Устройство, виды и принцип работы дисковых тормозов

Виды тормозных колодок

Стандартные безасбестовые тормозные колодки Тормозные колодки, в зависимости от материала фрикционных накладок, подразделяются на следующие виды:

асбестовые;
безасбестовые;
органические.

Первые очень вредны для организма, поэтому чтобы поменять такие колодки, нужно соблюдать все меры безопасности.

В безасбестовых колодках роль армирующего компонента могут выполнять стальная вата, медная стружка и другие элементы. Стоимость и качество колодок будут зависеть от их составляющих элементов.

Наилучшими тормозными свойствами обладают колодки, сделанные на основе органических волокон, но и стоимость их будет высока.

Схема и порядок действия дискового тормоза

Принципиальное отличие заключается в работе тормозных колодок с фрикционными накладками не по внутренней поверхности тормозного барабана, а по наружным торцам массивного стального или чугунного диска. Отсюда образовался и типовой состав колёсного тормоза:

диск, соединённый со ступицей колеса;
тормозные колодки, охватывающие диск с двух сторон;
механизм удержания колодок, включающий суппорты и скобы;
исполнительные (рабочие) гидравлические цилиндры привода тормозов;
вспомогательные и крепёжные элементы в зависимости от конкретной конструкции.

Суппорт крепится к элементам подвески, в случае управляемых колёс это поворотный кулак, а для задних передача реактивного крутящего момента и продольного усилия может происходить через аналогичный узел или кожух чулка заднего моста.

Назначение суппорта состоит в удержании тормозных колодок в рабочей зоне, предоставлении им свободы в направлении прижатия к диску и обратно, для отвода при растормаживании. Усилия здесь значительны, поэтому суппорты представляют собой геометрически сложные конструкции, прочные и массивные, выполненные при помощи литья.

Внутри суппорта располагаются рабочие гидроцилиндры, один или несколько, в зависимости от мощности и надёжности системы. Они могут быть выполнены как в виде отдельных деталей, зафиксированных на суппортах различными способами, так и путём размещения поршней в проточках материала суппорта. К цилиндрам подходят гибкие шланги привода, а для прокачки от воздуха имеются отдельные штуцеры в верхней части рабочих объёмов.

Если гидроцилиндры воздействуют только на одну колодку, то противоположная приводится от скобы плавающего типа, охватывающей диск с внешней стороны его окружности. Жёсткость скобы, которая также представляет собой массивную литую деталь, обеспечивает передачу второй колодке точно такого же усилия, что и от поршня первой, но с противоположной от диска стороны.

Возможно расположение рабочих цилиндров в многопоршневых системах симметрично относительно плоскости диска, напротив друг друга. Равенство усилий в этом случае определяется одинаковыми диаметрами поршней и подачей на них одного и того же давления с гидравлики привода.

Как правило, диски выполняются из чугуна, имеющего подходящие фрикционные характеристики. Возможно и применение иных материалов. К ним прижимаются колодки, располагающие для этого приклёпанными или приклеенными накладками из тщательно подобранного материала, удовлетворяющего целому спектру требований.

Достоинства и недостатки дисковой системы

К очевидным плюсам относятся:

высокая эффективность торможения;
стойкость к перегревам;
стабильность работы даже после попадания воды;
точность срабатывания по колёсам;
простота компоновки;
малая затратность обслуживания;
низкий вес неподрессоренных масс.

Минусами стали только плохая защищённость от загрязнений и механических повреждений. Изначально высокая себестоимость при массовом производстве исключается из перечня недостатков. Дисковые тормоза сейчас применяются практически на всех классах автомобилей, в том числе и ряде грузовых. Исключение составляют лишь вездеходы, где на первый план выходит защита на плохих дорогах.

Две основные схемы организации суппортов

Отличие заключается в организации скобы. Её можно жёстко зафиксировать относительно поворотного кулака, тогда поршни придётся разместить симметрично относительно диска. Каждый из них будет действовать на свою колодку, и обе эти силы равны по законам геометрии и гидравлики. Это равенство обеспечит отсутствие паразитной разницы в усилиях, которая способна действовать перпендикулярно плоскости диска в целом и нагружать ступичные подшипники. Диск будет лишь сжиматься встречными силами прижатия колодок.

