Опубликовано: ГП 08-2020
Теория замедления

Тормозная система автомобиля

Даниил Минаев, фото автора

Тормозная система – важнейшая в любом автомобиле! Говорить о том, что от её исправной работы зависит многое – просто банально. Без хороших тормозов и гонку не выиграть в автоспорте, хотя дилетанты нередко полагают, что в автоспорте на первом месте – энерговооружённость авто. На заснеженной и скользкой дороге казалось бы тормоза играют в эпизодах, однако без их нормальной настройки никак не обойтись…

Здесь мы собрали топ десяти общих важнейших вопросов, касающихся тормозных систем. Начинающим отраслевым специалистам эти зарисовки, надеюсь, смогут послужить кратким справочным пособием, а опытным экспертам в области эксплуатации напомнят, не пора ли провести очередную техническую ревизию вверенного им подвижного состава. В качестве сторонних независимых и компетентных консультантов при подготовке данной статьи с нами сотрудничали специалисты компании Bosch.

Основные разновидности и компоненты тормозных систем

Тормозную систему любого автомобиля составляют два основных блока: тормозной привод и колёсные тормозные механизмы. В современных автомобилях наиболее распространены два типа привода: гидравлический и пневматический. Гидропривод тормозной системы применяется на легковых автомобилях, микроавтобусах и малотоннажных грузовиках, как правило, полной массой не более 3,5 т. Гидропривод сегодня всегда имеет усилитель, позволяющий более комфортно и точно осуществлять воздействие на тормозную педаль. Усилитель в большинстве конструкций вакуумного типа, использующий разрежение на впуске.

Современные пневматические суппорты большегрузных автомобилей

При надлежащем уходе, который заключается в своевременной замене сомнительных или изношенных компонентов, в первую очередь колодок, шлангов и тормозных цилиндров, гидропривод стабилен и надёжен долгие годы. Но при аварийном повреждении или из-за неисправности оставшиеся в строю рабочие контуры сильно снижают эффективность торможения. Время срабатывания гидропривода в тормозах современного автомобиля ничтожно мало – до 0,3 с.

Пневматический привод тормозов – удел тяжёлой техники. На современных автомобилях он устроен так, что при недостаточном давлении в пневмосистеме машина останавливается или её вовсе невозможно сдвинуть с места без подачи воздуха (это обеспечивается энергоаккумуляторами). Зато даже при наличии неисправностей пневматическая система, благодаря солидному запасу производительности компрессора, позволяет доехать до места стоянки или ремонта без существенного снижения эффективности торможения.

Современные пневматические суппорты большегрузных автомобилей

Но время срабатывания пневмопривода тормозной системы гораздо больше, чем у гидравлического – до одной (1!) секунды на автопоезде. Задумайтесь на этим значением. При скорости 60 км/ч за это время транспортное средство преодолеет путь около 16,7 м, при том, что стандартная длина еврофуры 16,5 м. Приплюсуйте сюда путь, пройденный за время реакции водителя, около 0,3 с, а это ещё около 4 метров и задумайтесь о последствиях…

Ещё иногда встречается на дорогах техника с пневмогидравлическим приводом, но это устаревшее решение, которое уже ушло из масс (такие конструкции необходимы для военной техники, связаны с временем оперативной эвакуации ВАТ, но это отдельная и длинная история), поэтому в сегодняшней беседе не рассматривается.

Приводной вал барабанного тормоза с пневматическим приводом

Далее привод тормозной системы преобразует усилие, сообщаемое водителем педали тормоза, в давление, оказываемое на колёсные тормозные механизмы. Они, в свою очередь, создают силу трения, благодаря чему замедляется или прекращается вращение колёс, а автомобиль снижает скорость или останавливается.

В общем и целом вспоминаем школьную физику: тормозная система преобразует кинетическую энергию движения транспортного средства в тепловую и развеивает тепло в атмосферу.

Барабанные тормозные механизмы более громоздкие и тяжёлые применяются преимущественно на грузовиках строительной линейки

Типажи дисков и барабанов

В современных автомобилях, больших и маленьких, всё чаще встречаются дисковые механизмы на всех осях. Однако по нашим дорогам ездит достаточно много легковушек, оборудованных дисковыми тормозами на передних колёсах и барабанными на задних.

