Тормозные колодки: назначение, виды, правильный выбор

Тормозная система — одна из основ безопасности любого транспортного средства. Главная составляющая этой системы — тормозные колодки. О том, что такое тормозные колодки, как они устроены и работают в различных автомобилях, а также о выборе, замене и обслуживании колодок читайте в предложенной статье.

Назначение тормозных колодок в автомобиле

Сегодня на всех видах наземного транспорта используются принципиально одинаковые тормозные системы, основанные на использовании сил трения. Основу тормозных систем составляют фрикционные тормозные механизмы, устанавливаемые на колеса. В качестве трущихся деталей в них выступают тормозные барабаны или диски и тормозные колодки. Торможение автомобиля осуществляется прижимом тормозной колодки к тормозному диску или барабану посредством гидравлического или пневматического привода.

Торможение транспортных средств тормозными механизмами обеспечивается простым принципом преобразования одного вида энергии в другой. В момент контакта колодки с диском или барабаном между деталями возникает трение, в результате которого они нагреваются. Нагрев возникает вследствие перехода кинетической энергии движущегося автомобиля в тепловую энергию в месте контакта трущихся деталей. В результате такого преобразования скорость автомобиля падает или происходит полная его остановка.

Современные тормозные механизмы устроены таким образом, что эффективность и качество их работы в первую очередь зависят от конструкции тормозных колодок.

Типы и устройство тормозных колодок

Сегодня существует два типа тормозных колодок:

• Для барабанных тормозных механизмов;
• Для дисковых тормозных механизмов.

Колодки для барабанных тормозов имеют выполненную по радиусу рабочую поверхность, и их конструкция разрабатывается с учетом особенностей установки в тормозном барабане. Такие колодки используются на грузовых автомобилях и на многих легковых автомобилях с барабанными тормозами на задней оси.

Колодки для дисковых тормозов плоские и имеют меньшие габариты, их конструкция разрабатывается под возможность установки в суппорт. Такие колодки используются в передних тормозных механизмах всех современных легковых автомобилях и во многих грузовых, а в последние годы все чаще дисковые тормоза используются и на задней оси легковых и коммерческих автомобилях.

Но независимо от типа все колодки имеют принципиально одинаковое устройство. Основой колодки выступает металлический каркас той или иной формы (определяется типом и назначением колодки), в котором предусмотрены отверстия для установки колодки в тормозной механизм. На одной из сторон колодки (в барабанной колодке — на ее выпуклой части) находится фрикционная накладка, которая обладает высоким коэффициентом трения с металлом, и обеспечивает торможение при контакте с барабаном или диском. Накладки на современных дисковых колодках приклеиваются на специальный клей, а на колодках для отечественных грузовиков с барабанными тормозами накладки крепятся с помощью заклепок из мягкого металла.

Именно во фрикционной накладке заключается вся сложность особенность тормозных колодок. Для эффективного торможения накладка должна иметь высокий коэффициент трения о стальную, чугунную или алюминиевую поверхность барабана или диска. Поэтому накладки изготавливаются из сложных композитных материалов, ?рецепт? которых у каждого производителя свой и чаще всего является коммерческой тайной. Однако в общем случае накладка изготавливается из полимерных композиций, в ее состав могут добавляться минеральные (например, асбест, который сегодня запрещен) или органические волокна, стружка из мягких металлов (в основном используется медь, которая хорошо отводит тепло) и другие добавки.

Для чего нужны такие сложности? Дело в том, что колодки работают в сложных условиях, поэтому их фрикционные накладки должны не просто обладать высоким коэффициентом трения, а обеспечивать эффективное торможение в самом широком интервале температур (практически от -50 до +300°C), при резких перепадах температур, при попадании воды, в условиях повышенного запыления, в присутствии различных химических веществ и т.д.

Кроме того, использование специальной фрикционной накладки значительно понижает уровень шума при трении колодки о тормозной диск или барабан. Использовавшиеся на заре автомобилестроения стальные колодки издавали интенсивный скрип и другие неприятные звуки, которые не доставляли удовольствия. Сегодня же тормоза работают практически бесшумно.

