Тормоз

редактировать
Дисковый тормоз на мотоцикле

A Тормоз - это механическое устройство который препятствует движению, поглощая энергию от движущейся системы. Он используется для замедления или остановки движущегося транспортного средства, колеса, оси или для предотвращения его движения, чаще всего совершаемого посредством трения.

Содержание

  • 1 Предпосылки
  • 2 Типа
    • 2.1 Трение
    • 2.2 Накачивание
    • 2.3 Электромагнитное
  • 3 Характеристики
    • 3.1 Компоненты фундамента
    • 3.2 Усиление тормозов
  • 4 Шум
  • 5 Пожары
  • 6 Неэффективность
  • 7 См. Также
  • 8 Ссылки
  • 9 Внешние ссылки

Предпосылки

В большинстве тормозов обычно используется трение между двумя прижатыми друг к другу поверхностями для преобразования кинетической энергии движущегося объекта в тепло, хотя могут использоваться и другие методы преобразования энергии. Например, рекуперативное торможение преобразует большую часть энергии в электрическую энергию, которая может быть сохранена для дальнейшего использования. Другие методы преобразуют кинетическую энергию в потенциальную энергию в таких сохраненных формах, как сжатый воздух или сжатое масло. Вихретоковые тормоза используют магнитные поля для преобразования кинетической энергии в электрический ток в тормозном диске, ребре или рельсе, который преобразуется в тепло. Другие способы торможения даже преобразуют кинетическую энергию в различные формы, например, путем передачи энергии вращающемуся маховику.

Тормоза обычно применяются к вращающимся осям или колесам, но могут также принимать другие формы, такие как поверхность движущейся жидкости (закрылки открываются в воде или воздухе). В некоторых транспортных средствах используется комбинация тормозных механизмов, например в автомобилях для дрэг-рейсинга с колесными тормозами и парашютом или в самолетах с колесными тормозами и тормозными щитками, поднятыми в воздух во время приземления.

Поскольку кинетическая энергия увеличивается квадратично с скоростью (K = mv 2/2 {\ displaystyle K = mv ^ {2} / 2}K = mv ^ {2} / 2 ), объект, движущийся со скоростью 10 м / с, имеет в 100 раз больше энергии, чем объект такой же массы, движущийся со скоростью 1 м / с, и, следовательно, теоретический тормозной путь, при торможении на предел тяги, в 100 раз больше. На практике у быстрых транспортных средств обычно есть значительное сопротивление воздуху, и энергия, теряемая на сопротивление воздуху, быстро увеличивается с увеличением скорости.

Почти все колесные транспортные средства имеют какой-то тормоз. Даже багажные тележки и тележки для покупок могут иметь их для использования на движущейся рампе. Большинство самолетов оснащено колесными тормозами на шасси. Некоторые самолеты также оснащены воздушными тормозами, предназначенными для снижения их скорости в полете. Известные примеры включают планеры и некоторые самолеты времен Второй мировой, в основном некоторые истребители и многие пикирующие бомбардировщики той эпохи. Это позволяет самолету сохранять безопасную скорость на крутом спуске. Пикирующий бомбардировщик Saab B 17 и истребитель Vought F4U Corsair использовали развернутую ходовую часть в качестве воздушного тормоза.

Фрикционные тормоза автомобилей накапливают тепло при торможении в барабанном тормозе или дисковом тормозе во время торможения, а затем передают его в воздух постепенно. При движении под уклон некоторые автомобили могут использовать свои двигатели для торможения.

, когда педаль тормоза современного автомобиля с гидравлическими тормозами прижимается к главному цилиндру, в конечном итоге поршень прижимает тормозную колодку к тормозному диску, что замедляет колесо. На тормозном барабане это аналогично тому, как цилиндр прижимает тормозные колодки к барабану, что также замедляет колесо.

