АвтоВАЗ открыл новую рубрику «Ладная механика», в которой отвечает на вопросы поклонников автомобилей Лада. Первый сюжет посвящен задним тормозам, где специалист рассказывает, почему АвтоВАЗ до сих пор использует сзади тормозные барабаны, а не диски.
Причины, по которой лучше выбрать задние барабанные тормоза, а не дисковые:
1. При торможении под действием инерции передняя ось нагружается (давление на колесо больше), а задняя — разгружается. Для эффективного торможения дисковых тормозов спереди нужно усилие поменьше, а для эффективного торможения задних барабанов — побольше. Но т.к. задняя ось при торможении разгружена, передним и задним тормозам нужно одно единственное усилие, которое развивается в гидравлической системе торможения.
2. Дисковые тормоза меньше защищены от грязи и пыли, которая вылетает из под передних колес. В результате чего увеличивается износ тормозных колодок (замена колодок на барабанных тормозах выполняется гораздо реже). На первых ВАЗ-2105 на задней оси изначально были установлены дисковые тормоза, колодки приходилось менять каждые 500-2000 км.
3. Из-за грязи и влаги задние дисковые тормоза (ЗДТ) могут «смазывается». Чтобы вернуть эффективность их нужно просушить.
4. Ранее в тормозной системе применялся «колдун» (распределяет усилия между тормозными механизмами). Он требовал постоянного внимания, т.к. если он не правильно отрегулирован или неисправен машина тормозила некорректно. У современных автомобилей Лада этой проблемы нет, т.к. все они комплектуются системой АБС, это позволило АвтоВАЗу перейти с «механики» на «электронику».
5. Результаты различных испытаний показывают, что эффективность задних дисковых и барабанных тормозов при повседневной езде примерно одинаковая. Преимущество дисковых тормозов перед барабанными заметно только при торможении на скорости 120 км/ч и выше.
6. Дисковые тормоза вместо барабанных ставят на машинах, у которых «клевок» при торможении не так сильно заметен. Например, ЗДТ есть на Гранте и Калине спорт, у которых измененная подвеска и уменьшенный клиренс.
Вывод: для автомобиля, который будет эксплуатироваться в городе по правилам ПДД, практичней использовать в качестве задних тормозов барабаны. В этом случае задние дисковые тормоза — это маркетинговый штрих, за который нужно еще заплатить.
Напомним, на новинках АвтоВАЗа седане Лада Веста и кроссовере XRAY задние тормоза барабанные, но спортивные версии с доработанной подвеской и другими колесами будут иметь уже задние дисковые тормоза.
Современные автомобили оснащены барабанными, дисковыми или обоими типами тормозных систем. Самое главное сходство их – это функционирование на жидкости посредством гидравлического давления на поршни, управляющие движимыми частями механизма. Несколько десятков лет назад передние и задние оси машины оснащались барабанными тормозами, будучи единственным из возможных технических решений. Для маломощных двигателей и вправду было сложно представить более эффективные тормоза.
Однако с развитием техники мощность мотора увеличилась, допустимая скорость разгона также получила колоссальные изменения. Если скорость превышает показатель на спидометре 100 км/час, то эффективность барабанной системы по сравнению с дисковым аналогом существенно снижается. Вот почему сегодня барабанные тормоза в подавляющем большинстве встречаются на крупных грузовых транспортных средствах или легковых автомобилях старого выпуска.
Устройство барабанных тормозов
Тормозная система данного типа получила свое название от главного элемента конструкции – барабана, жестко закрепленного на ступице колесной оси. Представляет собой металлическую чашу, в которую помещены две полукруглые колодки с нанесенным на поверхность фрикционным материалом. В результате соприкосновения последнего с поверхностью колодок повышается трение, вращение осей замедляется, автомобиль сбавляет скорость. В зависимости от силы и длительности воздействия на педаль, замедление может быть резким, плавным, временным или до полной остановки ТС.