Примерно так же сработает более простая система с плавающей скобой. По направляющим прорезям в суппорте скоба способна перемещаться, выравнивая усилие на колодках, хотя поршень действует лишь на одну из них. Возникает ситуация, когда через систему виртуальных рычагов, образованных суппортом, направляющими и скобой, поршень давит на одну колодку, а цилиндр – на другую. Разумеется, эти силы равны, хотя на практике не всё так просто.

Принципиальным недостатком плавающего механизма является наличие силы трения в направляющих скобы. По причинам естественного износа, загрязнения или неточностей в исполнении эти силы могут достигать значительной величины, что ведёт к неравномерному износу внутренней и внешней колодок. Таков существенный недостаток, которым приходится расплачиваться за относительную простоту конструкции.

Систему с фиксированной скобой, несмотря на затраты, активно используют в дорогих, быстроходных, тяжёлых и спортивных автомобилях. Причём когда речь идёт о поршнях, то дело редко ограничивается одним в плавающей схеме или двумя в фиксированной. По разным причинам количество цилиндров увеличивается, достигая шести или даже восьми в самых совершенных и мощных тормозах. Такие конструкции сложны, дорого стоят, но при этом чрезвычайно надёжны, работают с высокой эффективностью, останавливая машины с огромной кинетической энергией за считанные секунды.

Историческая справка

Изначально тормозные колодки изготавливались из дерева, причем с дисками и барабанами они контактировали с помощью системы рычагов. Такая архаичная по нынешним меркам конструкция практиковалась еще на конных повозках, а в автомобилестроении она нашла применение по той простой причине, что машины в то время не отличались большой мощностью моторов. Вдобавок «самоходные кареты» той поры были легкими, что также не требовало хороших тормозов.

Поскольку прогресс не стоял на месте, со временем автомобили стали оснащаться «многолошадными» двигателями. Соответственно, модернизации подвергалась и тормозная система, частью которой являлись «остановочные башмаки». Причем предпочтение конструкторы отдавали барабанам, а не более продуктивным дискам. И только в конце ХХ века дисковая система взяла верх, поэтому к тормозным колодкам стали предъявлять еще более повышенные требования.

Материалы, применяемые в колодках

В первых колодках дисковых тормозов активно использовался асбест, поскольку он обладал хорошим коэффициентом трения, волокна армировали наполнитель накладок, а высокие температуры никак на него не влияли. Но асбестовая пыль обладает канцерогенной активность, поэтому сейчас применяются иные материалы:

металлические армирующие волокна;
металлокерамика;
органические вещества.

Чем совершенней материал, тем колодки дороже обходятся, поэтому для одной и той же модели автомобиля цена комплекта может отличаться на порядок. Хорошие колодки физически и химически защищены от появления характерного скрипа, мягко включаются в работу, стойки к нагреву. А фрикционные свойства и прочность материала подобраны таким образом, чтобы на одну замену диска приходилось примерно три замены колодок. Излишне твёрдые и абразивные вещества быстро убивают диск, а в противоположном случае колодки приходится менять слишком часто, что никак не способствует надёжной работе. Часто колодки снабжены электронным или акустическим индикаторами износа.

Выбор — дисковые или ободные тормоза?

Часто приходится слышать от «гуру велосипедного движения» фразу типа — дисковые тормоза на велосипеде — это наше всё! Доходит до того, что байк с тормозами типа V-brake и за велосипед-то считать отказываются. Есть ли в этом здравый смысл? Давайте разберёмся.

Дисковый тормоз

Первое, с чего нужно начать — для чего нам нужны тормоза? Правильно. Для эффективного торможения. Никто не спорит, что дисковые тормоза позволяют более точно регулировать тормозное усилие. Но для уровня обычных покатушек и туризма вполне достаточно и тормозов типа V-brake. Разница совершенно не ощутима на скоростях, с которыми катают 95% велосипедистов.

Дисковые тормоза более эффективны в сырую и грязную погоду. Когда обод колеса становится мокрым и грязным — это существенно снижает тормозные качества ободных тормозов. А поверхность тормозных дисков находится гораздо выше и менее подвержена загрязнению. Но — вспомните, когда в последний раз вы катали под дождём и в грязи, да ещё и с необходимостью резко и часто тормозить?

Колодки дискового тормоза живут гораздо дольше, их хватает на 5-6 тысяч километров. С другой стороны, качественные колодки для V-brake пройдут не намного меньше. Некоторые проходят до 3 тысяч и стоят при всём в два раза дешевле.

Хорошо зарекомендовали себя дисковые тормоза, когда обод колеса сильно изогнут ( присутствует восьмёрка). Если на колесе есть восьмёрка, то об эффективном торможении ободными тормозами стоит забыть. Но — когда появляется восьмёрка? В случае падения или попадания колеса в яму или траншею. В этом случае о продолжении маршрута часто уже речь не идёт. Вы с велосипедом отправляетесь домой на ремонт.

И немаловажное, даже может для туристов и основное препятствие для покупки велосипеда с задним дисковым тормозом — проблемная установка багажника. Потому что крепление дисковых тормозов не позволяет закрепить багажник

То есть нужны дополнительные крепления или переходники

А какой туристический велосипед без багажника?

То есть нужны дополнительные крепления или переходники. А какой туристический велосипед без багажника?

Ободной тормоз

Ну и наконец главное — цена. Хорошие дисковые тормоза стоят немало — от $70 до $150. В этом месте уже нужно задуматься — а стоит ли переплачивать такие деньги ради сомнительной выгоды?

Я ни сколько не умаляю достоинств этих тормозов — они замечательные. И если у вас в бюджете есть лишние 70-150 долларов, то их несомненно нужно потратить на оборудование велосипеда дисковыми тормозами. Но если бюджет ограничен, то стоит рассмотреть покупку качественных тормозов типа V-brake. Потому, что в не соревновательных условиях ободные тормоза будут достаточны для 95% велосипедистов.

Виды дисковых тормозных механизмов

Дисковые тормоза делятся на две большие группы по типу применяемого суппорта (скобы):

механизмы с фиксированной скобой;
механизмы с плавающей скобой.

Механизм с фиксированной скобой В первом варианте скоба имеет возможность перемещаться по направляющим и имеет один поршень. Во втором случае скоба фиксирована и содержит два поршня, установленные по разные стороны от тормозного диска. Тормозные механизмы с фиксированной скобой способны создавать большее усилие прижатия колодки к диску и, соответственно, большую тормозную силу. Однако и стоимость их выше, чем у тормозов с плавающей скобой. Поэтому данные тормозные механизмы применяются, в основном, на мощных автомобилях, (с использованием нескольких пар поршней).

Устройство тормозной системы автомобиля

Современные автомобили оборудуются тремя или четырьмя системами торможения. К ним относятся:

основная или рабочая система;
стояночный тормоз;
вспомогательная система;
дублирующий запасной тормоз.

Рабочая система — по эффективности и применению является главной. Прямое предназначение основной тормозной системы автомобиля заключается в снижении скорости машины или её остановке. Принцип работы системы основан на сжатии вращающегося диска или распорке колёсного барабана специальными металлокерамическими колодками, которые сжимаются или разжимаются педалью тормоза через усиливающую гидравлическую систему передачи давления.

Стояночный тормоз — применяется для фиксации положения автомобиля после остановки на стоянку. При отпускании педали рабочего тормоза основная тормозная система отключается, и автомобиль может свободно скатиться под уклон. Второе его назначение – начало движения на крутом подъёме. Такое часто случается, когда на подъёме глохнет машина. При этом она удерживается на склоне ручным стояночным тормозом. Для начала движения с места необходимо одновременным движением рук и ног включать сцепление, нажимать на газ и убирать стояночный тормоз. При таком синхронном движении удаётся избежать скатывания автомобиля назад под действием силы тяжести.

Дублирующая тормозная система — используется для страхования при отказе рабочей системы. Она может быть независимой от рабочей системы и охватывать все контуры основной системы торможения или дублировать только определённую её часть, например, задние тормозные цилиндры. В некоторых случаях роль запасной системы торможения может выполнять стояночный тормоз.

Вспомогательная система торможения — применяется на дальнобойных крупногабаритных машинах типа КрАЗ, МАЗ, КамАЗ и т.п. Она обеспечивает снятие чрезмерной нагрузки с основной системы торможения во время длительного затормаживания крупнотоннажной автомашины на горных и холмистых участках дороги.