Типы

Визуализация барабанного тормоза Одношарнирный боковой тормоз велосипедный суппорт

Тормоза можно в общих чертах описать как использующие трение, накачивание или электромагнетизм. Один тормоз может использовать несколько принципов: например, насос может пропускать жидкость через отверстие для создания трения:

Трение

типичная тормозная система для автомобилей:. FAD: передний тормозной диск. FPD : Задний тормозной диск. FPT: Задний тормозной барабан. CF: Управление тормозом. SF: сервотормоз. PF: Тормозной насос. SLF: Резервуар тормозной жидкости. RF: Разветвительное торможение. FS: Стояночный тормоз

Наиболее распространены фрикционные тормоза, которые в целом можно разделить на тормоза типа «колодки » или «колодки » с явной поверхностью износа и гидродинамические тормоза, такие как парашюты, которые используют трение в рабочей жидкости и не изнашиваются явно. Обычно термин «фрикционный тормоз» используется для обозначения тормозов с накладками / колодками и исключает гидродинамические тормоза, хотя в гидродинамических тормозах используется трение. Тормоза трения (колодки / колодки) часто представляют собой вращающиеся устройства со стационарной колодкой и вращающейся изнашиваемой поверхностью. Общие конфигурации включают в себя колодки, которые сжимаются и трутся о внешнюю поверхность вращающегося барабана, например, ленточный тормоз ; вращающийся барабан с башмаками, которые расширяются, чтобы натирать внутреннюю часть барабана, обычно называемый «барабанный тормоз », хотя возможны и другие конфигурации барабана; и колодки, зажимающие вращающийся диск, обычно называемые «дисковым тормозом ». Используются другие конфигурации тормозов, но реже. Например, тормоза тележки PCC включают в себя плоский башмак, который прижимается к рельсу с помощью электромагнита; Тормоз Мерфи зажимает вращающийся барабан, а в дисковом тормозе Ausco Lambert используется полый диск (два параллельных диска со структурной перемычкой) с колодками, которые располагаются между поверхностями дисков и расширяются в стороны.

A барабанный тормоз - это тормоз транспортного средства, в котором трение вызывается набором тормозных колодок, которые прижимаются к внутренней поверхности вращающегося барабана. Барабан соединен с вращающимся roadwheel ступицы.

Барабанные тормоза обычно можно найти на старых моделях легковых и грузовых автомобилей. Однако из-за низкой стоимости производства барабанные тормоза также устанавливаются на задней части некоторых недорогих новых автомобилей. По сравнению с современными дисковыми тормозами барабанные тормоза изнашиваются быстрее из-за их склонности к перегреву.

Элемент дисковый тормоз представляет собой устройство для замедления или остановки вращения дорожного колеса. Тормозной диск (или ротор на английском языке), обычно сделанный из чугуна или керамики, соединяется с колесом или осью. Чтобы остановить колесо, фрикционный материал в виде тормозных колодок (установленных в устройстве, называемом тормозным суппортом ) принудительно механически, гидравлически, пневматически или электромагнитно с обеих сторон диска. Из-за трения диск и прикрепленное колесо замедляются или останавливаются.

Насос

Насосные тормоза часто используются там, где насос уже является частью оборудования. Например, в поршневом двигателе внутреннего сгорания может быть остановлена ​​подача топлива, и тогда внутренние насосные потери двигателя создают некоторое торможение. В некоторых двигателях используется блокировка клапана, называемая Jake Brake, для значительного увеличения насосных потерь. Накачивающие тормоза могут сбрасывать энергию в виде тепла или могут быть рекуперативными тормозами, которые перезаряжают резервуар давления, называемый гидроаккумулятором.