У грузовиков и автобусов за редким исключением колёсные тормозные механизмы на всех осях однотипные: везде стоят или диски, или барабаны. При одинаковых радиусах приложения приводных сил барабанные тормоза эффективнее, поэтому они по-прежнему востребованы на тихоходной и тяжёлой строительной технике, реже требуют замены колодок и иного обслуживания. В магистральных и развозных перевозках сегодня преобладают дисковые механизмы.

Дисковый механизм состоит из тормозного диска на ступице колеса, суппорта и расположенных в его пазах тормозных колодок – именно они, прижимаясь к диску, создают трение, которое и преобразует кинетическую энергию в тепловую.

В барабанном тормозном механизме на ступице колеса находится тормозной барабан, внутри которого расположена пара тормозных колодок. При нажатии на педаль тормоза поршень или разжимной кулачок приводит колодки в движение, прижимая их к барабану, чтобы создать опять же необходимое для замедления движения автомобиля трение.

Дисковый тормозной механизм в сборе на ступице

Как отследить состояние элементов тормозного механизма?

Именно на тормозной механизм приходится основная нагрузка при торможении. От состояния его элементов в значительной степени зависит эффективность всего процесса. Поэтому минимум два раза в год имеет смысл проверить, как же обстоит дело с тормозами на вашей машине.

В случае с барабанным тормозным механизмом без снятия колеса в принципе не обойтись, так как все его элементы находятся внутри барабана без визуального доступа к ним. Дисковые тормоза допускают визуальный осмотр (если, конечно, обзор не закрывают колпаки или особенности дизайна колёсного диска). Нормальной считается толщина фрикционного слоя не менее 3,5 мм. Впрочем, даже если вы увидели именно такую картину, это ещё не повод успокаиваться: бывает так, что наружная и внутренняя колодки изнашиваются неравномерно. В большинстве дисковых тормозных механизмов внутренняя колодка «подходит» быстрее.

В движении, как всегда поступает опытный водитель, следует обращать внимание на то, как ведёт себя машина, какие звуки издаёт при торможении, как реагирует педаль тормоза на нажатие. Неприятные скрипы, появление металлической стружки на тормозных дисках, увеличение хода педали тормоза, вибрация при торможении или увод автомобиля в сторону – признаки износа элементов тормозного механизма.

О том, что тормозные колодки пора менять, могут сообщить специальные датчики – механические или электронные. Первые представляют собой металлическую пластинку из пружинной стали, которая при износе фрикционного слоя колодки начинает тереться о тормозной диск и издавать посторонний звук – «противный скрип». При срабатывании электронного датчика загорается соответствующий индикатор на приборной панели.

Проверка эффективности рабочей тормозной системы на стенде с беговыми барабанами

До какой температуры нагреваются элементы тормозной системы в процессе торможения и какую должны выдерживать?

В этом вопросе многое зависит от типа автомобиля и стиля вождения. Одно дело – такси или частник, другое дело – большегруз на затяжном спуске. Но температурные показатели схожи и у маленьких, и у больших. Спокойный городской стиль – самый щадящий для тормозного механизма, в таком режиме их сложно разогреть выше 400 °C; более агрессивная манера езды с резкими разгонами и торможениями способна увеличить эту температуру до 500–650 °C, а при запредельных гоночных нагрузках тормозной механизм накаляется в буквальном смысле докрасна – более 800 °C!

Уважающие себя и уважаемые автопроизводителями бренды заботятся о том, чтобы их комплектующие не только благополучно выдерживали экстремальные термические и механические нагрузки, но самое главное – обеспечивали безопасность торможения за счёт стабильности свойств фрикционных материалов и сплавов.

Новая запатентованная технология изготовления вентилируемых тормозных дисков Brembo PVT Plus использует «столбики» вместо лопастей в вентиляционных камерах. Система повышает эффективность охлаждения и увеличивает устойчивость к термическим трещинам более чем на 40%

Вопрос «легкового» порядка. Можно ли устанавливать на обычное авто спортивные колодки? Улучшит ли это качество торможения?

