Почему автомобили используют дисковые тормоза, а не барабанные
Когда речь заходит о тормозах легковых автомобилей, существует две основные конструкции: барабанные тормоза и дисковые тормоза. Ранее мы уже упоминали о том, как разница в различных силах приводит к быстрому износу ваших передних автомобильных тормозных систем — а также автомобильных шин. Здесь, однако, мы рассмотрим различия в этих типах тормозов.
Обычно барабанные тормоза используются в грузовых автомобилях и других крупных грузовых автомобилях. Однако, хотя многие автомобили предпочитают дисковые тормоза, они часто используют смешанную или двойную тормозную систему — дисковые тормоза спереди и барабанные тормоза сзади. Таким образом, даже если у вас нет грузовика или промышленного транспортного средства, стоит знать о двух различных типах тормозов.
Как работают дисковые тормоза
Как следует из названия, центральным компонентом этих тормозов является большой вращающийся диск. Когда тормоза включены, суппорты прижимают тормозные колодки к диску, зажимая их. Именно это трение затем останавливает транспортное средство. Этот эффект аналогичен тормозной системе, наблюдаемой на обычных велосипедах.
Преимущества дисковых тормозов
Одним из ключевых преимуществ использования дисковых тормозов является то, что они более эффективны в жару. Это происходит потому, что диск расширяется и находится ближе к колодкам, даже когда суппорты и зажимы расслаблены. Таким образом, вам не нужно так сильно нажимать на педаль, чтобы сделать соединение и тормоз.
Точно так же дисковые тормоза менее склонны к деформации, обеспечивают лучшую тормозную способность и могут охлаждаться быстрее, чем барабанные тормоза. Это помогает им избежать затухания тормозов, где высокие температуры могут постоянно снижать тормозную силу ваших тормозов благодаря снижению трения.
Точно так же эти тормоза очень полезны и во влажных условиях. Вода смывается с диска, а не накапливается и предотвращает трение. Они также более доступны по цене, так как отдельные роторы или диски можно заменить, а не заменять целые компоненты.
Недостатки дисковых тормозов
Как недостаток, дисковые тормоза требуют большего гидравлического давления, чем барабанные тормоза. Они также обычно требуют антиблокировочной (или противоскользящей) тормозной системы, или АБС для краткости, что увеличивает затраты. Это гарантирует, что, несмотря на эффективность, дисковые тормоза более дороги в производстве, несмотря на то, что их легче обслуживать в долгосрочной перспективе.
Кроме того, поскольку они являются внешними, а не автономными, как барабанный тормоз, эти диски, как правило, генерируют большое количество внешнего шума. Конечно, шум шин также генерируется в зависимости от вашего выбора шины, но тормоза не могут быть полностью бесшумными при торможении по самой своей природе.
Как работают барабанные тормоза
Барабанные тормоза названы в честь большого барабана, содержащего саму тормозную систему. Внутри есть пара изогнутых тормозных колодок. Когда педаль тормоза нажата, ведомый цилиндр выталкивает обе эти тормозные колодки наружу, трясь о внутреннюю поверхность барабана для создания трения.
Преимущества барабанных тормозов
Барабанные тормоза просты с конструктивной точки зрения и могут работать с помощью собственных гидравлических приводов и механической конструкции. В результате они не требуют АБС-тормозов или помощи, которую оказывают дисковые тормоза.
Также стоит отметить, что барабанные тормоза не требуют дополнительной мощности и могут помочь умножить тормозное усилие, благодаря большим тормозным колодкам и создаваемому трению. Это также сервоэффект позволяет барабану легко фиксировать колеса.
Барабанные тормоза не могут легко вытеснять воду, что приводит к ржавчине и другим дефектам.
Аналогично, барабанные тормоза имеют противоположный эффект при высоких температурах по сравнению с дисковыми тормозами. В то время как диск расширяется ближе к колодкам, барабан расширяется дальше от колодок, требуя большего давления и мощности педали для достижения желаемого количества торможения. Чем жарче становится, тем труднее тормозить.
Хотя барабанные тормоза содержат пружины, помогающие сбросить положение колодок, тормозная сила рассеивается медленнее по сравнению с дисковыми тормозами. Это происходит из-за сервоэффекта тормозов, что делает их менее пригодными для высокоточного вождения.
Почему транспортные средства используют оба варианта
Очевидно, что как дисковые, так и барабанные тормоза имеют свою долю преимуществ и недостатков, поэтому неудивительно, что конструкторы транспортных средств предпочитают использовать оба варианта в своих автомобилях. Тем не менее, почему тормоза передней оси почти всегда имеют дисковую разновидность?
Как мы уже обсуждали ранее, доведение автомобиля до полной остановки требует много инерции и импульса. Независимо от того, как распределяется вес в вашем автомобиле, торможение приведет к тому, что это давление будет смещаться вперед на передние шины автомобиля и тормоза. Потому что варианты диска более разносторонни, регулирующ более большое количество жары, также, как вода и другое повреждение, они более надежны в фронте. Барабанные тормоза, с другой стороны, полезны в задней части, где они могут заблокировать колесо и применить большую силу.
Наличие автомобильных шин, подходящих для вашей среды вождения, также поможет при торможении.
Точно так же, поскольку дисковые тормоза работают в основном через гидравлику, они не идеальны для удержания автомобиля от движения с помощью силы тяжести. Это делает барабанные тормоза лучше для ручного торможения.
Конечно, стоит также упомянуть, что тип автомобильной шины, которую вы используете, также имеет жизненно важное значение. Зимние шины, например, часто фокусируются на том, чтобы обеспечить лучшее сцепление с дорогой, благодаря толстому протектору и направленному рисунку шин.
Влияние на шины
Шины со временем будут изнашиваться в результате использования, а также вашего выбора системы рулевогоуправления , подвески автомобиля и угла развала, но количество торможения, которое вы делаете, также меняет это.
Как уже упоминалось ранее, торможение смещает распределение веса вперед, где оно давит на передние тормоза (обычно дисковые тормоза) и шины. В результате хорошо поддерживаемое давление в шинах также будет полезно во время этого процесса.
Вы также должны помнить, что естественное замедление автомобиля-насколько это безопасно — поможет облегчить износ, вызванный как вашими тормозами, так и автомобильными шинами. Это не только предотвращает ненужные повреждения, но и является полезным способом повышения экономии топлива.
Барабанные и дисковые тормоза – отличия, преимущества и недостатки
С развитием автомобилестроения получили развитие две тормозные системы – барабанная и дисковая. Первая появилась раньше и сейчас в основном встречается на старых автомобилях и грузовиках, а также на легковых некоторых моделей. Вторая – сравнительно новая, широко распространилась в последнее время, и стала очень популярной.
Каждая система имеет свою конструкцию, свои достоинства и недостатки. Автолюбители могут встретиться как с одной, так и с другой, и даже с обеими сразу в одной машине. Поэтому рассмотрим их подробнее.
Устройство и принцип работы барабанных тормозов
Принцип работы очень прост – в закрытом барабане расположены две колодки, которые могут раздвигаться и путём трения об обод барабана обеспечивать торможение. В обычном состоянии они сведены к центру пружинами и разводятся при торможении или от ручника.
Эта конструкция появилась довольно давно, она использовалась еще на старых советских «Москвичах» и «Волгах», так как устроены барабанные тормоза в принципе очень просто.
С тех пор конструкция их принципиально изменилась мало, разве что несколько усовершенствовалась. Если раньше для привода колодок использовался тросик, то теперь это может быть гидравлика или электропривод. Так как работают такие барабанные тормоза длительное время без замены колодок, то они до сих пор применяются, и в комплексе с системой ABS дают вполне неплохие результаты. Специалисты Renault-Nissan довели эту конструкцию до совершенства и широко используют в своих моделях.
Чем отличаются дисковые тормоза от барабанных
Между дисковыми и барабанными тормозами – большая конструктивная разница. Общее у них только одно – торможение трущимися колодками и вращающуюся поверхность. Если во втором варианте колодки расположены внутри барабана и прижимаются к нему изнутри, то в первом колодки охватывают специальный диск. В этом главное отличие дисковых и барабанных тормозов.
Поэтому можно считать, что принцип работы тормозных систем одинаков, но устроены они по-разному. Соответственно, и преимущества с недостатками у них будут разными.
Дисковые тормоза известны также давно, они использовались еще на советских Жигулях. Но сначала они имели довольно сложную конструкцию. Их ставили на передние колёса, где они эффективнее. Так как на каждом колесе расположено две тормозных колодки, то для прижатия к диску каждой из них служил собственный гидроцилиндр. Сейчас на обычных бюджетных автомобилях используется один гидроцилиндр на каждое колесо – это сильно упростило конструкцию.
Устройство дисковых тормозов гораздо проще. Их просто разобрать, там мало деталей. А вот вскрыть барабан само по себе может быть проблемой – со временем крышка может прикипать. Да и деталей там больше, а устройство хитроумнее. В современных вариантах неспециалист может и не понять, как его разобрать и потом правильно собрать.
