Барабанные и дисковые тормоза – особенности, отличия, что лучше выбрать
Что собой представляют барабанные и дисковые тормоза: их особенности, сходства и отличия, что лучше выбрать. Видео о барабанных и дисковых тормозах.
Тормозной механизм, так же как и конструкции шасси и топливной системы, за последние годы прошел долгий путь. То, что начиналось на заре 60-х как эксперименты по обеспечению адекватного торможения высокопроизводительных гоночных машин, переросло в индустрию, где тормоза варьируются от просто надежных до совершенно феноменальных.
Разработка и внедрение новых компонентов вроде углеродного волокна и легкой стали наряду с введением ABS способствовало сокращению тормозной дистанции и повышению безопасности автомобилей в целом (хотя споры касательно АБС продолжаются).
Один из первых прорывов по улучшению торможения был сделан в начале семидесятых, когда производители в массовом порядке перешли с барабанных устройств на дисковые. Поскольку большая часть тормозной способности автомашины сосредоточена в области передних колес, поначалу лишь передние тормоза модернизировались до дисковых. С тех пор многие автостроители пошли дальше, внедряя их на все 4 колеса не только в наиболее высокопроизводительных, но и в недорогих экономичных моделях.
Но иногда, как в случае с Mazda Protege 1999 года, производители возвращаются от полной дисковой системы к барабанным тормозам для задней части автомобиля, чтобы сократить как производственные затраты, так и закупочную цену машины.
Почему дисковые установки лучше барабанных и насколько заметно меняется торможение при использовании тех или других тормозов в современном автомобиле? Это то, что мы собираемся обсудить в данной статье. Мы исследуем сильные и слабые стороны обеих вариаций при повседневном использовании, покажем вам, как они работают, а затем сравним их.
Трение и тепло
Прежде чем оценивать разницу между барабанными и дисковыми тормозами, надо понять общие принципы, относящиеся к обеим системам при остановке автомобиля: трение и нагрев. Прикладывая сопротивление (или трение) к вращающемуся колесу, тормоза вынуждают его замедляться и в итоге останавливаться, выделяя тепло как побочный продукт.
Быстрота замедления находится в зависимости от многих аспектов, включая вес автомобиля, тормозное усилие, приложенное к педали, и совокупную площадь тормозной поверхности. Она также сильно зависит от того, насколько эффективно тормозная система преобразует движение колеса посредством трения в тепло, и как быстро оно отводится от задействованных компонентов. Именно здесь становится очевидной разница между барабанными и дисковыми альтернативами.
Барабанные тормоза
Ранние тормозные установки, пройдя эпоху автомобильных ручных рычагов, использовали барабанную конструкцию на всех 4-х колесах. До их появления тормоза представляли собой деревянный брусок на рычаге, который давил на шину (также известный как ручной тормоз). Первые барабанные тормоза были выпущены в 1900 году на Maybach, а два года спустя запатентованы легендарным автомобильным инженером Луи Рено.
Систему назвали «барабанной», потому что ее элементы размещались в цилиндре – «барабане», вращавшимся вместе с колесом. Внутри имелся набор колодок, прижимающихся к цилиндру при давлении на педаль, тем самым замедляя колесо. Для преобразования энергии педали тормоза в энергию тормозных колодок использовалась маслянистая жидкость, а сами колодки изготавливались из термостойких фрикционных материалов, аналогичных тем, что используются для дисков сцепления.
У этой базовой конструкции, хорошо проявляющей себя в большинстве случаев, имелся лишь один серьезный недостаток. В условиях интенсивного торможения, например, при спуске по значительному уклону с тяжелым грузом или серии повторяющихся замедлений на высокой скорости, барабанные тормоза часто «гасли» и теряли эффективность. Эта особенность сохраняется по сей день.
Процесс становится понятным, если помнить о принципе торможения, заключающемся в преобразовании кинетической энергии (вращения колеса) в тепловую. Когда барабанные тормоза нагреваются, они выходят из строя, поскольку горячие элементы создают меньшее трение, а чем меньше трения, тем менее эффективно замедляются колеса. Это часто называют выцветанием, или затуханием тормозов. Нынешние барабанные системы, естественно, прошли долгий путь в плане дизайна и материалов, однако выцветание по-прежнему остается их серьезным недостатком.
