Какие тормоза лучше: дисковые или барабанные?
Основная роль при торможении автомобиля лежит на тормозных механизмах. Они за счет сил трения замедляют вращения колес.
Рабочая тормозная система легкового автомобиля состоит из двух основных составляющих – привода, который обеспечивает передачу и увеличение усилия, и исполнительных механизмов, установленных на каждом колесе. В их задачу входит преобразование усилия в силу трения.
Типы тормозных механизмов и особенности конструкции
На легковых авто распространён только один тип привода – гидравлический, рабочих механизмов – два типа:
От первого типа постепенно отказываются в пользу второго ввиду определенных особенностей. На автомобилях может быть разная компоновка исполнительных механизмов: только дисковые (встречается все чаще), все барабанные (остались только на грузовых авто), комбинированная (на передней оси – дисковые, сзади – барабанные).
Барабанный тип
Состоит вся конструкция из подвижных и неподвижных элементов. Основным из подвижных является барабан, выполненный в виде чаши. Он установлен на оси (через подшипники), что обеспечивает легкость вращения. К нему крепится колесо, при движении оба они крутятся с одной скоростью.
Неподвижной частью выступает щит, зафиксированный на ступице. К этому щиту прикручены гидравлический цилиндр с поршнями и опора колодок.
Тормозные колодки изготовлены в виде полумесяцев. Для увеличения сил трения на внешней стороне их закреплены фрикционные накладки.
Вершинами колодки упираются в поршни цилиндра и опоры. В таком положении они фиксируются стяжными пружинками и прижимами. Поверх этих колодок располагается барабан.
Функционирует такой механизм просто: при нажатии на тормозную педаль рабочая жидкость под давлением поступает в цилиндр механизма. Создаваемое давление выталкивает поршни из цилиндра. Поскольку на них опираются вершины колодок, то перемещение поршней сопровождается их расхождением. Из-за этого колодки накладками прижимаются к внутренней рабочей поверхности чаши, и между ними возникает трение, которое замедляет скорость вращения барабана вместе с колесом. После отпускания педали давление в цилиндре падает и пружины стягивают колодки в исходную позицию. Происходит растормаживание колеса.
Видео: Барабанные или дисковые тормоза. Что лучше? Просто о сложном
Дисковые тормоза
В дисковых механизмах применяется иная конструкция. У нее основным рабочим элементом выступает диск, установленный на ступице. Тормозные колодки (в виде пластин) с фрикционными накладками располагаются по бокам диска.
Поверх этого установлен суппорт с рабочим цилиндром. На некоторых авто использовался суппорт с двумя поршнями, каждый из которых воздействовал на колодку.
Но чаще применяется однопоршневая конструкция суппорта, но при этом для обеспечения прижима обеих колодок его сделали подвижным.
Работает этот механизм так: при возникновении давления поршень выходит и прижимает к боковой рабочей поверхности диска одну колодку. При этом возникает противодействующее усилие, из-за которого суппорт смещается на направляющих и начинает корпусом прижимать вторую колодку. За счет этого перемещения достигается равномерное распределение усилия прижима.
Как видно, оба механизма используют разные способы получения трения, в первом случае для срабатывания механизма нужно колодки развести, а во втором – прижать.
Так какие лучше и какие у них недостатки?
По сравнению с дисковым вариантом, у барабанного преимуществ не так уж и много:
- Закрытая конструкция исключает попадание грязи между элементами трения, из-за чего служат они дольше.
- Барабан — массивный элемент, поэтому он «не боится» резких перепадов температуры.
- В барабанных механизмах легче организовать механическую блокировку колес (стояночный тормоз). Для этого достаточно установить дополнительный рычаг, перемещение которого обеспечит разведение колодок и удержание их.
- Большая площадь контакта накладок с диском (за счет увеличенных габаритных размеров) обеспечивает высокое тормозное усилие.
Что касается недостатков, то их у барабанных тормозов тоже немало, причем многие из них переплетаются с достоинствами:
- из-за закрытой конструкции продукты износа рабочих поверхностей не отводятся и попадают между трущимися поверхностями, снижая силу трения;
- трение сопровождается сильным нагревом, который в барабанном механизме в недостаточной мере отводится. Из-за этого барабан расширяется (поскольку он металлический), и для создания должного прижима водитель дожимает тормозную педаль, иначе эффективность торможения снизится;
- неравномерный износ колодок. Поршни не способны равномерно прижать их, поэтому контактируют они с барабаном не всей площадью;
- ряд составных элементов находится в закрытом пространстве, поэтому при разрушении отколовшимся частям деваться некуда. Они могут попасть между колодками и барабаном, что приведет к блокировке механизма.
Видео: Тормоза дисковые и барабанные: плюсы и минусы
Положительные качества дисковых тормозов:
- Высокая эффективность (на 20% выше, чем у барабанных). И здесь свою роль тоже играет тепловое расширение. Диск от нагрева расширяется, что увеличивает силы трения без дополнительного воздействия на колодки.
- Открытая конструкция хорошо вентилируемая, обеспечивает отвод тепла.
- Продукты износа удаляются и не попадают на трущиеся поверхности, добавляют эффективность работе механизма.
- Попадающая на диск влага тоже удаляется с поверхности.
- Колодки прижимаются к диску всей рабочей поверхностью.
Но и без недостатков тоже не обошлось. У дисковых тормозов они такие:
- диск чувствителен к резким перепадам температуры. Интенсивное торможение с последующим заездом в лужу становится причиной коробления (нарушения геометрии рабочих поверхностей);
- износ колодок и дисков становится причиной частого проведения технического обслуживания с заменой расходников;
- сложность использования дисковых механизмов для организации стояночного тормоза;
- грязь, попадая на рабочие поверхности, обеспечивает интенсивный износ.
Если рассматривать компоновки механизмов на авто, то комбинированная является пока самой оптимальной. Дисковые обладают высокой эффективностью, а барабанные не требуют частого обслуживания. Поэтому такую компоновку используют очень многие производители для автомобилей бюджетной и средней ценовой категории. Но барабанные механизмы постепенно вытесняются дисковыми.
Как работает тормозной диск и чем он лучше барабана: разбираемся вместе с Ferodo
Злые языки людей недалеких или просто медлительных быстро окрестили «тормозами». И, надо сказать, очень зря. Не только с точки зрения этики, но с точки зрения техники: тормоз – штука сложная, умная и очень быстрая. Конечно, в начале своего развития тормоза действительно были примитивными, малоэффективными и не очень надежными, но за сотню лет своей истории они сильно изменились.
Немного истории
Необходимость в тормозах появилась практически сразу после изобретения колеса, однако предки пару тысяч лет назад не стали торопить события и долго ездили на колесницах без тормозов в нашем привычном понимании. Однако к появлению карет тормоза уже поспели: это были механизмы, воздействующие непосредственно на колесо. Колодка, прижимаемая рычагом к внешней поверхности колеса, не могла эффективно остановить конный экипаж, но помочь лошадям была вполне способна. Но тут изобрели резиновые шины, и механизм с прижимом колодки к колесу ушел на пенсию. По крайней мере, в дорожном транспорте: сегодня механизмы с внешним прижимом успешно работают на железной дороге, хотя и там альтернатив им хватает. На обычных же дорогах кареты обзавелись ленточными тормозами: барабан на оси останавливался тормозной лентой, натягиваемой рычагом. Однако эффективность такой схемы тоже быстро была признана недостаточной, так что инженеры продолжили работать над изобретением новых механизмов.
Результатом этой работы стали два фундаментальных механизма, которые работают в автомобилях по сей день: барабанный и дисковый тормоз. Появились они практически одновременно, в самом начале 20 века, однако на первых порах барабанные механизмы захватили лидерство. Дело было не только в авторитете Вильгельма Майбаха, который установил на изобретенный им автомобиль барабанные тормоза, и Луи Рено, который запатентовал конструкцию с полукруглыми колодками. Барабанные тормоза были проще, а разработка фрикционных материалов способствовала их популяризации. Ключевым этапом в развитии фрикционных материалов стало создание тормозных накладок на основе асбеста и фенолформальдегидных смол, и сделала это в 1902 году компания Ferodo. В общем, начало века стало по-настоящему отправной точкой в развитии тормозных систем.
Однако дисковым механизмам потребовалось время, чтобы догнать барабаны и стать популярными. На ранних этапах у них было больше проблем, чем преимуществ: не было подходящего материала для изготовления дисков, в отсутствие усилителей система с механическим приводом требовала большего усилия по сравнению с барабанной, и даже гидравлический привод не решил вопрос из-за отсутствия нормальной тормозной жидкости. В общем, вопросов было больше, чем ответов, поэтому поначалу применение дисковых тормозов было эпизодическим. Одним из пионеров их применения был Уильям Ланчестер, но и он на тот момент не смог сделать дисковые механизмы конкурентным преимуществом своих машин. К примеру, на автомобилях Lanchester в начале 20 века диски из-за ограниченного выбора материалов были бронзовыми, что не способствовало их износостойкости. Однако полученный им патент все же стимулировал не только его самого к продолжению работы над совершенствованием дисковых тормозов.
Реальное развитие дисковая схема получила спустя еще 25-30 лет. К тому моменту был отработан гидравлический привод, а для снижения усилия на педали до приемлемого был внедрен вакуумный усилитель. Правда, в 30-е годы вакуумный усилитель в основном внедрялся на американские машины с барабанными тормозами, поскольку те все еще были дешевле и проще в производстве. Однако грядущий переход от барабанов к дискам уже был осязаем и неизбежен. Правда, в потребительском сегменте его сильно задержала Вторая мировая война. В военное время дисковым тормозам, разумеется, тоже уделяли внимание, однако они применялись и совершенствовались на танках и самолетах, а не на легковых машинах. Ну а после войны, на рубеже 40-х и 50-х, такие механизмы начали впервые появляться и на серийных автомобилях.
Разумеется, развитие дисковых тормозов сопровождалось совершенствованием конструкции и материалов. Помимо вакуумных усилителей и более эффективной тормозной жидкости, которая не закипала при торможении, важным этапом был переход к чугуну в качестве материала изготовления тормозных дисков. Причем серый чугун стал настолько эффективным решением, что применяется и поныне в подавляющем большинстве автомобилей. Чугун, правда, не решил полностью старые проблемы. Если охлаждение удалось улучшить за счет отливки вентилируемых тормозных дисков, то коррозия, пусть и внешняя, осталась верным спутником дисковых тормозов. О коррозии мы, впрочем, еще поговорим – а пока перейдем от древней истории к современной и вспомним, как эффективность дисковых тормозов выросла в последние десятилетия.
От чего зависит эффективность дисковых тормозов?
После получения практически идеального рецепта из нормальных чугунных дисков, качественных колодок и стойкой к перегревам тормозной жидкости на основе полиэтиленгликоля и его эфиров, развитие дисковых тормозных систем пошло в основном по экстенсивному пути. Переход к вентилируемым дискам состоялся быстро, ведь охлаждение было одной из ключевых задач повышения эффективности тормозов. А вот дальше начался поиск идеального баланса между диаметром тормозного диска, его конструкцией, материалом его изготовления и устройством тормозного механизма. Ведь с учетом того, что чугунный диск весьма прочен, отлично держит нагрузки и хорошо рассеивает тепло, на него можно и нужно хорошо давить. И здесь на сцену вышли многопоршневые конструкции. Тут все тоже несложно: если базовый тормозной механизм с плавающей скобой предусматривает наличие всего одного поршня, который давит на диск и прижимает к нему колодки с обеих сторон, то увеличение числа поршней и, соответственно, площади колодок позволяет повысить эффективность торможения без значительного увеличения диаметра самого диска. А это условие куда важнее, чем может показаться: ведь чугунный диск немало весит, так что повышение эффективности тормозов исключительно за счет увеличения площади диска – путь практически тупиковый из-за неоправданного роста неподрессоренных масс.
В борьбе за неподрессоренные массы родились не только многопоршневые механизмы, но и составные диски. Ведь тормозной диск фактически состоит из двух частей: ротора, на который давят колодки, и центральной части, которая крепится к ступице. При этом работа по созданию тормозного усилия ложится главным образом на ротор, да и охлаждать нужно именно его. А вот на материале центральной части можно и нужно сэкономить килограмм-другой. В этом, собственно, и состоит суть составных дисков, в которых центральная часть выполнена из более легкого материала вроде алюминиевого сплава, а ротор, прикрепленный к ней винтами или заклепками, – из традиционного чугуна.
Следующим шагом здесь стала замена чугуна на более легкие материалы, такие как углеродное волокно и керамика. Казалось бы, вот он – новый прорыв, ведь карбон-керамические тормоза можно делать сколь угодно большими из-за их небольшой массы, а их износостойкость и термостойкость лишь укрепляют веру в прогресс. Однако на практике оказалось, что диски из углеродного композита хороши лишь при экстремальных нагрузках, когда рабочие температуры переваливают за тысячу градусов. В гражданских же условиях «холодные» тормоза работают гораздо менее эффективно, и в основном именно эта зависимость эффективности от температуры ограничивает их применение на массовых машинах.
Таким образом, главным материалом тормозных дисков потребительского уровня остается высокопрочный чугун с шаровидным графитом, а основной фокус делается на качестве изготовления и эффективности охлаждения. Важными в этих условиях становятся технологии производства: качество сырья и литья, чистовая обработка поверхностей, а также отработанная процедура стендового и практического тестирования для контроля качества. Все это доступно крупным производителям тормозных компонентов с большим опытом и историей производства – таким, как Ferodo. Именно Ferodo, как мы помним, более века назад дала толчок к развитию тормозных систем своими разработками в области фрикционных материалов. А сегодня продукция Ferodo является частью обширного ассортимента, предлагаемого подразделением DRiV корпорации Tenneco. Компания выпускает полный ассортимент тормозных компонентов, включая диски, колодки, суппорты, гидроцилиндры и шланги тормозной системы, тормозные жидкости и многое другое.
А теперь на секундочку вернемся к коррозии, о которой мы говорили выше. Для чугунных дисков окисление – проблема все же не эксплуатационная, а эстетическая: чтобы чугунный диск съела ржавчина, потребуется не один десяток лет, а вот поверхностная коррозия появляется на нем уже спустя несколько месяцев, особенно в условиях агрессивной среды вроде дорожной химии. И у Ferodo есть решение этого эстетического вопроса: диски с технологией Coat+, имеющие цинк-алюминиевое гальваническое покрытие для защиты диска от коррозии. Эта технология надежно защищает от коррозии не только ступичную часть диска, но и внутренние каналы охлаждения, обеспечивая требуемую эффективность отвода тепла при торможении. То есть жизнь владельцев красивых машин, которые уделяют внимание мелочам и не любят видимые внешние дефекты, становится немного проще: диски с технологией Coat+ сохраняют свой изначальный внешний вид долгие годы – при условии правильной эксплуатации и, конечно же, ухода.