Еще одно большое отличие дисковой системы – хорошая вентиляция. При торможении на большой скорости – больше 100 км/ч, барабанный вариант в силу закрытой конструкции испытывает сильный перегрев. Дисковые тормоза открыты всем ветрам и хорошо охлаждаются воздухом. А ведь сейчас скорость 100-120 км/ч – это норма, и хорошее охлаждение очень важно. Тормозные диски, к тому же, стали применять вентилируемые, что еще улучшило характеристики, да и подшипники ступицы не перегреваются.
Эффективность процесса торможения
Прежде, чем делать вывод, что лучше – дисковые или барабанные тормоза, стоит уточнить, для каких условий. На небольшой скорости барабанная система очень эффективна, так как площадь трущейся поверхности большая. Поэтому их и используют на машинах, которые не разгоняются до больших скоростей, например, на грузовиках. Даже тяжелая машина эффективно тормозит с таким тормозом.
Но для легковых автомобилей эффективнее оказываются дисковые тормоза, как раз благодаря лучшему охлаждению. Барабанные при торможении на большой скорости слишком сильно нагреваются, а конструкция у них закрытая. Кроме того, из-за перегрева колодки могут прикипать к барабану.
Поэтому эффективность у этих систем разная на разных скоростях и на разных машинах. На легковых автомобилях некоторые производители используют обе системы – дисковую на передних колёсах, и барабанную на задних. Недостатки последней в виде неравномерного торможения компенсируются современными системами ABS. Так по максимуму используются преимущества обеих конструкций.
Стоимость обслуживания
В силу конструктивных особенностей стоимость обслуживания тормозной системы разного типа тоже будет разной. Главное, чем отличаются барабанные тормоза от дисковых – закрытая конструкция. Поэтому контролировать их износ и обслуживать сложнее. Чтобы вскрыть барабан и заменить колодки, обычно приходится обращаться в автосервис.
Открытые колодки и диск всегда на виду. При их износе это прекрасно видно, а замену деталей можно сделать своими силами, в гараже. Да и детали эти не такие уж и дорогие.
С другой стороны – барабанные тормоза обычно способны выдержать пробег от 120 тысяч километров и более, прежде чем потребуется замена колодок. А вот дисковые изнашиваются гораздо быстрее – даже при аккуратной езде на 80 тысячах потребуется замена, а обычно – на пробеге вдвое меньше. Поэтому, несмотря на более простую конструкцию, они требуют более частой замены деталей.
Что лучше — основные плюсы и минусы
Если сравнивать, барабанные тормоза и дисковые имеют разные плюсы и минусы. Первые имеют такие достоинства:
- Колодки хорошо защищены от грязи и пыли благодаря закрытому корпусу.
- Значительный ресурс колодок, выдерживающих большой пробег от 120 тысяч километров.
- Хорошо совмещаются с ручником.
Но недостатков гораздо больше:
- Конструкция тяжёлая и габаритная.
- При перегрузках сильно нагревается.
- Эффективность меняется в зависимости от температуры.
- При перегреве колодки могут прикипеть к барабану, а при сильном морозе – примёрзнуть.
- Передние колодки изнашиваются быстрее задних.
- Из-за закрытого корпуса внутри постепенно накапливается пыль, которая приводит к скрипу и усиливает износ.
А теперь сравним, какие тормоза лучше – дисковые или барабанные. Первые имеют такие плюсы:
- Легкая, компактная конструкция.
- Простота в сборке и дешевизна.
- Благодаря хорошему обдуванию воздухом обеспечивается эффективное охлаждение.
- От температуры практически не зависят. При нагрузках быстро остывают.
- Замена колодок и дисков очень простая, это возможно сделать своими силами.
- Износ прекрасно виден.
- Открытая конструкция, из-за чего возможно загрязнение. Это небольшой минус, так как любое загрязнение быстро стирается.
- Небольшой ресурс – от 40 тысяч километров, при аккуратной езде несколько больше.
- Если автомобиль долго простаивает, на дисках появляется коррозия. Требуется их предварительная обработка перед длительной стоянкой или придётся потом устранять ржавчину.
Поэтому дисковые тормоза и получили сейчас большое распространение, и это само по себе служит ответом на вопрос, что лучше, по крайней мере, для легковых автомобилей. А вообще, их более старший собрат, несмотря на солидный возраст, тоже продолжает использоваться, но только там, где имеет неоспоримое преимущество.
