3 ситуации, когда на тормоза нажимать нельзя (хотя и очень хочется)
Водительские рефлексы порой сложно урезонить. В некоторых обстоятельствах они заставляют действовать неправильно. Последствия могут оказаться весьма неприятными и в большинстве случаев приводят к незапланированным тратам на ремонт машины.
Материалы по теме
- Если у вашего автомобиля нет системы АБС, то тормозить в скоростном повороте очень опасно. Машина может уйти в неуправляемый занос. Но и современные автомобили со всеми возможными системами безопасности лучше не осаживать по полной при движении в ходовом повороте. В чем опасность? Когда колесо автомобиля просто катится в повороте, вся сила трения шины об асфальт в пятне контакта удерживает шину от бокового смещения, а автомобиль от заноса. Появление тормозной силы на колесе отбирает часть сцепных возможностей шины, и занос становится более вероятным событием. То же самое относится и к движению в повороте на скользкой дороге. Снижать скорость в этом случае нужно заранее, до поворота.
- На затяжном спуске в горах тормозить не советую. Быстрый износ тормозных элементов гарантирован, а возможен и полный отказ тормозной системы. Постоянно трущиеся диски могут оплавить поверхность тормозных колодок, а еще может вскипеть тормозная жидкость. В общем, «на тормозах» спускать машину с горы не стоит. А что же делать? Нужно включить одну из низших передач (на ручной коробке) и тормозить двигателем. На гидромеханическом автомате тоже можно выбрать селектором одну из низших передач (обычно L или 2). Роботы и вариаторы, переведенные в режим ручного управления, также позволяют выбрать одну из низших передач. Однако не любой автомобиль с автоматом позволяет тормозить двигателем. В этом случае тормозить нужно не постоянно, а с перерывами, давая остыть тормозам.
- Во время замены тормозных колодок, когда старые элементы уже сняты, даже не думайте нажимать на педаль тормоза. Поршни тормозных цилиндров, лишенные ограничителя,могут полностью выдвинуться из своих гнезд, тормозная жидкость вытечет, а вы попадете на дорогостоящий ремонт.
- Бывают случаи, когда ABS может только навредить. Какие? Об этом мы писали тут.
- Тормоза, как и другие части автомобиля, требуют ухода. Рекомендуем обрабатывать их специальным составом от SUPROTEC.
Фото: depositphotos.com
барабанные или дисковые? — журнал За рулем
Говорят, что дисковые тормоза лучше, чем барабанные. Миф это или правда — будем разбираться.
На современных автомобилях широко распространены два типа тормозных механизмов — барабанные и дисковые. Почему на рынке не остался только один из них? Рассмотрим особенности, преимущества и недостатки каждого.
Барабанные механизмы
Материалы по теме
Исторически раньше появились барабанные тормоза. При этом на первых автомобилях тормозные механизмы такого типа устанавливали только на задние колеса. Принцип действия барабанного механизма изменился с той поры несильно. Так же, как и век назад, две серповидные колодки раздвигаются и прижимаются специальными фрикционными накладками к внутренней поверхности полого цилиндра, называемого тормозным барабаном.
Конечно, кое-какие изменения со временем коснулись и этой «замшелой» конструкции. Так, у ранних тормозных механизмов колодки раздвигали с помощью тросового привода. На смену ему пришел гидравлический. Затем конструкторы сделали механизм, который компенсировал износ накладок колодок. При этом отпала такая операция, как «подвести колодки, а то педаль тормоза низковато стала брать». Владельцы легендарной Волги ГАЗ-21 наверняка знают, о чем речь. Впрочем, и сегодня, у некоторых отечественных автомобилей необходимость регулировки стояночного тормоза еще осталась. Обидно, что сейчас, в XXI веке, Гранты, Калины, Приоры, Лады 4х4 и Шевроле Нивы требуют регулировки ручника.
| Барабанный тормозной механизм автомобиля Lada Kalina. Регулировка зазора между колодками и барабанами автоматическая, а «ручничок» придется подтягивать к техосмотру вручную. Барабанный тормозной механизм автомобиля Lada Kalina. Регулировка зазора между колодками и барабанами автоматическая, а «ручничок» придется подтягивать к техосмотру вручную. | Даже самые «свежие» модификации Гранты, уже снабженные АБС, о чем свидетельствует наличие задающего диска и датчика, конструкцией барабанного тормоза восходят корнями к ВАЗ-2105, который появился еще к Олимпиаде-80. Даже самые «свежие» модификации Гранты, уже снабженные АБС, о чем свидетельствует наличие задающего диска и датчика, конструкцией барабанного тормоза восходят корнями к ВАЗ-2105, который появился еще к Олимпиаде-80. |
Зато плотно обосновавшийся в России альянс Renault-Nissan привез современные барабанные тормозные механизмы. Тут и самоподвод колодок, и постоянное правильное натяжение тросиков ручника осуществляет распорная планка довольно сложной конструкции. Причем она показала себя достаточно надежной даж
ТОРМОЗ — это… Что такое ТОРМОЗ?
ТОРМОЗ — ТОРМОЗ, тормоза, мн. тормозы тормоза, муж. (греч. tormos отверстие, втулка). 1. (мн. тормоза). Прибор, аппарат для замедления или полной остановки движения машины посредством трения (тех.). Ручной тормоз. Ножной тормоз (в автомобиле). Воздушный… … Толковый словарь Ушакова
тормоз — Устройство для снижения скорости движения или для остановки и (или) удержания механизмов в неподвижном состоянии. [ГОСТ 27555 87 ИСО 4306/1 85] тормоз Устройство, в котором возникают силы, препятствующие движению транспортного средства.… … Справочник технического переводчика
тормоз — См … Словарь синонимов
ТОРМОЗ — механизм или устройство для уменьшения скорости движения машины. Может иметь механический (в т. ч. пневматический или гидравлический) и электрический привод. Торможение обычно осуществляется силами трения или при взаимодействии магнитных полей … Большой Энциклопедический словарь
ТОРМОЗ — ТОРМОЗ, устройство для замедления скорости автомобиля или другого движущегося механизма. Торможение осуществляется механической, гидравлической (жидкость) или пневматической (воздух) системой, которая прижимает жестко закрепленную деталь к… … Научно-технический энциклопедический словарь
ТОРМОЗ — ТОРМОЗ, а, мн. а, ов и ы, ов, муж. 1. (мн. а, ов). Механизм или устройство для уменьшения скорости или остановки машины, поезда. Автоматический т. Ручной т. Спускаться на тормозах (тормозя). Спустить на тормозах что н. (также перен.: уладить что… … Толковый словарь Ожегова
ТОРМОЗ — (Brake) приспособление для уменьшения скорости или для полной остановки движения механизма или машины путем искусственного введения добавочного сопротивления движению. Наиболее распространены Т., в которых используется работа трения и в частности … Морской словарь
ТОРМОЗ — устройство на подвижном составе, при помощи к рого м. б. создано искусственное сопротивление движению с целью регулирования скорости поезда или его остановки. В зависимости от способа приведения Т. в действие они подразделяются на ручные,… … Технический железнодорожный словарь
тормоз — 1) устройство для остановки авто; 2) педаль тормоза; 3) туго соображающий человек. EdwART. Словарь автомобильного жаргона, 2009 … Автомобильный словарь
тормоз — ТОРМОЗ, а, м. 1. Недалекий, неумный, несообразительный человек, тупица. 2. Работа, не сделанная вовремя, к сроку. 3. в зн. межд. Стой, стоп, остановись! … Словарь русского арго
тормоз — тормоз. В знач. «устройство для замедления или остановки движения поезда, машины и т. п.» мн. тормоза, род. тормозов. Нажать на тормоза. В знач. «помеха, препятствие» мн. тормозы, род. тормозов. Устранить тормозы в работе … Словарь трудностей произношения и ударения в современном русском языке
О ТОРМОЗАХ И ТОРМОЖЕНИИ | Наука и жизнь
«Руссо-Балт с24/30» (1909 год) с длинным ручным тормозным рычагом.
