Тормоз

Дисковый тормоз на мотоцикле

Тормоз представляет собой механическое устройство , которое ингибирует движение путем поглощения энергии от движущейся системы. ^[1] Он используется для замедления или остановки движущегося транспортного средства, колеса, оси или для предотвращения его движения, чаще всего за счет трения. ^[2]

Фон [ править ]

Этот раздел требует дополнительных ссылок для проверки . Пожалуйста, помогите улучшить эту статью , добавив цитаты из надежных источников . Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удален. ( Февраль 2016 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

В большинстве тормозов обычно используется трение между двумя прижатыми друг к другу поверхностями для преобразования кинетической энергии движущегося объекта в тепло , хотя могут применяться и другие методы преобразования энергии. Например, рекуперативное торможение преобразует большую часть энергии в электрическую , которая может храниться для дальнейшего использования. Другие методы преобразуют кинетическую энергию в потенциальную энергию в таких сохраненных формах, как сжатый воздух или сжатое масло. Вихретоковые тормозаиспользовать магнитные поля для преобразования кинетической энергии в электрический ток в тормозном диске, ребре или рельсе, который преобразуется в тепло. Другие методы 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, автомобили для дрэг-рейсинга с колесными тормозами и парашютом или самолеты с колесными тормозами и тормозными щитками, поднятыми в воздух во время приземления.

Поскольку кинетическая энергия увеличивается квадратично со скоростью ( ), 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 пределе тягового усилия. , в 100 раз длиннее. На практике у быстрых транспортных средств обычно есть значительное сопротивление воздуху, и энергия, теряемая на сопротивление воздуху, быстро увеличивается с увеличением скорости.${\ Displaystyle К = мв ^ {2} / 2}$

Практически все колесные машины имеют какой-либо тормоз. Даже багажные тележки и торговые тележки могут иметь их для использования на подвижной 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 войны , в первую очередь некоторые истребители и многие пикирующие бомбардировщики той эпохи. Это позволяет самолету сохранять безопасную скорость на крутом спуске. Saab 17 Пикирующий бомбардировщик и истребитель Vought F4U Corsair использовали развернутую ходовую часть в качестве воздушного тормоза.

Фрикционные тормоза на автомобилях накапливают тепло при торможении в барабанном или дисковом тормозе во время торможения, а затем постепенно отводят его в воздух . При движении под гору некоторые автомобили могут тормозить своим двигателем .

Когда тормоз педаль современного транспортного средства с гидравлическими тормозами прижата к главному цилиндру , в конечном счете, поршень толкает тормозную колодку против тормозного диска , который замедляет колесо вниз. На тормозном барабане это похоже, поскольку цилиндр прижимает тормозные колодки к барабану, что также замедляет колесо.

Типы [ править ]

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

Фрикционный [ править ]

Наиболее распространены фрикционные тормоза, которые в широком смысле можно разделить на тормозные механизмы типа « башмак » или « колодки », использующие явную поверхность износа, и гидродинамические тормоза, такие как парашюты, которые используют трение в рабочей жидкости и не подвергаются явному износу. 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, чтобы тереться о вращающийся барабан снаружи, например, ленточный тормоз ; вращающийся барабан с башмаками, которые расширяются, чтобы натирать внутреннюю часть барабана, обычно называемый " барабанный тормоз"", хотя возможны другие конфигурации барабана; и колодки, которые зажимают вращающийся диск, обычно называемые" дисковым тормозом ". Используются другие конфигурации тормозов, но реже. Например, тормоза тележки PCC включают в себя плоский башмак, который зажимается на рельс с электромагнитом; 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.

Барабанные тормоза представляет собой транспортное средство , в котором тормозная сила трения обусловлена 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.

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 , соединен с колесом или осью. Чтобы остановить колесо, фрикционный материал в виде тормозных колодок (установленных в устройстве, называемом тормозным суппортом ) прижимается механически , гидравлически , пневматически или электромагнитно к обеим сторонам диска. Из-за трения диск и прикрепленное колесо замедляются или останавливаются.

Накачка [ править ]

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 тормозом Jake, для значительного увеличения насосных потерь. Накачивающие тормоза могут сбрасывать энергию в виде тепла или могут быть рекуперативными тормозами, которые подпитывают резервуар высокого давления, называемый гидравлическим аккумулятором .

Электромагнитный [ править ]

Электромагнитные тормоза также часто используются там, где электродвигатель уже является частью механизма. Например, многие гибридные бензиновые / электрические автомобили используют электродвигатель в качестве генератора для зарядки электрических батарей, а также в качестве рекуперативного тормоза. Некоторые дизельные / 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, либо тепло, либо электричество. Фрикционные тормоза оказывают давление на два отдельных объекта, чтобы контролируемым образом замедлить автомобиль.

