Принцип работы тормозной системы автомобиля

Принцип работы тормозной системы автомобиля

 В статье описывается принцип работы тормозной системы автомобиля: «Виды тормозных систем» «Барабанные тормоза», «Дисковые тормоза», «Гидравлический привод», «Механический привод», «Пневматический привод», «Комбинированный привод».

Каждому водителю известно, что автомобиль, имеющий неисправную тормозную систему, не допускается к эксплуатации. Этот узел обеспечивает снижение скорости, остановку и удержание транспортного средства на месте. Тормозная система состоит из двух основных узлов: тормозного механизма и тормозного привода.

Тормозной механизм создает тормозной момент, обеспечивающий замедление и остановку автомобиля за счет препятствия вращению колес. Работа фрикционного тормозного механизма, устанавливаемого на современных автомобилях, основана на применении сил трения. Тормозной механизм рабочей системы устанавливается непосредственно в колесах – передних и задних. Расположение тормозного механизма стояночной системы может быть различным: за раздаточной коробкой или коробкой передач.

При помощи тормозного привода усилие от ноги водителя переходит на тормозные механизмы. Данная конструкция содержит главный тормозной цилиндр с педалью тормоза, гидровакуумный усилитель и трубопроводы, заполненные жидкостью, которые их соединяют.

Виды тормозных систем

В зависимости от типа приводов тормозные системы бывают механическими, гидравлическими, пневматическими, электрическими и комбинированными. На легковых машинах в основном устанавливается гидравлический привод, на грузовиках – пневматический или комбинированный. Чтобы уменьшить прикладываемое усилие педаль тормоза снабжается вакуумным или пневматическим усилителем тормозов.

Барабанные тормоза

Существует несколько типов колесных тормозных механизмов. В соответствии с конструкцией фрикционной части тормозные механизмы подразделяются на барабанные и дисковые. Фрикционный тормозной механизм имеет неподвижную и вращающуюся части. На силе трения между ними основан принцип действия тормозного механизма. В барабанном механизме вращающимся элементом является тормозной барабан, а неподвижным – тормозные ленты или колодки.

Барабанные тормоза отличаются следующими преимуществами:

•    простотой производства;
•    низкой стоимостью;
•    эффектом механического самоусиления за счет связи нижних частей колодок друг с другом и усилению прижатия к барабану задней колодки при трении об него передней. Это повышает тормозное усилие, передаваемое водителем, и при усилении давления на педаль быстро увеличивает тормозящее действие.

Дисковые тормоза

В дисковом механизме вращающейся частью является тормозной диск, а неподвижной – две тормозные колодки, установленные с обеих сторон внутри суппорта. В современных автомобилях в основном устанавливаются дисковые тормоза. Они располагаются на передней и задней осях.

Суппорт – это элемент, закрепленный на кронштейне. В его пазы вставлены рабочие цилиндры. При торможении они прижимают к диску тормозные колодки специальными пружинными элементами. Колодки снабжены фрикционными накладками и датчиком износа.

При торможении тормозные диски сильно нагреваются. Охлаждают их потоки воздуха, проходящие через отверстия на поверхности дисков. Тормозной диск с отверстиями называется вентилируемым. На спортивных автомобилях используются керамические тормозные диски, обеспечивающие эффективность торможения и устойчивость к перегреву.

Дисковые тормоза отличаются от барабанных следующими преимуществами:

•    стабильностью характеристик при повышении температуры;
•    высокой температурной стойкостью за счет лучшего охлаждения;
•    высокой эффективностью торможения, уменьшением тормозного пути;
•    меньшим весом и размерами;
•    повышенной чувствительностью тормозов;
•    простотой замены колодок;
•    снижением нагрузки на передние диски за счет задних тормозов;
•    отсутствием влияния температурных расширений на качество прилегания тормозных поверхностей.

Гидравлический привод

Тормозная система работает следующим образом: водитель жмет на педаль тормоза, при этом производится давление поршня главного цилиндра на жидкость, перетекающую к тормозным механизмам, расположенным на колесах. Поскольку жидкость не имеет свойства сжиматься, она полностью передает усилие нажатия. В тормозных механизмах происходит преобразование этого усилия в сопротивление вращению колес, поршни колесных цилиндров прижимают тормозные колодки к барабанам или дискам, в результате автомобиль тормозит. Чем сильнее давление на педаль, тем быстрее и эффективнее происходит торможение.

При отпускании педали тормоза возвратная пружина приводит ее в первоначальное положение, жидкость перетекает обратно к основному тормозному цилиндру, пружины отводят тормозные колодки от барабанов или дисков, растормаживая колеса. При этом давление в тормозной системе падает, поскольку тормозная жидкость из колесных цилиндров перетекает в основной тормозной цилиндр. Облегчение управления тормозной системой производится с помощью гидровакуумного усилителя, который создает дополнительное усилие при передаче на тормозные механизмы колес.

Тормозной привод управляет тормозными механизмами. Данный принцип работы тормозной системы применяется в гидравлических приводах, которые являются основными в рабочих тормозных системах. Они применяются практически во всех легковых и многих грузовых автомобилях. Гидравлический привод используется в рабочей, запасной и стояночной системах. В пневматических приводах используется сжатый воздух, в механических – металлические тросы или жесткие тяги.

Конструкция барабанного тормозного механизма с гидравлическим приводом следующая: на опорном диске установлены две тормозные колодки со специальными фрикционными накладками, их нижние концы закреплены на опорах при помощи шарниров, а верхние через стальные сухари упираются в поршни колесного разжимного цилиндра; к поршням цилиндра колодки прижимаются при помощи стяжной пружины; в нерабочем положении тормоза между тормозным барабаном и колодками получается зазор.