Электромагнитным

Электромагнитные тормоза также часто используются там, где электродвигатель уже является частью машины. Например, многие гибридные бензиновые / электрические автомобили используют электродвигатель в качестве генератора для зарядки электрических батарей, а также в качестве рекуперативного тормоза. Некоторые тепловозы / электрические железнодорожные локомотивы используют электродвигатели для выработки электроэнергии, которая затем отправляется в блок резисторов и сбрасывается в виде тепла. Некоторые транспортные средства, такие как некоторые транзитные автобусы, еще не имеют электродвигателя, но используют вторичный тормоз-замедлитель, который фактически является генератором с внутренним коротким замыканием. К родственным типам таких тормозов относятся вихретоковые тормоза и электромеханические тормоза (которые на самом деле представляют собой фрикционные тормоза с магнитным приводом, но в настоящее время их также часто называют просто «электромагнитными тормозами»)..

Электромагнитные тормоза замедляют объект за счет электромагнитной индукции, которая создает сопротивление и, в свою очередь, тепло или электричество. Фрикционные тормоза оказывают давление на два отдельных объекта, чтобы контролируемым образом замедлить автомобиль.

Характеристики

Тормоза часто описываются по нескольким характеристикам, включая:

  • Пиковое усилие - Пиковое усилие - это максимальный эффект замедления, который может быть получен. Пиковое усилие часто превышает предел сцепления шин, и в этом случае тормоз может вызвать занос колеса.
  • Непрерывное рассеивание мощности - Тормоза обычно нагреваются при использовании и выходят из строя, когда температура становится слишком высокой.. Наибольшее количество мощности (энергии в единицу времени), которое может рассеиваться через тормоз без сбоев, - это постоянное рассеивание мощности. Непрерывное рассеивание мощности часто зависит, например, от температуры и скорости окружающего охлаждающего воздуха.
  • Затухание - по мере нагрева тормоз может становиться менее эффективным, что называется затуханием тормоза. Некоторые конструкции по своей природе склонны к выцветанию, в то время как другие конструкции относительно невосприимчивы. Кроме того, соображения использования, такие как охлаждение, часто имеют большое влияние на замирание.
  • Плавность - Тормоз, который цепляется, пульсирует, имеет дребезжание или иным образом оказывает различное тормозное усилие, может привести к заносу. Например, у железнодорожных колес слабое сцепление с дорогой, а фрикционные тормоза без механизма противоскольжения часто приводят к заносам, что увеличивает затраты на техническое обслуживание и вызывает у водителей ощущение "тарахтения".
  • Мощность - Тормоза работают нормально. часто описывается как «мощный», когда небольшое человеческое усилие приводит к тормозному усилию, превышающему типичное для других тормозов того же класса. Это понятие «мощный» не относится к непрерывному рассеиванию мощности и может сбивать с толку, поскольку тормоз может быть «мощным» и сильно тормозить при легком нажатии на педаль тормоза, но при этом иметь более низкую (худшую) пиковую силу, чем менее «мощный».
  • Ощущение педали - Ощущение педали тормоза включает субъективное восприятие выходной мощности тормоза как функции хода педали. Ход педали зависит от вытеснения тормозной жидкости и других факторов.
  • Drag - Тормоза имеют разное сопротивление в выключенном состоянии в зависимости от конструкции системы, чтобы обеспечить полную податливость системы и существующую деформацию при торможении с возможностью втягивания фрикционного материала с поверхности трения в выключенном состоянии.
  • Долговечность - У фрикционных тормозов есть изнашиваемые поверхности, которые необходимо периодически обновлять. К изнашиваемым поверхностям относятся тормозные колодки или колодки, а также тормозной диск или барабан. Возможны компромиссы, например, изнашиваемая поверхность, которая создает высокую пиковую силу, также может быстро изнашиваться.
  • Вес - Тормоза часто являются «дополнительным весом», поскольку они не выполняют никаких других функций. Кроме того, тормоза часто устанавливаются на колесах, и неподрессоренная масса в некоторых обстоятельствах может значительно ухудшить сцепление с дорогой. «Вес» может означать сам тормоз или может включать дополнительную опорную конструкцию.
  • Шум - Тормоза обычно создают небольшой шум при включении, но часто создают довольно громкие визг или скрежет.