Даже если вы любитель больших скоростей, за пределами гоночного трека необходимости в использовании специальных колодок нет. Более того, такие колодки создаются в расчёте на принципиально иной режим эксплуатации в том числе температурный, и наиболее эффективно работают при температурах, недостижимых в обычных условиях. А значит, на городских улицах могут не выручить, а, наоборот, подвести, увеличив тормозной путь, ведь такие фрикционные смеси наиболее эффективны по достижении определённого нагрева.

Вообще это очень больная и актуальная общая тема использования «гоночных» компонентов на обычных автомобилях. И дело здесь не только в тормозах. Для самоконтроля есть простой и точный алгоритм: необходимо всё время помнить, что у гонщиков принципиально иные задачи, чем у повседневных эксплуатантов. Иногда и совсем другие бюджеты. Там надо выиграть гонку и всё, но это очень многое и основное! Все детали и расходные материалы в автоспорте можно менять на любом этапе, после каждого заезда. Спортсменов не интересуют вообще вопросы холодного пуска, прогрева и малых нагрузок, им не нужен ресурс даже крупных узлов, превышающий период состязаний. Поэтому индустрия деталей для автоспорта, хоть и подразумевает самые современные технологии, служит совсем иным задачам…

Современным стандартным конструктивом являются классические вентилируемые диски, состоящие из двух слоёв, между которыми располагаются специальные каналы для отвода тепла

«Дискобол». Глухие или вентилируемые, перфорированные или с насечками – какие диски выбрать?

Тормозной диск может быть сплошным или иметь в своей конструкции каналы вентиляции, насечки или перфорацию. «Глухая» конструкция, используемая сегодня, в основном на задних осях не самых мощных легковушек – самая простая и доступная по цене, но при этом и самая ненадёжная: быстро перегревается в результате трения и медленно отводит тепло.

Современным стандартом (по крайней мере на передней оси) являются вентилируемые диски – состоящие из двух слоёв, между которыми располагаются специальные каналы для отвода тепла.

Для эффективной работы тормозной системы имеет значение отвод не только тепла, но и газов, которые вырабатываются в результате трения колодок о диск. Для этого на диске может иметься перфорация, насечки либо их комбинация. Эффективность торможения они, конечно, увеличивают, но вместе с тем не лишены недостатков: за счёт неровностей на поверхности колодки изнашиваются быстрее, а сами диски (особенно перфорированные) отличаются меньшей прочностью по сравнению со своими гладкими «собратьями». Такие диски родом из автоспорта, и по большому счёту нужны лишь опытным поклонникам условного «спортивного» стиля вождения. И самое главное – изменять конструкцию и самостоятельно наносить перфорацию либо насечки на сплошной диск ни в коем случае не допускается.

Для эффективной работы имеет значение отвод не только тепла, но и газов, которые вырабатываются в результате трения колодок о диск. Для этого на диске может иметься перфорация, насечки либо их комбинация. Эффективность торможения они, конечно, увеличивают, но вместе с тем не лишены недостатков: за счёт неровностей на поверхности колодки изнашиваются быстрее, а перфорированные диски отличаются меньшей прочностью по сравнению со своими гладкими «собратьями»

«Минутка наивности». Когда нужно менять тормозные диски и почему это нужно делать только в паре?

Обычно тормозных дисков хватает на 2–3 замены колодок. Однако периодически не лишним будет проверить штангенциркулем толщину диска в нескольких местах, чтобы оценить необходимость замены (максимальную и минимальную величину производитель указывает на самом диске). Замену тормозных дисков нужно проводить в паре на одной оси. От этого зависит синхронность срабатывания тормозов на обоих колёсах, а значит и поведение автомобиля при торможении, то есть безопасность, при этом нагрузка на другие элементы тормозной системы и ходовой части в таком случае распределяется равномерно.

