Как работает автомобильная тормозная система?

Тормозная система вашего автомобиля влияет на его безопасность и, поэтому, при необходимости ваш автомобиль должен уметь вовремя останавливаться. К тому же зная, что ваши тормоза работают эффективно, вы всегда будете чувствовать себя на дороге более уверенно.

Когда ваш автомобиль движется образуется кинетическая энергия. Эта энергия получается из массы и скорости автомобиля. У вас будет больше кинетической энергии, когда ваш автомобиль имеет большой вес и быстро движется. При этом если вам нужно внезапно остановиться, тормоза нужны как раз для того, чтобы остановить кинетическую энергию.

У большинства автомобилей стоят дисковые или барабанные тормоза, либо их комбинация. Многие автомобили имеют дисковые тормоза спереди и барабанные тормоза сзади. Дисковые тормоза работают благодаря наличию колодки, которая зажимает тормозной диск, чтобы замедлить движение. Барабанные тормоза работают при наличии колодок внутри ступицы колеса, которые выдвигаются наружу, создавая трение, которое замедляет автомобиль.

У автомобилей также есть ручные тормоза. Ручной тормоз предназначен для предотвращения движения автомобиля во время парковки.

Нажатие на тормоза преобразует кинетическую энергию автомобиля в тепловую на таком уровне, чтобы расплавить обычный металл. В тормозных системах используется керамика, сплавы и композиты, которые не плавятся при высоких температурах, создаваемых тормозами.

Тормозная система автомобиля управляется гидравликой. Гидравлический контур тормозов состоит из главного цилиндра, который заполнен жидкостью и сопровождается соединенными с трубой рабочими цилиндрами. Когда вы нажимаете на педаль тормоза, она нажимает на поршень, расположенный в главном цилиндре, который будет нагнетать жидкость вдоль трубы. Жидкость поступает в подчиненные цилиндры, расположенные на каждом колесе, заполняя их в процессе. Когда рабочий цилиндр заполнен жидкостью, поршни будут вытеснены для включения тормозов.

Жидкость в тормозной системе распределяется равномерно из-за давления. Тормозное усилие создается потому, что площадь толкания всех ведомых поршней вместе превышает площадь толкания поршня в главном цилиндре. При этом главный поршень перемещается на несколько см, чтобы переместить ведомые поршни на доли см, чтобы задействовать тормоза. Это позволяет тормозам оказывать большое усилие в ответ на нажатие на педаль тормоза.

Как работают тормоза?

Но что на самом деле происходит, глубоко внутри вашего автомобиля, грузовика или кроссовера, когда пришло время остановиться? Оказывается, нажатие на крайне важную педаль тормоза запускает несколько процессов, которые задействуют мощь гидравлики и трения для замедления вашего автомобиля.

Гидравлическое действие

Ваша педаль тормоза механически, с помощью металлического стержня, подключается к устройству, называемому главным цилиндром. Главный цилиндр представляет собой герметичную камеру, заполненную тормозной жидкостью, которая является формой гидравлического масла. Тормозные магистрали соединяют главный цилиндр с тормозными суппортами вашего автомобиля. Эти тормозные магистрали являются проходами, по которым течет тормозная жидкость.

Когда вы нажимаете педаль тормоза, прикрепленный к ней металлический шток воздействует на поршень внутри главного цилиндра. Этот поршень сжимает тормозную жидкость внутри главного цилиндра, что создает давление в тормозной системе. Это давление передается через тормозные магистрали и обеспечивает силу, необходимую для работы тормозов автомобиля. Большее усилие на педали означает большее давление, что означает большую тормозную силу.

Когда вы отпускаете педаль тормоза, действие пружины освобождает поршень в главном цилиндре, возвращая его в исходное положение и сбрасывая жидкость в системе. Это снижает давление, вызывая отпускание тормозов на каждом колесе.

Зажимное действие

Над каждым колесом на вашем автомобиле находится тормозная система, называемая суппортом, которая похожа на большой зажим. Тормозные суппорты создают усилие зажима при приложении давления через тормозную жидкость и тормозные магистрали. Именно это зажимное действие прижимает тормозные колодки к ротору и создает трение, необходимое для замедления или остановки автомобиля. Одним словом, когда вы нажимаете педаль, результируется увеличение гидравлического давления передается (через тормозную жидкость в тормозных магистралях) на суппорты. Это приводит к зажиму суппорта, что создает трение и останавливает автомобиль.

Примечание: некоторые транспортные средства, особенно старые, могут использовать тормозные барабаны вместо суппортов. И хотя тормозные барабаны и суппорты различаются, они оба выполняют одну и ту же работу: превращают гидравлическое давление в тормозящее трение автомобиля.

