушного потока. Из-за наличия криволинейных вентиляционных каналов тормозные диски для левой и правой сторон автомобиля невзаимозаменяемы, так что постарайтесь не перепутать их!

Небольшие трещины на поверхности тормозного диска гоночного автомобиля вызваны термическими напряжениями. Тормозной диск следует заменять до образования больших трещин. Небольшие поверхностные трещины часто можно удалить с помощью шлифования.

На материал действуют напряжения трёх видов — напряжение растяжения, напряжение сжатия и сдвигающие напряжения разрыва. Каждый из напряжения возникает одновременно в горячих деталях тормозов, особен если одна сторона детали оказывается более нагретой, чем другая.

Одной из проблем, связанной с вентилируемыми тормозными дисками, являеться появление трещин при частом интенсивном торможении. Трещинь появлются из-за термических напряжений и в результате тормозных колодок на металлические стенки в охлаждающем канале. Термические напряжения в тормозном диске с литой или прикрепленной болтами проставкой вызываются в месте их соединения из-за того, что температура, тормозного диска в этом у выше, чем температура у ставки. Тепловое расширение наружной части тормозного дискака при его нагреве оказывавает больше, чем расширение холодной проставки, что вызывает деформирование и изгибание у тормозного диска, приводя к появлению конусности. Постоянно повторяющиеся расширение и стягивание и вызывают появление трещин, и если трещины не появляются конусность тормозного диска приводит к неравномерно, износу тормозных накладок. Вероятность появления трещин на вентилируемом тормозном диске может быть существенно снижена двумя фактарами — если в криволинейных вентиляционных каналах oбеспечиваются печивается опора каждой стороны тормозного диска, если обеспечивается эффективное его охлаждение. 

ТЕРМИЧЕСКИЕ НАПРЯЖЕНИЯ

Напряжение, возникающее как удельная сила внутри твердого материала, измеряется в ньютонах на квадратный миллиметр, то есть в единицах гидравлического давления. Напряжение может действовать как растягивающее, сжимающее или как напряжение сдвига. Если говорить о чугуне, то только растягивающее напряжение вызывает появление в нем трещин. Напряжение растяжения, при котором материал трескается, называется пределом прочности на разрыв. Предел прочности на разрыв серого чугуна равен приблизительно 172,4 Н/мм². Если металл нагревается, то он расширяется.

Если металлическая деталь ограничена в перемещении, то есть не может расширяться свободно, то она начинает надавливать на ограничивающий предмет с определенной силой, которая вызывает дополнительное напряжение в металле. Напряжение, вызванное изменением температуры, называется термическим напряжением. Термическое напряжение появляется, когда одна часть металлической детали оказывается более нагретой, чем другая. Если происходит экстренное торможение, то холодный до этого момента тормозной диск внезапно оказывается горячим, при этом его внутренний материал остается холодным до тех пор, пока тепло с поверхности диска не начнет проходить внутрь него. Горячая поверхность диска стремится расширяться, в то время как внутренняя холодная масса сопротивляется этому, в результате поверхность диска испытывает сжатие, а внутренняя его часть растяжение.

Термические напряжения постепенно уменьшаются по мере охлаждения рабочей поверхности диска и нагрева внутренней части. После выравнивания наружной и внутренней температур рабочие поверхности начинают испытывать напряжения растяжения, поскольку перед этим испытывали сжатие при нагреве. Если действие высоких термических напряжений происходит снова и снова, то в конечном счете на рабочей поверхности тормозного диска могут образоваться трещины.

Тормозные барабаны и тормозные диски проектируются так, чтобы противостоять самому тяжелому варианту появления термического напряжения при каждом применении тормозов, но многократные применения тормозов могут вызвать усталостные трещины. Следует чаще проверять тормоза, особенно если они использовались в режиме резкого торможения. 

 

 

Тормозные диски легких гоночных автомобилей не имеют проставок, и тепловой поток от них непосредственно идет к алюминиевой ступице. Такая конструкция может использоваться только на легких автомобилях с двигателями небольшой мощности, поскольку в них при торможении выделяется небольшая тепловая энергия. Однако колесные подшипники в таких ступицах должны заменяться несколько раз в сезоне.