С течением времени фрикционная накладка изнашивается, ее толщина уменьшается, и в какой-то момент колодка перестает эффективно выполнять свои функции — в этом случае необходимо произвести ее замену. Сегодня все чаще используются колодки, оснащенные датчиками и индикаторами износа — такое решение помогает производить своевременную замену тормозных колодок без постоянного контроля их толщины.

Датчики износа колодок бывают:

• Электронные (как раз их и называют датчиками);
• Механические (чаще всего их называют индикаторами).

В качестве электронного датчика выступает контакт, встроенный в массу фрикционной накладки на определенной глубине от ее рабочей поверхности. При износе колодки датчик оголяется, и при контакте с тормозным диском на приборной панели загорается соответствующий индикатор — в этом случае следует произвести замену колодок.

В качестве механического индикатора выступает простая металлическая скоба, установленная сбоку колодки на определенной высоте от рабочей поверхности фрикционной накладки. При износе колодки скоба постепенно приближается к тормозному диску, и в какой-то момент начинает о него тереться. В этом случае скоба начинает вибрировать и издавать характерный дребезжащий звук, напоминающий водителю о необходимости заменить колодку.

Как выбрать тормозные колодки?

Выбор колодок — ответственное дело, от которого зависит безопасность автомобиля. Низкокачественные колодки способны значительно понизить эффективность торможения и даже привести к трагическим последствиям. Можно дать несколько рекомендаций по выбору колодок для автомобиля:

• В идеальном случае следует использовать оригинальные колодки, рекомендованные производителем автомобиля (это дорого, но надежно);
• При выборе неоригинальных колодок предпочтение следует отдавать известным брендам;
• Поверхность фрикционных накладок качественных колодок должна быть ровной, с равномерно распределенными вкраплениями;
• По краям накладки недопустимы сколы, а сама накладка должна быть без трещин;
• Обычно металлическая основа колодок окрашена или имеет гальваническое покрытие;
• На колодке обязательно должны присутствовать штампы или иные отметки производителя, а также спецификации колодки;
• На упаковке колодок должна присутствовать полная информация о производителе, товаре и т.д.;
• Многие производители для подтверждения подлинности используют голограммы, особые отметки в определенных местах, специальные шрифты и т.д.

Также качество колодок можно определить и по цене. Например, для иномарок колодки не могут стоить слишком дешево, хотя многие отечественные образцы могут иметь цену в пару сотен рублей. А если на упаковке указано, что это оригинальные колодки, но цена их ниже, чем у оригинала, то это самый настоящий ?кот в мешке? — это могут быть переупакованные оригинальные колодки, а может быть и просто подделка. Так что при выборе обязательно нужно обращать внимание на спецификации и внешний вид колодок.

Поэтому следует выбирать оригинальные колодки от известных производителей, и покупать их в проверенных магазинах по объективным ценам — в этом случае вы гарантированно получите высокое качество, надежность и безопасность.

Эксплуатация, обслуживание и замена тормозных колодок

Для обеспечения эффективной работы и продления долговечности тормозных колодок необходимо соблюдать простые рекомендации по эксплуатации тормозов. Например, при затяжных спусках лучше использовать торможение двигателем, так как чрезмерный нагрев тормозов может значительно ухудшить эффективность их работы. А при проезде через глубокие лужи или после преодоления реки вброд следует несколько раз произвести кратковременный разгон и торможение для просушки тормозных механизмов.

Со временем тормозные колодки изнашиваются и требуют замены, обычно колодки служат 15-30 тысяч км пробега, однако здесь нужно ориентироваться на фактическую толщину фрикционных накладок или на датчик износа. Обычно колодки меняются при толщине накладок 2-3 мм. В современных легковых автомобилях колодки заменяются в сборе, во многих грузовиках (особенно в отечественных) предусматривается замена только фрикционных накладок. Замена колодок в каждом конкретном автомобиле производится согласно инструкции по эксплуатации.

Также нужно обращать внимание на некоторые признаки износа или повреждения колодок. В частности, возникновение шума при торможении, а также задержка при торможении и ?мягкая? педаль среди прочего могут свидетельствовать о деформации, возникновении задиров, поломке или плохом креплении колодок.