Итак, вы узнали, что нажатие на педаль тормоза вашего автомобиля создает гидравлическое давление. Также вы знаете, что это тормозное давление передается через герметичную систему тормозных магистралей, где оно воздействует на суппорт (или, в некоторых случаях, барабан) на каждом колесе. Наконец, мы поняли, что суппорт (или барабан) отвечает за превращение гидравлического усилия в трение, необходимого для остановки автомобиля.

Тормозные колодки и тормозные диски

Тормозные колодки представляют собой металлические пластины со специальной плитой из фрикционного материала, прикрепленной к ним. Каждый суппорт использует две тормозные колодки, по одной на каждой из двух противоположных сторон суппорта. Когда обе тормозные колодки установлены в суппорте, их поверхности фрикционного материала обращены друг к другу. Но между двумя плитами из фрикционного материала есть зазор, и именно в это место входит тормозной ротор.

Тормозной диск представляет собой круглый, плоский и идеально гладкий металлический диск, который крепится болтами к колесам вашего автомобиля и вращается с той же скоростью, что и они. Суппорт с установленными тормозными колодками скользит по части вращающегося тормозного ротора. Здесь гладкие поверхности тормозных колодок находятся чуть выше гладкой вращающейся поверхности тормозного ротора.

Когда гидравлическое давление, создаваемое педалью тормоза, достигает суппорта, начинается действие зажима. Это заставляет поверхности фрикционного материала тормозных колодок обращаться друг к другу, заставляя их прижиматься к вращающемуся тормозному ротору с обеих сторон. Это генерирует огромное количество тепла и трения для уменьшения скорости вращения тормозного ротора и, следовательно, вращающихся колес и, соответственно, транспортного средства. Более тяжелое нажатие на педаль тормоза создает большее гидравлическое давление, большее зажимание, большее трение и более быстрые остановки.

Примечание: если на вашем автомобиле установлены тормозные барабаны, процесс торможения будет таким же, но используемые компоненты разные. В тормозных барабанах гидравлическое давление прижимает фрикционный материал к части, называемой тормозной колодкой (в данном примере эквиваленту тормозной колодки), к вращающейся внутренней поверхности тормозного барабана (в этом примере эквиваленту тормозного ротора).

Выводы

Подводя итоги, скажу в двух словах: водитель создает гидравлическое давление, нажимая на педаль тормоза, и это давление распространяется на суппорт тормоза (или барабан) на каждом колесе, где оно используется для перемещения фрикционного материала во вращающейся стальной поверхности, которая соединена с каждым колесом. В результате трение замедляет ваш автомобиль.

Когда вы нажимаете педаль тормоза, сила, создаваемая вашей ногой, усиливается механическим рычагом внутри педали в сборе, а затем усиливается под действием тормозного усилителя. Механическая сила нажатия на педаль преобразуется в гидравлическую силу с помощью главного цилиндра. Это заставляет гидравлическую (тормозную) жидкость течь через сеть тормозных магистралей. Жидкость заставляет маленькие поршни внутри суппортов толкать колодки на тормозные диски, и это усилие зажима замедляет автомобиль.

Тормозная система: устройство, особенности работы и неисправности

Недаром говорят, что тормозная система авто является практически настолько же важной, сколько система рулевого управления или двигатель. Во многом от исправности и эффективности работы тормозов зависит безопасность как водителя, так и его пассажиров. Эксперты Avto.pro уверены, что грамотный автолюбитель должен уметь не только выбирать автозапчасти, но также разбираться в особенностях работы отдельных систем авто. Давайте попробуем разобраться, как же работают тормоза в современных автомобилях.

Краткий экскурс в историю
Начнем издалека. 1902 год. Английский джентльмен Уильям Ланчестер запатентовал дисковое тормозное устройство. Это был один из первых действительно рабочих прототипов тормоза для небольших автомобилей. К несчастью, устройство издавало сильный шум при работе. Немногим позже Луи Рено представил более совершенные барабанные тормоза. Но на этом история не закончилась — она только начиналась.

Вплоть до 50-х годов 20 века инженеры экспериментировали с автомобильными тормозами. Талантливые инженеры Уолтер Крайслер и Уильям Локхид серьезно дорабатывают автомобильные тормоза и благотворно влияют на популярность данных устройств. По мере того как скорость выпускаемых автомобилей возрастала (прямое следствие развитие технологий), росла и необходимость использования более совершенных тормозных систем. Тогдашние гидравлические системы хоть и показали свою эффективность, но уступили первенство дисковым тормозам. Эксперименты продолжались, и уже ко второй половине 20 века мир знал несколько тормозных механизмов. Среди них:

1. Барабанный;
2. Дисковый;
3. Колодочный;
4. Ленточный;
5. Электрический;
6. Гидравлический;
7. Механический, он же фрикционный;
8. Колесный.

