ТЕХНОЛОГИИ ТОРМОЖЕНИЯ
Тормоза придумали трусы – любят пошутить эмоциональные и агрессивные водители. На самом же деле любой разумный человек понимает, что исправная тормозная система – основной залог безопасности как автомобиля, так и водителя, и пассажиров.
Взгляд в прошлое
Первые тормоза появились еще на конных экипажах – специальный башмак системой рычагов прижимался к ободу, тормозя колесо. Эффективность этого тормоза была невысока, но для гужевого транспорта хватало. Автомобиль же потребовал новых технических решений, и первым из них стали барабанные тормоза. Изначально они тоже были рычажные или тросовые – усилие передавалось на колодки механическим путем, но потом появилась гидравлика – и это техническое решение применяется до сих пор.
Принцип действия
Все автомобили оборудуются не менее чем тремя тормозными системами. Считайте: рабочая тормозная система, которая используется для снижения скорости и остановки автомобиля – это раз; стояночная система, так называемый «ручник», – это два. Наконец, запасная тормозная система, функции которой выполняет один из двух контуров рабочих тормозов, если второй контур вышел из строя, либо стояночный тормоз, или же контур и «ручник» совместно.
Тормозные системы состоят из двух частей: тормозных механизмов и тормозного привода. Работа тормозных механизмов, которые размещаются в колесах и должны препятствовать их вращению, основана на использовании трения. Именно трение между колодками и дисками или барабанами тормозных механизмов уменьшает число оборотов колес.
Тормозной привод – это совокупность устройств, предназначенных для усиления и передачи тормозным механизмам воздействия водителя на педаль тормоза. Преимущественное распространение на легковых автомобилях получил гидравлический привод рабочей тормозной системы.
Спереди диски, сзади барабаны и минимум электроники – такова схема тормозной системы бюджетного автомобиля, например Dacia Logan, Kia Picanto и т.д.
Материаловедение
От конструкции к материалам. Здесь также можно встретить множество различных подходов. Наиболее часто употребляются тормозные барабаны и диски из чугуна. Мотоциклетные тормозные диски изготавливают из нержавеющей стали, дабы защитить их от коррозии. Но чугун все же обладает лучшими фрикционными качествами. Рост скоростей и, как следствие, увеличение требований к тормозам приводит к появлению новых материалов для создания тормозных дисков. Так, в мире автоспорта используются диски на основе углеволокна (carbon fiber composite). Такие тормоза значительно легче своих чугунных собратьев и работают эффективнее. Однако карбоновые тормоза хороши лишь при очень высоких температурах. То, что для обычных стальных или чугунных дисков может считаться экстремально высокой температурой, для карбоновых дисков – нормальное рабочее состояние. То есть на обычных автомобилях в обычных условиях эксплуатации такие тормоза просто неэффективны – не успеют разогреться. По этой причине применение углепластиковых композитов в тормозах ограничивается болидами Formula-1 и автомобилями, участвующими в подобных гонках. Да и цена таких изделий отнюдь не маленькая.
Тормозные механизмы автомобиля среднего класса — исключительно дисковые. Для эффективного торможения служат три электронные системы — ABS, EBD и Brake Assist. Все популярнее становится электронный «ручник», облегчающий управление автомобилем
Типы дисков
Барабанные тормоза имеют ряд достоинств и недостатков, которые определяют область их применения. Барабаны дешевле и проще в производстве. Их часто устанавливают на заднюю ось – задние дисковые тормоза до сих пор на ряде машин остаются лишь опцией. Барабаны имели преимущество перед ранними дисковыми тормозами еще и потому, что конструктивно обладают эффектом механического самоусиления. Благодаря тому, что нижние части колодок связаны друг с другом, трение о барабан передней колодки усиливает прижатие к нему задней колодки. Этот эффект способствует многократному увеличению тормозного усилия, передаваемого водителем, и повышает тормозящее действие при усилении давления на педаль. Еще одно достоинство барабанного тормоза – это его закрытая конструкция, препятствующая попаданию в механизм грязи. Поэтому барабаны до сих пор успешно применяются на утилитарных внедорожниках. Самый серьезный недостаток барабанных тормозов – плохое рассеивание тепла из-за того, что фрикционные накладки находятся внутри барабана. Их перегрев приводит к снижению эффективности и к повреждению деталей тормоза. Ну а поскольку торможение есть процесс перевода кинетической энергии в тепловую, то появление скоростных автомобилей отправило барабаны на задворки автомобильных технологий.
Барабанные диски
Сегодня же бал правят диски. Сначала они заняли свое место на передней оси, на которую приходится 2/3 основной нагрузки при торможении.
Сейчас большинство автомобилей оборудуются дисковыми тормозами и сзади. Все из-за того, что дисковые механизмы рассеивают тепло намного лучше, чем барабанные. И сам диск, и крепежная скоба для крепления тормозных механизмов, и тормозные колодки открыты для доступа воздуха – свободный обдув тормозов улучшает их охлаждение. Еще одно достоинство дисковых тормозов – меньший вес в сравнении с барабанными, а это одна из главных составляющих неподрессоренных масс, борьба за снижение которых ведется производителями по всем фронтам. В качестве минусов можно упомянуть более высокую стоимость производства и более быстрый износ фрикционных накладок из-за большой нагрузки при торможении.
Чтобы исключить риск перегрева передних дисков – их стали делать вентилируемыми.
Вентилируемые тормозные диски
Такие диски представляют собой своеобразный сэндвич из двух частей, между которыми сделаны специальные отверстия, формирующие лопасти, наподобие турбины. Благодаря этим каналам тепло отводится более эффективно, а вес диска снижается. Но порой и этого недостаточно. При нагрузках тормозные диски могут нагреваться до очень высоких температур, и если это тепло передастся ступице – вероятен выход из строя этого узла. Производители тормозных систем прибегают к различным ухищрениям. Например, некоторые фирмы предлагают разборные тормозные диски. Они представляют собой непосредственно рабочий диск, скрепленный болтовым соединением со средней частью, которая крепится на ступицу. Часто можно встретить тормозные диски с перфорацией и канавками (шлицами). Проделанные по всей рабочей плоскости диска сквозные отверстия снижают вес диска, способствуют более эффективному снижению его температуры при работе, удаляют газы, образующиеся при трении колодок о диск. Перфорация предупреждает и коробление тормозного диска. Канавки совместно с отверстиями способствуют удалению воды, грязи, пыли и прочего, это снижает риск поцарапать тормозной диск. И канавки, и перфорация увеличивают дополнительную тормозную силу и уменьшают износ диска.
Дисковые тормоза с перфорацией
Колодки
Тормозные колодки – наиболее важный элемент тормозной системы. Именно от них зависит эффективность работы тормозов. Хорошие, правильные колодки будут не только долго и надежно выполнять свои функции, но и сохранят тормозной диск или барабан целым и невредимым на долгие годы. Наоборот, плохие, некачественные колодки могут испортить тормозной диск, проделав в нем царапины и глубокие канавы. Само собой, тормозные колодки бывают разными. Речь идет не о конструкции и дизайне, а в первую очередь о материале фрикционных накладок, которые, собственно, и осуществляют торможение. Фрикционных смесей на сегодня существует превеликое множество. У каждой фирмы своя рецептура и свои ингредиенты. В состав смеси могут входить 15 и более различных компонентов. Их пропорции должны быть четко выдержаны. Любое изменение доли того или иного компонента может существенно изменить свойства будущих тормозных накладок, вплоть до их полной неработоспособности. Основа фрикционной смеси – армирующий компонент. Именно от него зависит прочность, термостойкость и стабильность тормозных свойств изделия. В любом случае материал колодок должен быть «мягче» тормозных дисков, иначе не избежать их преждевременного стачивания и неприятного свиста при торможении.
Периодичность обслуживания
С необходимостью замены или ремонта тормозных колодок рано или поздно сталкиваются все автовладельцы. Процесс стирания неминуем, так как в тормозном механизме силы трения выполняют полезную работу. Следовательно, износ фрикционных накладок на колодках является естественным и неизбежным. Первый признак полного износа накладок – скрип, визг или другой посторонний шум при пользовании тормозами. Многие автомобили комплектуются датчиками износа колодок, но в наших условиях эти датчики из-за разрушительного действия влаги и соли могут заранее стать неработоспособными. Здесь лучше действовать по принципу: доверяй, но проверяй.
Поскольку доводить колодки тормозов до предела нежелательно по целому ряду причин, целесообразно проводить их осмотр, по крайней мере, через каждые 30 тыс. км пробега.
Проще и надежнее купить на замену новые колодки, поскольку до сих пор встречаются случаи дефицита этого товара, особенно если дело касается редких автомобилей. После замены, пока новые фрикционные накладки не притерлись, а на это требуется как минимум 200 км пробега, рекомендуется избегать резких торможений.
Тормозные диски и барабаны также изнашиваются, хотя и менее интенсивно, чем колодки. При этом на рабочей поверхности образуются глубокие рифления, а диски к тому же теряют свою прямолинейность из-за более быстрого износа на периферии.
Критической на большинстве автомобилей считается остаточная толщина диска менее 9 мм, если диск не вентилируемый. Дальнейшая эксплуатация таких тормозных дисков становится опасной, в остальных случаях рабочие поверхности можно исправить на плоскошлифовальном для дисков или токарном для барабанов станке.
При продолжительных термических перегрузках и последовательном попадании воды тормозной диск может и покоробить. В этом случае диск приобретает осевое биение, которое будет ощущаться толчками на педали тормоза. На автомобилях с ABS следует различать вибрации педали от срабатывания антиблокировочной системы и толчки по причине коробления. Способ ремонта – шлифовка или замена диска. Кстати, равномерное торможение обоих колес может быть обеспечено только в тормозных дисках с одинаковой чистотой поверхности, поэтому инструкции по ремонту всегда рекомендуют заменять диски и барабаны парами.
Александр КОРНИЛОВ | 