В конструктивной схеме барабанных тормозов присутствуют следующие элементы:
- Металлический барабан, являющийся закрытой оболочкой в тормозной системе;
- Колодки, покрытые с помощью клеящего состава или заклепок фрикционными накладками;
- Цилиндр с рабочей областью, в которой двигаются поршни, уплотненные прокачивающим штуцером и уплотнительными манжетами;
- Пружины стяжные, которые еще называются возвратными, которые одной крепятся между тормозными колодками для удерживания в неактивном положении, работающие на сжимание;
- Установленный на балке моста или ступице тормозной щит;
- Стойка для поддерживания колодок;
- Нижняя регулируемая опора колодок;
- Устройство стояночного тормоза.
Различают конструкцию барабанных тормозных систем одно- и двухцилиндровых. Главное различие в эффективности. Наличие вместо нижней опоры еще одного цилиндрического гидравлического механизма существенно повышает производительность всего тормозного механизма. Эта манипуляция позволяет увеличить площадь соприкосновения колодок с вращающимся барабаном.
Основные принципы функционирования барабанных тормозов:
- При нажатии водителем на педаль тормоза увеличивается в рабочей области поршня давление жидкости;
- Напор жидкости с силой выдвигает поршни цилиндра;
- Преодолевая силу, с которой сжата стягивающая колодки пружина, поршни задействуют колодки, заставляя их раздвигаться;
- В зависимости от продолжительности и силы нажатия колодки соприкасаются на определенное время, покрывая некую площадь с поверхностью барабана;
- Увеличение трения работает на снижение скорости вращения оси колеса, замедляя таким образом транспортное средство;
- Если педаль отпускается водителем в процессе движения, то скорость восстанавливается при сохранении мощностных показателей движения, расчет разведения пружиной колодок.
Использование барабанного механизма на больших скоростях небезопасно, поскольку резкое повышение показателя трения способствует быстрому нагреванию покрытия колодок. А такое торможение, в свою очередь, ведет к быстрому износу, снижению работоспособности, а может и вовсе стать причиной «разрыва» барабанных тормозов.
Плюсы барабанных тормозов
Система этого типа считается морально устаревшей, однако в силу определенных факторов продолжает пользоваться спросом у автомобилистов. Главные преимущества заключаются в следующем:
- Себестоимость производства намного ниже любых аналогов, что позволяет производителям предлагать потребителю конкурентоспособный механизм по очень привлекательным ценам;
- Закрытая система обеспечивает сохранность механизма от воздействия внешней среды, защищает от пылевого засора, проникновения воды, других загрязнений. Кроме того, в силу специфики конструкции со временем фрикционная накладка стирается, образуя мелкую пыль. Закрытость системы позволяет сохранять отходы внутри нее, не загрязняя окружающую среду;
- Износостойкость повышается за счет закрытой системы, используемых материалов и простой конструкции. Отсутствие множества деталей, высокая прочность используемых материалов повышают срок службы барабанных тормозов;
- За счет вышеперечисленных преимуществ обладают повышенным ресурсом. На одном автомобиле могут прослужить в среднем 120-170 тыс. км. пробега;
- Замена требуется редко, что позволяет экономить на обслуживании задней оси транспорта.