Тормоза дисковые и барабанные: отличия, плюсы и минусы
Хотя современные легковые автомобили оснащаются преимущественно одним типом тормозов – дисковыми, парк машин с задними барабанными тормозами всё ещё достаточно велик. Поэтому вопросы, связанные с устройством как барабанных, так и дисковых тормозов, их отличиями друг от друга, особенностями эксплуатации, обслуживания и ремонта остаются актуальными.
В необходимости содержать в исправном состоянии тормозную систему автомобиля давно уже не требуется убеждать даже далёких от техники водителей. Однако при техобслуживании машины многие автолюбители с удивлением обнаруживают, что конструктивно передние и задние тормозные устройства во многом отличаются, как разнятся и периодичность, и затраты на их обслуживание.
Общие принципы работы тормозных механизмов
Потребность в тормозах возникла, по-видимому, одновременно с изобретением наземного транспорта (неважно какого: велосипеда, конной повозки или автомобиля).
И принцип решения этой задачи был один и тот же: использование пары трения, в которой одна часть – колесо (или ступичная часть, жестко с колесом связанная), а другая, прилегающая по профилю к первой – накладка (башмак, колодка, планка – терминология значения не имеет). Такие тормоза стали называть колодочными. А если в качестве второй части использовалась замкнутая гибкая лента, то тормоза назывались ленточными.
Что же касается конструкции тормозного механизма и используемых материалов, то здесь на разных этапах развития технологии возникало множество интересных для практического применения вариантов.
Ленточные тормозные механизмы, появившиеся в начале прошлого века широкого распространения не получили (хотя в 30-х годах двадцатого столетия одно время даже превосходили по характеристикам колодочные). А вот колодочные тормоза приобрели широкое распространение в двух своих видах, получивших название по наименованию элемента, к которому прикладывается тормозное усилие: барабанные и дисковые тормоза.
Интересно, что вначале (1902 год) были изобретены дисковые тормоза, но при использовании пары трения металл-металл (других подходящих материалов тогда не было) возникал непереносимый скрип, к тому же попадание влаги и грязи резко снижало эффективность торможения. Поэтому практическое применение получили первыми именно барабанные тормоза.
Устройство и принцип работы барабанного тормоза
Конструкция барабанных тормозов упрощённо изображена на рисунке выше. Тормозной барабан (если быть точными – барабан без дна) жестко крепится к колесу (ступице), так, что имеет с колесом общую ось вращения.
Вдоль боковой внутренней стенки барабана расположены две тормозные накладки (колодки), выполненные в виде полуокружностей. А в промежутке между накладками установлен (закреплённый неподвижно по отношению к вращающемуся колесу) рабочий гидроцилиндр с двумя поршнями.
При поступлении тормозной жидкости под давлением в среднюю часть цилиндра рабочая часть поршней раздвигает накладки в месте установки цилиндра. Такое же перемещение через систему пружинных тяг создается в разрыве противоположном месту установки гидроцилиндра. В итоге накладки с усилием прижимаются к вращающемуся барабану.
Возврат элементов конструкции в исходное состояние по окончании торможения осуществляется за счет системы возвратных пружин. Регулировка зазора между накладками и внутренней поверхностью барабана производится также за счёт регулировки механических тяг.
В процессе торможения происходит интенсивное выделение тепла, которое влияет и на показатели надёжности и на функциональные показатели работающих тормозных механизмов. Схема теплообмена барабанных тормозов упрощённо представлена на следующем рисунке.
Тепловой поток, образующийся в паре трения, через внутреннюю боковую поверхность барабана (теплопроводность значительно выше, чем у накладки) рассеивается в окружающей среде. С учётом различных коэффициентов теплового расширения, накладка «выдавливает» боковую поверхность барабана в окружающую среду, постоянно стремясь увеличить зазор между накладкой и барабаном.
К материалам в паре трения барабанных тормозов предъявляются повышенные требования.
- Тормозной барабан изготавливается из высокопрочного чугуна – металла износостойкого и, к тому же, относительно дешёвого.
- В качестве материала накладки долгое время использовались смеси, содержащие вредный для окружающей среды асбест. После запрета асбеста широко используются композитные материалы, состав которых тщательно скрывается производителями.
Подробно о тормозных колодках мы писали в этой статье.
