Войти
Автомобиль тормозная система затухание или затухание тормоза, - это снижение тормозной способности, которое может произойти после многократного или продолжительного нажатия на тормоза, особенно в условиях высокой нагрузки или высокой скорости. Затухание тормозов может быть фактором в любом транспортном средстве, в котором используется тормозная система трением, включая автомобили, грузовики, мотоциклы, самолеты и велосипеды.
Затухание тормозов вызвано накоплением тепла на тормозных поверхностях и последующими изменениями и реакциями в компонентах тормозной системы и может наблюдаться как при барабанные тормоза и дисковые тормоза. Потеря тормозной способности или замирание могут быть вызваны замиранием вследствие трения, механическим замиранием или замиранием жидкости. Затухание тормозов можно значительно снизить за счет соответствующего дизайна и выбора оборудования и материалов, а также хорошего охлаждения.
Затухание тормозов чаще всего происходит во время высокопроизводительного вождения или при спуске с длинного крутого холма. Он более распространен в барабанных тормозах из-за их конфигурации. Дисковые тормоза намного более устойчивы к выцветанию тормозов, потому что тепло может легче отводиться от ротора и колодок, и они стали стандартной функцией передних тормозов для большинства транспортных средств.
Уменьшение трения, называемого замиранием тормоза, происходит, когда температура достигает " точка перегиба "на кривой зависимости температуры от трения и скопление газа между диском и колодкой. Все тормозные накладки отверждаются под механическим давлением после обратного хода кривой нагрева и охлаждения, нагревая фрикционный материал до 232 ° C (450 ° F) до «отверждения » (сшивки) фенольного смола термореактивные полимеры: связующие смолы не плавятся, потому что фенольные смолы являются термореактивными, а не термопластичными. В этом случае педаль тормоза кажется твердой, но тормозная способность снижается. Выцветание также может быть вызвано кипением тормозной жидкости с сопутствующим выделением сжимаемых газов. При этом типе затухания педаль тормоза кажется «губчатой». Это состояние ухудшается, когда в жидкости присутствуют загрязнители, такие как вода, которые большинство типов тормозных жидкостей склонны впитывать в той или иной степени. По этой причине замена тормозной жидкости является стандартным обслуживанием.
Пневматические тормоза грузовиков могут исчезнуть из-за расширения при неправильной настройке Различные конструкции тормозов, такие как ленточные тормоза и многие барабанные тормоза являются самопомощными: когда тормоз задействован, часть тормозной силы возвращается в тормозной механизм для дальнейшего самозажатия тормоза. Это называется «положительная обратная связь» или «само- серво ». Самоуправление снижает прилагаемую силу, необходимую для включения тормоза, но увеличивает затухание, поскольку уменьшение высоты или толщины фрикционного материала колодки также снижает усилие колодки. Напротив, для тормоза без самопомощи, такого как обычный дисковый тормоз, потеря фрикционного материала колодки не изменяет усилие колодки, поэтому нет необходимой потери в реакции тормозного момента для данной величины входящей силы.
Механизм самопомощи влияет на водяной насос и степень выцветания. Например, тормоза Ausco Lambert и Murphy имеют самопомощь, примерно пропорциональную трению колодок, поэтому общее торможение уменьшается примерно как квадрат потерь на трение. Многие другие конструкции самопомощи, такие как ленточные тормоза и многие обычные барабанные тормоза, имеют экспоненциальное самопомощь, описываемое как 
замирание тормоза может каскадировать. Например, типичный 5-осный грузовик / прицеп имеет 10 тормозов. Если один тормоз выходит из строя, тормозная нагрузка переносится на остальные 9 тормозов, заставляя их работать сильнее, нагреваться и, таким образом, больше гаснуть. Если замирание неравномерное, замирание может привести к повороту автомобиля. Из-за этого в тяжелых транспортных средствах часто используются непропорционально слабые тормоза на управляемых колесах, что снижает тормозной путь и приводит к усилению работы тормозов на неуправляемых колесах, что приводит к ухудшению затухания. Преимущество тормозов с малым затуханием, таких как дисковых тормозов, заключается в том, что управляемые колеса могут выполнять большее торможение, не вызывая поворота тормоза.