Дисковые тормоза
Более совершенные тормоза были запатентованы Фредериком Уильямом Ланчестером в 1902-м – тогда же, когда Луи Рено запатентовал «барабаны». Хотя это была превосходная конструкция, потребовалось полвека, прежде чем технологи смогли успешно произвести необходимые детали.
В 1953 году Jaguar – небольшая компания в то время – разработала первые надежные дисковые тормоза с суппортом для своего гоночного C-Type. Они вошли с ним в гонку «24 часа Ле-Мана» в 1953-м и заняли первое место. Позже в том же году 100S Austin-Healey станет первым серийным автомобилем, проданным со всеми дисковыми тормозами.
Хотя дисковые альтернативы основаны на тех же основных принципах замедления транспортного средства (трение и нагрев), их конструкция и метод работы отличается. Вместо заключения главных компонентов в круглый металлический корпус в них используется тонкий ротор и суппорт для задержки колеса. Внутри последнего находятся тормозные колодки, располагающиеся с каждой стороны ротора и сжимающиеся при нажиме на соответствующую педаль. Опять-таки, для преобразования энергии используется специальная жидкая среда – тормозная жидкость.
Но в отличие от барабанных конструкций, позволяющих теплу накапливаться внутри барабана при резком торможении, ротор дисковых тормозов полностью открыт для внешнего воздуха. Это способствует его постоянному охлаждению, что существенно снижает тенденцию к перегреву или выцветанию.
Неудивительно, что слабые места барабанных установок и сильные стороны дисковых были первоначально продемонстрированы в условиях гонок. Пилоты, работающие с дисковыми системами торможения, могли входить в крутые повороты в последнюю секунду и применять значительное тормозное усилие без риска перегреть элементы. По прошествии времени эта технология, как и многие другие передовые достижения в автомобилестроении, проникла в обычные автомобили, которыми управляют простые обыватели на дорогах общего пользования.
Барабан против диска сегодня
Хотя ответ «да», безусловно, напрашивается правда в том, что сегодняшние дисково-барабанные схемы прекрасно подходят для большинства новых машин. Технологии обеих систем значительно улучшились со времени их повсеместного внедрения. Нынешние задние барабанные тормозные установки обеспечивают лучшую тормозную способность, чем передние дисковые системы семидесятых годов.
Те, в свою очередь, тоже развились, став поистине выдающимися с позиции эффективности торможения. Учитывая, что от 60 до 90 процентов тормозной способности транспортных средств обеспечивается за счет передних колес, очевидно, что грамотно разработанные барабанные тормоза способны справиться с большинством тормозных функций.
Чем хороши или плохи барабанные тормоза
Они могут считаться устаревшим оборудованием, но все еще могут удержать свои позиции в постоянно совершенствующемся автомобильном секторе. Преимущества барабанных тормозов:
Плюсы и минусы дисковых альтернатив
Дисковые тормоза, по сравнению с барабанными, новее и совершеннее. Но главное, что при любом диаметре они обладают довольно высокой тормозной способностью:
Какой вариант лучше
Несмотря на то, что в большинстве автомобилей используются обе системы, дисковые спереди и барабанные сзади, дисковые тормоза по-прежнему являются лучшим выбором для скоростных машин. Однако не стоит недооценивать и барабанные. Благодаря низкой себестоимости и простоте обслуживания для владельцев обычного повседневного транспорта они могут быть более разумным выбором в долгосрочной перспективе.
Итак, какой тип лучше? Как и в большинстве жизненных ситуаций, ответ не может быть однозначным. Выбирая между двумя системами, необходимо руководствоваться не старыми слухами и веяниями моды, а типом автомобиля и условиями вождения.
Барабанные конструкции имеют ряд серьезных недостатков: они быстро перегреваются, им требуется больше времени для высыхания и, как правило, они тяжелее дисковых. В то же время дисковые тормоза нельзя использовать в качестве стояночного тормоза, потому что они расширяются в горячем состоянии и сжимаются в холодном. Если бы мы применяли их в качестве стояночного тормоза после напряженной работы, они в конечном итоге остыли бы, сузились и потеряли контакт. Проблема очевидна.