С появление перфорируемых и вентилируемых дисков эффективность систем, оборудованных этими самыми дисками, возросла. Еще чуть позже появились многопоршневые цилиндры. К слову, потребность в таких цилиндрах была очень высока — диски тормозных систем становились больше, а значит, требовались более крупные колодки, которые было нет так-то просто прижать к дискам.

И вот что имеют легковые автомобили сегодня (по большей части, разумеется): пара передних дисковых тормозов и еще пара барабанных тормозов на задние колеса. Барабанная система отлично показала себя в тяжелом транспорте. Во многом благодаря гению немецких инженеров компании Bosch мир увидел антипробуксовочные и антиблокировочные системы, а там уже недалеко оставалось до появления систем курсовой устойчивости. К нашему времени тормоза сильно преобразались в сравнении с тормозами 20 века: они стали крупнее, тише в работе, они располагают к маневренной езде и способны сбросить скорость даже очень крупного и тяжелого автомобиля. И, разумеется, они имеют большой эксплуатационный ресурс.

А как же остальные системы тормоза? Ленточные тормоза используют лишь в отдельных агрегатах, а довольно сложные электрические тормоза пока что являются объектом тестов и тщательных проверок. Довольно часто в грузовиках и прицепах устанавливают электроусилители тормозов, однако до перехода на полностью электрические тормоза еще далеко. Впрочем, в некотором электротранспорте данная система все же применяется.

Устройство распространенных тормозных систем
Проще всего разбираться в устройстве тормозных систем на реальных примерах. Мы рекомендуем владельцем авто хотя бы раз взглянуть на то, как выглядят тормозные магистрали, а также разобрать тормозной суппорт и посмотреть на его «начинку». А пока что опишем, что же представляет собой тормозная система и какие элементы она в себя включает.

В коротких описаниях тормозных систем обычно встречаются два основных наименования: механизм и привод. Первый элемент отвечает за создание тормозного момента (сброс скорости и полная остановка). Подавляющее большинство тормозных механизмов являются фрикционными, то есть работающими за счет силы трения. Тормозной механизм поначалу кажется довольно сложным, но на поверку оказывается, что это относительно простая и необычайно надежная система с большим эксплуатационным ресурсом. В состав механизма входят:

— Суппорты. В пазах суппортов монтируются тормозные цилиндры, которые и прижимают колодки к диску/барабану;
— Тормозные диски. Весьма живучие элементы системы, работающий в условиях сильного давление и экстремальных температур. Охлаждаются диски, к слову, исключительно потоками воздухами. Современные дисковые тормоза имеют подвижный суппорт, предотвращающий неравномерное изнашивание колодок;
— Тормозные барабаны. Ключевые элементы системы барабанного тормоза. Если в дисковых тормозах диск сжимается колодками, то здесь, напротив, они разжимаются, упираясь в стенки барабана. Барабан относительно сложен и не так эффективен, как тормозной диск, но вместе с тем надежен. Барабанный тормоз нашел применения на задних осях;
— Тормозные колодки. Изначально неподвижные элементы, оборудованные фрикционными накладками и, опционально, датчиками износа. Основной «расходник» тормозной системы легкового транспорта.

Не менее интересен привод тормозной системы, т.е. управляющий элемент тормозного механизма. Систем привода бывает несколько:

— Механическая. Сегодня используется в стояночном тормозе. Представляет собой систему рычагов, тяг и тросов. В отдельных моделях авто стояночный тормоз приводится в работу не с помощью рычага, а за счет педали или же электронной системы;
— Гидравлическая. Основная система привода автомобильного тормоза. В ней компонуется тормозная педаль, усилитель и цилиндры, регулятор давления, а также специальные шланги и трубки (рабочий контур);
— Пневматическая. Данная система нашла применение в грузовых автомобилях. Как следует из названия, в ней используется сила сжатого воздуха. Включает в себя педаль, компрессор, ресивер, кран, тормозной цилиндр, а также пружину и шток;
— Комбинированная система привода. Довольна сложная система, включающая в себя приводы нескольких типов. Пример: электропневматика на некоторых грузовиках.

Нельзя не рассказать и о системе трубопроводов, которую владельцы автомобилей с гидравлическим приводом тормозов могут обнаружить под транспортным средством. По тормозным трубкам движется тормозная жидкость, через которую усилие может передаваться к каждому из тормозных механизмов. Тормозные трубки достаточно длинные, вследствие чего их изготавливают из металла (медь, реже сталь). Аналогичную функцию выполняют и тормозные шланги — передают усилие, возникшее в гидравлической системе, на тормозные цилиндры, которые затем действуют на колодки.

