Как тормозит автомобиль

Тормозная система Вашего автомобиля – это одна из тех вещей, которые как только Вы о ней подумаете, тут же ломается (или Вы ее ломаете). И вот неожиданно Ваши тормоза начинают Вас сильно интересовать. Так зачем же ждать неприятного сюрприза? Общее понимание тормозной системы Вашего автомобиля позволит Вам сэкономить деньги и ездить в большей безопасности. В конце концов, чем больше Вы знаете, тем лучше Вы будете заботиться о Вашем автомобиле.

Спросите у своего приятеля физика, и он ответит Вам, что тормоза преобразуют кинетическую энергию движения автомобиля в тепло. Переводим на удобоваримый язык: тормоза служат для того, чтобы остановить автомашину. Или более точно, тормоза останавливают колеса. И в этом заключается большая разница, потому что даже самые мощные тормоза в мире не смогут остановить Вашу автомашину в том случае, если имеется небольшое или же вообще отсутствует сцепление с поверхностью дороги. До упора вдавите в пол педаль тормоза, и наверняка колеса перестанут крутиться, но автомашина будет весело продолжать скользить юзом. Вам же, с другой стороны, будет совсем не до веселья. Многие водители полагают, что занос автомобиля происходит в результате «отказа тормозов». Хотя фактически в данной ситуации имелась ошибка водителя, который не понял условия сцепления и не начал вести автомашину соответствующим образом.

Типичная тормозная система «пассажир-автомобиль» является относительно простой. Когда Вы нажимаете ногой на педаль тормоза, та сила, с которой Вы давите на педаль, передается на прибор, который называется главный тормозной цилиндр. Главный тормозной цилиндр имеет поршень, который оказывает давление на систему гидравлических тормозных трубок, которые ведут к каждому колесу автомобиля. На каждом колесе данная тормозная жидкость под давлением оказывает воздействие на тормоза, надавливая на поршень, который оказывает воздействие на тормозные колодки, которые охватывают и сжимают вращающийся барабан или диск. Трение замедляет вращение колес, и в, свою очередь, всего автомобиля.

Когда тормозные детали (тормозные колодки, и т.д.) почти стираются, металлические шайбы сконструированы таким образом, что они будут создавать визжащий шум, когда Вы будете нажимать на тормоз и это (надеемся) заставит насторожиться водителя и подскажет ему, что тормозная колодка нуждается в замене. Обратите внимание на это предупреждение. Стертая тормозная колодка обладает меньшим сопротивлением, нежели новая и это снижает эффективность работы тормозов. Плюс, в случае, если Вы в течение довольно длительного времени будет игнорировать данное предупреждение, Вы можете нанести серьезные повреждения роторам, барабанам, и другим частям. И даже если вы регулярно меняете тормозные колодки, обычно требуется небольшое дополнительное сервисное обслуживание после поездок на длинные расстояния. Поверхность барабанов и дисков стирается неравномерно при нормальной эксплуатации. Поэтому периодически требуется их повторная машинная обработка, чтобы они продолжали нормально работать.

Все современные тормоза во много раз мощнее, чем двигатель автомобиля. Поэтому при полностью открытом дросселе Вы можете легко остановить даже очень мощный автомобиль, нажав на тормоза. Все тормоза также имеют стояночный тормоз (иногда его называют ручной тормоз). Он работает независимо от основной тормозной системы. Стояночный тормоз обычно воздействует на задние колеса. Он приводится в действие вручную на тот случай, если откажет гидравлическая тормозная система.

Как лучше тормозить

Многие инженерные находки в течение всей истории автомобиля смогли существенно улучшить работу и надежность тормозной системы. Механические тормоза являются стандартными почти на всех современных пассажирских автомобилях. Они используют энергию двигателя для усиления работы тормозов. Поэтому Вам не приходится правой ногой выполнять всю работу. Для того чтобы избежать возможность неожиданного и полного отказа тормозов, современные автомобили снабжены в действительности двумя параллельными тормозными системами. Каждая система контролирует два колеса автомобиля. Таким образом, если одна система полностью откажет, то другая тормозная система все равно сможет остановить автомобиль (хотя и сделает это менее эффективно).

Сами тормоза с годами претерпели также существенные улучшения. Несколько десятилетий тому назад широко использовались тормоза барабанного типа, и они до сих пор используются на задних колесах у многих автомобилей. Данные тормоза используют в работе узел в виде барабана, который вращается вместе с колесом. Внутри барабана «башмаки» вместе с заменяемым фрикционным материалом прижимаются с силой к барабану, когда Вы нажимаете на педаль тормоза. Тормоза барабанного типа работают неплохо. Однако при этом образуется сильное тепло, которого достаточно, чтобы снизить эффективность торможения, если Вы делаете это слишком резко. Снижение эффективности тормозов происходит тогда, когда имеется резкое перегревание тормозов. Мощность торможения сильно падает, и тормозные детали и колодки могут выйти из строя.

Существенное улучшение произошло при использовании дисковых тормозов. В настоящее время они повсеместно используются на передних колесах почти у всех автомобилей. Дисковая тормозная система снабжена металлическим диском или ротором (или же сделанным из другого экзотического материала у некоторых гоночных автомобилей). Он вращается вместе с колесом. Также имеется стационарно установленный «кронциркуль», который во время торможения оказывает давление на диски с заменяемыми фрикционными материалами. Так как эти диски обдуваются сильным потоком воздуха, во время движения, данный тип тормозов менее подвержен перегреву и отказу в работе.

Дополнительно, часто происходит внутренняя вентиляция дисков, что позволяет увеличить воздушный поток. Возвращаясь назад, когда отказ тормозов был общей проблемой во время долгих крутых горных перегонов, водители переключали трансмиссию на более низкую скорость, и осуществляли торможение с помощью двигателя, который забирал на себя часть нагрузки, которая выпадала на тормоза. С современными тормозами этого больше не требуется, кроме ситуации, когда Вы тянете на буксире тяжелый груз вниз по склону.

Антиблокировочная тормозная Система

Автомобильные покрышки дают максимальное торможение, когда тормозное усилие передается на край колеса, но не более этого. Когда тормоза заблокированы и колеса идут юзом (скользят), уменьшается реальное торможение и теряется прямое рулевое управление. Электронная антиблокировочная тормозная система (АБС) дала большие преимущества в управлении автомобилем и сократила тормозной путь в большинстве ситуаций, в частности во время дождя или при поворотах. В АБС используется сочетание электронного и гидравлического управления, что позволяет выполнять нормальное торможение вплоть до точки остановки колес. Затем система вступает в дело и сокращает давление жидкости на тормоза, что позволяет колесам тормозить максимально дальше в данных дорожных условиях.

Стандартная система АБС снабжена сенсорами, установленными скорости на каждом колесе, они снабжают постоянной информацией центральный компьютер АБС. Компьютер использует эти данные для определения общей скорости автомашины и момента, когда начинается блокировка колес. Так как каждое колесо контролируется независимо (через четырехканальную систему АБС), тормозное давление ограничивается автоматически или сокращается только в отношении только того колеса, которое может быть заблокировано.

Менее сложной системой является трехканальная АБС. Она используется на некоторых автомобилях. Она позволяет осуществлять независимое управление каждым передним колесом по отдельности, но оказывает одинаковое тормозное влияние на оба задних колеса. Измеримые различия в работе между двумя типами АБС весьма незначительны. Оба этих типа АБС имеют существенные преимущества перед автомобилями, которые не оборудованы такими тормозами АБС. И когда колесо блокируется у того автомобиля, который не снабжен системой АБС, единственным способом заставить его снова вращаться и полностью восстановить контроль в движении состоит в том, чтобы водитель ослабил нажатие на тормозную педаль. Но это в свою очередь ослабляет торможение сразу на всех четырех колесах. Система АБС оказывается в состоянии обеспечить более короткий тормозной путь в трудных дорожных условиях, нежели обычная тормозная система, даже если автомобилем управляет водитель высокого класса.

Не нужно никакой специальной подготовки, чтобы ездить на автомобиле, снабженном системой АБС. Хотя, возможно, Вам придется переучиваться в отношении техники управления, которая была применима для автомобилей без системы АБС. При управлении автомобилями с устаревшей тормозной системой, водителям, как правило, объясняли, чтобы они “нагнетали” торможение на помпу, когда начиналась блокировка. Эта утрамбовка предназначалась для того, чтобы помочь обычному водителю избежать полной блокировки тормозов и скольжения вперед с потерей управления автомобилем. С системой же АБС Вам нужно будет просто нажать на педаль тормоза как можно сильнее для того, чтобы остановиться. Если имеется предельное сцепление, Вы можете почувствовать пульсирующие толчки на педали тормоза, что будет вполне нормальным явлением. В течение всего тормозного пути Вы можете контролировать управление и поэтому Вы можете уклониться и свернуть в сторону, чтобы избежать столкновения с препятствием.

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

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

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.

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.

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.

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.

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.

Подпишитесь на наш канал , поделитесь мнением о материале и расскажите о нём друзьям. Больше интересных статей — на нашем сайте .