Торможение обычно происходит во время резкого или продолжительного торможения. Многие высокоскоростные автомобили используют дисковые тормоза, а многие европейские тяжелые автомобили используют дисковые тормоза. Многие тяжелые автомобили в США и странах третьего мира используют барабанные тормоза из-за их более низкой закупочной цены. На тяжелых транспортных средствах сопротивление воздуха часто невелико по сравнению с весом, поэтому тормоза рассеивают пропорционально больше энергии, чем на обычном автомобиле или мотоцикле. Таким образом, тяжелым транспортным средствам часто требуется использовать торможение сжатием двигателя и снижать скорость, поэтому энергия торможения рассеивается в течение более длительного интервала. Недавние исследования были проведены в Соединенных Штатах для проверки тормозного пути как барабанных, так и дисковых тормозов с использованием североамериканского стандарта FMVSS-121. Результаты показали, что когда более новая смесь фрикционных материалов, обычно используемых в дисковых тормозах, применяется к барабанным тормозам, разница в тормозном пути или затухании тормозов практически отсутствует. Поскольку Соединенные Штаты изменили свои правила FMVSS-121 для грузовиков восьмого класса, построенных в 2012 году, чтобы сократить тормозной путь примерно на 1/3, в действующем законодательстве не было рекомендаций использовать барабанные или дисковые тормоза.
Новые барабанные технологии и устройства охлаждения турбин внутри этих барабанов также устранили любые краевые дисковые тормоза, которые могли возникнуть в тяжелых условиях эксплуатации. Установив тормозные турбины внутри специально сконфигурированного барабана, можно во много раз снизить температуру вдвое и практически исключить выцветание тормозов.
Отказ тормоза также вызван тепловым расширением тормозного барабана , в котором зазор тормозной колодки становится чрезмерным из-за износа. Это было в значительной степени исправлено в 1950-х годах с помощью саморегулирующихся тормозов. Неправильная регулировка из-за износа по-прежнему является фактором для грузовиков с барабанными пневматическими тормозами. Канадское исследование произвольно остановленных тяжелых грузовиков показало, что более 10% грузовиков, использующих саморегулирующиеся тормоза, имели по крайней мере один тормоз, не регулируемый либо из-за отказа механизма саморегулирования, либо из-за износа, превышающего возможности саморегулирующегося устройства. Более новые тормозные поршни («бидоны») увеличивают ход примерно с 65 до 75 мм; так как около 30 мм хода используется только при контакте колодок с барабаном, добавленные 10 мм хода представляют собой увеличение полезного хода более чем на 25%. Более длинный ход уменьшает, особенно из-за износа, выцветание, но барабанные тормоза все еще в основном склонны к выцветанию при нагревании.
После охлаждения потускневшие тормоза обычно работают так же хорошо, как и раньше, без видимых изменений тормозных колодок и / или колодок. Однако, если тормоза были чрезмерно горячими в течение длительного периода времени, может образоваться остекление как на фрикционных накладках колодок, так и на колодках. Когда это происходит, соприкасающиеся поверхности накладок будут иметь гладкий, блестящий вид и не будут работать так же эффективно, чтобы замедлить автомобиль при торможении. Это остекление можно легко удалить, осторожно нанеся на него наждачную бумагу, или осторожно управляя автомобилем, слегка нажимая на тормоза на несколько миль.