Минусы барабанных тормозов
Принцип действия тормозной системы заключается в непосредственном соприкосновении с движимой частью оси фрикционного материала колодок. Любое трение вызывает повышение температуры. Чем больше скорости, на которых происходит контакт поверхностей, тем большие температуры возникают. Поэтому недостатки барабанных тормозов все основываются на этом и чаще всего бывают:
- Добиться резкого торможения невозможно, поскольку требуется время на преодоление колодками расстояния к вращающемуся барабану. Чтобы инициировать торможение на соответствующую педаль следует нажать весьма сильно. При резком торможении сильное нагревание тормозной системы неизбежно;
- При трении колодок об поверхность металлического барабана происходит физический процесс отделения незначительного слоя материала накладок. В результате поднятия до определенного уровня температуры этого вещества инициируются химические процессы в форме газоотделения. По своей структуре и специфике влияния на процесс торможения этот газ играет роль смазки, снижая таким образом эффективность торможения машины;
- В крайнем случае барабанные системы могут «залипнуть», заклинивая автомобиль в определенном положении;
- Торможение ухудшается за счет плохого пятна контакта;
- Из-за закрытости системы все выделяемые отходы от процесса эксплуатации тормозной системы оседают на рабочей поверхности, что пагубно влияет на продуктивность торможения;
- Обслуживание механизма весьма сложное, что требует особых навыков, особенно для снятия «прикипевших» деталей. Без специального инструмента здесь не обойтись.
Устройство дисковых тормозов
Для улучшения системы конструкторы воспользовались разработками в сфере авиации. Именно на самолетах впервые были установлены тормоза дискового типа. Со временем они перешли в автостроительную отрасль, где используются до сегодняшнего дня. Первыми автомобилями, которые испробовали на себе барабанные тормоза, были гоночные машины. Они развивают большие скорости, совершают частые маневры с использованием торможения именно на достигнутых высоких показателях спидометра.
Для гонщика важно чем дольше сохранять максимально набранную скорость практически до последнего момента перед поворотом. Это снижает время прохождения извилистого участка в разы. После удачных испытаний механизм перекочевал на автомобиль для широкого круга потребления. Большинство новых легковых машин функционирует именно с этим типом тормозных систем.
Строение барабанных тормозов:
- К оси автомобиля прикрепляется тонкий диск из металла. Может устанавливаться в равной мере на задние и на передние колесные системы;
- Сбоку или сверху диска прикрепляют тормозной суппорт – специальный узел конструкции;
- Весь механизм функционирует на основе пары колодок и поршня цилиндрической формы с полостью, заполненной жидкостью;
- При нажатии на педаль тормоза давление жидкости передает усилие на поршень, выдвигающий сжимные колодки;
- Последние соприкасаются с поверхностью диска создают трение. Этот процесс снижает скорость вращения оси, поскольку диск крепится к ней жестко, останавливая автомобиль.
Производительность данной системы отличается большими показателями, чем барабанного аналога. Это связано с возможность очень плотного прилегания к дисковой поверхности колодок, повышая эффективность торможения на скоростях, превышающих показатель 100 км/час.
Как и в барабанных механизмах, в дисковых системах наблюдается трение соприкасающихся на скорости деталей. Современные разработки дисковых тормозов могут похвастаться устройством перфорации и вентиляции, что обеспечивает быстрое охлаждение. За счет этого сокращается длина тормозного пути.
Даже в классическом выполнении дисковых тормозов нагревание системы гораздо меньше. Это достигается тем, что механизм открытый, охлаждается набегающими потоками воздуха при движении транспорта. За счет увеличения пятна контакта и снижения площади колодок возрастает износ тормозной системы. По сравнению с барабанными аналогами у дисковых тормозов за счет быстрого стачивания ротора снижается эксплуатационный период более, чем в три раза.
Плюсы дисковых тормозов
Дисковые тормоза стали последним витком эволюции тормозных систем в легковых автомобилях на сегодняшнее время. Благодаря определенному опыту, испытаниям, усовершенствованиям предыдущих механизмов, именно дисковая система стала более актуальной для машин, двигающихся на больших скоростях. Среди преимуществ дисковых тормозов различают:
- Очень редко в дисковом тормозе наблюдается перегрев, поскольку набегающие потоки окружающего воздуха остужают открытую систему;
- Не возникает процесс «залипания», который характерный для барабанных собратьев;
- После вращения диска засоренность, пыль или другие загрязнения легко устраняются с поверхности ротора;
- Лучше работает в содружестве с современными автомобильными электросистемами, поскольку способны мягко и быстро отреагировать на соответствующие сигналы;
- Более высокая эффективность торможения;
- Есть перфорированные диски (со сквозными отверстиями) и вентилируемые (из двух роторных пластин), что в первом случае существенно упрощает процесс очистки механизма, а во втором – ускоряется охлаждение;
- Даже дисковые роторы классического выполнения легко очищаются, за счет поворота слетают продукты износа, масло, грязь, другой налет очень быстро;
- Более простая система обслуживания по сравнению с конкурентами, легко заменяются. При минимальных знаниях эту операцию может сделать почти любой автолюбитель.
Минусы дисковых тормозов
За счет открытой системы, которая предоставляет дисковым тормозным системам множество преимуществ, существует много недостатков, которые не наблюдаются у барабанных аналогов. Прежде всего, это:
- Внешняя поверхность вращаемого диска просто очищается от загрязнений, чего нельзя сказать о внутренней, достаться к которой для обслуживания невозможно. Наличие влаги, продуктов износа, любых других засоряющих веществ увеличивается угроза коррозии материала ротора;
- Наличие загрязнений между накладками колодок и диском тормозной системы в процессе трения вызывает микроповреждения. Со временем на поверхности ротора образовываются неровности, бороздки, что уменьшает площадь соприкосновения при трении механизма. Таким образом, более быстро приходят в негодность, изнашиваются и требуют замены, чем барабанные собратья;
- Стоимость по сравнению с конкурентными системами значительно выше;
- Повышенная влажность несет опасность при контакте с разогретым диском. Достаточно небольшого количества холодной жидкости для раскаленного металла пластины, чтобы она попросту треснула. Поэтому водителям ТС с дисковыми тормозами очень опасно тормозить на больших скоростях, заезжая в лужи;
- Уровень износа колодок очень высокий. Для сравнения в барабанной системой приводят следующие цифры: на задних колесах в среднем выполняют свои функции исправно при преодолении 40 тыс. км (за счет более низкой нагрузки, чем на передние оси), а на передних – не более 30 тыс. км;
- Ресурс ротора в дисковых тормозах редко превышает показатель 70-80 тыс. км, поскольку изнашивается до такой степени, что требует полной замены системы;
- Из-за более частого технического обслуживания, ремонта, замены деталей в силу разного периода износа, в эксплуатации по сравнению с барабанными механизмами более невыгодные экономически;
- При плохом качестве системы, и неоригинальных деталей в летние жаркие периоды невентилируемые модели скрипят.
Выводы
В большинстве легковых автомобилей отечественного производства устанавливается комбинированная тормозная система. За счет большей нагрузки на передние колеса предусмотрено оборудование дисковых тормозов, для задней оси, на которой нагрузка ниже, причем больше она подвержена загрязнению, устанавливаются барабанные. Это позволяет экономить средства на механизме одной оси, сохранять возможность автомобиля тормозить на высокой скорости, повышает износоустойчивость барабанного механизма.
Грузовые машины, автобусы и крупногабаритная тяжеловесная техника конструируется исключительно с тормозной системой барабанного типа. Прежде всего, такие транспортные средства редко развивают большие скорости, во-вторых, огромная нагрузка на детали системы для дискового типа недопустима. Легкие скоростные машины, начиная с бюджетного «B»-класса, оборудованного двигателями с мощностью от 130 л.с, выпускаются исключительно с дисковыми тормозами, поскольку барабанные будут просто неэффективными.
Существует два самых известных и распространенных типа тормозов на автомобилях — это тормоза дисковые и барабанные. Причем бывает так, что спереди стоят дисковые тормоза, а сзади – барабанные, как на ВАЗ 2109 и других отечественных автомобилях, а бывает что и сзади и спереди – диски, что более характерно для дорогих иномарок. Какие сочетания типов тормозных механизмов лучше, а также особенности устройства и работы этих видов тормозов рассмотрим в этой статье.