Тормозные диски из композитных материалов.

Современные материалы тормозных дисков были разработаны для тормозов тяжелых самолетов и постоянно используются в гоночных автомобилях в соревнованиях Гран При (Grand Prix). Эти современные тормозные диски изготовлены из карбонового материала — карбоно-графит, композиция с бором. Тормозной диск из композитного материала легче чугунного, применительно к автомобилю формулы 1 Brabham, примерно на 13,5 кг, что позволяет ему работать при более высоких температурах, как показали наблюдения до 927°С без повреждений. При работе тормозов в условиях очень высоких температур используются графитовые композитные тормозные колодки. Поскольку тормозные диски из композитного материала для гоночных автомобилей являются экспериментальными, нет уверенности в том, что они когда-нибудь найдут применение на серийных автомобилях. Однако если производители автомобилей будут продолжать работу по снижению массы тормозов и стоимости композитных материалов, их применение вполне реально. В какой-то день такие тормоза могут оказаться и на вашем автомобиле, Проблема только в том, что композитные тормоза подвержены сильному износу из-за дорожной грязи.

Площадь охвата дискового тормоза это площадь трения тормозных колодок на обеих сторонах тормозного диска. Таким образом, более точно использовать R_p вместо R_r, однако поскольку в большинстве тормозов оба радиуса практически равны, для удобства расчета используется R_r, который легче измерить, чем R_P

Перечисленные выше удельные значения площади охвата тормозов для типичных автомобилей 1981/82 годов выпуска опубликованы в журнале Road@Track. Заметим, что мощные автомобили имеют более высокие значения этого показателя, по сравнению с экономичными седанами. Значения для гоночных автомобилей обозначены звездочкой. Тормоза гоночных автомобилей имеют большие размеры, и при этом сами автомобили обычно легче дорожных. Величина удельного параметра 3463,65 см²/т гоночного автомобиля Lancia Monte Carlo GP5 Turbo для гонок на большие дистанции говорит о мощных и долговечных тормозах.

СУППОРТЫ

Суппорты дисковых тормозов включают в себя тормозные колодки и гидравлические тормозные цилиндры с поршнями, которые прижимают колодки к тормозному диску. Существует много типов суппортов, которые отличаются материалом, конструкцией и расположением поршней. Независимо от этого, любые суппорты дисковых тормозов работают по одному и тому же принципу — когда водитель нажимает на педаль тормоза тормозная жидкость своим давлением заставляет перемещать тормозные колодки, которые зажимают тормозной диск. Суппорты большенства серийных легковых автомобилей выполнены из высокопрочного серого чугуна с шаровым графитом. Этот относительно дешевый материал подходит для массового производства, обеспечивая изготовление жесткого суппорта. Однако чугунные суппрорты достаточно тяжелые.гоночные или ваобще мощные автомобили обычно оснощаються суппортами из алюминевого сплава, масса которых почти в два раза меньше, чем суппортов из такогоже размера.

Тормозной диск АР Racing с криволинейными вентиляционными каналами имеет прорези, выполненные под углом таким образом, что при вращении ротора отбрасывается грязь. Как можно видеть на рисунке, тормозной диск должен быть установлен так, чтобы прорези «вращались» против часовой стрелки, если глядеть на рисунок. Фото предоставлено АР Racing.

Автомобиль Brabham Grand Prix оснащен тормозными дисками из композитного графитового материала. Экзотический (по тем временам — 80-е годы), применяемый в авиационной индустрии, может работать при экстремально высокой температуре. Тормоза продолжают работать даже при красном свечении тормозного диска.

Тормозной диск на задней оси драгстера с поперечными сверлениями выглядит как швейцарский сыр. При сверлении тормозного диска следует позаботиться, чтобы прочность диска не была ослаблена и чтобы не была нарушена его балансировка. Сверление отверстий снижает массу тормозного диска и, следовательно, его нагрев, поэтому тормоза драгстера остаются холодными при каждом торможении до полной остановки. Такие сверления более опасны в гонках на овальных треках и в раллийных автомобилях. Будьте осторожны!