Иногда неправильное объяснение выцветания тормозов заключается в том, что при нагревании тормозные колодки испаряются с образованием газа, который отделяет их от барабана. Такие эффекты легко представить, но физически невозможно из-за большого объема газа, который потребуется для такого эффекта. Газовый подшипник будет нуждаться в пополнении газа так же быстро, как движется диск или барабан, поскольку на его поверхности нет газа, когда он приближается к колодке или башмаку. Кроме того, в дисковых тормозах используются почти те же материалы, и они хорошо работают с небольшим выцветанием, даже когда диски раскалены. Если тормозные материалы выделяются при температурах барабана, они также выделяются при температурах диска и значительно выгорают. Поскольку диски имеют небольшой фейдер, они также демонстрируют, что дегазация не является источником фейда. Некоторые дисковые тормоза имеют просверленные отверстия или прорези, но гладкие диски больше не выгорают.
Длинные двойные шины следы заноса на шоссе, оставленные грузовиками с барабанными тормозами, являются видимыми примерами нелинейности между реакцией на тормоз и давлением на педали. В больших грузовиках по-прежнему используются барабанные тормоза, поскольку они экономичны и легко устанавливаются там, где аналогичные дисковые тормоза нет. Совсем недавно дисковые тормоза для грузовых автомобилей были продвинуты с перечислением таких функций, как отсутствие выцветания, что возможно, потому что у них нет самопомощи (саморегулирования).
Железные дороги использовали дисковые тормоза на легковые автомобили в течение более 60 лет, но в сочетании с антиблокировочной системой, чтобы избежать образования плоских пятен (или «квадратных колес»), когда колеса блокируются и скользят по поверхности рельса (слышны как устойчивый шум-удар-удар, как проезжает поезд - не путать с треском-треском... треском-треском... треском-треском, когда колеса катятся по стыку рельсов). Обычно тормозные диски устанавливаются в центре оси, но в некоторых случаях (например, в пригородных вагонах Bombardier Bi Level ) используется только один диск, установленный на конце оси за пределами рамы грузовика. В высокоскоростных поездах (например, TGV ) может использоваться четыре диска на ось.
Грузовые вагоны (и некоторые легковые автомобили, такие как составные вагоны, тяговые двигатели которых не оставляют места на осях для установки дисковых тормозов) оснащены зажимными тормозами, которые непосредственно захватывают поверхность качения колес ( во многом как старые багги-тормоза прошлых лет). Такие тормоза представляют собой барабанный тормоз с внешней колодкой; но в отличие от ленточных тормозов и многих барабанных тормозов с внутренними башмаками, здесь нет эффекта самопомощи / сервопривода, и поэтому они гораздо менее подвержены блокировке, чем тормоза с самоподдержкой. Из-за высокой жесткости и относительно низкой мощности эти накладные тормоза даже менее подвержены блокировке, чем многие дисковые тормоза, поэтому грузовые вагоны, использующие их, не оснащены антиблокировочной системой.
Первая разработка современных керамических тормозов была разработана британскими инженерами, работающими в железнодорожной отрасли для TGV в 1988 году. Целью было снижение веса, количества тормозов на ось, а также обеспечивают стабильное трение при очень высоких скоростях и любых температурах. Результатом стал процесс производства керамики, армированной углеродным волокном ,, который теперь используется в различных формах для автомобильных, железнодорожных и авиационных тормозов.
Затухание тормоза и деформация ротора можно уменьшить за счет правильной техники торможения; при длительном переходе на более низкую передачу, требующем торможения, просто выберите более низкую передачу (для автоматических трансмиссий это может потребовать кратковременного нажатия на педаль газа после выбора передачи). Кроме того, периодическое, а не постоянное нажатие на тормоза позволит им остывать между применениями. Непрерывное легкое нажатие на тормоз может быть особенно разрушительным как с точки зрения износа, так и с точки зрения увеличения нагрева тормозной системы.
Высокопроизводительные компоненты тормозов обеспечивают повышенную тормозную способность за счет улучшения трения при уменьшение выцветания тормозов. Улучшенное трение обеспечивается материалами футеровки, которые имеют более высокий коэффициент трения, чем стандартные тормозные колодки, а выгорание тормозов снижено за счет использования более дорогих связующих смол с более высокой температурой плавления, а также щелевых, просверленных, или диски / роторы с углублениями, которые уменьшают газовый пограничный слой, в дополнение к улучшенному отводу тепла. Тепловыделение в тормозах может быть дополнительно устранено путем модификации кузова, при которой холодный воздух направляется к тормозам.
«Газообразный пограничный слой» - это объяснение механики хот-стержня отказа самосерво-эффекта барабанных тормозов, потому что когда это произошло, он ощущался как кирпич под педалью тормоза. Чтобы противодействовать этому эффекту, тормозные колодки были просверлены и проделаны для выпуска газа. Несмотря на это, от барабанных тормозов отказались из-за их эффекта сервопривода. У дисков этого нет, потому что сила приложения прикладывается под прямым углом к результирующей тормозной силе. Нет взаимодействия.
Сторонники газовыделения перенесли это убеждение на мотоциклы, велосипеды и «спортивные» автомобили, в то время как у всех других пользователей дисковых тормозов от тех же автомобильных компаний нет отверстий на лицевых сторонах их дисков, хотя внутренние радиальные воздушные каналы используются. Вентиляционные отверстия для выпуска газа не были обнаружены на тормозах железных дорог, самолетов и легковых автомобилей, потому что нет газа для выпуска. Между тем, в тяжелых грузовиках по-прежнему используются барабанные тормоза, потому что они занимают то же место. Железные дороги никогда не использовали барабанные тормоза с внутренним расширением, потому что они вызывают занос, вызывая дорогие плоские пятна на стальных колесах.
И дисковые, и барабанные тормоза можно улучшить с помощью любой техники, отводящей тепло от тормозных поверхностей.
Затухание барабанного тормоза может быть уменьшено, а общие характеристики несколько улучшены с помощью старой технологии барабанного сверления "горячего родника". Через рабочую часть барабана просверливается тщательно подобранная схема отверстий; вращение барабана центробежно перекачивает небольшое количество воздуха через башмак в зазор барабана, отводя тепло; замирание, вызванное водяным тормозом, уменьшается, поскольку вода вытесняется центробежно; и некоторое количество пыли тормозного материала выходит из отверстий. Сверление тормозного барабана требует тщательного детального знания физики тормозного барабана и является сложной техникой, которую, вероятно, лучше оставить профессионалам. Есть производственные тормозные мастерские, которые безопасно сделают необходимые модификации.
Затухание тормоза, вызванное перегревом тормозной жидкости (часто называемое замиранием педали), также можно уменьшить за счет использования термобарьеров, которые размещены между тормозной колодкой и поршнем тормозного суппорта, они уменьшают передачу тепла от колодку к суппорту и, в свою очередь, гидравлическую тормозную жидкость. Некоторые высокопроизводительные гоночные суппорты уже включают в себя тепловые экраны тормозов из титана или керамики. Однако также можно приобрести титановые теплозащитные экраны для тормозов на вторичном рынке, которые будут соответствовать существующей тормозной системе и обеспечить защиту от перегрева тормозов. Эти вставки вырезаны с высокой точностью, чтобы покрыть как можно большую часть прокладки. Поскольку они относительно дешевы и просты в установке, они популярны среди гонщиков и любителей треккинга.
Другой метод, используемый для предотвращения выцветания тормозов, - это установка охлаждающих устройств для остановки тормозов. Как титан тепловых экраны тормозных охладители предназначены для скольжения между опорной пластиной тормозной колодки и суппортом поршнем. Они сконструированы из металлического композита с высокой теплопроводностью и пределом текучести, который отводит тепло от поверхности раздела к теплоотводу, который находится вне суппорта и в воздушном потоке. Было показано, что они снижают температуру поршня суппорта более чем на двадцать процентов, а также значительно сокращают время, необходимое для охлаждения. Однако, в отличие от титановых теплозащитных экранов, охладители тормозов фактически передают тепло в окружающую среду и, таким образом, охлаждают колодки.