Как работает тормозная система
Теперь, когда читателю стало более-менее ясно, какие элементы включает в себя тормозная система, давайте разберемся с тем, как эти элементы работают в тандеме. В качестве примера возьмем наиболее распространенную гидравлическую систему:

— При нажатии на педаль тормоза в системе возрастает давление. Затем усилие передается главному тормозному цилиндру. В работу также включается усилитель, отвечающий за создание дополнительного усилия;
— Тормозная жидкость под давление движется по системе трубопроводов к колесным тормозным цилиндрам. Если тормозной жидкости слишком мало, она может подаваться из специального расширительного бачка;
— В работу включаются поршни колесных цилиндров — тормозные колодки соприкасаются с дисками или барабанами. Автомобиль начинает тормозить.

Давление в тормозной системе может достигать отметки в 15 Мегапаскаль. Здесь нельзя не отметить, что чем сильнее водитель будет жать на педаль тормоза, тем активнее будет отрабатывать вся система. Также отметим, что наиболее уязвимый, на первый взгляд, элементы тормозной системы — трубки — продублированы. Если вдруг одна трубка разгерметизировалась, то ее функцию возьмет на себя дополнительная. Таким образом существенно уменьшается вероятность полного отказа тормозной системы вследствие разгерметизации.

Убирая ногу с педали тормоза, водитель может не задумываться над тем, вернется ли педаль в исходное положение. Здесь начинает работать специальная пружина. В исходное положение также вернется главный тормозной цилиндр и тормозные колодки, которые будут отводиться отдельными пружинными элементами. Обратно будет вытеснена и тормозная жидкость, вместе с чем упадет и давление в системе.

Но как быть, если в системе случилась поломка? И этот вариант был предусмотрен инженерами. В автомобиле присутствует так называемая запасная тормозная система. Она включается в работу при аварийном и экстренном торможении, когда основная система торможения вышла из строя. «Запаска» может быть или часть рабочей системы, или же представлять собой отдельный узел.

Подробнее о стояночном тормозе
Наиболее простой стояночный тормоз, который в народе прозвали ручником, включает рычаг с храповым механизмом и от одного до трех тросиков. Вообще, ручник по своей сути является дополнением к рабочей гидравлической тормозной системе, хотя в отдельных автомобилях (ГАЗ-13, а также ГАЗ-21) тот работает в тандеме с трансмиссионным тормозом. В транспорте с пневматическими тормозами на передний план выходят т.н. пружинные энергоаккумуляторы.

В автомобилях с наиболее распространенными на данный момент дисковыми тормозами могут применяться несколько разновидностей стояночного тормоза:

— Барабанный;
— Винтовой;
— Кулачковый.

Стандартный барабанный механизм используется в системах с дисковыми тормозами, оборудованных несколькими поршнями. Менее сложные, на первый взгляд, винтовые ручники нашли применения в тех же тормозах, но имеющих один поршень. Он управляется вкрученным винтом. Вращение винта обеспечивается рычагом, который соединяется с тросом. Поршень двигается по резьбе, тем самым прижимая колодки к тормозному диску. В кулачковых ручниках движение поршня обеспечивается толкателем, привод которого соединен с кулачком. Последний соединен с рычагом при помощи троса, точно как и в винтовом ручнике. Толкатель начинает перемещаться при повороте кулачка.

Особых сложностей в эксплуатации ручного тормоза любой конструкции нет, однако автолюбитель важно знать о том, что это устройство требует бережного отношения. Так, например, не стоит ехать на ручнике, ведь это приводит к перегреву и быстрому износу тормозных дисков и колодок. На автомобилях с АКПП имеется режим «паркинг», однако его стоит использовать вместе с ручником. В первую очередь это позволяет дольше эксплуатировать механизм «паркинга». Во вторую, имея подключенный ручник, водитель снижает вероятность отката машины, припаркованной в крайне ограниченном пространстве.

Главные неисправности тормозных систем
Так как тормозная система включает в себя множество элементов, неисправностей тоже может быть много. Их условно делят на исправности усилителя тормозов (о них подробно рассказано в данном материале), неисправности тормозного механизма и привода. Обо всех, разумеется, нужно рассказать по-отдельности. Начнем с неисправностей дисковых тормозов:

— Повреждение, сильный износ или же загрязнение колодок;
— Износ или деформация самих дисков;
— Износ, ослабление крепежных элементов тормозного суппорта.