Вентилируемые тормозные диски устанавливают на современных скоростных автомобилях и микроавтобусах.
Схемы двухконтурных гидравлических тормозных систем автомобилей разных моделей.
‹
›
Не каждый автомобилист знает, что с помощью тормозов можно не только остановить и удержать машину на месте, но и преодолеть скользкий участок, опасный поворот, развернуться и даже перескочить неширокую канаву или выбоину. Большинство автолюбителей думают, что после нажатия на педаль тормоза эффективное торможение продолжается до полной остановки автомобиля. На самом деле это не так. Максимальное замедление достигается тогда, когда колеса еще вращаются, но уже находятся как бы на грани срыва в скольжение. В этот момент их сопротивление качению достигает максимума. Когда же колеса останавливаются и начинают скользить по дороге, сила трения падает и тормозной путь увеличивается. Мастерство торможения заключается, таким образом, в том, чтобы остановить автомобиль одновременно с прекращением вращения колес. Но прежде чем дать практические рекомендации, как этого добиться, нелишне напомнить о том, какие бывают тормоза и как они работают.
Эволюция тормозов
Надежные тормоза появились не сразу. Довольно долго для замедления хода на автомобиле использовали специальные «башмаки», которые прижимались к шинам задних колес. Системы эти были капризными, а их механический привод — ненадежным. К тому же, чтобы тормоза работали эффективно, нужно было прикладывать к рычагам или педалям очень большие усилия. Из-за этого почти на всех первых автомобилях тормоза приводили в действие длинными рычагами.
На смену «башмакам» в начале 1910-х годов пришли ленточные трансмиссионные тормоза. Конструкция трансмиссии была дополнена тормозным барабаном, к которому при помощи специального механизма прижималась лента, чаще всего стальная. В ленточных тормозах привод был тоже механический, но усилий для их срабатывания требовалось меньше. Тогда-то и появились педали тормоза на сравнительно коротких рычагах. У ленточных тормозов есть очень существенный недостаток: они практически не работают при езде задним ходом. А главное, с ними, как со всеми тормозами с механическим приводом, невозможно добиться равномерного и одновременного срабатывания тормозов на всех колесах. Тем не менее трансмиссионные тормоза используются и сейчас, в основном на большегрузных автомобилях, но вместо ленты в них ставят фрикционные колодки. В легковых машинах такие системы применяются только в стояночных тормозах (например, в «Волге» ГАЗ-21).
В начале века тормозами с механическим приводом оборудовали только задние колеса автомобилей. Тогда считалось, что машина с передними тормозами будет «клевать носом» и даже может перевернуться. На самом деле проблема заключалась в другом: конструктивно было практически невозможно поставить механический привод тормозов на управляемые колеса. Аналогичные современным тормоза с гидравлическим приводом на передних колесах появились лишь в 1924 году на автомобилях «Крайслер». С тех пор автомобилестроители всего мира перешли на системы тормозов с гидравлическим приводом, которые используются и сегодня. Гидравлическая система гарантирует одновременное срабатывание и равномерное усилие тормозных механизмов всех четырех колес и обладает помимо этого высокой надежностью.
Тормозные системы
Легковой автомобиль обычно оснащается четырьмя тормозными системами: рабочей, запасной (дублирующей), стояночной и вспомогательной (ею может служить, например, двигатель, работающий в режиме торможения). Каждая тормозная система состоит из механизмов, создающих тормозные усилия, и привода, в который входят все устройства управления тормозами.
Рабочая система придает машине отрицательное ускорение — замедляет ход, но иногда во время ее работы возникают боковые ускорения. Такое явление принято называть заносом, хотя это и не всегда правильно. (Подробнее о заносе см. «Наука и жизнь» № 6, 1999 г.) Запасная система нужна в тех случаях, когда выходят из строя рабочие тормоза. Для удержания машины в неподвижном состоянии предназначена стояночная тормозная система. Но иногда в критической ситуации стояночным тормозом приходится пользоваться как рабочим — для более эффективного торможения и совершения маневров, например, на переднеприводном автомобиле с его помощью можно развернуться на месте.
Процесс торможения занимает некоторое время, которое складывается из времени реакции и принятия решения (в зависимости от квалификации, возраста и состояния водителя оно может составлять от 0,1 до 2 секунд) и времени срабатывания механизмов (оно зависит от конструктивных особенностей и технического состояния тормозной системы и составляет около 0,2 секунды). Их сумма дает время запаздывания. Легко подсчитать, что если оно равно двум секундам, то при скорости 90 км/ч автомобиль успеет пробежать до начала замедления хода 50 метров.
О том, как работают тормоза, принято судить по длине тормозного пути. У машин с обычной тормозной системой он хорошо виден по черным следам на асфальте и его легко измерить рулеткой. У машин с антиблокировочными системами (АБС) измерить тормозной путь на асфальте невозможно — правильно настроенная АБС следов не оставляет. Не менее важным показателем работы тормозов считается равномерность тормозных усилий, от нее зависит устойчивость машины.
Дисковые тормоза
В современных легковых автомобилях на передние колеса устанавливаются, как правило, дисковые, а на задние -_ барабанные тормозные механизмы. При нажатии на педаль тормоза в дисковых тормозах колодки сходятся и зажимают тормозной диск, а в большинстве конструкций барабанных тормозов колодки расходятся и прижимаются к внутренней цилиндрической поверхности барабана. Возникающая сила трения замедляет вращение колес, и они останавливаются (блокируются).
В тормозном механизме сила трения зависит от скорости движения барабана или диска относительно колодок (чем ниже скорость, тем сила трения больше) и от температуры (чем она выше, тем меньше сила трения). В большой степени на силу трения влияет состояние колодок и дисков (барабанов). Замасленные или влажные колодки не способны остановить колесо.
Дисковые тормоза обладают существенными преимуществами перед барабанными. Главные из них — стабильность работы, лучшие условия охлаждения и очистки, более высокая эффективность, меньшие вес и размеры. Но есть и недостатки. Площадь колодок у дисковых тормозов меньше, чем у барабанных, поэтому для них нужны большие усилия на приводе и соответственно более высокое давление в гидросистеме.
Существуют два основных вида конструкций дисковых тормозов: с неподвижной скобой (заднеприводные модели ВАЗ и «Москвич-2140») и с плавающей (переднеприводные модели ВАЗ, «Нива», «Москвич-2141»). Первые снабжаются двусторонними гидроцилиндрами, вторые — односторонними. Системы с плавающей скобой компактнее, в них меньше риск перегрева, зато ход поршня почти вдвое больше, чем в системах с неподвижной скобой, да и по жесткости они уступают двусторонним.
Чтобы улучшить охлаждение, в дисковых тормозах часто используют так называемые вентилируемые диски с воздушными каналами, проходящими от центра к периферии. Летом на мощных скоростных машинах без таких дисков не обойтись, а вот зимой с ними бывают неприятности. Когда в каналы набивается снег, он тает, а вода не успевает вытечь. Если же на морозе она замерзнет, то диск может разорвать. Чтобы этого не случилось, после выезда из сугроба нужно очистить передние тормоза от снега или по крайней мере проехать на небольшой скорости метров 100-200. Вентилируемые диски тормозов устанавливаются в новые «Волги» (ГАЗ-3110), ВАЗ-2110, микроавтобусы «Соболь», многие иномарки.
В подавляющем большинстве современных автомобилей используются гидравлические приводы тормозов. Они удобны, поскольку гидравлические трубки можно проложить в любом месте, а главное, обладают высоким кпд - до 95%. К недостаткам гидравлических систем можно отнести, пожалуй, лишь необходимость их прокачки (удаления воздуха) и некоторую чувствительность к температуре. При низкой температуре вязкость тормозной жидкости увеличивается, а при высокой жидкость может закипеть, и тогда тормоза потеряют работоспособность.