Корпус плавающего суппорта с одним поршнем на внутренней стороне тормозного диска автомобиля Corvette 1984-го года выпуска изготовленный точным алюминиевым литьем.

Фиксированные или плавающие суппорта

Имееться два основных типа суппортов — фиксированные и плаваюшие. Различие между ними становиться очевидным при взгляде на них. Фиксированный суппорт имеет один или два поршня только на одной стороне тормозного диска. Корпус фиксированного суппорта жестко крепиться к цапфе или к картеру моста, а плавающий суппорт монтируеться таким образом, что он перемещаеться в направлении, противоположным движению поршня. Поскольку плавающий суппорт имеет поршень только на внутренней стороне тормозного диска, весь суппорт может смещаться внутрь, чтобы тормозная  колодка могла прижаться к тормозному диску.

Расположение плавающих суппортов на разных моделях может быть различным. Некоторые устанавливаются на направляющих штифтах и удерживаются между обработанными поверхностями, чтобы воспринимать тормозной момент. В других конструкциях используется гибкое крепление или крепление на рычажном механизме. В зависимости от типа крепления суппорты называются скользящими или шарнирными. Плавающие суппорты применяются на большинстве серийных автомобилей, в то время как фиксированные преимущественно на автомобилях гоночных. Это не означает, что один тип суппорта лучше другого — просто каждая конструкция имеет свои преимущества. Фиксированные суппорты имеют большее число поршней (два или четыре), они больше по размеру и тяжелее плавающих суппортов. При работе в тяжелых условиях они допускают большее число экстренных торможений до наступления перегрева суппорта. Кроме того, фиксированные суппорты обычно легче изгибаются, чем суппорты плавающие. Однако плавающие суппорты более компактны, лучше располагаясь в колесе, из-за расположения поршня на внутренней стороне тормозного диска они лучше охлаждаются.

Суппорт JFZ гоночного автомобиля является типичной конструкцией фиксированного суппорта — корпус суппорта жестко крепится, и только поршни могут перемещаться. Два поршня на каждой стороне размещаются в корпусе в цилиндрах, расточенных в корпусе суппорта. Суппорт в сборе крепится болтами к картеру моста или к стойке подвески через анкерные отверстия в нижней части корпуса. Соединительная тормозная трубка иногда изолируется, чтобы предотвратить закипание тормозной жидкости. Фото предоставлено JFZ Engineered Products.

Детали плавающего суппорта автомобиля Corvette 1984-го года выпуска. Направляющие штифты плотно входят в отверстия анкерной пластины. Штифты соосны с прошнем тормозного цилиндра, чтобы минимизировать скручивание корпуса. Рисунок предоставлен Girlock Ltd.

Плавающие суппорты имеют меньшее число движущихся деталей и уплотнений и, следовательно, меньше подвержены утечкам и износу. Недостатком плавающих суппортов является то, что они могут вызывать неравномерный износ тормозных колодок из-за перемещенияамого суппорта. Достоинством плавающих суппортов, установленных на дорожных автомобилях, является легкость применения механического стояночного тормоза, поскольку в конструкции с одним тормозным цилиндром он легко управляется тросом, в то время как в фиксированных суппортах с поршнями на обеих сторонах тормозного диска это сделать сложнее. Корпус суппорта можетбыть цельнометаллическим или состоять из нескольких частей соединяемых вместе болтами. В болтовых конструкциях используются только высокопрочные болты с высоким сопротивлем скручиванию, поскольку не допускается изгибание суппорта при резких торможениях. Поскольку суппорт охватывет тормозной диск, его корпус работает как изогнутая балка нагруженная силами приложенными к каждой торкио колодке. Если суппорт изгибается, водитель чувствует это по тормозной педали, становящейся «мягкой». Это также приводит, к перекосу поршней.

Всё это снижает согласованность действия тормозов и приводит к неравномерному износу тормозных колодок (появлению конусности).