Характеристики [ править ]

Тормоза часто описываются по нескольким характеристикам, включая:

• Пиковая сила - Пиковая сила - это максимальный эффект замедления, который может быть получен. Пиковая сила часто превышает предел сцепления шин, и в этом случае тормоз может вызвать занос колеса.
• Постоянное рассеяние 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 - когда тормоз нагревается, он становится менее эффективным, это 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, дребезжит или иным образом оказывает различное тормозное усилие, может привести к заносу. Например, железнодорожные колеса имеют слабое сцепление с дорогой, а фрикционные тормоза без механизма противоскольжения часто приводят к заносам, что увеличивает затраты на техническое обслуживание и вызывает у водителей внутри ощущение «бух-тук».
• Мощность. Тормоза часто называют «мощными», когда небольшое усилие, прикладываемое человеком, 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». тормоз.
• 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.
• Сопротивление - Тормоза имеют различное сопротивление в выключенном состоянии в зависимости от конструкции системы, чтобы обеспечить полную податливость системы и деформацию, которая существует при торможении, с возможностью втягивания фрикционного материала с трущейся поверхности в выключенном состоянии.
• Долговечность - фрикционные тормоза имеют 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 не выполняют никаких других функций. Кроме того, тормоза часто устанавливаются на колесах, и неподрессоренная масса в некоторых случаях 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 [ править ]

Фундаментальные компоненты - это компоненты тормозной системы в 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. ^[3]

Усиление тормоза [ править ]

В большинстве современных легковых автомобилей и легких фургонов используется вакуумная тормозная система, которая значительно увеличивает усилие, прикладываемое к тормозам транспортного средства его оператором. ^[4] Эта дополнительная сила создается за счет разрежения в коллекторе, создаваемого воздушным потоком, перекрываемым дроссельной заслонкой работающего двигателя. Эта сила значительно уменьшается, когда двигатель работает с полностью открытой дроссельной заслонкой, поскольку 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 ставит 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, поскольку высокооборотный двигатель с открытой дроссельной заслонкой не может обеспечить 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 усиливают тормозную мощность с помощью сжатого воздуха , подаваемого одним или несколькими компрессорами.

Шум [ править ]

Хотя в идеале тормоз должен преобразовывать всю кинетическую энергию в тепло, 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 , дорожного покрытия и величины замедления. ^[5] Шум может быть вызван разными вещами. Это признаки того, что тормоза могут со временем изнашиваться.

Пожары [ править ]

Неисправности железнодорожного тормоза могут вызвать искры и вызвать лесные пожары . ^[6] В некоторых очень крайних случаях дисковые тормоза могут раскалиться докрасна и загореться. Это произошло на Гран-при Тосканы, когда у автомобиля Mercedes W11 передние карбоновые дисковые тормоза почти загорелись из-за низкой вентиляции и интенсивного использования. ^[7] Эти возгорания могут также возникнуть на некоторых фургонах Mercedes Sprinter , когда датчик регулировки нагрузки заедает и задние тормоза должны компенсировать передние тормоза. ^[8]

Неэффективность [ править ]

При торможении всегда теряется значительное количество энергии, даже при рекуперативном торможении, которое не совсем эффективно . Следовательно, хорошим показателем эффективного использования энергии во время вождения является количество торможений. 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 достижения максимальной экономии топлива .

Хотя во время торможения всегда теряется энергия, второстепенным фактором, влияющим на эффективность, является «сопротивление при выключении тормоза» или сопротивление, возникающее, когда тормоз не приводится в действие намеренно. После торможения гидравлическое давление в системе падает, что позволяет поршням тормозного суппорта втянуться. Однако это втягивание должно учитывать всю податливость в системе (под давлением), а также тепловую деформацию компонентов, таких как тормозной диск, или тормозная система будет затягиваться до тех пор, пока контакт с диском, например, не отбросит 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.

История [ править ]

Ранняя тормозная система [ править ]

В 1890-х годах деревянные блочные тормоза устарели, когда братья Мишлен представили резиновые шины. ^[9]

В 1960-е годы некоторые производители автомобилей заменили барабанные тормоза дисковыми. ^[10]

Электронная тормозная система [ править ]

В 1966 году система ABS была установлена ​​в Grand Tourer Jensen FF . ^[11]

В 1978 году Bosch и Mercedes обновили антиблокировочную тормозную систему 1936 года для Mercedes S-Class . Эта АБС представляет собой полностью электронную, четырехколесную и многоканальную систему, которая позже стала стандартной. ^[12]

В 2005 году система ESC, которая автоматически включает тормоза, чтобы избежать потери рулевого управления, стала обязательной для перевозчиков опасных грузов без регистраторов данных в канадской провинции Квебек. ^[13]

С 2017 года, многочисленные Экономической комиссии ООН для Европы страны (ЕЭК ООН) использовать Brake Assist System (BAS) функцию тормозной системы , которая выводит экстренное торможение событие с характеристикой тормозного спроса со стороны водителя и в таких условиях , помогают водителю улучшить лай. ^[14]

В июле 2013 года ^[15] были приняты правила 131 ЕЭК ООН в области транспортных средств. Этот регламент определяет усовершенствованные системы экстренного торможения (AEBS) для тяжелых транспортных средств, которые автоматически обнаруживают возможное лобовое столкновение и активируют тормозную систему транспортного средства.

23 января 2020 года ^[16] были приняты правила № 152 ЕЭК ООН по транспортным средствам, определяющие усовершенствованные системы экстренного торможения для легковых автомобилей.

С мая 2022 года в Евросоюзе по закону новые автомобили будут иметь усовершенствованную систему экстренного торможения. ^[17]

См. Также [ править ]

Ссылки [ править ]

Внешние ссылки [ править ]

Поищите тормоза в Викисловаре, бесплатном словаре.

• Как работает материал - тормоза