Для того чтобы уменьшить усилие на педали тормоза и одновременно увеличить усилие на колодках, в систему привода тормозов современных машин встраивают усилитель. (Впервые механический усилитель тормозов запатентовал Луи Рено в 1923 году.) На отечественные автомобили ставят вакуумные усилители, работающие за счет разрежения во впускном коллекторе двигателя. На многих зарубежных машинах, в особенности на американских, используют гидравлические усилители, в которых дополнительное усилие создается специальным насосом и гидроаккумулятором.
Надежность тормозной системы
В случае выхода из строя одного из механизмов тормозной системы она все равно должна обеспечивать эффективное торможение автомобиля. Для повышения надежности в гидравлических тормозных системах используют дублирование и разделение контуров. Отдельные контуры имеют, например, передние и задние тормоза автомобилей ВАЗ-2106. Если поломка случится в одном из контуров, то автомобиль будет тормозить за счет другого. Но если выйдет из строя передний контур, ехать на машине опасно, поскольку задние тормоза работают менее эффективно, чем передние.
Более надежная, но в то же время и более сложная тормозная система установлена на «Москвиче -2141», где один контур приводит в действие тормоза только передних колес, а другой — всех четырех. Если выходит из строя основной (передний) контур, второй (задний) способен работать достаточно эффективно.
На автомобилях «Нива» схема похожая, но в рабочих механизмах передних колес установлено по три цилиндра. Два из них работают только в переднем контуре, а третий включен в общий контур с задними тормозами. Неравномерный износ передних колодок на «Ниве» может служить косвенным показателем того, что задний контур тормозного механизма работает неправильно.
На переднеприводных моделях «Жигулей» и на «Тавриях» использована так называемая диагональная схема, когда в один контур объединены левый передний и правый задний тормозные механизмы, а в другой — правый передний и левый задний. Если один из контуров выходит из строя, оставшийся даст возможность без больших проблем доехать до станции техобслуживания или гаража.
Торможение будет эффективным и безопасным, когда передние тормоза срабатывают более эффективно и несколько раньше, чем задние. Для того чтобы тормоза работали именно так, в систему встраиваются регуляторы давления. Они изменяют и распределяют тормозные усилия между передними и задними колесами в зависимости от загруженности автомобиля и нагрузки на оси. Простой механический регулятор давления работает как клапан, который перераспределяет подачу тормозной жидкости между передними и задними тормозными цилиндрами. Если нагрузка на заднюю ось увеличивается, клапан открывается и тормозная жидкость поступает в задние цилиндры, а если уменьшается, например при резком торможении, когда машина «клюет носом», клапан закрывается и в задние тормозные цилиндры жидкость практически не поступает. Это препятствует соскальзыванию задней оси в занос.
Некоторые автолюбители убирают регулятор давления из тормозной системы своего автомобиля, мотивируя это тем, что он, де, работает неправильно и часто течет. Делать этого, конечно же, не следует. Во-первых, не согласованные с заводом-изготовителем изменения в конструкции тормозной системы запрещены, а во-вторых, регулятор давления нужно просто правильно настроить, для этого достаточно провести под автомобилем 10 минут. Справедливости ради заметим, что регуляторы давления на всех отечественных машинах установлены неудобно и работать с ними трудно. Но нужно!
Антиблокировочные системы, которые устанавливают на многих современных импортных автомобилях, нужны для того, чтобы исключить блокировку одного или нескольких колес при торможении на скользкой дороге. Особенно это важно в тех случаях, когда колеса одного борта катятся по сухому твердому покрытию, а колеса противоположного борта скользят, например по льду. На таком покрытии резкое торможение на машине с обычной тормозной системой неизбежно приведет к заносу из-за того, что силы трения колес на асфальте будут неизмеримо больше, чем на льду, и машину резко выбросит в сторону асфальта. Если на автомобиле есть АБС, она отслеживает движение колес, и как только одно из них начинает замедляться интенсивнее других (или вовсе останавливается), в его тормозном цилиндре автоматически понижается давление, и колесо вновь начинает вращаться. Антиблокировочная система существенно повышает эффективность торможения, особенно на скользком покрытии. Поэтому, следуя за современной иномаркой по скользкой дороге, стоит держать увеличенную дистанцию, ведь в случае резкого торможения машина с АБС остановится в полтора-два раза быстрее наших «Жигулей».
В следующем номере мы продолжим разговор о тормозах: дадим несколько полезных советов по технике торможения и по уходу за тормозами, расскажем о неисправностях тормозной системы и о том, как их ликвидировать.
(Окончание следует.)
Правда о железнодорожных тормозах: часть 2 / Habr
Вижу, что первая, историческая часть моего повествования публике понравилась, а поэтому не грех и продолжить.Высокоскоростные поезда, вроде TGV уже не обходятся пневматическим торможением
Сегодня мы поговорим о современности, а именно о том, какие подходы к созданию тормозных систем подвижного состава используются в XXI веке, буквально через месяц разменяющему свой третий десяток.
Исходя из физического принципа создания тормозного усилия все железнодорожные тормоза можно разделить на два основных типа: фрикционные, использующие силу трения, и динамические, использующие тяговый привод для создания тормозящего момента.
К фрикционным тормозам относятся колодочные тормоза всех конструкций, в том числе и дисковые, а также магниторельсовый тормоз, который применяется на высокоскоростном магистральном транспорте, в основном в Западной Европе. На колее 1520 этот вид тормоза применялся исключительно на электропоезде ЭР200. Что касается того же «Сапсана», РЖД отказались от использования магниторельсового тормоза на нем, хотя прототип этого электропоезда, немецкий ICE3 таким тормозом оснащен.
Тележка поезда ICE3 с магниторельсовым тормозом
Тележка поезда «Сапсан»
К динамическим, а точнее электродинамическим тормозам относятся все тормоза, действие которых основано на переводе тяговых электродвигателей в генераторный режим (рекуперативный и реостатный тормоз), а так же торможение противовключением
С рекуперативным и реостатным тормозом все относительно понятно — двигатели тем или иным способом переводятся в генераторный режим, и в случае с рекуперацией отдают энергию в контактную сеть, а в случае с реостатом, выработанная энергия сжигается на специальных резисторах. И тот и другой тормоз применяется как на поездах с локомотивной тягой, так и на моторвагонном подвижном составе, где электродинамический тормоз является основным рабочим тормозом, в виду большого количества тяговых электродвигателей, распределенных по всему поезду. Единственным недостатком электродинамического торможения (ЭДТ) является невозможность торможения до полной остановки. При снижении эффективности ЭДТ выполняется его автоматические замещение пневматическим фрикционным тормозом.
Что касается торможения противовключением, то оно обеспечивает торможение до полной остановки, так как заключается оно в реверсировании тягового двигателя на ходу. Однако этот режим, в большинстве случаев является аварийным — его штатное применение чревато повреждением тягового привода. Если взять, для примера, коллекторный двигатель, то при изменении полярности напряжения, подаваемого на него, противо-ЭДС, возникающая во вращающемся двигателе, не вычитается из питающего напряжения а складывается с ним — колеса как вращались так и вращаются в туже сторону что и в тяговом режиме! Это приводит к лавинообразному нарастанию тока, и самое лучшее что может случиться — сработают электрические аппараты защиты.
По этой причине на локомотивах и электропоездах принимаются все меры к недопущению реверсирования двигателей на ходу. Реверсивная рукоятка блокируется механически при нахождении контроллера машиниста на ходовых положениях. А на тех же «Сапсанах» и «Ласточках» поворот реверсивного переключателя при скорости выше 5 км/ч приведет к немедленному экстренному торможению.
Однако, некоторые отечественные локомотивы, например электровоз ВЛ65, используют реверсивное торможение как штатный режим на малых скоростях движения.