Устройство и принцип работы дисковых тормозов
Конструкция дисковых тормозов хорошо показана на рисунке выше. Так же, как и в барабанном тормозе, элемент к которому прикладывается тормозное усилие – диск, жёстко закреплён на ступице колеса и имеет с ним общую ось вращения. Но, в отличие от барабанного, в дисковом тормозе усилие прикладывается не к торцевой, а к боковым поверхностям тормозного диска.
На неподвижной относительно вращающегося колеса части закреплён суппорт – устройство для размещения рабочего гидроцилиндра и тормозных накладок, и перемещения последних по направляющим в заданном диапазоне.
Накладки расположены с двух сторон относительно плоскости вращения диска и как бы клещами зажимают его при торможении. На следующем рисунке представлена упрощённая схема выделения и рассеивания тепла в дисковых тормозах.
В отличие от барабанных тормозов тепловые потоки здесь направлены встречно, а отвод тепла происходит сразу в окружающую среду. Для более эффективного отвода тепла на поверхности тормозных дисков создают рисунок из канавок и сквозные отверстия.
Материалы, из которых изготавливают рабочие поверхности дисковых тормозов, аналогичны материалам для тормозов барабанных. Но, в связи с большей нагруженностью, они должны отвечать более жестким требованиям по физико-механическим характеристикам.
Наглядно работа дисковых тормозов показана на видео в конце статьи. Также авторы видеоматериала с помощью профессиональных технических средств сравнили эффективность барабанных и дисковых тормозных механизмов.
Чем отличаются дисковые тормоза от барабанных?
Оба типа тормозов были изобретены приблизительно в одно время (начало 20-го века) и вытеснение одного типа другим происходило постепенно, по мере развития технологий. На самом деле, использование дисковых тормозов несколько десятков лет сдерживалось отсутствием подходящего материала для изготовления накладки.
Преимущества дисковых тормозов
Основные преимущества дисковых тормозов обусловлены схемой расположения накладок и условиями работы. Встречные тепловые потоки в диске между накладками в процессе торможения обеспечивают равномерное расширение материала диска и «поджатие» к нему обеих накладок. А непосредственный контакт диска с окружающей средой обеспечивает эффективный теплообмен.
- В барабанных тормозах выделение тепла в окружающую среду происходит не напрямую, а через боковую поверхность барабана. Тепловое расширение этой части поверхности происходит при несимметричном сопротивлении внешней среды: с внутренней стороны «поджимает» накладка, а с внешней сопротивление отсутствует. Таким образом, охлаждение дисковых тормозов происходит лучше, чем барабанных.
- Кроме того, возникающие в процессе торможения изменения в зазорах рабочих поверхностей у дисковых тормозов обусловлены симметричными воздействиями и поэтому зазоры могут саморегулироваться, а в барабанных тормозах воздействия асимметричные и поэтому со временем требуются дополнительные регулировки.
- В дисковых тормозах в отличие от барабанных не скапливаются продукты взаимодействия трущихся поверхностей. Это механические частицы, образующиеся вследствие износа и газы, которые особенно опасны тем, что скапливаясь внутри барабана, являются в какой-то степени смазкой в зазоре пары трения.
Современные тормозные системы помимо механической и гидравлической систем включают ещё и электронную (например, хорошо всем известная антиблокировочная система тормозов). При этом конструктивно дисковые тормоза значительно лучше приспособлены для сопряжения с электроникой, чем барабанные.
Преимущества барабанных тормозов
В свою очередь часть достоинств барабанных тормозов обусловлена тем, что пара трения изолирована от воздействий окружающей среды.
- В дисковых тормозах после интенсивного торможения и попадания автомобиля в воду открытый тормозной диск легко может деформироваться или в нем могут появиться термические трещины, ведущие к разрушению. Барабанный механизм в таких случаях более защищен.
- Попадающие в зазор между дисками абразивные частицы, содержащиеся в грязи, хоть и отбрасываются центробежными силами при вращении диска, но существенно ускоряют процесс износа накладок по сравнению с барабанными тормозами.
- Кроме того, несмотря на большее количество деталей, ремонт и замена барабанных тормозов требует меньших трудозатрат, чем дисковых.
Таким образом, комбинированное применение разных видов тормозных систем: дисковые – передние, барабанные – задние для бюджетных автомобилей вполне оправдано и по настоящее время.
Плюсы и минусы дисковых и барабанных тормозов
Источник https://infoshiny.ru/stati/avtomobili-diskovye-tormoza-ne-barabannye
Источник https://drivertip.ru/osnovy/kakie-tormoza-luchshe-barabannye-ili-diskovye.html
Источник https://unit-car.com/ustroystvo/7-tormoza.html
Источник