Тормозная система - краткая теория
Регулятор давления
- Регулятор давления
- Screenshot_11.jpg (214.2 КБ) 304 просмотра
В результате торможения происходит перераспределение массы автомобиля, то есть центр тяжести смещается от задней части автомобиля к передней. В результате к передним колесам необходимо приложить большее тормозное усилие, чем к задним. Поэтому детали передних тормозов больше задних. Однако перераспределение массы автомобиля не происходит линейно. Это происходит в зависимости от степени замедления. Регулятор давления позволяет компенсировать это явление путем уменьшения давления в задних тормозах по отношению к давлению в передних. На практике применяются различные типы регуляторов, однако большинство производителей автомобилей устанавливают на свои автомобили регуляторы давления в зависимости от нагрузки. В настоящее время на автомобилях, оснащенных ABS, давление в тормозной системе регулируется этой системой. Эту функцию выполняет электронная система распределения тормозных усилий (EBD). Подробное описание приведено в разделе, посвященном системе ABS.
Регулятор давления в зависимости от нагрузки
Регулятор давления в зависимости от нагрузки используется на автомобилях (например, универсалах), у которых при перевозке тяжелых грузов происходит сильное перераспределение массы и, следовательно, к тормозам задних и передних колес необходимо прикладывать различные тормозные усилия во время торможения. Регулятор давления крепится к кузову автомобиля и механически связан с задней подвеской. При перемещении задней подвески относительно кузова происходит перемещение рычага, воздействующего на поршень регулятора давления. Величина перемещения поршня зависит от величины изменения высоты задней части кузова. Таким образом, регулируется давление в задних тормозах в зависимости от положения кузова относительно подвески.
Барабанный тормоз
- Барабанный тормоз
- Screenshot_12.jpg (196.7 КБ) 303 просмотра
На протяжении многих лет на передние колеса всех автомобилей устанавливаются дисковые тормоза, тем не менее, на задних колесах дешевле ставить барабанные тормоза. Главная причина этого — стояночная тормозная система. В барабанных тормозах стояночная тормозная система — это всего один дополнительный рычаг, тогда как в дисковых тормозах — это сложный механизм, иногда это полностью собранный барабанный тормоз внутри дискового. Барабанный тормоз состоит из щита тормоза, тормозных колодок, тормозного барабана, рабочего цилиндра, стяжных пружин. Иногда имеется устройство для автоматического регулирования зазора между колодками и барабаном. При нажатии на педаль тормоза тормозная жидкость под давлением подается в рабочий цилиндр, который, в свою очередь, прижимает тормозные колодки к внутренней поверхности барабана. Когда давление падает, стяжные пружины возвращают тормозные колодки на исходное место. Многие барабанные тормоза имеют тормозной механизм с большим самоусилением. При контакте тормозных колодок с барабаном (рис. 1) происходит усиление прижимной силы колодки к барабану (рис. 2). Так как происходит самоусиление прижимной силы, то в барабанном тормозе можно использовать рабочие цилиндры с поршнями меньшего размера по сравнению с поршнями дисковых тормозов.
Пружины
При отпускании педали тормоза прижатые к барабану колодки необходимо отжать назад. Эту функцию выполняют стяжные пружины, после того как давление в рабочем цилиндре понизится. Если пружины ослаблены и не полностью отжимают колодки, это приведет к преждевременному износу накладок. Другие пружины удерживают колодки и возвращают на место рычаг регулировки.
Щит тормоза
На щите тормоза крепятся рабочий цилиндр, тормозные колодки и другие детали тормозного механизма. Щит тормоза крепится к оси автомобиля.
Тормозной барабан
Тормозные барабаны изготавливаются из чугуна. Рабочая поверхность тормозных барабанов обрабатывается на станке. Тормозные барабаны, так же как и диски, изнашиваются из-за трения колодок о рабочую поверхность. При установке новых колодок рабочую поверхность барабана необходимо обработать заново. Максимальный допустимый внутренний диаметр тормозного барабана указан на его внешней стороне. Запрещается превышать это значение при повторной обработке рабочей поверхности барабана. Если рабочую поверхность невозможно обработать вследствие ее сильного износа, необходимо заменить барабан.
Тормозной цилиндр
Рабочий тормозной цилиндр состоит из корпуса и двух поршней, по одному с каждой стороны. На каждом поршне имеется резиновый уплотнитель и шток, который упирается в тормозную колодку. При увеличении давления поршни раздвигаются, прижимая колодки к барабану. При возникновении утечки жидкости рабочие цилиндры необходимо отремонтировать или заменить.