Из привода жидкость поступает в колесный цилиндр, это ведет за собой раздвигание поршней и колодок, в результате чего последние соприкасаются с тормозным барабаном, вращающимся вместе со ступицей колеса. При этом между колодками и барабаном появляется сила трения, которая затормаживает колеса. Когда давление жидкости на поршни прекращается, стяжная пружина возвращает тормозные колодки в первоначальное положение, тогда торможение прекращается.

Давление тормозной жидкости создает основной тормозной цилиндр, соединенный с емкостью для тормозной жидкости. Внутри цилиндра двигается поршень, который через стальную шайбу упирается в уплотнительное кольцо, прижимаемое пружиной. Он перемещается под действием толкателя, соединенного с педалью шарнирно, нагнетая жидкость к другим тормозным цилиндрам. Пружина придавливает к гнезду впускной клапан, внутри которого находится нагнетательный клапан.

В конструкции современных автомобилей используется сдвоенный основной тормозной цилиндр. В нем создается давление для двух контуров. Такой цилиндр называется тандемным. Над ним расположен расширительный бачок, из которого тормозная жидкость пополняется в случае незначительных потерь.

В данной конструкции барабанного тормоза происходит неравномерное изнашивание передних и задних тормозных колодок, поскольку во время торможения при движении вперед передняя колодка прижимается к барабану сильнее, чем задняя. Для уравнения износа колодок переднюю накладку делают длиннее, чем заднюю, или рекомендуют через некоторый срок менять колодки местами.

Другая конструкция барабанного тормозного механизма отличается тем, что опоры колодок находятся на рзных сторонах тормозного диска. Каждая колодка приводится в действие от отдельного гидроцилиндра. Тормозной механизм, оборудованный по такой схеме, изнашивается меньше и равномернее.

Надежность тормозных систем повышают различные устройств, позволяющие сохранить работоспособность системы при частичном отказе ее компонентов. Одним из таких устройств является разделитель, устанавливаемый на авто ГАЗ-24. В момент возникновения отказа при торможении он автоматически отключает неисправный компонент тормозного привода.

Для усиления передачи давления от ноги водителя к основному тормозному цилиндру применяются усилители тормозов. Наибольшее распространение получили вакуумные конструкции. Кроме того, современные тормоза с гидравлическим приводом оснащаются антиблокировочной системой, усилителем экстренного торможения, системой распределения тормозных усилий, электронной блокировкой дифференциала.

В дисковом тормозном механизме с гидроприводом имеется тормозной диск, который закреплен на ступице колеса. К стойке передней подвески прикреплена скоба. Тормозной диск вращается между ее половинами. В половинах скоб выточены колесные цилиндры с большим и малым поршнями. Колесные цилиндры прижимают колодки к тормозному диску, то есть обеспечивают срабатывание тормозов.

Нажим на педаль тормоза заставляет жидкость из основного тормозного цилиндра перетекать по шлангам в полости колесных цилиндров. При этом давление передается на поршни, они перемещаются с двух сторон и прижимают тормозные колодки к диску. Это вызывает процесс торможения.

При прекращении нажатия на педаль давление жидкости в приводе падает, на поршни действует сила упругости уплотнительных манжет и осевое биение диска, в результате они отходят от него, прекращая торможение.

Работа элемента гидропривода происходит по контурам. Если один контур выходит из строя, его функции выполняет другой. Также рабочие контуры могут друг друга дублировать, то есть выполнять не только свои функции, но и часть функций другого контура. Наиболее оптимальна схема с функционированием диагональных контуров.

На автомобилях ВАЗ, ЗАЗ и АЗЛК, выпускаемых в советское время, применялся двухконтурный гидравлический привод, состоящий из двух автономных приводов. Они действовали на тормозные механизмы раздельно задних и передних колес от главного тормозного цилиндра.

В автомобиле «Волга» в приводе тормозов применялся разделитель, с помощью которого исправная часть тормозной системы использовалась в качестве запасной, если другая часть системы разгерметизировалась. Применение систем активной безопасности (АБС) значительно повышают эффективность тормозной системы.

Механический привод

Механический привод является частью стояночной тормозной системы. Он выполнен в виде системы тяг, тросов и рычагов. Они соединяют рычаг стояночного тормоза с тормозными узлами задних колес автомобиля. Конструкция состоит из рычага привода, тросов с регулируемыми наконечниками, уравнителя тросов и рычагов привода колодок. В последнее время широкое распространение получили модели с электроприводом – электромеханическим стояночным тормозом.

Пневматический привод

Пневматический привод устанавливается в тормозной системе больших грузовых автомобилей. В барабанном тормозном механизме с пневматическим приводом для разведения колодок применяется разжимный кулак. Он приводится в движение посаженным на ось рычагом. В основе работы пневматической тормозной камеры лежит принцип давления сжатого воздуха. В ней возникает усилие, которое отклоняет рычаг. Стяжная пружина возвращает тормозные колодки в первоначальное положение. Зазор между барабаном и нижними частями колодок регулируется эксцентриковыми пальцами, на которых закреплены нижние концы колодок. Регулирование зазора между барабаном и верхними частями колодок производится с помощью червячного механизма.

Комбинированный привод

Комбинированный привод является сочетанием нескольких типов привода в одном автомобиле. В качестве примера можно привести электропневматический привод.

Назад