Раньше все легковые автомобили оснащались барабанными тормозами на всех колесах, и это считалось нормой. Они состоят из тормозного барабана круглой формы, имеющем внутри полость, в которой находятся тормозные колодки. Гидравлический поршень (тормозной цилиндр), расположенный рядом, при нажатии на педаль тормоза распирает колодки, они соприкасаются своими фрикционными накладками с рабочей поверхностью тормозного барабана, и автомобиль замедляется.
Барабанная тормозная система
Эти тормоза обладают достаточной надежностью, но с течением времени скорости движения автомобилей возрастают, и эффективности барабанных тормозов при торможении с высоких скоростей уже не хватает. Это происходит по причине того, тормозной барабан при нагреве расширяется, что способствует увеличению хода колодки для сохранения эффективности торможения с высокой скорости, то есть попросту нужно сильнее давить на педаль тормоза, чтобы остановить автомобиль вовремя. При всем этом, образующиеся в процессе трения пыль и газы остаются в полости барабана и колодок, что еще уменьшает эффективность торможения.
При этом способы повышения эффективности барабанных тормозов, например, дополнительные ребра охлаждения на корпусе барабанов, не имели должной эффективности.
Поэтому на легковых автомобилях появились тормоза дисковые, ранее используемые только в авиации и промышленности. В них тормозные колодки при торможении зажимают между собой полированный тормозной диск при помощи того же гидравлического давления.
Пример дисковой тормозной системы
Как следует из их устройства, дисковые тормоза гораздо лучше охлаждаются по сравнению с барабанными. Это вызвано тем, что они открыты для набегающего потока воздуха, рабочие поверхности дисковых тормозов не находятся в закрытой полости, как у барабанных, и воздух там свободно циркулирует и своевременно охлаждает рабочие поверхности. Также продукты, выделяемые при торможении с рабочих поверхностей, своевременно удаляются из места их контакта, что положительно сказывается на эффективности замедления автомобиля.
Для еще большей эффективности тормозные диски делают вентилируемыми, что еще улучшает их охлаждение при торможении с высокой скорости. Такие диски имеют две рабочих поверхности, разделенных между собой перемычками, между которыми находится воздух, охлаждающий их. Поэтому большинство тормозных дисков на передней оси автомобиля именно вентилируемые, так как именно тормозам передних колес нужна особенная эффективность. Задним же тормозам такая эффективность не нужна, и они греются при торможении не так как передние, поэтому они в основном невентилируемые.
Вентилируемый тормозной диск
Бывают еще тормозные диски с перфорацией, или попросту говоря с отверстиями на рабочей поверхности диска. В эти отверстия отводятся с рабочей поверхности пыль, газы, воду, не дожидаясь оборота диска для их сброса. Но в повседневной жизни это не является критичным и более актуально для автоспорта. К тому же, от этих отверстий уменьшается рабочая площадь диска.
Тормозные диски с перфорацией
Ну а теперь о недостатках дисковых тормозов. Главный из них – это подверженность загрязнению продуктами с улицы, что при неблагоприятном стечении обстоятельств может быстро вывести тормозной диск из строя. Также нужно следить за остаточной толщиной тормозного диска, так как истончившийся диск может просто треснуть или сломаться при очередной попытке торможения.
И если передним тормозам не так достается, то к задним попадает вся грязь, летящая из-под передних колес. По этой причине они склонны изнашиваться быстрее передних, несмотря на меньшую загруженность.
В принципе, для местностей с плохими дорогами более актуальным будет сочетание дисковых тормозов спереди и барабанных сзади, они будут меньше страдать от грязи и меньше изнашиваться, но обеспечат достаточную эффективность торможения. Ну а для автогонок по ровной хорошей трассе, для необходимости остановки с большой скорости лучше подойдут дисковые тормоза на всех колесах.
Для улучшения эффективности торможения на ВАЗ 2109 я бы рекомендовал установить передние вентилируемые тормозные диски от ВАЗ 2110.