Husqvarna Профи

Эта модель прицепов чаще используется как дополнительный вариант оборудования к легким тракторам. Корпус сделан из прочного листового железа. Компания расположена в Швеции. Стоимость прицепа начинается от 43 тысяч рублей.

Тележка для мотоблока «Husqvarna» Профи имеет один недостаток — малая грузоподъемность

Технические характеристики:

максимальная погрузочная масса 225 кг;
есть откидной задний борт;
борта прицепа усилены штамповкой ребер жесткости;
резиновые пневматические колеса.

Главный минус для многих владельцев – небольшая грузоподъемность прицепа. При этом по объему он способен вместить достаточно много груза, но легкого.

Устройство

Тормозная система состоит из:

механизмов;
привода.

Чаще всего на машинах установлены фрикционные механизмы, работающие за счет силы трения.

Тормозные механизмы могут различаться по конструкции фрикционной части и подразделяются на:

дисковые;
барабанные.

Дисковый механизм

Состоит из суппорта, одного или двух тормозных цилиндров, а также двух колодок и диска.

Суппорт крепится на поворотном кулаке переднего колеса машины. В нем есть два тормозных цилиндра и к ним две тормозные колодки. Которые находятся с обеих сторон тормозного диска, который вращается вместе с прикрученным к нему колесом.

При нажатии на педаль тормоза, поршни выходят из цилиндров и прижимают колодки к диску.
При отпускании педали, механизмы возвращаются в начальное положение. Это возможно из-за легкого биения диска.

Посмотрите полезное видео, устройство и принцип работы дискового тормозного механизма:

Об достоинствах

температурная стойкость дисков выше, чем у барабанных. Лучше охлаждаются;
высокая эффективность уменьшает тормозной путь;
меньше размеры и вес;
уменьшено время срабатывания;
изношенные колодки просто менять;
разная температура, возникающая при работе, не влияет на прилегание тормозных поверхностей.

Барабанный механизм

Состоит из:

барабана,
двух колодок;
возвратных пружин;
рабочего цилиндра и опоры колодок;
опорного щита.

На опорном щите закреплен тормозной цилиндр и опора. При нажатии на педаль поршни в цилиндре расходятся и давят на концы тормозных колодок.

Колодки прижимаются накладками к внутренней стороне круглого барабана. Который вращается вместе с прикрученным к нему колесом.

При отпускании педали, стяжные пружины притягивают колодки в начальное положение и действие тормозов прекращается.

Об достоинствах

простота изготовления;
низкая стоимость;
имеют эффект самоусиления. Нижние части колодок тесно связаны друг с другом и трение о барабан передней части, усиливает прижатие к нему и задней части.

Стояночная система

Для постановки машины на длительную стоянку, чаще используется механический привод, в основу которого входят различные тяги и тросы, объединенные в систему.

Посмотрите интересное видео, устройство и принцип работы барабанного и стояночного тормоза:

Тормозной привод основанный на работе воздуха, называется пневматическим и чаще применяется на большегрузных автомобилях.
Если сочетаются несколько приводов, то он называется комбинированным.

Принцип действия тормозной системы

При нажатии на педаль, сила передается на главный тормозной цилиндр.
Поршень главного цилиндра двигается и увеличивает давление в системе гидравлических трубок, которые ведут к каждому колесу транспортного средства.
Тормозная жидкость давит на поршень колесного цилиндра. Который двигая колодки, прижимает их к барабану или диску. Трение замедляет вращение колес и автомобиль останавливается.

После отпускания тормозной педали, она с помощью возвратной пружины возвращается на место. Усилие, действующее в главном цилиндре ослабевает и его поршень, возвращается в исходное положение. Заставляя колодки с фрикционными накладками разжаться, тем самым, освобождая диски или барабаны колеса.

https://youtube.com/watch?v=pZNkTx_WAVU

Принцип работы и конструкция тормозов

//www.youtube.com/watch?v=Av-jj8NNrv8

Проследим принцип работы на гидравлических тормозах:

Водитель жмет на педаль, чем приводит в движение поршень в главном тормозном цилиндре. Автоматически подключается усилитель тормоза, снижая нагрузку на педаль тормоза;
Жидкость через трубопроводы передает давление в тормозные механизмы, которые создают сопротивление вращению колес — происходит торможение;
При снятии ноги с педали, возвратная пружина тянет поршень назад, вследствие чего снижается давление, освободившаяся жидкость направляется обратно к главному цилиндру – колеса растормаживаются.