Струбцины для утапливания поршня дискового тормоза при замене колодок: слева приспособление для вращающего поршенька, который одновременно служит элементом стояночного тормоза

Очевидно, но как ни удивительно, что одновременно с заменой дисков нужно обязательно менять и колодки. Предчувствую вал споров. И спешу ответить. Мы не говорим о вариантах «доехать, дожить, сэкономить». Речь идёт о приведении автомобиля в техническое состояние, заложенное при его проектировании. А как будет у вас, вам и решать! Комбинация старых колодок и новых дисков может привести к порче последних. Не становитесь тем скупцом, которому приходится платить дважды. Кстати, колодки тоже меняются комплектом – по тем же причинам, что и диски.

Ремкомплект для обслуживания барабанного тормозного механизма

Можно ли использовать диски или барабаны и колодки разных производителей?

Общее правило – нужно убедиться, что выбранные вами элементы тормозной системы соответствуют друг другу и могут работать «в паре». Комплектующие разных брендов могут оказаться просто несовместимыми, но на практике это бывает крайне редко. В идеале конечно же лучше использовать комплект одного производителя. Это гарантирует, что детали точно подойдут друг к другу.

В процессе подготовки к серийному производству новой модели автомобиля конструкторы и заводские испытатели прилагают немало усилий при доводке педального узла с целью обеспечить хорошую обратную связь между реакциями педали тормоза и фактическим замедлением

Как и зачем обкатывать, «притирать» новые колодки и диски?

Это как раз тот случай, когда притирка происходит в самом буквальном смысле: новые детали просто необходимо «познакомить» друг с другом! Помните, сразу после замены дисков или колодок нужно продавить педаль тормоза, чтобы подвести зазоры во фрикционной паре, это делается буквально несколькими нажатиями. Первые километры пробега после замены не забывайте о том, что тормозить нужно плавно, избегая повышенных нагрузок на тормозной механизм. Да и впоследствии какое-то время нельзя резко сбрасывать скорость, «утапливая» педаль тормоза в пол резким движением, работать желательно более плавно, чем обычно. Когда поверхность нового диска приобретет равномерный цвет без полос и пятен, это сигнализирует о том, что первичная притирка прошла удачно. Не стоит волноваться, если первое время при торможении раздаются посторонние звуки и скрипы: это нормально для новых деталей после замены.

Типичный широко распространённый однопоршневой суппорт дискового тормозного механизма легкового автомобиля с гидроприводом тормозной системы и комплект колодок
Типичный широко распространённый однопоршневой суппорт дискового тормозного механизма легкового автомобиля с гидроприводом тормозной системы и комплект колодок

Как влияет состояние колодок и дисков на тормозной путь?

Ещё 20 лет назад при торможении со 100 км/ч до полной остановки нормальным считался тормозной путь 50–60 метров (показатель для легковых автомобилей). Сегодня – уже 40–45 метров: технологии не стоят на месте, и тормозные системы работают всё более эффективно. Однако величина тормозного пути непосредственным образом связана с состоянием колодок: изношенные тормозные колодки, диски или барабаны, как и несвоевременная замена тормозной жидкости, могут привести к увеличению тормозного пути!

Нужно ли использовать специальные смазки тормозных систем и их компонентов? Какой это может дать эффект?

Металлосодержащие смазки (алюминиевые, медные и др.) использовать можно и даже нужно, но только на тех поверхностях, где в процессе эксплуатации между разными металлами не сможет возникнуть электрохимическая реакция. Графитовая смазка имеет существенный недостаток – низкую эффективность. Поэтому многие производители предлагают специальные смазки для механизмов тормозной системы, они не содержат металлов и кислот.

Металлосодержащие смазки (алюминиевые, медные и др.) использовать можно на тех поверхностях, где в процессе эксплуатации между разными металлами не сможет возникнуть электрохимическая реакция, многие производители предлагают специальные смазки для механизмов тормозной системы, которые не содержат металлов и кислот

На прощание

Каждый нюанс, имеющий отношение к эффективности работы тормозов, заслуживает пристального внимания. Обращайте внимание на любое изменение привычного поведения машины во время торможения, своевременно выполняйте все сервисные манипуляции, внимательно относитесь к выбору запчастей для замены. И тогда большинства неприятных ситуаций, связанных с тормозами, можно будет избежать.

Комментировать ... >>
Loading...