Эти два вида просто разные. Дисковые, конечно, более эффективны, но со своими ограничениями. Барабанные менее практичны, но имеют решающее значение для парковки – если, конечно, вы не хотите вернуться к деревянным блокам на палках. Некоторые спортивные модели используют дисковые тормоза на всех четырех колесах, но имеют дополнительный барабанный механизм для парковки.
Заключение
Высокопроизводительные автомобили и спорткары полностью оправдывают использование четырехколесной дисковой тормозной схемы, особенно если участвуют в той или иной форме санкционированных гонок. Владельцы же более прозаичных машин получают больше выгоды от недорогих в покупке и ремонте барабанных установок, неприхотливых в обслуживании и долговечных при аккуратной эксплуатации. Тотальное оснащение производимых сегодня транспортных средств полным дисковым тормозным комплектом повлекло бы значительный рост закупочных цен, а это способно остановить покупателей гораздо быстрее, чем любая тормозная система.
Видео о барабанных и дисковых тормозах:
Что собой представляют барабанные и дисковые тормоза: их особенности, сходства и отличия, что лучше выбрать. Видео о барабанных и дисковых тормозах.
Виды, устройство и принцип работы дисковых тормозов
Дисковые гидравлические тормоза являются одной из разновидностей тормозных механизмов фрикционного типа. Их вращающаяся часть представлена тормозным диском, а неподвижная – суппортом с тормозными колодками. Несмотря на достаточно распространенное применение тормозов барабанного типа, дисковые тормоза все же приобрели наибольшую популярность. Разберемся в устройстве дискового тормоза, а также узнаем отличия между двумя тормозными механизмами.
Устройство дисковых тормозов
Конструкция дискового тормоза следующая:
Суппорт, представляющий собой чугунный или алюминиевый корпус (в виде скобы), закреплен на поворотном кулаке. Конструкция суппорта позволяет ему перемещаться по направляющим в горизонтальной плоскости относительно тормозного диска (в случае механизма с плавающей скобой). В корпусе суппорта размещены поршни, которые при торможении прижимают тормозные колодки к диску.
Рабочий тормозной цилиндр выполнен непосредственно в корпусе суппорта, внутри него находится поршень с уплотнительной манжетой. Для удаления скопившегося воздуха при прокачке тормозов на корпусе установлен штуцер.
Тормозные колодки, представляющие собой металлические пластины с закрепленными фрикционными накладками, устанавливаются в корпус суппорта по обеим сторонам тормозного диска.
Вращающийся тормозной диск устанавливается на ступицу колеса. Крепление тормозного диска к ступице осуществляется при помощи болтов.
Виды дисковых тормозных механизмов
Дисковые тормоза делятся на две большие группы по типу применяемого суппорта (скобы):
В первом варианте скоба имеет возможность перемещаться по направляющим и имеет один поршень. Во втором случае скоба фиксирована и содержит два поршня, установленные по разные стороны от тормозного диска. Тормозные механизмы с фиксированной скобой способны создавать большее усилие прижатия колодки к диску и, соответственно, большую тормозную силу. Однако и стоимость их выше, чем у тормозов с плавающей скобой. Поэтому данные тормозные механизмы применяются, в основном, на мощных автомобилях, (с использованием нескольких пар поршней).
Принцип работы дисковых тормозов
Дисковый тормозной механизм, как и любой другой тормоз, предназначен для изменения скорости движения автомобиля.
Пошаговая схема работы дисковых тормозов:
Виды тормозных дисков
По материалу изготовления тормозные диски подразделяются на:
Чаще всего тормозные диски изготовлены из чугуна, который имеет хорошие фрикционные свойства и невысокую стоимость производства. Износ тормозных дисков из чугуна не велик. С другой стороны, при регулярном интенсивном торможении, вызывающем повышение температуры, возможно коробление чугунного диска, а при попадании на него воды – покрытие трещинами. Помимо этого, чугун достаточно тяжелый материал, а после длительной стоянки может покрываться ржавчиной.
Известны диски и из нержавейки, которая не так чувствительна к перепадам температур, но обладает более слабыми фрикционными свойствами, чем чугун.