Реверсивное торможение — штатный, обеспечиваемый системой управления режим торможения на электровозе ВЛ65
Надо сказать, что несмотря на высокую эффективность электродинамического торможения, любой поезд, всегда, подчеркиваю — всегда оснащается пневматическим тормозом автоматического действия, то есть срабатывающего за счет выпуска воздуха из тормозной магистрали. Как в России, так и во всем мире старые-добрые колодочные фрикционные тормоза стоят на страже безопасности движения.
По функциональному назначению тормоза фрикционного типа подразделяются на
- Стояночные, ручные или автоматические
- Поездные — пневматические (ПТ) или электропневматические (ЭПТ) тормоза, устанавливаемые на каждую единицу подвижного состава в поезде и управляемые централизовано из кабины машиниста
- Локомотивные — пневматические прямодейсвующие тормоза, предназначенные для затормаживания локомотива, без затормаживания состава. Управляются они отдельно от поездных.
Ручной тормоз с механическим приводом никуда не делся с подвижного состава, он устанавливается как на локомотивах, так и на вагонах — просто сменил специальность, а именно превратился в стояночный тормоз, позволяющий исключить самопроизвольное движение подвижного состава в случае выхода воздуха из его пневмосистемы. Красное колесо, похожее на корабельный штурвал — привод ручного тормоза, один из вариантов его исполнения.
Штурвал ручного стояночного тормоза в кабине электровоза ВЛ60пк
Ручной тормоз в тамбуре пассажирского вагона
Ручной тормоз на современном грузовом вагоне
Ручной тормоз с помощью механического привода прижимает к колесам те же самые колодки, что используются при обычном торможении.
На современном подвижном составе, в частности на электропоездах ЭВС1/ЭВС2 «Сапсан», ЭС1 «Ласточка», а так же на электровозе ЭП20, стояночный тормоз автоматический и прижатие колодок к тормозным диском там выполняется пружинными энергоаккумуляторами. Часть клещевых механизмов, прижимающих колодки к тормозным дискам снабжена мощными пружинами, причем такими мощными, что отпуск выполняется пневматическим приводом давлением 0,5 МПа. Пневмопривод, в данном случае, противодействует пружинам, прижимающим колодки. Управление таким стояночным тормозом выполняется кнопками на пульте машиниста.
Кнопки управления стояночным пружинным тормозом (СПТ) на электропоезде ЭС1 «Ласточка»
По своему устройству такой тормоз аналогичен тому, что применяется на мощных грузовиках. Но в качестве основного тормоза в поездах такая система совершенно непригодна, а почему, я подробно объясню после рассказа о работе поездных пневматических тормозов.
Каждый грузовой вагон оснащается следующим комплексом тормозного оборудования
Тормозное оборудование грузового вагона: 1 — тормозной соединительный рукав; 2 — концевой кран; 3 — стоп-кран; 5 — пылеуловитель; 6, 7, 9 — модули воздухораспределителя усл. №483; 8 — разобщительный кран; ВР — воздухораспределитель; ТМ — тормозная магистраль; ЗР — запасный резервуар; ТЦ — тормозной цилиндр; АР — грузовой авторежим
Тормозная магистраль (ТМ) — труба диаметром 1,25» идущая вдоль всего вагона, на концах она снабжена концевыми кранами, для разобщения тормозной магистрали при расцепке вагона перед разъединением гибких соединительных рукавов. В тормозной магистрали в нормальном режиме поддерживается, так называемое зарядное давление величиной 0,50 — 0,54 МПа, так что разъединять рукава без перекрытия концевых кранов занятие сомнительное, которое в прямом смысле слова может лишить вас головы.
Запас воздуха, непосредственно подаваемого в тормозные цилиндры хранится в запа́сном резервуаре (ЗР), объем которого в большинстве случаев равен 78 литрам. Давление в запасном резервуаре в точности равно давлению в тормозной магистрали. Но нет, это не 0,50 — 0,54 МПа. Дело в том, что такое давление будет в тормозной магистрали на локомотиве. И чем дальше от локомотива, тем меньше давление в тормозной магистрали, потому что в ней неизбежно имеются неплотности приводящие к утечкам воздуха. Так что давление в тормозной магистрали последнего вагона в поезде будет несколько меньше зарядного.
Тормозной цилиндр, а на большинстве вагонов он один, при наполнении его из запасного резервуара, через тормозную рычажную передачу прижимает к колесам все имеющиеся на вагоне колодки. Объем тормозного цилиндра около 8 литров, поэтому при полном торможении в нем устанавливается давление не более 0,4 МПа. До той же величины снижается давление и в запасном резервуаре.
Главным «действующим лицом» в этой системе является воздухораспределитель. Этот прибор реагирует на изменение давления в тормозной магистрали, выполняя ту или иную операцию в зависимости от направления и темпа изменения этого давления.
При снижении давления в тормозной магистрали происходит торможение. Но не при любом снижении давления — уменьшение давления должно происходить определенным темпом, называемым темпом служебного торможения. Этот темп обеспечивается краном машиниста в кабине локомотива и составляет от 0,01 до 0,04 МПа в секунду. При снижении давления меньшим темпом торможение не происходит. Сделано это для того, чтобы тормоза не срабатывали при нормативных утечках из тормозной магистрали, а так же не срабатывали при ликвидации сверхзарядного давления, о чем мы поговорим попозже.
При срабатывании воздухораспределителя на торможение он выполняет дополнительную разрядку тормозной магистрали служебным темпом на величину 0,05 МПа. Делается это для того, чтобы обеспечить устойчивое снижение давления по всей длине поезда. Если дополнительной разрядки не делать, то последние вагоны длинного поезда могут и не затормозить в принципе. Дополнительную разрядку тормозной магистрали выполняют все современные воздухораспределители, в том числе и пассажирские.
При срабатывании на торможение, воздухораспределитель отключает запасный резервуар от тормозной магистрали и подключает его к тормозному цилиндру. Происходит наполнение тормозного цилиндра. Происходит оно ровно столько времени, сколько продолжается падение давления в тормозной магистрали. При прекращении снижения давления в ТМ наполнение тормозного цилиндра прекращается. Наступает режим перекрыши. Давление, набранное в тормозной цилиндр зависит от двух факторов:
- глубины разрядки тормозной магистрали, то есть величины падения давления в ней относительно зарядного
- режима работы воздухораспределителя
Грузовой воздухораспределитель имеет три режима работы: груженый (Г), средний (С) и порожний (П). Различаются эти режимы максимальным давлением, набираемым в тормозные цилиндры. Переключение между режимами осуществляется вручную путем поворота специальной режимной рукоятки.
Если подытожить, то зависимость давления в тормозном цилиндре от глубины разрядки тормозной магистрали при 483-воздухораспределителе на различных режимах выглядит так
Недостатком использования режимного переключателя является то, что работник вагонного хозяйства должен пройти вдоль всего состава, залезть под каждый вагон и переключить режимный переключатель в нужное положение. Делается это, по слухам, доходящим из эксплуатации, далеко не всегда. Чрезмерное наполнение тормозных цилиндров на порожнем вагоне чревато юзом, снижением эффективности торможения и порчей колесных пар. Для выхода из подобной ситуации на грузовых вагонах между воздухораспределителем и тормозным цилиндром включают так называемый авторежим (АР), который, механически определяя массу вагона плавно регулирует максимальное давление в тормозном цилиндре. Если вагон оборудован авторежимом, то режимный переключатель на ВР устанавливают в положение «груженый».
Торможение обычно выполняют ступенчато. Минимальной ступенью разрядки тормозной магистрали для ВР483 будет 0,06 — 0,08 МПа. При этом в тормозных цилиндрах устанавливается давление в 0,1 МПа. При этом машинист ставит кран в положение перекрыши, при котором в тормозной магистрали сохраняется величина давления, установленного после торможения. Если тормозной эффективности от одной ступени недостаточно, выполняется следующая ступень. При этом воздухораспределителю уже все равно, каким темпом происходит разрядка — при снижении давления любым темпом происходит наполнение тормозных цилиндров пропорционально величине снижения давления.
Полный отпуск тормозов (полное опорожнение тормозных цилиндров на всем поезде) выполняется повышением давления в тормозной магистрали выше зарядного. Причем, на грузовых поездах выполняется существенное завышение давления в ТМ над зарядным, для того чтобы волна повышения давления дошла до самых последних вагонов. Полный отпуск тормозов в грузовом поезде процесс длительный и может занимать до минуты.
ВР483 имеет два режима отпуска: равнинный и горный. В равнинном режиме при повышении давления в тормозной магистрали происходит полный, бесступенчатый отпуск. В горном режиме возможен ступенчатый отпуск тормозов, что есть не полное опорожнение тормозных цилиндров. Применяется этот режим при движении по сложному профилю с большой величиной уклонов.
Воздухораспределитель 483 вообще очень интересный прибор. Подробный разбор его устройства и работы это тема для отдельной большой статьи. Здесь же мы рассмотрели общие принципы работы грузового тормоза.
Тормозное оборудование пассажирского вагона: 1 — соединительный рукав; 2 — концевой кран; 3, 5 — соединительные коробки линии электропневматического тормоза; 4 — стоп-кран; 6 — трубка с проводкой электропневматического тормоза; 7 — изолированная подвеска соединительного рукава; 8 — пылеуловитель; 9 — отвод к воздухораспределителю; 10 — разобщительный кран; 11 — рабочая камера электровоздухораспределителя; ТМ — тормозная магистраль; ВР — воздухораспределитель; ЭВР — электровоздухораспределитель; ТЦ — тормозной цилиндр; ЗР — запасный резервуар
В глаза сразу бросается большее количество оборудования, начиная с того что тут аж три стоп-крана (по одному в каждом тамбуре, и один в купе проводника), заканчивая тем, что отечественные пассажирские вагоны оборудованы как пневматическим, так и электропневматическим тормозом (ЭПТ).
Внимательный читатель сразу отметит главный недостаток пневматического управления тормозами — конечная скорость распространения тормозной волны, ограниченная сверху скоростью звука. На практике же эта скорость ниже и составляет 280 м/с при служебном, и 300 м/с при экстренном торможении. К тому же эта скорость сильно зависит от температуры воздуха и зимой, например, она ниже. Поэтому извечный спутник пневматических тормозов — неравномерность их срабатывания по составу.
Неравномерность срабатывания приводит к двум вещам — возникновению значительных продольных реакций в поезде, а так же увеличению тормозного пути. Первое не столь характерно для пассажирских поездов, хотя прыгающие на столике в купе емкости с чаем и другими напитками никого не обрадуют. Увеличение же тормозного пути является серьезной проблемой, особенно в пассажирском движении.
К тому же, отечественный пассажирский воздухораспределитель — как старый усл. №292, так и новый усл. №242 (которых, к слову, в парке пассажирских вагонов становится всё больше), оба эти прибора — прямые наследники того самого тройного клапана Вестингауза, и работают они на разности двух давлений — в тормозной магистрали и запасном резервуаре. От тройного клапана их отличает наличие режима перекрыши, то есть возможность ступенчатого торможения; наличие дополнительной разрядки тормозной магистрали при торможении; наличие в конструкции ускорителя экстренного торможения. Эти воздухораспределители не обеспечивают ступенчатого отпуска — они дают сразу полный отпуск как только давление в тормозной магистрали превысит давление в запасном резервуаре, установившееся там после торможения. А ступенчатый отпуск очень полезен при регулировочных торможениях для точной остановки у посадочной платформы.
Обе проблемы — неравномерность срабатывания тормозов и отсутствие ступенчатого отпуска, на колее 1520 мм решаются установкой на вагоны воздухораспределителя с электрическим управлением — электровоздухораспределителя (ЭВР), усл. №305.
Отечественный ЭПТ — электропневматический тормоз — прямодействующий, неавтоматического действия. На пассажирских поездах с локомотивной тягой ЭПТ работает по двухпроводной схеме.
Структурная схема двухпроводного ЭПТ: 1 — контроллер управления на кране машиниста; 2 — аккумуляторная батарея; 3 — статический преобразователь питания; 4 — панель контрольных ламп; 5 — блок управления; 6 — клемная колодка; 7 — соединительные головки на рукавах; 8 — изолированная подвеска; 9 — полупроводниковый вентиль; 10 — отпускной электромагнитный вентиль; 11 — тормозной электромагнитный вентиль.
Вдоль всего поезда протягиваются два провода: №1 и №2 на рисунке. На хвостовом вагоне эти провода электрически соединены между собой и по получившейся петле пускают переменный ток частотой 625 Гц. Делается это для контроля целостности линии управления ЭПТ. При разрыве провода цепь переменного тока разрывается, машинист получает сигнал в виде погасания в кабине контрольной лампы «О» (отпуск).
Управление же ведется постоянным током разной полярности. При этом проводом с нулевым потенциалом являются рельсы. При подаче на провод ЭПТ положительного (относительно рельс) напряжения срабатывают оба электромагнитных вентиля, установленных в электровоздухораспределителе: отпускной (ОВ), и тормозной (ТВ). Первый из них изолирует рабочую камеру (РК) электровоздухораспределителя от атмосферы, второй — наполняет её из запасного резервуара. Дальше в дело вступает установленное в ЭВР реле давления, работающее на разности давлений в рабочей камере и тормозном цилиндре. При превышении давления в РК над давлением в ТЦ происходит наполнение последнего воздухом из запасного резервуара, до давления, которое было набрано в рабочую камеру.
При подаче на провод отрицательного потенциала, тормозной вентиль выключается, так как ток к нему отрезается диодом. Остается активным только отпускной вентиль, удерживающий давление в рабочей камере. Так реализуется положение перекрыши.
При снятии напряжения отпускной вентиль теряет питание, открывает рабочую камеру в атмосферу. При снижении давления в рабочей камере реле давления выпускает воздух и из тормозных цилиндров. Если после кратковременного отпуска снова поставить кран машиниста в положение перекрыши, то падение давления в рабочей камере прекратится, прекратится и выпуск воздуха из тормозного цилиндра. Таким образом добиваются возможности ступенчатого отпуска тормоза.
Что произойдет при обрыве провода? Правильно — ЭПТ отпустит. Поэтому этот тормоз (на отечественном подвижном составе) является неавтоматическим. При выходе из строя ЭПТ машинист имеет возможность перейти на пневматическое управление тормозами.
ЭПТ отличается одновременным наполнением тормозных цилиндров и их опорожнением по всему поезду. Темп наполнения и опорожнения довольно высокий — 0,1 МПа за секунду. ЭПТ является неистощимым тормозом, так как при его работе обычный воздухораспределитель находится в режиме отпуска и питает запасные резервуары из тормозной магистрали, которая в свою очередь отпитывается краном машиниста на локомотиве из главных резервуаров. Поэтому тормозить ЭПТ можно с любой частотой, требуемой для оперативного управления тормозами. Возможность ступенчатого отпуска позволяет управлять скоростью поезда очень точно и плавно.
Пневматическое же управление тормозами пассажирского поезда мало чем отличается от грузового тормоза. Есть разница в приемах управления, например отпуск пневматического тормоза производится до зарядного давления, без завышения. Вообще же чрезмерные завышения давления в тормозной магистрали пассажирского поезда чреваты неприятностями, поэтому при полном отпуске ЭПТ давление в ТМ завышается максимум на 0,02 МПа над величиной установленного зарядного давления.
Минимальная глубина разрядки ТМ при торможении на пассажирском тормозе составляет 0,03 — 0,05 МПа, при этом в тормозных цилиндрах создается давление 0,1 — 0,15 МПа. Максимальное давление в тормозном цилиндре пассажирского вагона ограничивается объемом запасного резервуара и обычно не превышает 0,4 МПа.
Теперь я обращусь к некоторым комментаторам, которых удивляет (а по-моему, даже и возмущает, но утверждать не берусь) сложность поездного тормоза. В комментариях предлагается применить автомобильную схему с энергоаккумуляторами. Оно, конечно, с дивана, или компьютерного кресла в офисе, через окно браузера многие проблемы виднее и очевиднее их решение, но позволю себе заметить, что большинство технических решений, принятых в реальном мире, имеют под собой четкое обоснование.
Как уже говорилось, главная проблема пневматического тормоза в поезде — конечная скорость движения скачка падения давления по длинной (до 1,5 км в поезде из 100 вагонов) трубе тормозной магистрали — тормозной волны. Для ускорения этой тормозной волны требуется дополнительная разрядка, выполняемая воздухораспределителем. Не будет воздухораспределителя, не будет и дополнительной разрядки. То есть тормоза на энергоаккумуляторах будут очевидно заметно хуже по характеристикам равномерности срабатывания, возвращая нас во времена Вестингауза. Грузовой поезд — это не грузовой автомобиль, тут другие масштабы, а значит и другие принципы управления тормозами. Уверен, что это не просто так, и направление мировой тормозной науки не случайно пошло по тому пути, который привел нас к такого рода конструкциям. Точка.
Данная статья — своего рода обзор существующих на современном подвижном составе тормозных систем. Дальше, в других статьях этого цикла я подробнее остановлюсь на каждой из них. Мы узнаем, какие приборы используются для управления тормозами, как устроены воздухораспределители. Подробнее рассмотрим вопросы рекуперативного и реостатного торможения. Ну и конечно рассмотрим тормоза высокоскоростного транспорта. До новых встреч и спасибо за внимание!
P.S.: Друзья! Отдельное спасибо хочу сказать за массу личных сообщений с указанием ошибок и опечаток в статье. Да, я грешник, который не дружит с русским языком и путается на клавишах. Постарался исправить ваши замечания.
Как работают тормоза в автомобиле: Объяснение
Что такое тормозная система в машине.
Наверное, многим водителям знакома ситуация, когда, например, на дорогу неожиданно выбегает собака, кошка или любое другое животное. Согласитесь очень неприятный момент. Ведь у нас есть всего доля секунды, чтобы отреагировать на ситуацию. В этот момент большинство из нас, наверное, нажмут педаль тормоза, и мы будем уверенные в том, что машина мгновенно начнет останавливаться. Но почему мы уверены в тормозах? Как работает тормозная система в автомобиле? Давайте узнаем, как тормоза, используя науку, останавливает тяжелую машину.
Наука останавливаться
Перед вами парашютный тормоз снижает скорость и кинетическую энергию, для того чтобы катапультировавшийся летчик благополучно приземлился на землю.
Смотрите также: Основные принципы работы тормозного механизма автомобиля [Принцип работы и элементы тормозной системы]
Если вы двигаетесь у вас есть энергия — кинетическая энергия, если быть точным. Кинетическая энергия — это просто энергия, которой обладает объект, поскольку он имеет массу и скорость (скорость в определенном направлении). Чем больше у вас массы (чем тяжелее) и чем быстрее вы двигаетесь, тем больше у вас есть кинетической энергии.
Все это конечно хорошо. Но что делать, если вам вдруг нужно остановиться? Как же перейти от быстрого движения к тому, чтобы не двигаться вообще. Для этого вам необходимо избавиться от своей кинетической энергии.
Например, если вы прыгаете с высоты из летящего самолета, то лучший способ потерять энергию — это парашют. Благодаря гигантскому мешку ткани, который летит за вами, замедляет вас, уменьшая скорость и следовательно парашют помогает избавиться от вашей кинетической энергии.
В результате парашют позволяет вам спокойно приземлиться на землю целым и невредимым.
Кстати, мощные драгстер автомобили, которые являются рекордсменами по разгону с места, а также спорткары умеющие разгонятся до рекордных скоростей, также используют для остановки парашюты. Но большинство обычных автомобилей, как вы знаете, используют для остановки и снижения скорости традиционную гидравлическую тормозную систему, которая была изобретена еще в начале 20 века.
Разные тормоза для различных видов транспорта
В автомобилях, грузовиках, самолетах и поездах тормоза в целом работают в принципе одинаково. Также в мире существует множество других видов транспорта, которые также имеют похожий принцип торможения. Тормоза даже есть в ветровых турбинах. Вот краткое сравнение некоторых распространенных тормозных систем.
Велосипед
Если вы катаетесь на велосипеде вы знаете, что, разогнавшись, вам нечего бояться, так как когда вы захотите остановиться, вы воспользуетесь тормозом, предусмотренном в любом велотранспорте. Обычно для этого вы зажимаете тормозной рычаг на руле и велосипед начинает снижать скорость за счет того, что металлический трос, идущий от тормозного рычага, тянет небольшие суппорты, расположенные на колесе, заставляя толстые резиновые блоки прижиматься к колесу. В этот момент создается трение между тормозными резиновыми блоками и металлическим ободом колеса. В результате трения создается тепло и уменьшается кинетическая энергия вашего велосипеда. В итоге вы безопасно останавливаетесь.
Паровоз
Тормоза на паровозе работают, так же как и в автомобиле. На фотографии вы можете видеть тормоз. Он зажимает ведущие колеса локомотива, чтобы замедлить их. Но как же поезд останавливается, если на колесах нет шин? Ведь для остановки необходимо трение, в том числе и дорожной поверхностью?
Все просто. Так как локомотив имеет огромную массу, а его колеса не имеют резины трение создается именно из-за огромного веса, который давит на колеса, прижатые к металлическим рельсам. В результате трения металлических колес с металлическими рельсами также образуется большое количество тепла, которое и снижает кинетическую энергию двоящегося локомотива.
Мотоцикл
Мотоциклы обычно имеют дисковые тормоза, которые содержат тормозные диски, суппорт и тормозные колодки. Тормозной диск, как правило, имеет отверстия (или пазы). Принцип работы тормозов в мотоцикле прост: тормозная колодка, зажимается с помощью тросика, который, как и в велосипеде, может идти на рулевое колесо или на ножную педаль. Как только мотоциклист зажимает педаль тормоза или тормозной рычаг тросик прижимает колодки к тормозному диску. Отверстия в тормозном диске помогают рассеивать выделяемое тепло при трении.
Самолет
Самолеты имеют тормоза внутри своих колес. Это помогает остановить самолет на взлетно-посадочной полосе. Также в авиатехнике могут использоваться воздушные тормоза, которые увеличивают сопротивление воздуха, что в итоге и замедляет самолет во время полета. В том числе самолет может тормозить и за счет обратной тяги двигателей, если пилот включит реверс.
Ветровая турбина
Как мы уже сказали ветровые турбины также имеют тормозную систему. Она необходима, чтобы предотвращать слишком быстрое вращение роторов (пропеллеров). У большинства ветровых турбин есть анемометр, который измеряет скорость ветра. Если скорость ветра поднимается выше безопасного уровня, автоматически активируется тормоз, который и приводит к замедлению вращения пропеллеров, либо к их полной остановке.
К сожалению, высокие скорости ветра означают, что можно было бы получить больше энергии. Но безопасность всегда главнее.
Более детальный взгляд на автомобильные тормозные системы
Ранние автомобильные тормоза были удивительно примитивны по сегодняшним меркам. Вот простая система с трением 1910 года, изобретенная американцем Джоном Ставарцем.
Когда вы нажимаете на рычаг тормоза (обозначен на картинке желтым цветом), под заднее колесо (обозначено коричневым цветом) заезжает огромная тормозная колодка (синего цвета).
По сути, автомобиль садится на колодку-башмак, зубья которого сцепляются с дорожной поверхностью, в результате чего машина начинает замедляться и в конечном итоге остановится.
Большинство автомобилей имеют два или три разных типа тормозных систем. Обратите внимание на передние колеса вашей машины. За колесным диском вы увидите тормозные диски. Когда водитель нажимает педаль тормоза, с двух сторон тормозного диска зажимаются тормозные колодки из износостойкого материала.
В результате трения колодок с тормозными дисками образуется тепло, также снижается кинетическая энергия автомобиля, который в итоге начинает замедление. Как видите, тот же принцип, как и в мотоциклах и даже в велосипедных тормозах.
Смотрите также: Вот как работает Антиблокировочная система, противобуксовочная система и электронная система контроля устойчивости
У некоторых автомобилей дисковые тормоза есть и на задних колесах. Но у многих автомобилей до сих пор на задних колесах установлены барабанные тормоза, которые работают несколько иначе. Вместо диска в таких тормозах используется тормозной барабан, внутри которого в полой области установлены также тормозные колодки, которые с помощью пружин и тормозных цилиндров при нажатии водителем педали тормоза прижимаются к поверхности барабана.
Ручной тормоз автомобиля тормозит задние колеса. Ручной тормоз активируется с помощью ручника расположенного внутри машины. Правда, по сравнению с нажатием педали тормоза, ручной тормоз менее эффективный и менее сильный.
У ускоряющего автомобиля есть масса энергии и когда вы активируете тормоза (неважно какие — барабанные, дисковые или ручной тормоз), то эта энергия превращается в тепло в результате трения тормозных колодок с барабанами или тормозными дисками.
Естественно из-за сильного трения барабаны и тормозные диски могут нагреваться до 500 °C и более! Вот почему барабаны или диски должны быть сделаны из таких материалов, которые не будут плавиться при высоких температурах. Например,для изготовления тормозных дисков, барабанов и тормозных колодок идеально подходят дорогие сплавы металлов, композиты или керамика.
Как работают тормоза в автомобиле
Картинка описание: Когда ваша нога нажимает педаль тормоза, тормозная жидкость в тормозной системе выжимается из узкого цилиндра в более широкий цилиндр. Эта система известна как гидравлическая система. Это позволяет значительно увеличить силу тормозного вашего усилия.
Теория…
Представьте себе, сколько вам нужно сил, чтобы остановить быстроходную машину. Простое нажатие педали тормоза не создало бы достаточной силы, чтобы активировать все четыре тормоза так, чтобы быстро остановить ваш автомобиль. Вот почему тормоза используют гидравлику: систему заполненных тормозной жидкостью трубок, которые и увеличивают ваше тормозное усилие. Также благодаря гидравлике тормозные усилия могут передаваться легко из одного места в другое за короткий срок.
Когда вы нажимаете на педаль тормоза, ваша нога, по сути, перемещает рычаг, который заставляет сдвинуть поршень в длинном узком тормозном цилиндре (главный тормозной цилиндр), который в свою очередь начинает двигать гидравлическую жидкость (тормозная жидкость) в сторону узкой трубки расположенной на конце тормозного цилиндра.
К этой трубке, как правило, подключены такого же диаметра трубки, идущие на каждый тормоз автомобиля. Далее тормозная жидкость по узким трубкам попадает в более объемные цилиндры, расположенные на колесах.
Поскольку тормозные цилиндры, расположенные на каждом колесе, намного больше, чем цилиндр, расположенный в тормозной системе сразу после педали тормоза, сила, которую вы изначально применили к педали тормоза, значительно увеличивается. В результате эта сила и сжимает тормозные колодки в каждом тормозе колеса.
На практике…
- 1. Ваша нога нажимает на педаль тормоза.
- 2. Когда педаль движется вниз, она толкает рычаг, который соединен с поршнем главного тормозного цилиндра.
- 3. Рычаг толкает поршень (синий на картинке) в узкий цилиндр, который заполнен гидравлической тормозной жидкостью (обозначена красным цветом). Когда поршень перемещается в цилиндре, он сжимает тормозную жидкость и толкает ее в узкое отверстие, расположенное в конце цилиндра, к которому подсоединена трубка. Это происходит примерно так же, как ручной насос выжимает воздух из цилиндра в тонкий шланг.
- 4. В результате образовавшегося давления тормозная жидкость попадает в длинную тормозную магистраль, состоящую из тормозных трубок, которые подходят к каждому колесу. В результате нагнетенного давления главным тормозным цилиндром, тормозная жидкость в итоге достигает каждого колеса.
- 5. Далее жидкость под давлением попадает в тормозные цилиндры, расположенные в колесах, которые имеют больший размер, чем главный тормозной цилиндр (цилиндр в колесе обозначен, синим цветом).
- 6. Когда жидкость попадает в тормозной цилиндр, имеющий больший объем по сравнению с главным тормозным цилиндром, то сильно увеличивается тормозное усилие из-за разницы объемов цилиндров в тормозной системе.
- 7. В результате увеличенного давления жидкости поршень в тормозном цилиндре колеса зажимает тормозную колодку, прижимая ее к тормозному диску / барабану.
- 8. В результате трения тормозной колодки и тормозного диска начинается замедление колесного диска, что в конечном итоге и останавливает машину.
Наш простой пример показывает основной принцип работы гидравлической тормозной системы; на практике все немного сложнее.
На самом деле педаль тормоза фактически управляет четырьмя отдельными гидравлическими тормозными линиями, идущие на все четыре колеса. В нашем же примере мы показываем принцип работы тормозов на одном колесе автомобиля.
Для безопасности, как правило, во всех автомобилях используется два отдельных контура гидравлических тормозов. Это необходимо на тот случай, если вдруг из-за каких-то неисправностей вышел из строя один тормозной контур. В этом случае второй контур всей тормозной системы будет по-прежнему функционировать.
Кто изобрел гидравлические тормоза?
Гидравлические тормоза изобрел Малькольм Лугхед из Детройта, штат Мичиган, США в 1919 году. Выше вы можете видеть его улучшенную конструкцию гидравлической тормозной системы — середина 1920-х годов.
Смотрите также: Эксперимент с тормозами автомобиля закончился взрывом: Видео
Эта система использует импульс (движущую силу) транспортного средства, чтобы обеспечить необходимое тормозное усилие для остановки машины. Эта сила толкает гидравлический поршень в цилиндре. Это первый в мире тормоз с электроприводом. То есть при нажатии педали тормоза поршень в цилиндре двигался не только за счет силы нажатия педали, но и благодаря движущейся силе транспорта.
Лугхэд и его брат Аллан были пионерами в авиастроении. Они основали компанию «Лугхед», известную как авиационное производственное предприятие.
Тормоза сто лет назад: как барабаны оказались эффективнее дисков
Скоро исполнится сто лет с момента появления на автомобилях гидравлических тормозов – весьма почтенный возраст для технологии, применяемой до сих пор. Первый патент на технологию гидравлических тормозов на транспорте был взят Малькольмом Локхидом в 1917 году. А в 1921 году на Model A Duesenberg система уже ставилась серийно. Самое время для истории о появлении и развитии автомобильных тормозов.Тормозная система появилась задолго до автомобилей – останавливать нужно было вагоны, телеги, кареты, различные приводные системы и многое другое оборудование. В наследство от времен, когда скорость в 30 километров в час уже считалась огромной, машинам достались и технологии торможения той эпохи. Колодочные тормоза с механическим приводом на одну ось и, под конец 19 века, ленточный тормоз.
Колодка на века и недолгий век ленты
Колодочные тормоза многие, наверное, видели на железной дороге, где отлично видна суть такой конструкции. Колодка просто прижимается к беговой поверхности колеса и останавливает его вращение. Нечто подобное применялось на телегах, но с поправкой на материалы. Колесо телеги обычно было деревянным или обитым стальным ободом, а колодку или же башмак изготавливали из дерева или кожи. Часто колодки как отдельного конструктивного элемента вообще не существовало, просто бревно-рычаг прижималось к колесу. Прижималась колодка к колесу с помощью обычного рычага, и работала такая система вполне исправно на протяжении многих сотен лет. Конечно, колодки надо было менять каждую сотню-другую километров, а на скоростях за 30 они могли сгореть от одного торможения, но в целом такая конструкция справлялась со своими задачами, пока не появились более скоростные локомобили и пневматические шины.