Наблюдать изгиб суппорг можно с помощью С-образной струбцины, рама которой подобна корпусу суппорта дискового тормоза. Процесс зажимания струбцины моделирует зажимающее действие суппорта  дисковых тормозов. После тог как С-образная струбцина начинает зажиматься, продолжение вращения её ручки будет искривлять раму струбцины Это как раз то, что происходи с непрочным суппортом при энтенсивном торможении.

Часть корпуса суппорта, которая охватывает наружный диаметр тормозного диска, называется мост. Жесткость моста определяет жесткость всей конструкции суппорта, что является требованием при проектировании, поскольку от жесткости конструкции зависит  толщина поперечного сечения и масса суппорта. Так как суппорт располагается между наружней стороной тормозного диска и внутренней стороной колесного диска, требования по пространству для его размещения диктуют проектирование суппорта с небольшой величиной поперечного сечения. К сожалению это может привести к его изгибу Поскольку конструкция мостсуппорта является следствием компромисса, большинство суппортов выполняются с примерно одинаковой толщиной моста. Суппорты тормозов гоночных автомобилей для выигрыша в жесткости проектируются с широкими мостами. Поршень дискового тормоза устанавливается в отверстии, расточенном в корпусе суппорта. Плавающие суппорты обычно имеют один поршень на одной стороне тормозного диска, а фиксированные суппорты по одному или по двум поршням на каждой стороне тормозного диска. 

Плавающий суппорт, применяемый на задних тормозах одного из больших автомобилей Ford, имеет встроенный механизм стояночного тормоза. При повороте вала стояночного тормоза стальные шарики скатываются по наклонной плоскости и толкают поршень, приводя в действие тормоз. Рисунок предоставлен Bendix Corp.

Цельнометалический суппорт АР Racing, применяемый на небольших гоночных автомобилях, работает со сплошным тормозным диском диаметром 254 мм и толщиной 9,52 мм. Суппорт оснащается тормозными цилиндрами с поршнями диаметром 41,28 или 44,45 мм. Фото предоставлено АР Racing.

Этот суппорт, состоящий из двух частей, предназначен для небольших гоночных автомобилей с тормозными дисками диаметром 266,7 мм и толщиной 11,18 мм. В этом используются поршни диаметром 50,8 мм. Фото предоставлено АР Racing.

В суппортах тормозов тяжелых мощных автомобилей один поршень не может эффективно работать. Альтернативой здесь является суппорт с одним большим поршнем, который можно расположить в нише колеса. Чем больше суппорт, тем он шире. Если один поршень работает с широкой прямоугольной тормозной колодкой, то рабочая поверхность последней не может иметь равномерный контакт с тормозным диском. 

1 — Мост; 2 — Деформация под действием ссилы Р;  3 — Тормозной диск. Давление тормозной жидкости вы зывает действие силы Р на каждой стороне суппорта, которая старается изогнуть его мост. Жесткость моста суппорта является очень важным параметром для его конструкции. Если мост суппорта выполнен с очен большой толщиной, то он может не поместиться в нише колеса. С друго стороны, большинство конструкторов автомобилей хотят иметь максимально большой диаметр тормозного дис ка, так что толщина моста имеет определенные ограничения.

Если тормозная колодка перекрывает размеры поршня, то она при действии тормозов будет изгибаться. К тормозному диску хорошо прижимает только та часть колодки, которая располагается непосредственно за поршнем. Минимизирует эту проблему использование нескольких поршней в суппорте.

Широкая тормозная колодка, используемая с одним большим поршнем, создает неравномерное давление на  тормозной диск. «Консольные” концы колодки выгибются и создают небольшое давление. Широкие тормозные колодки должны использоваться в суппорте с несколькими поршнями. Более равномерное давление колодок на тормозной диск создаеться двумя небольшими поршнями, что обеспечивает более эффективное торможение.

1 — Поршень; 2,5- Тормозная колодка; 3,6 — Суппорт; 4,7 — Уплотнитель; 8 — Тормоза задействованы; 9 — Тормоза отпущены. Поперечное сечение по уплотнителю поршня показывает положение уплотнителя во время торможения и при отпущенных тормозах. Когда тормоза отпускаются, уплотнитель оттягивает поршень от тормозного диска. По мере износ тормозной накладки уплотнитель скользит по поршню для компенсации его положения.

В попытке распространить усилие поршня суппорта равномерно по тормозной колодке и достигнуть максимальной площади поршня для суппорта данного размера, Frank Airheart разработал для Alston Industries суппорт гоночного автомобиля с некруглым поршнем. Этот необычный поршень, по форме напоминающий почку, приблизительно соответствует форме тормозной накладки. Соответственно, имеется небольшое перекрытие поршнем тормозной колодки и, как следствие, небольшая деформация тормозной колодки.

Frank Airheart, выполняя работу для Alston Industries, спроектировал этот суппорт для гоночного автомобиля с некруглыми поршнями. Поршни, напоминающие форму почки, хорошо сочетаются с тормозными колодками, обеспечивая более равномерное давление прижатия колодок к тормозному диску. Рисунок предоставлен Alston Industries.

Суппорты с несколькими поршнями применяются в тормозах больших мощных автомобилей. Большинство гоночных автомобилей с двигателями мощностью больше 150 л.с. (110,4 кВт) имеют тормоза с несколькими поршнями в суппорте. Суппорты самого большого размера имеются на серийных гоночных автомобилях и на автомобилях GT. Эти суппорты охватывают около половины тормозного диска. Обычно большие суппорты с несколькими поршнями имеют фиксированную конструкцию, плавающие суппорты с нескольками поршнями в гонках используются редко, хотя BMW использует большой двухпоршневой плавающий алюминием суппорт АТЕ на купе М1.

Большинство поршней суппортов изготовляются стальными, из алюминиевого сплава или чугуна. Для дорожных транспортных средств благодаря малой стоимости и низкой теплопроводности становиться литой финольный пластик. Однако он пока еще не нашел применения в гоночных автомобилях различного назначения, хотя он должен очень хорошо работать там, где имеется проблема закипания тормозной жидкости.

Силы на тормозных колодках, обозначенные как F_f, действуют против силы R, приложенной к кронштейну суппорта. Поскольку направление силы R может не совпадать с плоскостью тормозного диска, возникает скручивающий момент Т, также приложенный к кронштейну суппорта. Действие скручивающего момента на кронштейн показано на рисунке. Если кронштейн недостаточно жесткий, то суппорт может прихватывать тормозной диск, вызывая неравномерный износ тормозных накладок, пружинистость и увеличенный ход педали тормоза. Применяйте жесткий кронштейн суппорта, и такой проблемы не будет.

Суппорт этого спортивного автомобиля прикрепляется крепким кронштейном к цапфе. Поскольку цапфа не была спроектирована для установки суппорта дисковых тормозов, болты крепления далеко выступают от суппорта. Риск скручивания кронштейна может быть значительно уменьшен утяжелением опорной его пластины.

В серийных гоночных автомобилях используются суппорты больших размеров. На этом рисунке показан популярный суппорт Hurst/Airheart с двумя поршнями на каждой его стороне.

Фирма Tilton Engineering продает прочные установочные кронштейны суппортов для популярных гоночных моделей. Этот кронштейн имеет крепление четырьмя болтами, обычно применяемое для крепления тормозного щита барабанных тормозов. Дисковые тормоза могут быть, таким образом, установлены вместо барабанных тормозов с помощью такого адаптированного кронштейна.

Поршень дискового тормоза обычно уплотняется кольцом прямоугольного поперечного сечения, которое растягивается при движении поршня по направлению к тормозному диску. Когдатормоза отпускаются растянутое резиновое кольцо оттягивает поршень, исключая необходимость установки возвратных пружин. Поскольку поверхности тормозной колодки и тормозного диска плоские, требуется всего небольшое перемещение, чтобы между ними образовался зазор. Следовательно, дисковые тормоза не требуют регулировки, поскольку по мере износа поршень подвигается к тормозному диску, выбирая увеличенный зазор.

Некоторые суппорты проектируются с возвратными пружинами поршней — суппорты конструкции Frank Airheart для гоночных автомобилей имеют такое возвратное устройство, чтобы исключить подтормаживание тормозного диска колодкой. В этом случае используется главный тормозной цилиндр несколько иной конструкции. Эта проблема обсуждается в главе пятой.

Установка суппорта. Очень важно, чтобы суппорт не перемещался и не изгибался при применении тормозов (это не касается поперечного перемещения плавающего суппорта). Если устройство крепления суппорта податливое, он при перемещении может скручиваться, что вызывает неравномерный износ тормозных накладок, пружинистость и увеличенный ход педали тормоза.

Обычно ошибочной конструкцией тормозов гоночных автомобилей является использование тонких и гибких кронштейнов для крепления суппортов к цапфе Поскольку тормозной диск и кронштейн суппорта располагаются в двух различных плоскостях, последний воспринимае скручивающий момент во врем приложения тормозов. Если кронштейн слишком тонки он будет скручиваться, вызывая прихватывание суппортом тормозного диска. Обычно толщина установочного кронштейна суппорта должна составлять по крайней мере 12,7 мм, особенно на больших серийных гоночных автомобилях.

ЗАЩИТНЫЕ ЭКРАНЫ

Внутренняя сторона тормозного диска на большинстве серийных автомобилей закрыта экраном, выполненным из стального листа, подобно конструкции тормозного щита барабанных тормозов. Это защитный экран, который препятствует попаданию на внутреннюю рабочую поверхность тормозного диска различной грязи и воды. Защитный экран не предназначен для усиления конструкции тормозов. Если защитный экран отсутствует, то дорожный мусор может вызвать образование задиров и повышенный износ внутренней стороны тормозного диска.

К сожалению, защитные экраны оказывают сопротивление прохождению охлаждающего воздуха к тормозному диску, поэтому защитные экраны обычно не устанавливаются на тормоза гоночных автомобилей, которые требуют полного доступа воздуха для охлаждения. Другой проблемой является загрязнение дорожной грязью. Следовательно, удаление защитного экрана является компромиссом между обеспечением хорошего охлаждения тормозов и защитой от загрязнения тормозного диска.

ТОРМОЗНЫЕ КОЛОДКИ

Фрикционный материал дисковых тормозов обычно приклеивается к боковой поверхности тормозных колодок, которые обычно изготовляются из стального листа. Приклеивание тормозных накладок осуществляется в процессе формования, но иногда установка накладок выполняется как раздельные операции прикрепления заклепками и закрепления обычными адгезивными материалами.

Тормозные колодки продаются с уже прикрепленными тормозными накладками. В отличие от барабанных тормозов тормозные колодки повторно не используются.

Поршень в тормозном суппорте обычно не воспринимает непосредственную нагрузку от тормозной колодки. На многих автомобилях имеются противо-скрипные шайбы, устанавливаемые между поршнем и тормозной колодкой. Эти стальные шайбы предназначены для уменьшения шума, возникающего, когда происходит вибрирование, или дребезжание колодки по тормозному диску. При техническом обслуживании тормозов следуйте инструкциям производителей, поскольку состояние противоскрипных шайб может потребовать их замены вместе с тормозными колодками.

На некоторых гоночных автомобилях между тормозными колодками и поршнями суппортов устанавливаются изоляторы, что делается с целью снижения температуры тормозной жидкости и уплотнителей поршней. Слишком высокая температура может вызвать разрушение уплотнителей и закипание тормозной жидкости. Если требуется использовать изолятор, то он должен быть жестким, прочным и не слишком большим. Такие противоречивые требования создают большие сложности при проектировании хорошего изолятора. Описание фрикционных материалов подробно рассматривается в следующей главе.

На фотографии заднего тормоза Corvett 1984 года выпуска, показан защитный экран тормозного диска. Тонкая круга пластина, установленная за тормозным диском, защищает его от дорожной грязи и воды.  Дорож ные транспортные средства имеют защитные экраны, что обеспечивает хорошие тормозные характеристики на грязных дорогах. На большинстве  гоночных автомобилей лучше не устанавливать защитные экраны, так как они препятствуют прохожу охлаждающего воздуха к тормозам. Фото предоставлено Girlock Ltd.

«Гоночные» тормозные колодки выглядят также как и колодки для дорожных автомобилей. Тормозные колодки представляют собой накладки из фрикционного материала, наклеенные на боковую сторону стальной пластины. Тормозим колодки, показанные на фото, спроектированы для суппортов JFZ для использования на гоночных драгстерах. Фото предоставлено JFZ Engineering Products.

  P.S Глава взята из книги «Тормоза спортивного автомобиля» Фред Пун, в переводе редакторов ЗАО «Легион-Автодата» и рассказывает о тонкостях строения дисковых тормозных систем.  Статья полезна для новичков, но в ней есть параграфы которые будут интересны и тем кто давно в автоспорте. В целом книга «Тормоза спортивного автомобиля» будет полезна тем кто занимаеться кольцевыми и ралийными гонками. Отдельная благодарнасть Андрею Микиненко за сотруднечество.

Как работает тормозной суппорт и что происходит, когда суппорт выходит из строя

Чем скользящий суппорт тормоза отличается от плавающего суппорта?

Суппорт скользящего типа устанавливается в паз адаптера суппорта. Это разновидность конструкции плавающего суппорта, использующая один поршень и работающая по тому же принципу — поршень оказывает давление на одну тормозную колодку, а подвижный суппорт оказывает давление на другую.

А как насчет фиксированных тормозных суппортов?

Неподвижный суппорт обычно состоит из двух, четырех, шести или даже восьми поршней.Неподвижный суппорт крепится к кронштейну без скользящих штифтов или втулок в его креплении.

Неподвижный суппорт состоит из равного количества поршней на внутренней и внешней половинах суппорта. Принято считать, что фиксированные суппорты имеют лучшие характеристики, но при более высокой стоимости. Фиксированные суппорты с несколькими поршнями, как правило, устанавливаются на высокопроизводительные автомобили.

Что происходит, если тормозной суппорт неисправен?

Тормозной суппорт имеет движущиеся части, которые время от времени могут выходить из строя.

Заедание тормозов может происходить из-за того, что поршень застревает в суппорте, колодки застревают в диске или в однопоршневых суппортах могут заедать штифты скольжения.

Если тормоза заедают, когда автомобиль не использовался, симптомы довольно очевидны: вы не можете заставить автомобиль двигаться.

Узнайте, как снять тормозной суппорт здесь .

Как повысить эффективность торможения автомобиля?

За исключением демонтажа и замены тормозной системы вашего автомобиля с более крупными роторами, вы можете настроить имеющуюся тормозную систему так, чтобы она работала лучше:

• Поршни тормозного суппорта большего размера: Поршни большего размера имеют большую площадь зажима и, следовательно, большую силу зажима на роторе
• Больше поршней: Высокопроизводительные суппорты, позволяющие устанавливать больше поршней — шестипоршневые и даже 12-поршневые модели могут увеличить зажимное усилие суппорта.
• Меньше удержания тепла: Воздухозаборники для тормозов могут помочь в этой области; роторы большего размера могут распространять избыточное тепло на большую площадь
• Диаметр суппорта дифференциала: Это помогает, если поршни, расположенные ближе к заднему краю суппорта, больше. В суппортах с дифференциалом используются поршни меньшего размера спереди и поршни большего размера сзади.
• Композитно-керамические тормоза Porsche (PCCB): Это одни из лучших тормозов, которые вы найдете в любом дорожном автомобиле. Они сделаны из силиконизированного углеродного волокна, выдерживают очень высокие температуры, на 50% меньше веса по сравнению с железными дисками, значительно уменьшают количество пыли и обладают повышенной прочностью в агрессивных средах по сравнению с обычными железными дисками.Диски имеют внутреннюю вентиляцию, как и чугунные, с перфорацией. Стоимость, как вы понимаете, непомерно высока.
  

Как работают дисковые тормоза? Carcility

Тормоза — неотъемлемая часть транспортного средства. Без него машину невозможно остановить. Регулярное обслуживание автомобиля помогает обеспечить безупречную работу тормозов в вашем автомобиле. Без надлежащей тормозной системы невозможно управлять автомобилем. Основная часть тормозов — это дисковые тормоза — вот почему вы должны о них знать.