При соблюдении рекомендаций по выбору колодок, их замене и эксплуатации работа тормозной системы будет надежной и эффективной, а сам автомобиль — безопасным и комфортным.

Состав тормозных колодок: конструкция и нагрузки

Тормозные колодки – наиболее важный элемент тормозной системы. Именно от них зависит эффективность работы тормозов. Хорошие, правильные колодки будут не только долго и надежно выполнять свои функции, но и сохранят тормозной диск или барабан целым и невредимым долгие годы. Наоборот, плохие, некачественные колодки могут испортить тормозной диск, проделав в нем глубокие канавы, и т. д.

Тормозные колодки для дисковых тормозов

Тормозные колодки бывают разными. Причем речь идет не о конструкции и дизайне, а в первую очередь о материале фрикционных накладок, которые собственно и осуществляют торможение. Фрикционных смесей на сегодня существует превеликое множество. У каждой фирмы своя рецептура и свои ингредиенты. В состав смеси могут входить 15 и более различных компонентов. Их пропорции четко выдержаны. Любое изменение доли того или иного компонента может существенно изменить свойства будущих тормозных накладок, вплоть до их полной неработоспособности.

Основа фрикционной смеси – армирующий компонент. Именно от него зависит прочность, термостойкость и стабильность тормозных свойств изделия. В последние годы сложились устойчивые виды фрикционных изделий, получивших свое название, именно основываясь на их армирующем компоненте. Выделяются асбестовые, безасбестовые и органические (на основе органических волокон) компоненты.

Первые, как видно из названия, в качестве армирующего элемента используют асбест. Вредность этого материала для человека уже стала притчей во языцех. Во многих руководствах по ремонту и обслуживанию автомобилей говорится, что менять асбестосодержащие тормозные колодки и даже снимать колеса (если у вас такие тормоза) необходимо предельно осторожно, заблаговременно позаботившись о защите органов дыхания и зрения.

Безасбестовые представляют собой фрикционный материал, в котором роль армирующего компонента выполняют иные составляющие. Это может быть стальная вата, медная, латунная стружка, различные полимерные композиции и т. д. В бюджетных колодках производители используют смесь органических и неорганических волокон, балансируя между коэффициентом трения, изностойкостью и конечной ценой колодки. Если речь идет о дорогих колодках, хотя и предназначенных для дорожных автомобилей, то производители могут включать гранулы мягких металлов и искусственного графита, кевларовых и карбоновых волокон, таким образом увеличивая термостабильность фрикционного материала.

Самые современные на данный момент фрикционные материалы выполняют на основе органических волокон. У таких колодок наилучшие тормозные свойства. Недаром именно они устанавливаются на современные болиды Формула-1, где нагрузки на тормоза (по меркам городских автомобилей) просто запредельные. Ведь им приходится за считанные секунды или даже доли секунды снижать скорость машины с 300 до 60 км/ч. К сожалению, как и любых высокотехнологичных и наукоемких изделий, стоимость таких колодок доступна лишь таким «денежным» видам автоспорта.

И еще раз вспомним о тепле. Колодки также должны охлаждаться, но, в отличие от дисков, они как раз должны не пропускать тепло через себя. Нагреваясь, сами, они обязательно начнут греть рабочие тормозные цилиндры, а они, в свою очередь, тормозную жидкость, и если она закипит, тормоза перестанут работать, со всеми вытекающими последствиями. Вот почему столь важно обеспечить тепловой барьер между фрикционными накладками и металлической основой тормозной колодки.

Нагрузки на передние и задние тормозные колодки

При торможении передние тормозные колодки испытывают основную нагрузку, поэтому они изнашиваются быстрее задних тормозных колодок. Часто приходится слышать, что пока поменяешь задние тормозные колодки, износишь три раза передние тормозные колодки. В принципе, соотношение 1:3 верное.

Многие производители ставят на передние и задние тормозные колодки специальные устройства, предупреждающие об износе этого компонента. Они бывают механические и электронные. В первом случае изношенная задняя или передняя тормозная колодка начинает неприятно скрипеть. Во втором – в случае износа передней или задней тормозной колодки на панели приборов зажигается специальный индикатор.

При замене тормозных колодок лучше поменять все колодки. Например, если вы меняете задние тормозные колодки, то поменяйте колодки сразу на обоих задних колесах. В случае передних тормозных колодок поступайте аналогично. Это позволит избежать ситуации, когда новые и уже износившиеся колодки будут по-разному тормозить колеса, отчего автомобиль будет терять в управляемости.

Фрагменты статьи Ю.Буцкого и В.Карпицкого “О тормозных колодках потребителю – только факты”

Физика безопасности

Фрикционная накладка- важнейшая деталь тормозной колодки. Основные ее задачи- получение необходимых сил трения в процессе торможения и обеспечение стабильности коэффициента трения при изменении скорости вращения тормозного диска и давления в системе. Естественное желание изготовителей автомобилей (как, впрочем, и разработчиков и производителей тормозных накладок)- получение коэффициента трения, близкого к константе при любых условиях эксплуатации. Выполнить это требование нелегко, о чем свидетельствует весь мировой опыт. Можно говорить лишь о поиске оптимального сочетания свойств накладки.

Большинство современных тормозных накладок имеет коэффициент трения 0,35-0,45. Почему так? Чем плохи значения 0,28 или, положим, 0,55? С первой цифрой все понятно: заниженные фрикционные свойства приводят к увеличению времени торможения и тормозного пути, что отрицательно сказывается на безопасности. А хороши ли высокие фрикционные свойства? На первый взгляд — да. Но только на первый. На деле же увеличение коэффициента трения сужает диапазон воздействий на педаль от начала торможения до блокировки колес. И начинаются неприятности.

Судите сами: блокировка приводит к скольжению или юзу. Это недопустимо, как минимум, по двум причинам. Во-первых, ухудшаются устойчивость и управляемость автомобиля. Ведь сцепление колес с дорогой становится одинаковым во всех направлениях — что в курсовом, что в боковом. Во-вторых, увеличивается тормозной путь, поскольку сцепление с дорогой при скольжении колес значительно меньше, чем при качении.

Поэтому при высоком коэффициенте трения накладок требуется осторожность в «топтании педали», определенные навыки вождения и быстрая реакция. Особо опасны дороги, где чередуются участки с хорошим и плохим сцеплением колеса. Например, асфальт, гололед, асфальт, снег, снова гололед и это тянется на много километров. Или так: слева асфальт, а справа, ближе к обочине, жидкая грязь. В подобных ситуациях на машинах без ABS торможение может привести к потере управляемости и непредсказуемым последствиям. Такие случаи особенно опасны в условиях интенсивного движения с высокой скоростью.

О конструкции: взаимодействие осей

В подавляющем большинстве случаев на передней и задней осях автомобиля устанавливаются разные тормозные механизмы. Секрет прост: осям требуется неодинаковая эффективность торможения. Сегодня на многих легковых автомобилях и легких грузовиках наиболее распространена система Д-Б — то есть с дисковыми механизмами на передней оси и барабанными — на задней. Тормозные накладки в этих схемах различны — и по технологии изготовления и по набору компонентов фрикционной композиции. Однако они должны правильно взаимодействовать, то есть иметь согласованные фрикционные характеристики.

Напомним, что опережающая блокировка колес передней оси нарушает управляемость автомобиля, а опережающая блокировка колес задней оси приводит к потере устойчивости, провоцируя занос и опрокидывание. Поэтому эффективность торможения каждой из осей должна находиться строго в своих рамках — это и есть основа безопасности. Коэффициент трения зависит от давления между накладкой и контртелом (диском или барабаном), от скорости и, конечно, от температуры.

Более стабильными являются дисковые тормозные механизмы. Они в меньшей степени теряют эффективность с ростом указанных факторов. Кроме того, им не так страшно попадание воды, масла и грязи на поверхности трения. А вот накладки барабанных тормозов более капризны. Многие знакомы с ситуацией, когда после форсирования большой лужи барабанные тормозные механизмы просто-напросто перестают работать. При интенсивном пользовании тормозами эффективность торможения каждой из осей автомобиля изменяется — причем (внимание!) не пропорционально друг другу. Отсюда видно, сколь легко может быть нарушено правильное взаимодействие передних и задних механизмов в процессе торможения.