Заключение
Завершая разговор о тормозах, обычно говорят об их важности, о том, что экономить на них, как и на шинах, нельзя, а также о том, что тормоза – это главное условие безопасности. Хорошие колодки – не просто те, что не скрипят. Хорошие диски – не просто те, что вышли с завода ровными и круглыми, а те, что выполнены из качественного материала, имеют эффективное охлаждение и, соответственно, не деформируются при активной эксплуатации. Конечно, даже покоробленные диски в ряде случаев можно проточить, но чудес обычно не бывает: если они испортились раз, то испортятся и второй. Мы с этими прописными истинами, разумеется, согласны, а потому рассказываем не только о теории, но и о выборе качественной продукции – такой, как Ferodo. Уж если этому бренду более 120 лет и специалисты Ferodo разрабатывали и производили детали тормозной системы и для повозок в далеком 1897 году, и делают это сейчас для современных автомобилей, то в тормозах они разбираются однозначно.
Дисковые и барабанные тормоза, в чем разница, каковы особенности
Без рубрики
На сегодняшний день в автомобилестроении используются две разновидности тормозов – барабанные и дисковые. Существуют модификации машин, которые оборудованы дисковыми тормозами на всех своих колесах.
Бывают и такие автомобили, которые спереди оснащены дисковыми тормозами, а сзади – барабанными. Какие различия у данных тормозных устройств, какие из них более дешевые, эффективные и практичные?
Принцип действия барабанных и дисковых тормозов
Чтобы разобраться во всех этих вопросах, требуется изучить особенность работы обоих типов тормозов. Когда вы считаете, что эти устройства работают приблизительно одинаково, то вы глубоко заблуждаетесь, потому что ни одного похожего узла у барабанных и дисковых тормозов попросту нет.
Дисковые тормоза являются открытой системой торможения, у которой вращение диска уменьшается посредством зажимания тормозными колодками, а основным элементом дискового тормоза считается пара колодки-диск.
Схема подготовлена по материалам lada-10.ru
Преимущество данной системы заключается в том, что открытая система проще очищается от загрязнений, быстрее охлаждается, а ее минус – это относительно быстрая выработка колодок.
Колодки вырабатываются быстрее из-за того, что прижимное усилие колодок к диску в несколько раз выше, нежели чем в барабанной системе, да плюс посторонние частички песка, пыли, летящие с дороги.
Отличие барабанных тормозов заключается в том, что их механизм скрыт внутри барабана, а торможение производится посредством соприкосновения колодок с внутренней поверхностью барабана.
Схема подготовлена по материалам lada-10.ru
Когда в дисковых тормозах тормозные колодки прижимают диск, то в барабанных вариантах они немного расширяются, чтобы притормозить барабан и, соответственно, колесо.
Преимуществом барабанной тормозной системы считается простота конструкции, а минусом является отсутствие вентиляции. Поэтому барабанные тормоза намного больше подвержены перегреву, чем дисковые аналоги, что заметно снижает их эффективность.
Эффективность процесса торможения
Безусловно, дисковые тормоза намного эффективнее при торможении, чем барабанные собратья. В принципе, дисковые тормоза возникли только потому, что барабанные не могли обеспечить приемлемую скорость торможения современного автомобиля, у которого заметно возросла скорость и динамика.
Даже когда барабанная тормозная система еще совсем новая, то она все равно по своей эффективности торможения будет заметно уступать дисковой.
В сущности, мы уже давно можем наблюдать постепенное вытеснение барабанных тормозов и их замену на дисковые.
Сегодня вы вряд ли найдете автомобиль, у которого на передних колесах использовались бы барабанные тормоза. Из соображений безопасности абсолютно все производители ставят на передние колеса дисковый тормоз.
На задние колеса все еще устанавливают барабанные тормоза, но единственная причина, по которой это делается – удешевление автомобиля.
То есть, барабанные тормоза могут устанавливаться на задние колеса бюджетных автомобилей. Это допустимо, поскольку на такие автомобили обычно ставят не очень мощные двигатели, и их динамика не столь велика. Барабанным тормозам вполне по силам с этим справиться.
Стоимость обслуживания
Если рассматривать денежные расходы, то здесь преимущество у барабанной системы тормозов, потому что колодки в барабанах заметно реже требуют замены, чем колодки дисковой системы.
Так средний эксплуатационный срок колодок дисковых тормозов составляет примерно 25 000 км пробега, а вот барабанные аналоги могут проработать и все 60 000 км (впрочем, эти параметры сильно зависят от манеры езды, но сейчас не будем на это отвлекаться).
Здесь прослеживается явная экономия средств. Но у барабанных тормозов имеется один существенный минус, который может привести к добавочным расходам. Имеется в виду закисание тормозов (вследствие длительного простоя автомобиля).
Слабое место дисковых тормозов
Есть у дисковых тормозов одно слабое место – они боятся луж. Диск в процессе интенсивного торможения очень сильно разогревается, поэтому попадание на него холодной воды может оказать негативное воздействие. Диск попросту может лопнуть.
Если внимательно читать инструкцию к автомобилю, то упоминание об этом должно найтись, хотя кто читает эти инструкции? А зря!
Впрочем, очень сильный разогрев тормозов возможен лишь при определенных условиях эксплуатации, например, если ехать по затяжному спуску на перегруженном автомобиле и ничего не знать о торможении двигателем.
Или если постоянно и часто очень резко разгоняться, а потом очень резко и сильно тормозить, двигаясь в плотном городском потоке, устраивая гонки от светофора к светофору.
Если ничего подобного вы за собой не замечали, то 99% из 100%, что с вашими дисковыми тормозами ничего не случится, даже если вы постоянно будете ездить по лужам. (Рекомендую ознакомиться: способы торможения автомобиля…)
Практичность тормозных механизмов
Что же выбрать: барабанные или дисковые тормоза? Хотя, вопрос, пожалуй, нужно ставить не так. Наверное, вопрос должен звучать так: покупать ли автомобиль с барабанными тормозами?
И что тут можно сказать, если ответ очевиден? На дорогие, динамичные автомобили барабанные тормоза не ставят, а если автомобиль укомплектован барабанными тормозами, то ждать от него особой резвости и супер-динамики не стоит.
Это однозначно бюджетный автомобиль, который покупают потому, что на более дорогой банально нет денег, и экономия средств выходит на первый план.
Да, дисковые тормоза лучше барабанных, но при этом они дороже как сами по себе, так и в обслуживании.
Но не стоит драматизировать. Да многие машины сегодня оснащаются и дисковыми тормозами, устанавливающимися на переднюю пару колес, и барабанными аналогами, которые монтируются на заднюю ось автомобиля.
В результате, автотранспорт имеет допустимый по меркам безопасности тормозной путь (вследствие эффективного действия передних дисковых тормозов), и при этом автовладелец не несет больших затрат.
Так же стоит учитывать и то, что многие автовладельцы ездят в спокойной манере, не перегружают свой автомобиль и в этом случае барабанные тормоза отлично справятся с поставленной задачей.
Одновременно с этим нужно, конечно, учитывать и то, что в случае, если автомобиль предполагает перевозку большого груза, например, если вы покупаете универсал и планируете еще багажник на крышу поставить, то лучше будет купить автомобиль, который укомплектован дисковыми тормозами на всех 4-х колесах.
Помните, что запас безопасности лишним не бывает никогда, а особенно он полезен в экстренных ситуациях, от которых никто не застрахован, к сожалению.
Читайте также: тормозная система автомобиля…
И видео для наглядности (спасибо Youtube, за то, что он есть ):
Источник https://avtocity365.ru/chto-vybrat-rejtingi-avtotovarov/kakie-tormoza-luchshe-diskovye-ili-barabannye/
Источник https://www.kolesa.ru/article/kak-rabotaet-tormoznoy-disk-i-chem-on-luchshe-barabana-razbiraemsya-vmeste-s-ferodo
Источник https://autodromo.ru/articles/diskovye-i-barabannye-tormoza-v-chem-raznica-kakovy-osobennosti/