Карбоновые диски отличаются меньшим весом, по сравнению с чугунными. Также они имеют более высокий коэффициент трения и рабочий диапазон. Однако по своей стоимости такие диски могут конкурировать со стоимостью автомобиля малого класса. Да и для нормальной работы необходим их предварительный прогрев.
Керамические тормоза не могут сравниться с карбоном по показателю коэффициента трения, но имеют ряд своих преимуществ:
Есть у керамики и свои минусы:
Тормозные диски можно подразделить и на:
Первые состоят из двух пластин с полостями между ними. Это сделано для лучшего отвода тепла от дисков, средняя рабочая температура которых составляет 200-300 градусов. Вторые имеют перфорацию/насечки по поверхности диска. Перфорация или насечки предназначены для отвода продуктов износа тормозных колодок и обеспечения постоянного коэффициента трения.
Виды тормозных колодок
Тормозные колодки, в зависимости от материала фрикционных накладок, подразделяются на следующие виды:
Первые очень вредны для организма, поэтому чтобы поменять такие колодки, нужно соблюдать все меры безопасности.
В безасбестовых колодках роль армирующего компонента могут выполнять стальная вата, медная стружка и другие элементы. Стоимость и качество колодок будут зависеть от их составляющих элементов.
Наилучшими тормозными свойствами обладают колодки, сделанные на основе органических волокон, но и стоимость их будет высока.
Обслуживание тормозных дисков и колодок
Износ и замена дисков
Износ тормозных дисков напрямую связан со стилем вождения автомобилиста. Степень износа определяется не только километражем, но и ездой по плохим дорогам. Также на степень износа тормозных дисков влияет их качество.
Минимально допустимая толщина тормозного диска зависит от марки и модели транспортного средства.
Среднее значение минимально допустимой толщины диска передних тормозов – 22-25 мм, задних – 7-10 мм. Это зависит от веса и мощности автомобиля.
Основными факторами, указывающими на то, что передние или задние тормозные диски необходимо менять, являются:
Износ и замена колодок
Износ тормозных колодок, прежде всего, зависит от качества фрикционного материала. Немаловажную роль играет и стиль вождения. Чем интенсивнее будет торможение, тем сильнее износ.
Передние колодки изнашиваются быстрее задних за счет того, что при торможении они испытывают основную нагрузку. При замене колодок лучше менять их одновременно на обоих колесах, будь-то задние или передние.
Неравномерно могут изнашиваться и колодки, установленные на одну ось. Это зависит от исправности рабочих цилиндров. Если последние неисправны, то они сдавливают колодки неравномерно. Разница в толщине накладок в 1,5-2 мм может говорить о неравномерном износе колодок.
Существует несколько способов, позволяющих понять, нужно ли менять тормозные колодки:
Плюсы и минусы дисковых тормозов в сравнении с барабанными
Дисковые тормоза имеют ряд преимуществ перед барабанными. Их плюсы заключаются в следующем:
К основным недостаткам дисковых тормозов в сравнении с барабанными можно отнести:
Устройство и принцип работы барабанных тормозов
Тормозные механизмы фрикционного типа, то есть работающие за счет силы трения, подразделяются на барабанные и дисковые. Барабанный тормозной механизм в качестве вращающейся части использует тормозной барабан. Неподвижную часть механизма представляют тормозные колодки и тормозной щит. На данный момент барабанные тормоза не столь популярны у автопроизводителей в силу объективных причин и применяются в основном на бюджетных и грузовых автомобилях.
Устройство барабанных тормозов
Конструктивно в барабанные тормоза входят следующие элементы:
Помимо барабанных тормозов с одним цилиндром существуют системы с двумя цилиндрами, эффективность которых будет значительно лучше, чем в первом варианте. В этом случае вместо нижней опоры устанавливается второй тормозной цилиндр, за счет чего увеличивается площадь соприкосновения барабана и колодки.
Принцип работы барабанных тормозов
Работают барабанные тормоза следующим образом:
Фрикционные накладки передней (по ходу движения) колодки в момент торможения прижимаются к барабану с большей силой, чем задние. Поэтому износ передних и задних колодок неравномерный. Это следует учитывать при их замене.
Преимущества и недостатки барабанных тормозов
Барабанные тормоза отличаются простотой производства и более низкой стоимостью в сравнении с дисковыми. Также они являются более эффективными за счет большей площади соприкосновения колодки и барабана, а также за счет эффекта “расклинивания” колодок: благодаря тому, что нижние части колодок связаны друг с другом, трение о барабан передней колодки усиливает давление на него задней.
А есть ли недостатки у барабанных тормозов? В сравнении с дисковыми, барабанные тормоза имеют большую массу, худшее охлаждение и нестабильность торможения при попадании воды или грязи в барабан. Данные недостатки очень весомы, поэтому они послужили одной из причин перехода производителей на дисковые механизмы.
Обслуживание барабанных тормозов
Износ колодок барабанных тормозов можно определить через специальное отверстие, находящееся с внутренней стороны тормозного щита. Когда фрикционные накладки достигают определенной толщины, колодки необходимо менять.
Если фрикционный материал нанесен на колодку с помощью клея, то её рекомендуется менять при толщине материала в 1,6 мм. В случае размещения фрикционных накладок на заклепках замену необходимо производить, если толщина материала составляет 0,8 мм.
Изношенные колодки могут оставлять на барабанах канавки, а при их продолжительном использовании даже повредить барабан.
Какие тормозные диски бывают (типы, классификация, преимущества)
Плюсы и минусы разных конструкций тормозных дисков
Каждый задавался вопросом, что хорошего в вентилируемых дисках или в чем преимущество роторов с просверленными в них отверстиями? Позвольте нам все объяснить.
Все мы знаем основную функцию и принцип работы дисковых тормозов. Суппорт толкает одну или несколько колодок, прижимая их к диску, тем самым вызывая трение и замедление вращения вала, к которому присоединен тормозной ротор. Но несмотря на то, что работа всех тормозных систем построена на этом едином принципе, используемые для работы части с течением времени и в зависимости от применения транспортного средства могут значительно меняться.
Различаться может материал тормозных колодок, есть множество типов суппортов – для дорожных автомобилей одни, для спортивных машин – другие, третьи для гиперкаров и так далее. Различными могут быть даже тормозные диски.
Итак, темой сегодняшнего разговора станут типы и классификация тормозных дисков, а также их различия:
Цельный (невентилируемый тормозной диск)
Самый простой вид ротора, который только можно купить. Как следует из названия, запчасть сделана из единого куска металла. Обычно в качестве материала используют чугун. Ничего примечательного – простейшая конструкция, состоящая из однородного ротора и центральной части диска. Дешевый в производстве, недорогой при покупке. Нет чего серьезно плохого в таких дисках, просто они разработаны для установки на старые, маломощные и небыстрые автомобили. Разогреваются они быстро, а тепло отводят медленно. То есть не так эффективны, как следующие диски в нашем списке, на которые мы хотели бы обратить внимание:
Вентилируемый диск
Вероятно, самый популярный тип диска использующийся на современных автомобилях. Его конструкция состоит из двух частей роторов с расставленными между ними каналами для охлаждения. Хитрая схема, скрытая от глаз, позволяет теплу рассеиваться, предохраняя диск от перегрева, появления трещин, скручивания диска и увеличивая срок службы колодок.
Первоначально отличавшиеся наличием прямых каналов, вентилируемые диски с годами эволюционировали для улучшения воздушного потока. На изображении выше можно увидеть изменения тормозных дисков от Brembo: прямые каналы, изогнутые каналы и три разных более сложных типа рисунка, с более эффективным распределением воздушного потока.
Просверленные диски
BMW M2 с просверленными дисками (слева) напротив модели M240i со спортивными плоскими вентилируемыми моделями
Когда тормозные колодки используют под серьезной нагрузкой, из них из-за нагрева начинают выходить газы и повсюду разлетаются твердые частицы – пыль, налипающая на ротор диска. Образуется тончайший слой, который ухудшает сцепление колодки с диском во время работы, из-за чего эффективность торможения падает. Отверстия сверлятся для того чтоб эти газы имели место выхода, а вместе с ними выходила и абразивная пыль. Дополнительным плюсом можно назвать снижение веса по сравнению с диском без отверстий. Однако в таком тюнинге есть и отрицательные стороны – прочность диска ухудшается – это раз.