Компоненты фундамента

Фундаментальные компоненты - это компоненты тормозной системы на колесах транспортного средства, названные в честь составляющих основу остальной тормозной системы. Эти механические части, расположенные вокруг колес, управляются пневматической тормозной системой.

Основными тормозными системами являются три типа тормозных систем с S-образным кулачком, дисковые тормоза и клиновые тормоза.

Усилитель тормозов

Усилитель тормозов от Geo Storm.

Большинство В современных легковых автомобилях и легких фургонах используется система тормозов с вакуумным усилителем, которая значительно увеличивает усилие, прикладываемое к тормозам транспортного средства его оператором. Эта дополнительная сила создается за счет разрежения в коллекторе, создаваемого потоком воздуха, перекрываемым дроссельной заслонкой работающего двигателя. Эта сила значительно уменьшается, когда двигатель работает с полностью открытой дроссельной заслонкой, так как разница между давлением окружающего воздуха и (абсолютным) давлением воздуха в коллекторе уменьшается, и, следовательно, уменьшается доступный вакуум. Однако на полном газу тормоза применяются редко; водитель снимает правую ногу с педали газа и перемещает ее на педаль тормоза - если не используется торможение левой ногой.

Из-за низкого вакуума при высоких оборотах сообщения о непреднамеренном ускорении часто сопровождаются жалобами на отказ или ослабление тормозов, так как высокооборотный двигатель с открытой дроссельной заслонкой не может обеспечьте достаточно вакуума для питания усилителя тормозов. Эта проблема усугубляется в транспортных средствах, оборудованных автоматической трансмиссией, поскольку транспортное средство автоматически переключается на пониженную передачу при включении тормозов, тем самым увеличивая крутящий момент, передаваемый на ведущие колеса, контактирующие с дорожным покрытием.

Более тяжелые дорожные транспортные средства, а также поезда обычно увеличивают тормозную мощность с помощью сжатого воздуха, подаваемого одним или несколькими компрессорами.

Шум

Тормоз Рычаг на нарисованном лошадью катафалке

Хотя в идеале тормоз преобразует всю кинетическую энергию в тепло, в На практике вместо этого значительная часть может быть преобразована в акустическую энергию, что способствует шумовому загрязнению.

Для дорожных транспортных средств производимый шум значительно зависит от конструкции шины, поверхность дороги, а также величина замедления. Шум может быть вызван разными вещами. Это признаки того, что тормоза могут со временем изнашиваться.

Пожары

Неисправности железнодорожных тормозов могут вызвать искры и вызвать лесные пожары.

Неэффективность

При торможении всегда теряется значительное количество энергии, даже если рекуперативное торможение, которое не совсем эффективно. Следовательно, хорошим показателем эффективного использования энергии во время движения является определение того, сколько человек тормозит. Если большая часть замедления происходит из-за неизбежного трения, а не из-за торможения, вы выжимаете большую часть обслуживания из транспортного средства. Сведение к минимуму использования тормозов является одним из способов максимизации экономии топлива.

Хотя энергия всегда теряется во время торможения, второстепенным фактором, влияющим на эффективность, является «торможение при выключении тормоза» или сопротивление, возникающее при торможении. не активировано намеренно. После торможения гидравлическое давление в системе падает, что позволяет поршням тормозного суппорта втянуться. Однако это втягивание должно учитывать всю податливость системы (под давлением), а также тепловую деформацию компонентов, таких как тормозной диск, или тормозная система будет тянуть до тех пор, пока контакт с диском, например, не оттолкнет колодки и поршни от трущаяся поверхность. За это время может возникнуть значительное тормозное сопротивление. Это тормозное сопротивление может привести к значительным паразитным потерям мощности, что повлияет на экономию топлива и общие характеристики автомобиля.

См. Также

Литература

Внешние ссылки

Поищите brake в Wiktionary, бесплатном словаре.
Последняя правка сделана 2021-05-13 09:43:46
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте