Что значит вентилируемые дисковые тормоза
Дорожный бложик
Вентилируемые тормоза. Плюсы и минусы
Во время частого нажатия на педаль тормоза, или резком торможении автомобиля происходит более быстрое стачивание фрикционного материала с колодок о диск, об этом было написано несколько ранее. Но надо так же понимать, что в момент трения под действием температуры, материал превращается в мелкую сгоревшую пыль. Часть остатков этой пыли оседают на самих колодках, а остальная выветривается или скапливается на диске колеса. Вы наверняка видели это во время мойки автомобиля.
Слой этой пыли, скапливающийся на колодках, препятствует более быстрому и эффективному торможению автомобиля.
Тормозные вентилируемые диски в отличие от обычных тормозных дисков позволяют избежать и этой проблемы. Все благодаря тем же канавкам и отверстиям в диске, пыльный слой нагара фрикционного материала срезается, обновляя тормозные колодки, делая их более эффективными для торможения и уменьшая тормозной путь автомобиля в целом.
Как вы наверняка заметили, плюсы таких тормозов очевидны. Но, к сожалению, есть у них и один минус. Но о нем чуть позже.
Автомобиль для многих из нас эксплуатируется ежедневно, а например, для службы перевозки людей и вообще круглосуточно. Мало того перевозки осуществляются круглогодично и в мороз, и дождь, и летнюю жару. А как уже было отмечено, во время остановки автомобиля тормозной диск разогревается до огромных температур. Перепады этой самой температуры от времени года, а точнее от снега и дождя, пагубно влияют на раскалённый диск тормозов. Для диска это плохо. В результате этого он может потрескаться или лопнуть. Использовать его уже ни как нельзя. Прежде всего, это угроза жизни водителя и его пассажирам, не говоря уже о других участниках дорожного движения.
Теперь вернемся к минусу вентилируемых тормозных дисков. За счет опять же канавок и отверстий в диске, он становится менее прочным и тонким. А там где тонко, там и лопнуть может, особенно от перепада температур.
Это не означает, что такие диски плохи и их не стоит использовать. Стоит! Только следует регулярно проводить их осмотр во время замены колодок. И если есть предпосылки, тут же заменить деталь.
С дисковыми тормозами вроде разобрались, теперь пришло время поговорить о барабанных тормозах.
В отличие от дисковых отрытых тормозов, у барабанных тормозов колодки скрыты в барабане. Принцип работы таких тормозов не сложен. Сейчас более детально его и попытаемся рассмотреть. И так.
Чем отличаются вентилируемые тормозные диски от невентилируемых
Тормозной диск является одной из основных деталей конструкции тормозной системы автомобиля дискового типа. Представляет собой круглую металлическую деталь, которая крепиться на ступицу колеса. При торможении автомобиля диск, с двух сторон, зажимается специальными колодками, тем самым блокируя колесо, и снижая скорость транспортного средства.
Диски бывают двух типов — вентилируемые и невентилируемые. Отличие между ними, прежде всего, заключается в конструкции самой детали. Невентилируемый диск изготовлен из цельного монолитного материала, и не имеет специальных воздушных каналов для отвода тепла и пропуска воздушных потоков. Вентилируемый диск имеет между рабочими поверхностями полую область, которая предназначена для прохождения потоков воздуха и быстрого охлаждения детали. Внутри области расположены специальные металлические цельнолитые перемычки, которые выполняют как роль связки, так и используются в качестве крыльчатки для захвата воздуха при движении.
Вентилируемые тормозные диски
Преимущества и недостатки невентилируемых дисков
Диски такой конструкции имеют более долгий ресурс эксплуатации. Материал дисков более толстый, не имеющий полостей, меньше подвергается износу. Недостаток их в том, что при движение автомобиля диски подвергаются сильному нагреву, что приводит к некорректной работе тормозной системы — металл под воздействием высоких температур расширяется и начинает задевать тормозные колодки, из — за этого колеса проворачивается с трудом, и тоже нагреваются. К тому же нагрев передается на суппорт автомобиля, вследствие чего, поршень суппорта начинает «заклинивать». Еще, при остановке, после интенсивного торможения, температура диска повышается, из — за отсутствия естественного притока воздуха, это приводит к перегреву металла и потере рабочих свойств.
На дисках и на колесных ободах автомобиля, в результате работы тормозного механизма появляется черный налет от фрикционного материала колодок.
Плюсы и минусы вентилируемых дисков
Детали этой конструкции меньше подвержены нагреву при работе тормозного механизма, во время движения транспортного средства они не нагреваются до очень высокой температуры, как невентилируемые, и соответственно при остановке автомобиля не имеют свойства набирать температуру. При попадании колеса в воду, вентилируемый диск не дает деформаций и трещин, благодаря своевременному охлаждению. 
Вентилируемые диски с перфорацией рабочей поверхности имеют большую эффективность работы, прижимная поверхность таких дисков не загрязняется и не покрывается нагаром от фрикционного материала тормозных колодок.
Диски с перфорированной поверхностью, из — за своей рельефной поверхности подвергают более быстрому износу тормозные колодки автомобиля, срок эксплуатации которых снижается.
Минусом использования таких дисков становиться менее долгий срок эксплуатации, так как изготовлены они из более тонкого слоя металла. Перфорированная поверхность этих деталей сильнее подвержена механическому износу, от повышенной силы трения и соответственного рельефа.
Если человек передвигается на автомобиле в интенсивном городском цикле движения, где необходимо часто применять торможение, то лучше воспользоваться вентилируемым вариантом. Для частых загородных поездок, вполне подойдет невентилируемый вариант деталей.
Дисковые тормоза: основные характеристики, преимущества и особенности
Дисковые тормоза известны давно. Они хорошо себя зарекомендовали и на сегодняшний день используются очень широко. Но обо всем по-порядку.
В настоящее время существует два типа тормозных систем – барабанные и дисковые. Впервые тормозные механизмы дискового типа применили в конце 40-х годов XX в., а с 70-х барабанные тормоза на передних колесах заменили на дисковые на всех автомобилях.
В данной статье будет дано подробное описание дисковых тормозов, их преимущество перед барабанными аналогами, а также приведено описание составных частей данной тормозной системы (суппорт, тормозной диск, защитный экран). Кроме того, описаны преимущества и недостатки разных типов дисковых тормозов.
Преимущества дисковых тормозов перед барабанными
К преимуществам дисковых тормозов по сравнению с барабанными можно отнести следующие их качества:
Рис. 1 Тепловое расширение барабанного и дискового тормоза
При нагревании тепловое расширение тормозного барабана — увеличение внутреннего диаметра — приводит к увеличению хода педали тормоза или к деформации барабана, которая может вызвать резкое снижение тормозного действия (рис. 1). Тормозной диск, в свою очередь, представляет собой плоскую деталь, его температурное расширение происходит в сторону фрикционного материала, поэтому сжатие диска не может вызвать деформации, достаточной для того, чтобы повлиять на тормозные характеристики. К тому же центробежная сила отбрасывает загрязняющие материалы от тормозного диска наружу.
На рисунке 2 показано, почему дисковый тормоз охлаждается лучше барабанного. Охлаждающий воздух начинает охлаждать тормозной барабан только после того, как теплота, выделяющаяся при торможении, проходит через его стенки, в то время как трущиеся поверхности дискового тормоза открыты для доступа воздуха. Теплопередача от тормозного диска к воздуху начинается сразу после применения тормозов.
Рис. 2 Принцип охлаждения барабанных и дисковых тормозов
Возможность регулировки дисковых тормозов является еще одним их преимуществом. Проекция дисковых тормозов такова, что после каждого применения они саморегулируются из-за малого зазора между колодками и тормозным диском.
Устройство дискового тормоза
2 — тормозные колодки;
3 — прижимной рычаг суппорта;
5 — ось прижимного рычага;
6 — направляющая колодок;
7 — суппорт тормоза;
9 — штуцеры для удаления воздуха;
10 — тормозные шланги.
Основными деталями дисковых тормозов являются суппорт, тормозной диск, колодки, защитный экран. Рассмотрим эти элементы тормозной системы подробнее.
Дисковые тормоза разделяют на одно- и многодисковые. Самая большая и тяжелая их часть — это тормозной диск. Механизм работы однодисковых тормозов сводится к тому, что тормозные колодки с фрикционным материалом при торможении зажимают один тормозной диск. Многодисковые тормоза, применяющиеся обычно в авиации, имеют несколько вращающихся тормозных дисков, разделенных неподвижными дисками (статорами). На тормозном щите многодисковых тормозов расположены гидравлические цилиндры и поршни, которые управляют тормозными колодками и при выдвижении зажимают тормозные диски и статоры. Многодисковые тормоза полностью состоят из металла, а состав однодисковых тормозов включает органический и металлический фрикционный материал.
Материалом тормозного диска, как и тормозного барабана, обычно является чугун. Чугун обладает хорошей износоустойчивостью и хорошими фрикционными свойствами, имеет высокую твердостью и прочность при высоких температурах; он легко поддается механической обработке, и его стоимость относительно низка.
Размер тормозного диска равен его наружному диаметру и общей толщине поперечного сечения между двумя рабочими поверхностями. Диаметр тормозного диска обычно ограничивается размерами колеса, а вентилируемый тормозной диск всегда толще сплошного. Для дискового тормоза это общая площадь контакта с двумя тормозными колодками при одном повороте диска.
Большое значение отношения площади охвата на тонну автомобиля в хорошо спроектированных тормозах означает высокую эффективность тормозной системы. Площадь охвата дискового тормоза — это площадь трения тормозных колодок на обеих сторонах тормозного диска. Таким образом, более точно использовать Rp вместо Rr, однако поскольку в большинстве тормозов оба радиуса практически равны, для удобства расчета используется Rr, который легче измерить.
Тормозной диск прикрепляется к проставке, а та, в свою очередь, — к ступице колеса или фланцу моста. Проставка обеспечивает более долгий путь для передачи тепла от трущейся поверхности тормозов к колесным подшипникам, что позволяет поддерживать их температуру достаточно низкой. Проставки серийных автомобилей обычно изготавливаются из чугуна как одно целое с тормозным диском, а проставки гоночных автомобилей делаются как отдельная деталь из алюминиевого сплава. Недостатком проставок из алюминиевого сплава является более высокая, чем у чугуна, теплопроводность, что приводит к большему нагреву колесных подшипников.
Вентилируемые дисковые тормоза
Тормозной диск может быть сплошным или с вентиляционными каналами внутри него. В легких автомобилях обычно используются сплошные тормозные диски. Вентилируемые тормозные диски с радиальными охлаждающими каналами применяют на тяжелых автомобилях, требующих установки дисков максимально возможных больших размеров.
Мощные гоночные автомобили оснащены вентилируемыми тормозными дисками, при этом могут иметь место различия в толщине их боковых стенок. Чтобы температура на каждой стороне тормозного диска была одинаковой, на многих тормозах болидов ближайшая к колесу сторона тормозного диска тоньше, чем противоположная. Колесо сопротивляется прохождению охлаждающего воздуха к наружной рабочей поверхности тормозного диска, что делает ее более горячей, чем внутренняя сторона, поэтому большая толщина плохо охлаждаемой наружной поверхности тормозного диска способствует выравниванию температур их нагрева.
Тормозные диски гоночных автомобилей зачастую имеют криволинейные охлаждающие каналы, которые повышают эффективность действия воздушного потока. Тормозные диски для левой и правой сторон авто не взаимозаменяемы из-за криволинейности вентиляционных каналов. Тормозной диск с криволинейными вентиляционными отверстиями или наклонными прорезями для эффективной работы должен вращаться в определенном направлении. Правильное направление вращения по отношению к вентиляционным отверстиям и прорезям показано на схеме.
Типичные значения удельной площади охвата тормозов представлены в таблице для типичных автомобилей 1981/82 годов выпуска.
Типичные значения удельной площади охвата тормозов на тонну массы автомобиля
| Модель автомобиля | Удельная площадь охвата тормозов, кв. см/т | Модель автомобиля | Удельная площадь охвата тормозов, кв. см/т |
| Alfa Romeo Spyder | 1670,55 | Mitsubishi Lynx RS | 1212,6 |
| Audi 5000 Turbo | 1580,25 | Nissan Sentra | 1754,4 |
| Audi Quattro | 1638,3 | Peugeot 505 STi | 1735,05 |
| BMW 528e | 1670,55 | Pontiac J2000 | 1115,85 |
| Chevrolet Camaro Z28 | 1135,2 | Porsche 944 | 1954,35 |
| Chevrolet Corvette | 1841,8 | Renault Alliance | 1225,5 |
| Dodge Charger 2.2 | 1038,45 | Renault 5 Turbo | 1128,75 |
| Ferrari 308GTSi | 1038,45 | Renault 1,8i | 1219,05 |
| Ford Mustang GT 5.0 | 1044,9 | Subaru GL | 1090,05 |
| Honda Accord | 1141,65 | Toyota Celica Supra | 1444,8 |
| Honda Civic | 1102,95 | Toyota Starlet | 1264,2 |
| Lamborghini Jalpa | 1464,15 | Volkswagen Scirocco | 1277,1 |
| Mazda GLC | 1122,3 | Volkswagen Scirocco SCCA GT3 | 1960,8 |
| Mercedes-Benz 380SL | 1538,65 | Volvo GLT Turbo | 1560,9 |
Мощные автомобили имеют более высокие значения этого показателя по сравнению с экономичными седанами.
Возможные неполадки дисковых тормозных систем
При частом интенсивном торможении на вентилируемых тормозных дисках появляются трещины. Причина этого — термические напряжения и давление тормозных колодок на тонкие металлические стенки в каждом охлаждающем канале. Термические напряжения в тормозном диске с литой или прикрепленной болтами проставкой вызываются в месте их соединения из-за того, что температура тормозного диска в этом месте выше, чем температура проставки.
Наружная часть тормозного диска при его нагреве расширяется сильнее, чем холодная проставка. Это приводит к тому, что тормозной диск деформируется и изгибается, появляется его конусность, которая приводит к неравномерному износу тормозных накладок. Постоянно повторяясь, расширение и стягивание тормозного диска вызывают появление трещин. Опора каждой стороны вентилируемого тормозного диска и эффективное его охлаждение снижают вероятность появления трещин на нем.
Тормозные барабаны и тормозные диски спроектированы таким образом, чтобы противостоять самому тяжелому варианту появления термического напряжения при каждом применении тормозов, но многократные применения тормозов могут вызвать усталостные трещины. Если тормоза используются в режиме резкого торможения, необходимо чаще их проверять.
Суппорты дисковых тормозов
Рассмотрим подробнее устройство суппортов. Суппорты дисковых тормозов включают тормозные колодки и гидравлические тормозные цилиндры с поршнями, которые прижимают колодки к тормозному диску. Принцип работы всех суппортов дисковых тормозов одинаков: когда водитель нажимает на педаль тормоза, под давлением тормозной жидкости поршни перемещают тормозные колодки, которые зажимают тормозной диск.
Суппорты легковых автомобилей обычно изготовлены из относительно дешевого высокопрочного серого чугуна с шаровым графитом. Однако они достаточно тяжелые. Гоночные или вообще мощные автомобили обычно оснащены суппортами из алюминиевого сплава, их масса почти в два раза меньше чугунных.
Типы суппортов, их особенности
Существуют два основных типа суппортов — фиксированные и плавающие.
Рис. 4 Отличия суппортов разного типа
Фиксированные суппорты имеют большее число поршней (два или четыре), они больше по размеру и тяжелее плавающих суппортов. При работе в тяжелых условиях они допускают большее число экстренных торможений до наступления перегрева суппорта.
Плавающий суппорт перемещается в противоположном движению поршня направлении. Поскольку плавающий суппорт имеет поршень только на внутренней стороне тормозного диска, весь суппорт может смещаться внутрь, чтобы наружная тормозная колодка могла прижаться к тормозному диску. Плавающие суппорты меньше подвержены утечкам и износу, так имеют меньше движущихся деталей и уплотнений.
Фиксированные суппорты чаще всего применяют на гоночных автомобилях, а плавающие — на серийных.
Рис. 5 Тормозной диск с плавающим суппортом
Достоинством плавающих суппортов является легкость применения механического стояночного тормоза, так как в конструкции с одним тормозным цилиндром он легко управляется тросом, в то время как в фиксированных суппортах с поршнями на обеих сторонах тормозного диска это сделать сложнее. Недостатком плавающих суппортов является то, что они могут вызывать неравномерный износ тормозных колодок из-за перемещения самого суппорта.
Возможные неполадки суппортов
Рис. 6 Варианты деформации
Рис. 7 Суппорты с одним и двумя поршнями
Особенности эксплуатации дисковых тормозных систем
Для защиты внутренней рабочей стороны тормозного диска от попадания грязи и воды устанавливаются защитные экраны. Такое приспособление по своей конструкции напоминает тормозной щит барабанных тормозов. Защитные экраны оказывают сопротивление прохождению охлаждающего воздуха к тормозному диску, поэтому обычно не устанавливаются на дисковые тормоза гоночных автомобилей.
Что касается фрикционного материала дисковых тормозов, то он обычно приклеивается к боковой поверхности тормозных колодок, изготовленных из стального листа. Тормозные колодки продаются с уже прикрепленными тормозными накладками, повторно они не используются.
Нагрузка от тормозной колодки обычно не накладывается непосредственно на поршень в тормозном суппорте. На многих автомобилях между поршнем и тормозной колодкой устанавливаются противоскрипные шайбы, предназначенные для уменьшения шума, возникающего при вибрировании или дребезжании колодки по тормозному диску.
Подводя итоги
Мы рассмотрели устройство дисковых тормозных систем, особенности, преимущества, сильные и слабые стороны разных их типов. Из всего вышесказанного нетрудно сделать выводы о том, каким должна быть максимально эффективная тормозная система для гоночных автомобилей.
И помните, качественные дисковые тормоза — это в первую очередь ваша безопасность. Учитывайте это при выборе подходящего варианта тормозной системы для своего авто.
Вентилируемые диски для автомобилей
Большинство современных автомобилей с дисковыми тормозными системами оборудованы вентилируемыми дисками. Старые типы невентилируемых дисков остались в качестве оригинальных компонентов лишь на самых архаичных моделях легковых автомобилей. Постепенно этот тип тормозных дисков уходит и со вторичного рынка автокомпонентов.
В принципе, можно говорить о том, что невентилируемые модели тормозных дисков уходят с рынка. Они остались лишь на задней оси некоторых автомобилей.
Принципиальное отличие вентилируемого диска от невентилируемого заключается в том, что вентилируемый диск состоит фактически из двух дисков между которыми есть свободная полость. Диски скреплены друг с другом через специальные шпильки, но наличие между ними свободного пространства позволяет таким дискам более эффективно охлаждаться при торможении. А если меньше нагревается тормозной диск, то меньше нагреваются и тормозные колодки. Это обеспечивает более высокое качество торможения, особенно в экстремальных условиях, когда нужно экстренно затормозить. Обычные тормозные диски в такой ситуации нередко нагреваются до такого состояния, что происходит локальный перегрев тормозной жидкости (особенно, если жидкость тоже не новая). Она закипает и пузырьки газа, которые скапливаются внутри тормозной системы могут стать причиной провала педали тормоза.
Технология производства
По этой причине первые вентилируемые диски были в 2-3 раза толще обычного и установка такого диска требовала изменения конструкции подвески и тормозной системы. Впоследствии технология производства дисков была усовершенствована, что позволило разрабатывать вентилируемые модели, которые не сильно отличаются от цельных по толщине.
Ресурс вентилируемых дисков
Классификация
Вентиляционные диски, при всем своём внешнем сходстве, могут существенно отличаться друг от друга по конструкции и технологии производства. Так, например, диски можно делить на несколько групп по типу вентиляционных каналов.
Прямые радиальные каналы
В таких дисках каналы вентиляции расположены от центра к краю диска. Это наиболее распространенный тип тормозного диска. Они недорогие в производстве и отлично справляются со средними нагрузками и с агрессивной манерой вождения. Если такой диск имеет дополнительную перфорацию или насечки, которые помогают отводить тепло, то эффективность торможения становится почти такой же, как на более дорогих моделях с направленно радиальными каналами.
Направленно радиальные каналы
Вентиляционные каналы внутри диска закручены от центра диска по направлению к задней части автомобиля. При движении автомобиля воздушный поток поступает в такие каналы с большей интенсивностью, за завихрения. Это позволяет существенно улучшить охлаждение диска при торможении. Данные диски устанавливаются на мощные автомобили, которые допускают спортивный стиль вождения с резкими разгонами и частыми остановками. Стоимость такого диска, как правило, соответствует стоимости автомобиля. Для обычной машины эконом-класса такой диск в общем то не нужен, зато он активно используется в тюнинге (где также довольно часто встречаются модели с перфорацией и слотами-насечками).
«Лапа кенгуру»
Данный тип вентиляционного канала разработан и запатентован компанией DBA (Австралия). На нашем рынке такие диски встречаются крайне редко. Суть технологии заключается в том, что в конструкции диска присутствует множество соединительных перепонок, что положительно сказывается и на усилении воздушного потока и на и прочности диска.
Что же касается перфорации тормозных дисков, которая очень популярна у любителей тюнинга, то это палка о двух концах. С одной стороны, перфорация способствует увеличению поверхности рассеивания тепла и удалению газов, которые образуются при трении колодки о диск, из пятна контакта. Также перфорация не допускает «всплытия» тормозной колодки при попадании воды на рабочую поверхность диска в дождь или при проезде через лужи. Оказавшаяся на пути колодки вода выдавливается внутрь диска, откуда она выбрасывается наружу под действием центробежной силы.
Но вместе с этим, вода, которая попадает между двумя раскаленными дисками может стать причиной их преждевременного разрушения. Из-за перепада температур диск может потрескаться и даже лопунть. Отверстия могуть быть дополнительными концентраторами напряжений и начальными точками этих самых трещин. Поэтому автопроизводители не рекомендут устанавливать на «гражданские» автомобили нештатные диски с перфорацией. Они хороши на спортивной трассе, но могут оказаться небезопасными на обычной дороге.
Возможна ли замена?
Как быть если ваш клиент хочет заменить тормозные диски на своей машине с невентилируемых на вентилируемые? В первую очередь необходимо учитывать, что для каждой серии автомобилей рассчитываются индивидуальные требования к тормозной системе, исходя из массы автомобиля, скорости движения, учитываются требования и нормы тормозного пути.