Также стоит учитывать, что поверхность тормозного диска используется как небольшой радиатор, поэтому, уменьшая площадь контакта металла с окружающим воздухом, вы уменьшаете качество охлаждения.
Кроме того, эти отверстия могут стать точками напряжения, что может привести к растрескиванию чугуна при резком торможении.
Вы должно быть заметили, что даже на спортивных автомобилях «сверленных» дисков становится все меньше. Причиной тому является улучшение качества современных тормозных колодок. При их активном использовании образуется не так много газов, как у их предшественников, в связи с чем потребность в «бурении» уменьшилась.
Поэтому, на дороге, при обычной эксплуатации вы, вероятно, не столкнетесь с такими проблемами, именно поэтому красивые диски в дырочку по-прежнему иногда можно увидеть на современных спортивных автомобилях, где они, несомненно, выглядят просто потрясающе за большими, легкосплавными колесными дисками. Плюс, если роторы диска просверлены в заводских условиях на предприятии, они будут достаточно крепкими, чтобы точно избежать появления трещин.
Диск с прорезями
Эти прорези на диске пытаются решить все ту же проблему с отведением газов, только по-другому. Шлицы или пазы на поверхности диска позволяют газам своевременно отводиться, но у такого дизайна есть иные преимущества.
Скребущие по поверхности тормозных колодок края углублений способны очищать тормозную поверхность от грязи, также увеличивая зацепление при соприкосновении с краями борозд. Минусом безусловно является активный износ колодок. И, наконец, как и просверленные диски, они выглядят просто очень красивыми.
Конструкции паза могут значительно различаться, одними из самых своеобразных борозд можно назвать «J»-образные крючки (на фото выше), которые предназначены для того же удаления твердых частиц и отведения газов, но с минимальной вибрацией диска во время торможения. При этом, выглядят они еще лучше.
Покрытый ямочками (с канавками)
Вот вариант номер три, позволяющий этим надоедливым газам улетучиваться. Поверхностное высверливание части материала с диска, которое оставляет структурную целостность дисков нетронутой, в то же время давая газам и абразиву с колодок место для отвода.
Некоторые производители дисков сочетают канавки с пазами. Насколько это улучшает эффективность очистки, сказать сложно. Просто очередной вариант применения технологии.
Волнообразный тормозной диск
Разрез просверленного волнообразного диска, показывающий внутренние каналы охлаждения
Волнообразные диски давно прижились в мире мотоциклов, но стремясь извлечь выгоду из своего приобретения Ducati, Audi начала вводить концепцию в некоторые из своих наиболее быстрых автомобилей всего несколько лет назад. Уменьшение в весе (используется меньше материала) и более качественный теплоотвод – главные преимущества технологии. Как и во многих проектах, о которых мы только что говорили, внешний вид почти наверняка является фактором для выбора дизайна детали производителем и конечным потребителем.
Углерод – керамический диск
Самый экстремальный путь управления температурой тормозных дисков – выбор для установки углерод – керамических роторов. Горячий диск разогревает до высокой температуры колодки, а это приводит к еще большему количеству газов, твердых частиц и снижению качества торможения. Так почему бы не найти другой материал, вместо чугуна?
Тормозные диски из керамики и углерода значительно более устойчивы к нагреванию, а также, менее вероятно, что они «поплывут» или деформируются при интенсивном использовании. Значит, жить они будут дольше. В качестве бонуса они, как правило, намного легче, чем их железные коллеги. Что снижает неподрессоренную массу и улучшает управляемость.
Но есть причина, по которой их использование все еще не так распространено: стоимость. Углеродные тормоза намного дороже в производстве. Средний комплект тормозных дисков может обойтись в 400 тыс. рублей! Для старых автомобилей это вряд ли подходит.
Кроме того, вам понадобятся тормозные колодки со специальным компаундом. Угадайте, что? Они тоже стоят больших денег. В общем, вариант исключительно для очень дорогих спорткаров.
Вы недавно обновили тормоза? Какие диски вы выбрали и почему? Поделитесь своим мнением в голосовалке наверху!