На фото: колодочный тормоз на телеге
Использование даже литых каучуковых покрышек резко уменьшало возможности работы таких тормозов: колодка должна быть мягче поверхности колеса, а что может быть мягче резины? Такая колодка сотрется моментально. В общем, если на грузовиках и машинах с деревянными и стальными ободными колесами колодочные тормоза еще немного задержались, то на сравнительно быстрых автомобилях с ДВС от них отказались в самом начале. Их еще можно застать на первом Motorwagen конструкции Бенца, но такая система почти не встречается на последующих конструкциях.
Ленточный тормоз получил свое название из-за использования в конструкции ленты или троса, обведенных вокруг вращающегося барабана. При затягивании петли тормоза барабан эффективно затормаживался, причем хорошо проявлялся эффект самоусиления – лента натягивалась самим вращением колеса. Подобная конструкция легко устанавливалась на ступицу или одну из осей машины (обычно заднюю) и позволяла тормозить на машинах с пневматическими шинами, причем с довольно высокой скорости.
На фото: принцип действия ленточного тормоза
Но, как и колодочные тормоза, она обладала малым ресурсом, не больше нескольких сотен километров, и легко перегревалась. Эффект самозатормаживания осложнял контроль торможения при движении в основном направлении и уменьшал эффективность тормозов при движении задним ходом. К тому же, ленты или тросы системы интенсивно загрязнялись и были подвержены коррозии. В целом, ленточный тормоз относится к семейству барабанных тормозов, ведь в данном случае колодка в виде ленты воздействует на тормозной барабан.
К нему же относят и дисковые тормоза, но в дальнейшей классификации будет употребляться разделение по существенным конструктивным признакам, и под барабанным будет подразумеваться только одно из конструктивных исполнений.
Барабаны ранних машин часто изготавливали из дерева, а лента могла быть не только металлической, но еще и текстильной или кожаной. А на машине Готлиба Даймлера в 1899 году были установлены тормозные механизмы с деревянным барабаном и стальной лентой. Кстати, первые специальные тормозные материалы для сухопутных машин были изготовлены именно для ленточных тормозов: Герберту Фруду приписывают изобретение первых тормозных лент из фрикционной смеси на основе волоса и битума.
На фото: Daimler 8 HP «Phoenix» Phaeton
Век ленточного тормоза был короток – он оказался немногим лучше колодочного, и надолго задержался на автомобилях только в качестве стояночного, а еще массово применяется в классических планетарных АКПП, где его способность к самозатягиванию и простота конструкции пришлись очень кстати. Основная масса автопроизводителей перестала использовать ленточные тормоза еще до начала Первой мировой.
Барабаны против дисков, раунд первый
Изобретение барабанного тормоза с колодками почему-то принято приписывать господину Майбаху, но если внимательно прочитать описание конструкции, то станет понятно, что нажатие колодок на барабан сбоку – это, скорее, шаг к дисковым тормозам. В его конструкции ролики прижимали неподвижный диск к торцу барабана, закрепленного на задней оси. Конструкция, мягко говоря, крайне далека от оптимальной, и потому тоже осталась лишь забавным техническим курьезом. Но зато появилась в 1901-м, на год раньше варианта барабанных тормозов от Луи Рено, который создал ту конструкцию, которую все еще можно встретить на многих машинах.
В ней две колодки прижимались к внутренней поверхности барабана, причем одна колодка была установлена так, что создавала эффект самоусиления торможения при любом направлении вращения. Такой вариант тормозного механизма оказался куда удачнее всех остальных. Грязь, вода и масло почти не попадали на тормозную поверхность барабана и на сам механизм, расположенный внутри, а значит, ресурс колодок увеличивался даже при применении несовершенных материалов.
К тому же барабан можно было делать большего диаметра и большей ширины, тем самым неплохо масштабируя конструкцию по тормозной мощности. И даже небольшое максимальное усилие прижатия колодок к барабану оказалось большим плюсом, ведь привод тормозов тогда был тросовым или рычажным, а значит, не позволял получить большое усилие.
Как ни странно, дисковые тормоза были запатентованы примерно в то же время, а на машинах стали устанавливаться даже раньше, с начала 1902 года. Патент взял Фредерик Ланчестер, он же устанавливал дисковые тормозные механизмы на машины собственного производства. Сложно сказать, был ли он изобретателем или патентным троллем, но патентовал он много и часто, благо работал в Патентном Бюро Лондона. К тому моменту дисковые тормоза уже применялись на велосипедах, так что возможно, что изобретатель «подсмотрел» основную идею. Но в то время возможность выдерживать большее усилие при торможении и лучшее охлаждение такого механизма оказались невостребованными. А загрязнялась рабочая поверхность такого тормоза очень сильно, что повышало требования к материалу тормозных колодок. В общем, без гидропривода, для эксплуатации по грунтовым дорогам да на двенадцатисильных «болидах» дисковые тормоза оказались не очень приспособлены.
Кстати, Майбах был не первым, кто пытался прижать к барабану сбоку тормозную колодку в форме диска. В 1898 году Элмер Амброуз оснастил электромобиль своей конструкции электромагнитным тормозом: в нем к поверхности тормозного диска пружины прижимали тормозные диски-накладки, а для растормаживания конструкции применялись электромагниты. Для остановки достаточно было убрать питание с тормозов, и машина останавливалась.
Такая конструкция может считаться еще более ранним вариантом дискового тормоза, чем майбаховская, ведь колодки прижимались с двух сторон к барабану в форме диска, и к тому же, срабатывание при пропадании питания являлось важным шагом в направлении повышения безопасности движения. Применение аналогичной технологии к пневматическим тормозам много позже заметно повысило безопасность их использования.
Как видим, конструкторская мысль на рубеже веков фонтанировала, причем некоторые элементы решений оказались очень перспективными, но совершенно бесполезными в момент разработки.
Тормозить всеми лапами
И кстати, первый полноприводный автомобиль Spyker HP 60/80 1903 года является одновременно и первой машиной с тормозами на всех колесах. Подавляющее большинство остальных машин тормозило только задней осью, причем не очень эффективно. Следом за голландцами последовали шотландцы. Модель Arrol-Johnston 1910 года они тоже оснастили тормозами всех четырех колес. В том же году Isotta Fraschini запатентовала тормозную систему всех колес, а с 1911 по 1914 выпускали модель Tipo KM4, оснащенную такой системой. Кстати, тормоза на этой машине были барабанными и с водяным охлаждением, да еще и с раздельным приводом. Передний тормоз приводился рычагом, а задний –педалью. Да-да, конструкция раздельных тормозов у мотоциклов «растет» именно оттуда.
На фото: Spyker HP 60 1903 года
На автосалоне в Нью-Йорке 1923 года всего два автомобиля имели тормоза на всех колесах – отличились Duesenberg и Rickenbacker. Запомните перечисленные марки, именно они были быстрейшими машинами на трассах в начале века, а продвинутая тормозная система была знаком принадлежности к клубу самых мощных и быстрых авто на свете.
На фото: Rickenbacker Six Convertible Indy 500 Pace Car 1923 год
Ситуация начала меняться гораздо позже. В 1924 году 70% машин все еще имели тормоза только на задней оси, и только к 1929 году ситуация переломилась кардинально – 99% машин получили тормоза на все колеса.
Впрочем, тормозная система была все еще мало похожа на современные, хотя многие компоненты уже к тридцатым годам имели схожий с современным дизайн. Привод механизмов часто был механическим, усилители тормозов были редкой опцией, раздельные контуры механизмов появятся еще не скоро, даже регуляторы тормозного усилия все еще не появились. Не говоря уже об АБС и системах контроля устойчивости, которые изменят сам способ управления тормозами и их функциональность.
Обо всем этом мы поговорим во второй части статьи об автомобильных тормозах.