В первых двух случаях элементы меняют, причем как можно скорее. А во втором часто помогает чистка деталей и замена некоторых уплотнительных элементов. Подобрать уплотнители несложно – они входят в недорогие ремкомплекты тормозных суппортов. Что до тормозного привода, то неисправностей у него больше и выявить их иногда бывает не так уж просто:

— Заедание поршней или главного, или рабочего цилиндра;
— Повреждение тормозных шлангов или их засорение;
— Попадание в систему воздуха вследствие ослабления крепления;
— Утечка тормозной жидкости в одной или сразу двух вышеуказанных цилиндрах.

В вакуумных усилителях неисправности могут быть связаны или с повреждением вакуумного шланга, или с недостаточным разрежением в коллекторе, или с выходом из строя следящего клапана. Все эти элементы в случае чего нужно менять. По факту, вакуумный усилитель тормозов практически неремонтопригоден.

Конечно, не всякий владелец авто перед выходом на дорогу проводит тщательный осмотр всех систем и уже потом решает, можно ли садиться за руль. О большинстве неисправностей удается узнать лишь по ходу движения. И вот на что надо обращать внимание:

— При торможении автомобиль сильно отклоняется от прямой траектории. В этом случае нужно проверить все крепления, подвеску, убедиться в том, что тормозной диск и колодки не имеют механических повреждений. Также на СТО нужно проверить тормозных шланги, рабочий и главный цилиндры тормоза;
— Слышится сильный шум при торможении. Часто говорят, что тормоз визжит. Такое происходит при критическом износе или сильном загрязнении тормозных колодок. Тот же эффект дают тормозные диски с задирами на своем поверхности. Стоит отметить, что причиной появления шума могут быть низкокачественные тормозные колодки – хоть они и обеспечивают торможение, их стоит заменить;
— При торможении чувствуется вибрация педали. Проверить стоит в первую очередь ступичные подшипники, тормозные диски и крепления суппортов;
— К педали нужно прилагать значительные усилия. Нужно немедленно проверить вакуумный усилитель тормозов. В редких случаях причина кроется в заедающих поршнях рабочих цилиндров, а еще реже – в критически изношенных колодках;
— К педали нужно прилагать совсем малое усилие. В этом случае нужно проверить тормозные шланги и убедиться, что из главного тормозного цилиндра не уходит жидкость.

Как видите, отклонений от нормальной работы довольно много. В каждом случае систему нужно продиагностировать и провести ремонт как можно скорее. Как показывает практика, в подавляющем большинстве случаев неисправные компоненты тормозной системы нужно менять новыми, а не производить ремонт старых.

Выбор новых элементов тормозной системы и экскурс по брендам
Подбор новых деталей тормозной системы не таит в себе больших сложностей. Проблемы могут возникнуть разве что по ходу выбора неоригинальных шлангов и трубок – руководствоваться придется не столько кодами, сколько геометрией запчастей и имеющими данными о совместимости с вашей моделью автомобиля. В остальных же случаях автозапчасти можно искать по чему-то из следующего:

— Код детали. Зная коды оригинальных комплектующих, можно легко подобрать коды аналогов. В этом очень помогают современные интернет-магазины;
— VIN-код. Долгое время поиск по данному коду считался самым быстрым и надежным, однако с развитием электронных каталогов и составлением обширных кросс-баз удается обойтись вообще без использования VIN-кода;
— Данные автомобиля. В случае тормозной системе речь идет только о марке, модели, а также годе выпуска. Иногда могут потребоваться данные мотора. По данным авто чаще всего ищут в интернет-магазинах запчастей.

Но и здесь важно понимать, что покупая неоригинальные детали тормоза, автолюбитель рискует получить далеко не то качество, на которое он мог расcчитывать. А в случае со, скажем, тормозными диска, барабанами и колодками качество играет очень важную роль. Если в интересах автолюбителя купить хорошие детали тормоза, ему стоит обращать внимание на продукцию следующих фирм: ATE, Lucas-TRW, Zimmerman, Textar, NK, Sumitomo, Remsa, Raybestos (но только без индекса R в каталогах). На удивление хорошие, но при этом недорогие варианты можно найти в каталогах фирм Bosch, Rider, Mintex. Лучшим выбором является оригинал, однако в большинстве европейских автомобилей стоят комплектующие уже упомянутых ATE и Lucas-TRW, вследствие чего переплачивать за оригинал нет особо смысла. Также учитывайте, что основные компоненты тормозной системы подбирают и в соответствии с особенностями езды. Одним больше подойдут спортивные модели тормозов, а другим, напротив, классические тормоза для городской езды.

Вывод
В современных автомобиля нашли применение довольно сложные, но крайне надежные тормозные системы. Их относительно легко обслуживать, а современный рынок предлагает множество решений по комплектующим. Неисправности тормоза категорически не рекомендуется игнорировать, ведь это чревато не только снижением комфортности езды, но также и снижением безопасности.

Как работают тормоза в автомобиле: Объяснение

Многим водителям наверняка знакома такая ситуация, когда на дорогу неожиданно выбегает какое-нибудь животное, к примеру, кошка, собака, ну и т.д. Согласитесь с нами, достаточно неприятный момент. Ведь у водителя есть всего лишь доли секунды, чтобы отреагировать на данную ситуацию. В этот самый момент большинство из водителей обязательно нажмут на педаль тормоза будучи уверенными в том, что их машина начнет почти мгновенно останавливаться. Но почему мы с вами на все сто процентов уверены в тормозах машины? Хотелось бы знать, как работает тормозная система в автомобиле? Давайте вместе друзья с вами сейчас узнаем, как же эти тормоза используя науку останавливают тяжелую машину.

Наука «останавливаться».

Перед вами друзья парашютный тормоз который снижает скорость и кинетическую энергию, чтобы катапультировавшийся из самолета или с тренажера летчик благополучно приземлился на землю.

Если вы двигаетесь, то это означает, что у вас есть энергия, т.е., если быть точным — кинетическая энергия. Кинетическая энергия это такая энергия, которой обладает определенный объект, поскольку он имеет массу и скорость (скорость в определенном направлении). Чем больше будет масса (то есть, чем тяжелее объект) и чем быстрее вы или объект будет двигаться, тем больше кинетической энергии будет у вас или объекта.

Все это конечно хорошо, но, что делать, если вам вдруг нужно остановиться? Как же перейти от быстрого движения к тому состоянию, чтобы не двигаться вообще. Для этого вам или объекту необходимо избавиться от своей кинетической энергии.

Например, если вы прыгаете находу с высоты из летящего самолета, то лучшим способом потерять энергию для вас будет парашют. Благодаря гигантскому «мешку ткани» который летит вслед за вами, движение замедляется, то есть уменьшается скорость падения, а следовательно парашют помогает вам избавиться от вашей же кинетической энергии.

В результате парашют позволяет вам спокойно и плавно приземлиться на землю целым и невредимым.

Кстати, мощные драгстер-автомобили, которые являются рекордсменами по разгону с места а с ними и спорткары умеющие разгонятся до рекордных скоростей, также используют у себя для остановки парашюты. Но большинство обычных автомобилей, как вы сами знаете, используют для своей остановки и снижения скорости традиционную гидравлическую тормозную систему, которая была изобретена еще в начале 20 века.

Различные виды тормозов для разных видов транспорта

В легковых автомобилях, в грузовиках, в самолетах и в тех же поездах тормоза работают в целом и в принципе одинаково. В нашем мире существует множество и других видов транспорта, которые также обеспечены и оборудованы похожими видами торможения. Тормоза есть как ни странно, даже в ветровых турбинах. Вот краткое сравнение друг с другом некоторых распространенных в мире тормозных систем:

Велосипед

Если вы пользуетесь и катаетесь на велосипеде, то непременно знаете, что разогнавшись вам нечего бояться, так как в нужный момент, когда вы захотите остановиться, вы воспользуетесь тормозом предусмотренном в любом велотранспорте. Обычно для этого вы нажимаете на тормозной рычаг на руле и велосипед начинает снижать скорость, а происходит это за счет того, что металлический трос, идущий от тормозного рычага, тянет за собой небольшие суппорты расположенные непосредственно на колесе, заставляя тем самым толстые резиновые блоки прижиматься конкретно к колесу. В этот момент создается трение между тормозными резиновыми блоками и металлическим ободом колеса. В результате этого трения создается и выделяется тепло, а заодно начинает уменьшаться кинетическая энергия вашего велосипеда. В итоге этого вы безопасно останавливаетесь.

Паровоз

Тормоза на паровозе работают точно так же, как и в автомобиле. На фотографии вы друзья можете лицезреть паровозный тормоз. Он зажимает ведущие колеса локомотива, чтобы замедлить их ход. Но как же все-же поезд останавливается, если на самих колесах нет резиновых шин? Ведь для остановки необходимо трение в том числе и с дорожной поверхностью?

Все очень просто. Так как локомотив имеет огромную массу а его колеса не имеют резины, то это трение у железнодорожного локомотива создается именно из-за огромного веса, который непосредственно давит на колеса, которые прижаты к металлическим рельсам. В результате такого трения металлических колес с металлическими рельсами образуется и выделяется большое количество тепла, которое и снижает кинетическую энергию этого движущегося локомотива.