Гидравлическая тормозная система

тормозные шланги высокого давления;
педаль тормоза;
рабочие тормозные цилиндры передних и задних колес;
вакуумный усилитель тормозов;
трубопроводы;
главный тормозной цилиндр с бачком.

контур, правый задний — левый передний тормозные механизмы;
сигнальный датчик
контур левый задний — правый передний тормозные механизмы;
бачок тормозной жидкости главного тормозного цилиндра;
главный тормозной цилиндр
усилитель тормозов вакуумный
педаль тормоза
регулятор давления между контиурами
трос тормоза, стояночного
тормозной механизм — заднее колесо
регулировочный наконечник стояночного тормоза
рычаг привода тормоза стояночного
тормозной механизм колеса переднего

Механическая система тормоза

Механический – в стояночной тормозной системе. Хотя в последних моделях используют и электропривод, тогда его называют электромеханическим ручником.

Для слаженной и безопасной работы тормозов, современные авто оснащены всевозможными электронными блоками, улучшающими их работу: АБС, усилитель экстренного торможения, блок распределения тормозных усилий.

Пневматическая система тормозов

Пневматический привод применяется в основном на большегрузных автомобилях.

Отличие этой системы от гидравлической в том, что вместо тормозной жидкости в системе работает воздух. Давлением воздуха разжимаются тормозные колодки, а давление воздуха в системе обеспечивает специальный компрессор, работающи от двигателя через ременную передачу.

Комбинированный привод

Комбинированный привод – это комбинация из нескольких типов тормозных систем. К примеру, совмещение гидравлического привода с воздушным, электрического и пневматического, есть и такие.

Виды дисковых тормозных механизмов

Дисковые тормоза делятся на две большие группы по типу применяемого суппорта (скобы):

механизмы с фиксированной скобой;
механизмы с плавающей скобой.

Преимущества и недостатки

Качество торможения

По сравнению с барабанным тормозом дисковый тормоз имеет преимущество в том, что он более прогрессивный, потому что он не является «самоблокирующимся», но для его эффективности требуется большее давление. Для сравнения: барабанный тормоз обеспечивает большую мощность при меньшем диаметре, поскольку сила, прикладываемая к губкам, прилагается непосредственно к периферии барабана, поддерживающего фрикционную гусеницу, что обеспечивает большее усилие рычага.

Давление, которое водитель оказывает на педаль тормоза, передается гидравлической системой, чаще всего с помощью вспомогательной, чтобы уменьшить давление, которое водитель должен оказывать на педаль, чтобы повысить его комфорт и безопасность. С другой стороны, управление ручным тормозом по-прежнему довольно часто механическое, иногда электрическое.

Рассеивание тепла

Дисковые вентилируемые тормоза из стали, используемые на Porsche Cayenne . Хорошо видны небольшие каналы для отвода тепла, вырезанные на краю диска. В красном цвете фиксированный 4-поршневой суппорт.

Отвод тепла является решающим моментом в конструкции тормозной системы, будь то дисковая или нет. Слишком много тепла или плохо отводимое тепло подвергает множеству рисков:

Деформация диска: тогда мы говорим, что он «завуалированный» .
Модификация состояния поверхности: состояние поверхности диска изменяется из-за перегрева, затем он «замораживается» и приобретает слегка голубоватый оттенок. Эту реакцию на чрезмерное нагревание можно сравнить с закалкой или термообработкой, которые распространены в металлургической промышленности. Уменьшается клев при торможении.
Кипящая тормозная жидкость: для контуров, использующих тормозную жидкость (случай всех последних автомобилей). Чрезмерная температура колодок, которая не может должным образом отводить калории, передается через поршни и суппорт тормозной жидкости, которая затем начинает кипеть. Затем в контуре образуются маленькие пузырьки, и, поскольку газ сжимаем, в отличие от жидкости, сила, прилагаемая к тормозному контуру, уменьшается и нерегулярна.