Механизм автоматического регулирования зазора между колодками и барабаном
По мере износа накладок, тормозные колодки должны передвинуться на большее расстояние. При определенном износе накладок, механизм автоматического регулирования зазора сдвигает колодки на величину износа накладок, таким образом обеспечивая гарантированный зазор между тормозными колодками и барабаном. Для нормальной работы барабанного тормоза расстояние между колодками и барабаном должно быть маленьким, но колодки не должны касаться барабана. Если расстояние будет слишком большим (например, из-за износа накладок), то поршень рабочего тормозного цилиндра должен будет выдвинуться на большее расстояние, следовательно, ход педали тормоза будет также больше. При износе тормозных накладок расстояние между колодкой и барабаном увеличивается. При полной остановке автомобиля колодки сильно прижимаются к барабану. Когда зазор между колодкой и барабаном достигает определенного значения, рычаг регулировки поворачивает регулировочную шестерню на величину одного зуба. В механизме имеется стержень с резьбой, который, по мере поворота регулировочной шестерни, выдвигается и перемещает тормозную колодку ближе к барабану. По мере износа накладок регулировочная шестерня поворачивается дальше, так что между колодками и барабаном обеспечивается постоянный зазор. Детали механизма автоматической регулировки зазора должны быть чистыми и не должны заедать. Если механизм автоматического регулирования зазора перестанет работать, водитель почувствует, что ход педали тормоза увеличится.
Стояночный тормоз
Стояночный тормоз (или аварийный тормоз) приводит в действие тормозные механизмы задних колес через стальные тросы, которые присоединены к рычагу или педали. Система является полностью механической и не связана с гидравлической системой, так что автомобиль можно остановить даже в случае полного отказа рабочей тормозной системы. В барабанных тормозах трос подсоединен к рычагу, который крепится к тормозной колодке. Наличие дисковых тормозов на задних колесах усложняет установку стояночной тормозной системы. Существуют две основные конструкции для установки стояночного тормоза на задние дисковые тормоза. В первом варианте используется установленный на задней оси суппорт, на котором установлен рычаг, соединенный с винтовым устройством внутри поршня суппорта. При включении стояночного тормоза происходит перемещение рычага, и винтовое устройство прижимает поршень к колодкам и к тормозному диску, минуя таким образом гидравлическую систему. Данная система использовалась в дисковых тормозах с плавающей скобой с одним поршнем. Если суппорт тормоза закреплен жестко и имеет четыре поршня, такая система не может быть использована. В другой системе используется барабанный тормоз, установленный внутри заднего тормозного диска. В данном случае рычаг привода стояночного тормоза закреплен на тормозной колодке и приводится в действие тросом. На самом деле тормозной «барабан» в данном случае — это внутренняя часть заднего тормозного диска. Основная проблема заключается в том, что тормозные тросы подвержены коррозии, что, в конце концов, может привести к выходу из строя стояночного тормоза. Эту проблему можно решить, время от времени включая стояночный тормоз, благодаря чему тросы будут чистыми и в рабочем состоянии. Еще одна проблема — в некоторых тормозных механизмах автоматическая регулировка производится только при включении стояночного тормоза. Если стояночный тормоз не будет использоваться, зазор между колодками и барабаном не будет регулироваться.
Порядок обслуживания барабанного тормоза
- Порядок обслуживания барабанного тормоза
- Screenshot_13.jpg (153.72 КБ) 302 просмотра
Тормозные колодки
Тормозная колодка состоит из самой стальной колодки и фрикционной накладки, приклепанной или приклеенной к ней. При облуживании барабанных тормозов чаще всего приходится заменять тормозные колодки. В некоторых барабанных тормозах на задней стороне предусмотрено смотровое отверстие, через которое можно увидеть, на сколько износились накладки колодок. Тормозные колодки подлежат замене, когда накладки изнашиваются до уровня, указанного в Заводской инструкции. Как и на дисковых тормозах, на барабанных тормозах иногда образуются глубокие царапины. Если изношенная тормозная колодка используется слишком долго, заклепки крепления накладок могут оставить на барабане глубокие задиры. Глубокие царапины на барабане иногда можно убрать расточкой на станке. Для барабанных тормозов существует максимально допустимый диаметр. Так как рабочая поверхность находится внутри барабана, то при расточке барабана диаметр становится больше.
Проверка толщины накладки
Каждый раз при обслуживании барабанных тормозов необходимо проверять толщину тормозной накладки. Если толщина тормозной накладки становится меньше минимально допустимой, указанной в заводской инструкции, колодку следует заменить.
Проверка диаметра тормозного барабана
Если внутренний диаметр тормозного барабана становится больше максимально допустимого, указанного в заводской инструкции, то его следует заменить.
Дисковые тормоза с суппортом
- Дисковые тормоза с суппортом
- Screenshot_14.jpg (168.61 КБ) 297 просмотров
Тормозное усилие на дисковых тормозах создается на поверхности диска, который вращается вместе с колесом автомобиля. Суппорт тормоза, в котором выполнен радиальный паз, крепится на деталях подвески.
Дисковые тормозные механизмы бывают двух типов:
- – с плавающей скобой,
- – с неподвижной скобой.
Дисковый тормозной механизм с плавающей скобой
В тормозном механизме с плавающей скобой используется один поршень. Этот механизм является самоцентрирующимся и саморегулирующимся. Скоба может перемещаться, так что при нажатии педали тормоза она занимает центральное положение. Из-за отсутствия оттяжной пружины, колодки всегда находятся в соприкосновении с диском (в результате использования резиновых уплотнительных колец на поршнях, а также из-за небольшого биения диска между тормозной колодкой и диском может образовываться небольшой зазор). Это важно, так как поршни тормозных цилиндров имеют больший диаметр, чем поршни главного тормозного цилиндра. Если поршни утоплены в рабочие цилиндры, может потребоваться несколько нажатий педали, чтобы колодки начали касаться тормозного диска.
Дисковый тормозной механизм с неподвижной скобой
В дисковом тормозном механизме с неподвижной скобой используются два поршня, располагающиеся с двух сторон от тормозного диска. При нажатии на педаль тормоза поршни прижимают тормозные колодки к диску. Эта конструкция практически не применяется, поскольку тормозной механизм с плавающей скобой с одним поршнем дешевле и надежнее.
Тормозная колодка
При облуживании тормозов чаще всего приходится заменять тормозные колодки. Обычно на тормозных накладках имеется индикатор износа, представляющий собой металлическую пластину. При значительном износе накладок эта металлическая пластина будет касаться диска, при этом будет издаваться пронзительный скрип, напоминая водителю о необходи¬мости замены колодок. В скобе также предусмотрено отверстие, через которое можно увидеть, насколько изношены накладки. В каждой скобе устанавливаются две тормозные колодки. Тормозная колодка представляет собой металлическую пластину, на которой с помощью заклепок или клея закреплена фрикционная накладка. Колодки располагаются с каждой стороны тормозного диска. Первоначально фрикционные накладки изготавливались из асбеста. Это было обусловлено тем, что он имеет большую теплоемкость и обеспечи¬вает бесшумное торможение. Однако в настоящее время асбест не используется, так он представляет опасность для здоровья, и накладки изготавливаются из других материалов. Накладки постепенно изнашиваются, поэтому при необходимости колодки следует заменять.
Примечание:
- Следует заменять все колодки на одной оси.
- Для вдавливания поршня в цилиндр следует использовать специальный инструмент.
- После замены тормозных накладок следует несколько раз нажать на педаль тормоза.
Тормозной диск
- Тормозной диск
- Screenshot_15.jpg (113.79 КБ) 296 просмотров
На большинстве современных автомобилей на передних колесах установлены дисковые тормоза, некоторые автомобили оснащены дисковыми тормозами на всех четырех колесах. Дисковые тормоза во многом похожи на велосипедные тормоза, на которых тормозные накладки прижимаются к колесу при помощи скобы. В дисковых тормозах колодки прижимаются не к колесу, а к тормозному диску, а усилие передается через гидравлическую систему, а не через трос. В результате трения между накладкой и диском происходит замедление вращения диска. Движущийся автомобиль обладает определенной кинетической энергией. Назначение тормозов — погасить эту энергию, чтобы остановить автомобиль. При торможении кинетическая энергия автомобиля преобразуется в тепловую в результате трения между колодкой и диском. Тормозные диски бывают следующих типов:
- невентилируемые,
- вентилируемые.
Благодаря большей массе вентилируемые диски поглощают больше тепла, в то же время, воздух, проходящий через вентиляционные каналы, обеспечивает быстрое охлаждение диска. Поэтому вентилируемые тормозные диски — это оптимальное решение для передних колес.
Необходимо регулярно проверять толщину тормозного диска. Иногда на тормозном диске появляются глубокие царапины, что является результатом слишком долгого использования тормозных колодок. Также может нарушиться плоскостность дисков. Это проявляется в том, что при торможении возникает вибрация. Эти неисправности устраняются путем проточки дисков. При проточке часть металла снимается с обеих сторон диска, при этом образуются ровные гладкие поверхности. Нет необходимости в проточке дисков при каждой замене тормозных колодок. Более того, проточка дисков без необходимости уменьшает их ресурс. Так как в процессе проточки снимается часть металла, тормозные диски становятся тоньше. Для каждых тормозных дисков существуют технические требования, в которых указана минимально допустимая толщина, при достижении которой диск подлежит замене. Данные технические требования приведены в заводской инструкции для каждого автомобиля.
Процесс торможения
- Процесс торможения
- Screenshot_16.jpg (107.32 КБ) 295 просмотров
Во время торможения кинетическая энергия автомобиля преобразуется в тепловую. Процесс торможения (с момента обнаружения водителем опасности до полной остановки автомобиля) может быть разделен на следующие этапы:
Время реакции водителя / расстояние, проходимое за время реакции водителя
Время реакции водителя — время с момента обнаружения водителем опасности до начала нажатия на педаль тормоза
Расстояние, проходимое за время реакции водителя — расстояние, проходимое автомобилем за время реакции водителя. Это расстояние зависит от опыта и физического состояния водителя.
- – В неутомленном состоянии: меньшее время реакции / проходимое расстояние.
- – В утомленном состоянии: большее время реакции / проходимое расстояние.
На этом этапе автомобиль движется без замедления.
Время срабатывания тормозной системы / расстояние, проходимое за время срабатывания тормозной системы
Время срабатывания тормозной системы — время от начала торможения до начала замедления (время увеличения давления в тормозной системе).
Расстояние, проходимое за время срабатывания тормозной системы — расстояние, проходимое автомобилем за время увеличения давления в тормозной системе. Время срабатывания тормозной системы составляет около 0,3 секунды.
Время активного торможения / расстояние, проходимое за время активного торможения
Расстояние / время, необходимые для полной остановки автомобиля после начала торможения.
Остановочное время / остановочный путь
Остановочное время складывается из времени реакции водителя, времени срабатывания тормозной системы и времени активного торможения. Остановочный путь складывается из расстояния, проходимого за время реакции водителя, расстояния, проходимого за время срабатывания тормозной системы и расстояния, проходимого за время активного торможения.
Замедление, м/с2
Величина уменьшения скорости за единицу времени. Например, 5 м/с2 означает, что скорость автомобиля уменьшается на 5 м/с за одну секунду.
Усилитель тормозов
- Усилитель тормозов
- Screenshot_17.jpg (172.38 КБ) 294 просмотра
Раньше, когда большинство автомобилей оборудовались барабанными тормозами, не было необходимости увеличения тормозного усилия, так как барабанные тормоза обеспечивали достаточную эффективность торможения. В настоящее время большинство автомобилей оборудуются дисковыми тормозами передних колес, и поэтому необходим усилитель. Усилитель тормозов — это устройство механического или вакуумного действия, закрепленное на главном тормозном цилиндре.
В автомобилях KIA используются три различных типа усилителей:
- с одной вакуумной полостью,
- с двумя вакуумными полостями,
- с изменяемым коэффициентом усиления.
Вакуумный усилитель представляет собой металлический корпус, в котором имеются клапан и диафрагма. Шток, проходящий через центр усилителя, с одной стороны соединен с поршнем главного тормозного цилиндра, с другой — с толкателем педали тормоза. Усилитель тормозов предназначен для уменьшения силы, необходимой для нажатия на педаль тормоза, и повышения эффективности торможения. Уменьшение силы нажатия на педаль тормоза осуществляется за счет использования в усилителе разрежения, создаваемого двигателем. Все усилители тормозов предназначены для уменьшения силы, необходимой для нажатия на педаль тормоза, а не для увеличения тормозного усилия на колодках. Это сделано в целях безопасности, так как если двигатель заглохнет, то в усилителе не будет создаваться разрежение. Для работы усилителя тормозов необходим источник разрежения. В автомобилях с бензиновым двигателем разрежение, создаваемое в такте впуска, является достаточным для работы вакуумного усилителя. Поскольку в дизельных двигателях не создается достаточное разрежение, то на таких автомобилях должен устанавливаться отдельный вакуумный насос. Дизельный двигатель не может создать достаточного разрежения в вакуумном усилителе.
При нажатии на педаль тормоза толкатель открывает клапан, при этом одна полость сообщается с атмосферой, одновременно разобщаясь с вакуумом. Атмосферный воздух создает давление на диафрагму. За счет разности давления в полостях, а также силы нажатия на педаль тормоза, корпус клапана перемещается вместе со штоком, который, в свою очередь, воздействует на поршень главного тормозного цилиндра.
При отпускании педали тормоза клапан закрывается, что приводит к прекращению поступления атмосферного воздуха и сообщению обеих полостей. Давление в обеих полостях восстанавливается. Затем корпус клапана со штоком возвращаются в исходное положение.
Порядок обслуживания усилителя тормозов
- Порядок обслуживания усилителя тормозов
- Screenshot_18.jpg (196.19 КБ) 293 просмотра
Запорный клапан
Запорный клапан представляет собой клапан одностороннего действия, через который воздух проходит только в одном направлении — из вакуумного усилителя. При выключенном двигателе или при утечке воздуха через вакуумный шланг запорный клапан не пропускает воздух в усилитель. Это важно, так как вакуумный усилитель должен обеспечить несколько «свободных» нажатий на педаль тормоза при выключенном двигателе. При неправильной работе усилителя тормозов в первую очередь необходимо проверить запорный клапан.
Датчик разрежения
Датчик разрежения устанавливается на вакуумный усилитель на автомобилях с дизельным двигателем. Если разрежение становится недостаточным (например, из-за обрыва приводного ремня), датчик разрежения включает контрольную лампу тормозной системы. Состояние датчика разрежения можно проверить при помощи мультиметра.
Установка
Перед установкой усилителя тормозов необходимо измерить и отрегулировать длину толкателя. Подробное описание приведено в заводской инструкции.
Принцип действия усилителя тормозов
- Принцип действия усилителя тормозов
- Screenshot_19.jpg (176.56 КБ) 292 просмотра
Усилитель тормозов увеличивает давление, созданное при нажатии на педаль тормоза, уменьшая усилие нажатия, которое необходимо приложить водителю. В большинстве автомобильных тормозных систем усилитель тормозов устанавливается совместно с главным цилиндром. Для уменьшения силы, необходимой для нажатия на педаль тормоза, в вакуумном усилителе тормозов используется разрежение, создаваемое во впускном коллекторе двигателя. В автомобилях с дизельным двигателем, разрежение (0,5 0,9 бар) создается вакуумным насосом. При нажатии на педаль тормоза усиление продолжается до тех пор, пока давление не достигнет предельного значения. Это значение (близкое к тому, при котором блокируются колеса) составляет от 60 до 100 бар, в зависимости от модели автомобиля. После достижения этого значения дальнейшего усиления не происходит.
- Усилитель тормозов увеличивает давление
- Screenshot_20.jpg (174.73 КБ) 292 просмотра
Корпус клапана (педаль тормоза отпущена)
На конце толкателя имеется поршень, который своим задним торцом упирается в клапан. Между клапаном и седлом клапана имеется зазор. В обеих полостях одинаковое давление. Наружный воздух в первую полость не поступает, так как поршень закрывает клапан.
- Корпус клапана (педаль тормоза отпущена)
На конце толкателя имеется поршень, который своим задним торцом упирается в клапан. Между клапаном и седлом клапана имеется зазор. В обеих полостях одинаковое давление. Наружный воздух в первую полость не поступает, так как поршень закрывает клапан. - Screenshot_21.jpg (204.31 КБ) 292 просмотра
Корпус клапана (педаль тормоза нажата)
При нажатии на педаль тормоза толкатель перемещает поршень. Вслед за поршнем под действием пружины перемещается клапан до упора в корпус клапана, при этом рабочая полость сообщается с атмосферой. В зависимости от усилия нажатия на педаль тормоза, в рабочую полость через фильтр поступает большее или меньшее количество наружного воздуха для создания дополнительного усилия на педали тормоза. Давление в рабочей полости выше, чем в вакуумной. Коэффициент усиления зависит от диаметра усилителя тормозов.
Тормозная система часть 2
- Тормозная система часть 2
- Screenshot_22.jpg (129.8 КБ) 133 просмотра