Мотоцикл

Мотоциклы (мотобайки) обычно имеют в своей конструкции дисковые тормоза, которые содержат внутри себя тормозные диски, суппорт и те же тормозные колодки. Тормозной диск, как правило, имеет по всей площади отверстия (или пазы). Принцип работы тормозов в мотоцикле достаточно прост, то есть: — сама тормозная колодка зажимается с помощью тросика, который, как и на велосипеде, может подходить к рулевому колесу или непосредственно к ножной педали. Как только мотоциклист нажимает на педаль тормоза или на тормозной рычаг, то тросик тут же начинает прижимать тормозные колодки к тормозному диску. Отверстия в тормозном диске помогают рассеивать выделяемое тепло при трении.

Самолет

В самолетах тормоза установлены непосредственно внутри самих колес. Это помогает пилоту остановить самолет на взлетно-посадочной полосе. Также в авиатехнике могут использоваться и воздушные тормоза, которые увеличивают сопротивление воздуха, что в итоге и замедляет самолет во время его полета. А еще самолет может тормозить и за счет обратной тяги своих двигателей, если пилот включит так называемый реверс.

Ветровая турбина

Как мы уже выше вам сказали, ветровые турбины тоже имеют у себя внутри тормозную систему. Она им необходима чтобы предотвращать и тормозить слишком быстрое вращение роторов (пропеллеров). У большинства ветровых турбин имеется прибор анемометр, который измеряет скорость ветра. Если скорость ветра поднимается выше безопасного уровня, то тут же автоматически активируется тормоз, который и приводит к замедлению вращения пропеллеров либо к их полной остановке.

Ну а высокая скорость ветра означают следующее, что при возможности от этих ветровых турбин можно было бы получать намного больше необходимой энергии, чем получают на сегодня. Но безопасность всегда бывает главнее.

Более детальный взгляд на автомобильные тормозные системы

Автомобильные тормоза на своей ранней стадии были удивительно примитивны по сегодняшним современным меркам. Вот перед вами друзья очень простая система с трением изобретенная и созданная американцем Джоном Ставарцем в 1910 году.

Когда вы нажимаете на рычаг тормоза (обозначен на картинке желтым цветом), то под заднее колесо этого транспорта (обозначено коричневым цветом) заезжает огромная тормозная колодка (синего цвета).

По сути автомобиль как-бы садится на колодку-башмак зубья которого сцепляются непосредственно с дорожной поверхностью, в результате чего машина начинает замедляться и в конечном итоге остановится.

Большинство автомобилей имеют два или три различных типа тормозных систем. Обратите ваше внимание друзья на передние колеса своей машины. Сразу за колесным диском вы увидите тормозные диски. Когда водитель нажимает на педаль тормоза, то с двух сторон тормозного диска начинают тут же зажиматься тормозные колодки из износостойкого материала.

В результате трения колодок с тормозными дисками начинает образовываться и выделяться тепло, а заодно снижается кинетическая энергия самого автомобиля, который в итоге всего этого начинает замедление. Как вы видите, это тот же самый принцип как и в мотоциклах и даже в велосипедных тормозах.

У некоторых марок автомобилей дисковые тормоза стоят и на задних колесах. Но у многих автомобилей до сих пор на задних колесах по-прежнему установлены барабанные тормоза, которые работают несколько иначе, чем дисковые тормоза. Вместо самого диска в таких тормозах используется тормозной барабан внутри которого, в полой области, установлены тормозные колодки, которые с помощью пружин и тормозных цилиндров при нажатии водителем на педаль тормоза, начинают прижиматься к самой поверхности барабана.

Ручной тормоз автомобиля тормозит и действует на задние колеса. Этот ручной тормоз активируется с помощью рычага расположенного внутри машины. Правда по сравнению с нажатием на педаль тормоза этот ручной тормоз менее эффективен и более слабее.

У быстро ускоряющего автомобиля имеется масса энергии и когда вы активируете тормоза (неважно какие,- барабанные, дисковые или ручной тормоз), то эта энергия в результате трения тормозных колодок с барабанами или тормозными дисками превращается в тепло.

Естественно, что 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 крепких материалов, которые не будут плавиться при высоких температурах. Например, для изготовления тормозных дисков, барабанов и тормозных колодок идеально подходят дорогие сплавы металлов, а также композиты или керамика.

Как работают тормоза в автомобиле

Перед вами друзья картинка описание: -Когда ваша нога нажимает на педаль тормоза, то тормозная жидкость в тормозной системе выжимается и направляется из узкого цилиндра в более широкий цилиндр. Такая система известна многим под названием, как гидравлическая система. Это позволяет значительно увеличить силу вашего тормозного усилия.

Теория.

Представьте себе следующее, сколько вам понадобилось бы личных сил, чтобы остановить например, быстроходную машину. Простое нажатие на педаль тормоза не могло бы создать той достаточной силы, чтобы активировать сразу все четыре тормоза таким образом, чтобы вы смогли в быстром темпе спокойно остановить свой автомобиль. Вот почему тормоза используют у себя гидравлику, а именно,- систему заполненных тормозной жидкостью трубок которые и увеличивают ваше тормозное усилие. Также, благодаря этой гидравлике тормозные усилия могут передаваться легко из одного места в другое за короткий промежуток (срок) времени.

Когда вы нажимаете на педаль тормоза, то ваша нога, по сути в это время, перемещает конкретный рычаг, который заставляет сдвинуть поршень в длинном узком тормозном цилиндре (главный тормозной цилиндр), который в свою очередь начинает далее двигать гидравлическую жидкость (тормозную жидкость) в сторону узкой трубки, которая расположена на конце тормозного цилиндра.

К этой трубке подключены, как правило, такого же диаметра другие трубки идущие на каждый тормоз автомобиля. Далее тормозная жидкость по узким трубкам попадает непосредственно в более объемные цилиндры, которые расположены на колесах.

Поскольку тормозные цилиндры распологающиеся на каждом колесе намного больше, чем сам цилиндр, который расположен в тормозной системе сразу после педали тормоза, то сила, которую вы изначально применили к педали тормоза значительно увеличивается. В результате чего эта самая сила и начинает сжимать тормозные колодки в каждом отдельно взятом тормозе колеса.

На практике.

1. 2. Когда педаль движется вниз, то она толкает рычаг который соединен с поршнем главного тормозного цилиндра.

1. 3. Рычаг толкает поршень (синий на картинке) и направляет его в узкий цилиндр, который заполнен гидравлической тормозной жидкостью (обозначена красным цветом). Когда поршень перемещается внутри цилиндра, то он начинает сжимать тормозную жидкость и толкает ее в узкое отверстие, которое расположено в конце цилиндра к которому подсоединена трубка. Это происходит примерно так же, как ручной насос выжимает и направляет воздух из цилиндра в тонкий шланг.

1. 4. В результате образовавшегося давления тормозная жидкость попадает в длинную тормозную магистраль, состоящую из тормозных трубок, которые как-раз подходят к каждому колесу. В результате такого нагнетенного давления главным тормозным цилиндром в систему, тормозная жидкость в конечном итоге достигает каждого колеса.

1. 5. Далее жидкость под давлением попадает в тормозные цилиндры расположенные в колесах, которые имеют сами по-себе больший размер, чем главный тормозной цилиндр (цилиндр в колесе обозначен, синим цветом).

1. 6. Когда жидкость попадает в тормозной цилиндр имеющий больший объем по сравнению с главным тормозным цилиндром, то в этот момент сильно увеличивается тормозное усилие, и происходит это как-раз из-за разницы объемов цилиндров в тормозной системе.

1. 7. В результате увеличенного давления жидкости в системе, поршень в тормозном цилиндре колеса начинает зажимать тормозную колодку прижимая тем самым ее к тормозному диску / барабану.

1. 8. В результате трения тормозной колодки и тормозного диска начинается необходимое замедление колесного диска, что в конечном итоге и останавливает машину.

Наш простой пример показывает основной принцип работы такой и подобной гидравлической тормозной системы. Ну а на практике все бывает немного сложнее.

На самом деле надо сказать следующее, что педаль тормоза фактически управляет четырьмя отдельными гидравлическими тормозными линиями идущими непосредственно на все четыре колеса. На нашем же примере мы показываем вам друзья принцип работы тормозов лишь всего на одном колесе автомобиля (вы знаете, что их четыре).

Для безопасности во всех автомобилях используется, как правило, два отдельных контура гидравлических тормозов. Это необходимо на тот случай, если из-за какой-то неисправности вдруг выйдет из строя один из двух тормозных контуров. 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, произошло это в 1919 году. Выше вы можете друзья видеть его улучшенную конструкцию гидравлической тормозной системы — середина 1920-х годов.

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 принцип работы такой, при нажатии на педаль тормоза поршень в цилиндре начинает двигаться не только за счет силы нажатия педали, но и благодаря движущейся силе самого транспорта.

Лугхэд и его брат Аллан были как говорится, пионерами в авиастроении. Они в свое время основали компанию под названием «Лугхед», известную как авиационное производственное предприятие.

Источник https://auto.vercity.ru/magazine/13730_kak_rabotaet_avtomobilnaya_tormoznaya_sistema/

Источник https://www.drive2.ru/o/b/520634699744280913/

Источник https://1gai.ru/baza-znaniy/vajno-znat/519132-kak-rabotayut-tormoza-v-avtomobile-obyasnenie.html