При использовании полого диска воздух может циркулировать внутри диска и вентилировать его изнутри, так что он охлаждается более эффективно. Затем мы говорим о «вентилируемых» дисках . Фактически они состоят из двух дисков, немного разделенных набором прокладок, обеспечивающих циркуляцию воздуха между ними. Чтобы улучшить охлаждение, охлаждающие каналы выполнены по спирали и в направлении вращения, чтобы максимально увеличить количество всасываемого воздуха, когда транспортное средство находится в движении.

По сравнению с стали, керамики или углерода резист нагрева намного лучше, и, следовательно, предложить более эффективное торможение. Однако эти материалы чрезвычайно дороги.

Отвод воды

Детальный вид отверстий перфорированного диска, здесь диск от .

Обычно дисковый тормоз работает на открытом воздухе, что позволяет ему рассеивать тепло от торможения через его две стороны. С другой стороны, это подвергает его воздействию брызг воды, что приводит к задержке торможения, когда он мокрый. Между поверхностью диска и колодкой образуется тонкая пленка воды, и жидкость не сжимается, колодке требуется некоторое время, чтобы прижаться к диску.

Чтобы как можно быстрее удалить воду, которая оседает на дисках в случае дождя, на поверхности дисков есть небольшие отверстия, роль которых заключается в разрушении пленки жидкости, созданной водой. Эти так называемые «перфорированные» диски очень распространены на мотоциклах и многих спортивных автомобилях. Однако у них есть недостаток, заключающийся в снижении тормозного усилия в сухую погоду из-за немного уменьшенной поверхности трения. Еще один недостаток перфорированных дисков — их относительная хрупкость.

На некоторых дисках эти «дырочки» имеют форму небольших выемок или полумесяцев, а также играют роль бороздок.

Безопасность

Дисковый тормоз хорошо поддается добавлению антиблокировочной тормозной системы (ABS), помогающей предотвратить блокировку колес транспортного средства с пониженным сцеплением. Система работает, ненадолго ослабляя давление на тормоза, когда она обнаруживает ненормальное замедление на одном или нескольких колесах.

Достоинства и недостатки дисковой системы

К очевидным плюсам относятся:

высокая эффективность торможения;
стойкость к перегревам;
стабильность работы даже после попадания воды;
точность срабатывания по колёсам;
простота компоновки;
малая затратность обслуживания;
низкий вес неподрессоренных масс.

Принцип и действие

Дисковый тормоз представляет собой систему, в которой используется диск, прикрепленный к ступице колеса, и колодки, которые трутся с каждой стороны диска. Колодки удерживаются в суппорте (фиксированный тормоз) или вилке (скользящий тормоз), прикрепленной к транспортному средству. Один или несколько механизмов нажимают на колодки, как правило, один или несколько поршней, подвергаемых гидравлическому давлению (легковые автомобили, грузовые автомобили, грузовые автомобили) или самому механизму, который приводится в действие пневматическим приводом (тормоз полуприцепа). Возникающая таким образом сила вызывает зажим, а затем трение колодок по диску. Фрикционные силы между колодками и диском создает тормозной момент, но и тепло, которое необходимо эвакуировать как можно быстрее, чтобы избежать деформации (или даже к разрушению) диска.

Система управления ( главный цилиндр ) может быть независимой для разных дисков или соединяться спереди и сзади с помощью распределителя (общий случай автомобилей и полное торможение некоторых мотоциклов, таких как Moto Guzzi или ).

Виды тормозных колодок

асбестовые;
безасбестовые;
органические.

Заключение

Использование тех или иных тормозов велосипеда полностью зависит от того где вы собираетесь кататься и как использовать велосипед. Что это будет? Экстремальный спорт на горных дорогах ли вообще по бездорожью? Тогда рама у велосипеда будет усиленной, выдерживающей запредельные нагрузки и, как следствие, тормоза у такого байка должны быть чутко реагирующие на нажатие рычага тормоза и надёжными Тогда, однозначно – дисковые с гидравликой.

Условия эксплуатации чуть менее жесткие (просёлки, зимняя, в условиях морозов, эксплуатация, длительные многокилометровые поездки) могут позволить установить на велосипед дисковый тормоз.

А если велосипед относится к бюджетным моделям, покупаемым для непродолжительных велопрогулок, то ободные тормоза – это то, что вас вполне устроит по всем показателям.

И уж совсем в заключение – банальный, но всегда актуальный совет: