Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Схема, показывающая основные компоненты гидравлической дисковой тормозной системы.

Гидравлический тормоз представляет собой расположение тормозного механизма , который использует тормозную жидкость , как правило , содержащий простые гликолевые эфиры или диэтиленгликоль , чтобы давление передачи от контрольного механизма к тормозному механизму.

История [ править ]

В 1904 году Фредерик Джордж Хит (Heath Hydraulic Brake Co., Ltd.), Реддитч, Англия, разработал и установил гидравлическую (вода / глицерин) тормозную систему для цикла с помощью рычага руля и поршня. Он получил патент GB190403651A на «Усовершенствования тормозов с гидравлическим приводом для циклов и двигателей», а также впоследствии на улучшенные гибкие резиновые гидравлические трубы.

В 1908 году Эрнест Уолтер Вес из Бристоля, Англия, разработал и установил на автомобиль четырехколесную гидравлическую (масляную) тормозную систему. Он запатентовал его в Великобритании (GB190800241A) в декабре 1908 года, позже в Европе и США, а затем выставил его на Лондонском автосалоне 1909 года. Его брат, Уильям Герберт Вес улучшил патент (GB190921122A), и оба были переданы компании Weight Patent Automobile Brake Ltd. на 23 Бридж-стрит, Бристоль, когда она была основана в 1909/10. Компания, у которой был завод на Лаквелл-Лейн, Бристоль, установила четырехколесную гидравлическую тормозную систему на шасси Metallurgique с кузовом Hill and Boll, которое было показано на Лондонском автосалоне в ноябре 1910 года. Хотя тормозная система была установлена ​​на большем количестве автомобилей, и компания активно рекламировала ее, она исчезла, так и не добившись заслуженного успеха.

Компания Knox Motors Co. использовала гидравлические тормоза в 1915 году в тягаче . [1]

Малькольм Лугхед (который позже изменил написание своего имени на Локхид ) изобрел гидравлические тормоза, которые он запатентовал в 1917 году. [2] [3] «Локхид» - это общий термин для обозначения тормозной жидкости во Франции.

Фред Дьюзенберг использовал гидравлические тормоза Lockheed Corporation на своих гоночных автомобилях 1914 года [4], а его автомобильная компания Duesenberg была первой, кто применил эту технологию на Duesenberg Model A в 1921 году.

Компания Knox Motors из Спрингфилда, Массачусетс, оснащала свои тракторы гидравлическими тормозами, начиная с 1915 года. [5]

Технология получила распространение в автомобилестроении и, в конечном итоге, привела к внедрению автономной гидравлической барабанной тормозной системы (Эдвард Бишоп Боутон, Лондон, Англия, 28 июня 1927 г.), которая используется до сих пор.

Строительство [ править ]

Наиболее распространенная компоновка гидравлических тормозов для легковых автомобилей, мотоциклов, скутеров и мопедов состоит из следующего:

Система обычно заполняется тормозной жидкостью на основе гликоль-эфира (также можно использовать другие жидкости).

В свое время легковые автомобили обычно использовали барабанные тормоза на всех четырех колесах. Позже передние тормоза стали дисковыми, а задние - барабанными. Однако дисковые тормоза показали лучшее рассеивание тепла и большую устойчивость к «выцветанию» и, следовательно, в целом более безопасны, чем барабанные тормоза. Таким образом, дисковые тормоза для четырех колес становятся все более популярными, заменяя барабанные на всех автомобилях, кроме самых простых. Однако многие конструкции двухколесных транспортных средств по-прежнему используют барабанный тормоз для заднего колеса.

В следующем описании используется терминология и конфигурация простого дискового тормоза.

Работа системы [ править ]

В гидравлической тормозной системе, когда педаль тормоза нажата, толкатель оказывает усилие на поршень (-ы) в главном цилиндре, заставляя жидкость из резервуара тормозной жидкости течь в камеру давления через компенсационный порт. Это приводит к увеличению давления во всей гидравлической системе, проталкивая жидкость через гидравлические линии к одному или нескольким суппортам, где она воздействует на один или несколько поршней суппорта, герметизированных одним или несколькими уплотнительными кольцами (которые предотвращают утечку жидкости. ).

Поршни суппорта тормозного механизма затем прикладывают силу к тормозным колодкам, прижимая их к вращающемуся ротору, и трение между колодками и ротором вызывает создание тормозного момента , замедляющего транспортное средство. Тепло, генерируемое этим трением, либо рассеивается через вентиляционные отверстия и каналы в роторе, либо проходит через прокладки, изготовленные из специальных термостойких материалов, таких как кевлар или спеченное стекло .

В качестве альтернативы в барабанном тормозе жидкость поступает в колесный цилиндр и прижимает одну или две тормозные колодки к внутренней части вращающегося барабана. В тормозных колодках используется такой же термостойкий фрикционный материал, что и в колодках дисковых тормозов.

Последующее отпускание педали / рычага тормоза позволяет пружине (пружинам) в узле главного цилиндра вернуть главный поршень (и) обратно в исходное положение. Это действие сначала снимает гидравлическое давление на суппорт, затем прикладывает всасывание к тормозному поршню в узле суппорта, перемещая его обратно в корпус и позволяя тормозным колодкам высвободить ротор.

Гидравлическая тормозная система спроектирована как закрытая система: если в системе нет утечки, никакая тормозная жидкость не входит и не выходит из нее, а также жидкость не расходуется в процессе использования. Однако утечка может произойти из-за трещин в уплотнительных кольцах или из-за прокола тормозной магистрали. Трещины могут образоваться при смешивании двух типов тормозной жидкости или при загрязнении тормозной жидкости водой, спиртом, антифризом или любым количеством других жидкостей. [6]

Пример гидравлической тормозной системы [ править ]

Гидравлические тормоза передают энергию для остановки объекта, обычно это вращающаяся ось. В очень простой тормозной системе, состоящей всего из двух цилиндров и дискового тормоза , цилиндры могут быть соединены через трубки с поршнем внутри цилиндров. Цилиндры и трубки заполнены несжимаемым маслом. Два цилиндра имеют одинаковый объем, но разные диаметры и, следовательно, разные площади поперечного сечения. Цилиндр, который использует оператор, называется главным цилиндром.. Вращающийся дисковый тормоз будет примыкать к поршню с большим поперечным сечением. Предположим, что диаметр главного цилиндра составляет половину диаметра рабочего цилиндра, поэтому главный цилиндр имеет поперечное сечение в четыре раза меньше. Теперь, если поршень в главном цилиндре опустить на 40 мм, рабочий поршень переместится на 10 мм. Если к главному поршню приложить силу 10 ньютонов (Н), подчиненный поршень будет давить с силой 40 Н.

Эту силу можно еще больше увеличить, вставив рычаг между главным поршнем, педалью и точкой поворота . Если расстояние от педали до оси вращения в три раза превышает расстояние от оси до подсоединенного поршня, тогда усилие на педали увеличивается в 3 раза при нажатии на педаль, так что 10 Н становится 30 Н на главный поршень и 120 Н на тормозную колодку. И наоборот, педаль должна пройти три раза до главного поршня. Если нажать педаль на 120 мм вниз, главный поршень переместится на 40 мм, а ведомый поршень переместит тормозную колодку на 10 мм.

Особенности компонентов [ править ]

(Для типичных автомобильных тормозных систем для легких режимов работы)

В четырехколесном автомобиле стандарт 105 FMVSS , 1976 г .; [7] требует, чтобы главный цилиндр был разделен внутри на две секции, каждая из которых создает давление в отдельном гидравлическом контуре. Каждая секция подает давление в один контур. Комбинация известна как двойной главный цилиндр. Легковые автомобили обычно имеют либо переднюю / заднюю раздельную тормозную систему, либо диагональную раздельную тормозную систему (главный цилиндр мотоцикла или скутера может создавать давление только в одном блоке, который будет передним тормозом).

Передняя / задняя раздельная система использует одну секцию главного цилиндра для создания давления на поршни переднего суппорта, а другую секцию - для давления на поршни заднего суппорта. Система торможения с раздельным контуром теперь требуется по закону в большинстве стран по соображениям безопасности; если одна цепь выходит из строя, другая цепь все еще может остановить автомобиль.

Диагональные сплит-системы первоначально использовались на автомобилях American Motors в 1967 году выпуска. Правая передняя и левая задняя части обслуживаются одним исполнительным поршнем, в то время как левая передняя и правая задняя части обслуживаются исключительно вторым исполнительным поршнем (оба поршня создают давление в соответствующих соединенных линиях с помощью одной ножной педали). Если одна из цепей выходит из строя, другая, по крайней мере, с одним торможением переднего колеса (передние тормоза обеспечивают большую часть тормозного усилия из-за переноса веса), остается целым, чтобы остановить механически поврежденный автомобиль. К 1970-м годам системы с диагональным разделением стали обычным явлением среди автомобилей, продаваемых в Соединенных Штатах. Эта система была разработана на основе конструкции подвески переднеприводных автомобилей для обеспечения лучшего управления и устойчивости во время сбоя системы.

Сплит - система Треугольная была введена на Volvo серии 140 от MY 1967, где передние дисковые тормоза имеют компоновку с четырьмя цилиндрами, и обе схемы действуют на каждом переднем колесе и на одном из задних колес. Расположение было сохранено в последующих модельных сериях 200 и 700.

Диаметр и длина главного цилиндра существенно влияют на работу тормозной системы. Главный цилиндр большего диаметра подает больше гидравлической жидкости к поршням суппорта, но требует большего усилия на педали тормоза и меньшего хода педали тормоза для достижения заданного замедления. Главный цилиндр меньшего диаметра имеет противоположный эффект.

Главный цилиндр может также иметь разные диаметры между двумя секциями, чтобы обеспечить увеличенный объем жидкости для одного набора поршней суппорта или другого.

Дозирующий клапан может быть использован , чтобы уменьшить давление на задние тормоза при резком торможении. Это ограничивает заднее торможение, чтобы снизить вероятность блокировки задних тормозов и значительно снижает вероятность пробуксовки.

Силовые тормоза [ править ]

Вакуумный усилитель или вакуумный сервопривод используется в большинстве современных гидравлических систем тормозов , которые содержат четыре колеса. Вакуумный усилитель устанавливается между главным цилиндром и педалью тормоза и увеличивает тормозное усилие, прилагаемое водителем. Эти агрегаты состоят из полого корпуса с подвижной резиновой диафрагмой.через центр, образуя две камеры. При установке на участок низкого давления корпуса дроссельной заслонки или впускной коллектор двигателя давление в обеих камерах блока понижается. Равновесие, создаваемое низким давлением в обеих камерах, удерживает диафрагму от движения до тех пор, пока не будет нажата педаль тормоза. Возвратная пружина удерживает диафрагму в исходном положении до тех пор, пока не будет нажата педаль тормоза. Когда педаль тормоза нажата, движение открывает воздушный клапан, который пропускает воздух атмосферного давления в одну камеру усилителя. Так как давление в одной камере становится выше, диафрагма перемещается в сторону камеры более низкого давления с силой, создаваемой площадью диафрагмы и перепадом давления. Эта сила, в дополнение к силе ног водителя, давит на поршень главного цилиндра.Требуется установка повышения давления относительно небольшого диаметра; для очень консервативного 50% вакуума в коллекторе вспомогательная сила около 1500 Н (200 н) создается 20-сантиметровой диафрагмой с площадью 0,03 квадратных метра. Диафрагма перестанет двигаться, когда силы с обеих сторон камеры достигнут равновесия. Это может быть вызвано либо закрытием воздушного клапана (из-за остановки нажатия педали), либо достижением «выбега». Выбег происходит, когда давление в одной камере достигает атмосферного и не может быть создано дополнительной силы из-за стагнирующего перепада давления. После достижения точки биения только сила ног водителя может быть использована для дальнейшего воздействия на поршень главного цилиндра.вспомогательная сила около 1500 Н (200 н) создается диафрагмой диаметром 20 см и площадью 0,03 квадратных метра. Диафрагма перестанет двигаться, когда силы с обеих сторон камеры достигнут равновесия. Это может быть вызвано либо закрытием воздушного клапана (из-за остановки нажатия педали), либо достижением «выбега». Выбег происходит, когда давление в одной камере достигает атмосферного и не может быть создано дополнительной силы из-за стагнирующего перепада давления. После достижения точки биения только сила ног водителя может быть использована для дальнейшего воздействия на поршень главного цилиндра.вспомогательная сила около 1500 Н (200 н) создается диафрагмой диаметром 20 см и площадью 0,03 квадратных метра. Диафрагма перестанет двигаться, когда силы с обеих сторон камеры достигнут равновесия. Это может быть вызвано либо закрытием воздушного клапана (из-за остановки нажатия педали), либо достижением «выбега». Выбег происходит, когда давление в одной камере достигает атмосферного и не может быть создано дополнительной силы из-за стагнирующего перепада давления. После достижения точки биения только сила ног водителя может быть использована для дальнейшего воздействия на поршень главного цилиндра.выбег ». Выбег происходит, когда давление в одной камере достигает атмосферного, и не может быть создана дополнительная сила из-за стагнирующего перепада давления. После достижения точки биения для дальнейшего использования может использоваться только сила ног водителя. применить поршень главного цилиндра.выбег ». Выбег происходит, когда давление в одной камере достигает атмосферного, и не может быть создана дополнительная сила из-за стагнирующего перепада давления. После достижения точки биения для дальнейшего использования может использоваться только сила ног водителя. применить поршень главного цилиндра.

Давление жидкости от главного цилиндра проходит через пару стальных тормозных трубок к клапану перепада давления , который иногда называют «клапаном отказа тормоза», который выполняет две функции: выравнивает давление между двумя системами и выдает предупреждение. если одна система теряет давление. Клапан перепада давления имеет две камеры (к которым присоединяются гидравлические линии) с поршнем между ними. Когда давление в любой из линий уравновешено, поршень не перемещается. Если давление с одной стороны теряется, давление с другой стороны перемещает поршень. Когда поршень соприкасается с простым электрическим датчиком в центре устройства, цепь замыкается, и оператор предупреждается о неисправности в тормозной системе.

Тормозной шланг передает давление от клапана перепада давления к тормозным узлам на колесах. Поскольку колеса не имеют фиксированного отношения к автомобилю, необходимо использовать гидравлический тормозной шланг от конца стальной линии на раме автомобиля до суппорта на колесе. Изгиб стальных тормозных трубок приводит к усталости металла и, в конечном итоге, к поломке тормозов. Обычная модернизация - это замена стандартных резиновых шлангов комплектом, который снаружи усилен плетеной проволокой из нержавеющей стали. Плетеные тросы имеют незначительное расширение под давлением и могут дать более твердое ощущение педали тормоза с меньшим ходом педали для данного тормозного усилия.

Термин «силовые гидравлические тормоза» также может относиться к системам, работающим на совершенно разных принципах, в которых насос с приводом от двигателя поддерживает постоянное гидравлическое давление в центральном аккумуляторе. Педаль тормоза водителя просто управляет клапаном для сброса давления в тормозные блоки на колесах, а не создает давление в главном цилиндре путем нажатия на поршень. Эта форма тормоза аналогична пневматическому тормозу.системы, но с гидравлической жидкостью в качестве рабочего тела, а не воздух. Однако в случае с пневматическим тормозом воздух выходит из системы, когда тормоза отпускаются, и необходимо пополнять запас сжатого воздуха. На силовой гидравлической тормозной системе жидкость под низким давлением возвращается от тормозных узлов на колесах к насосу с приводом от двигателя при отпускании тормозов, поэтому давление в центральном аккумуляторе почти мгновенно восстанавливается. Это делает силовую гидравлическую систему очень подходящей для транспортных средств, которые должны часто останавливаться и запускаться (например, автобусы в городах). Постоянно циркулирующая жидкость также устраняет проблемы, связанные с замерзанием деталей и собранным водяным паром, которые могут повредить воздушные системы в холодном климате. AEC Routemasterавтобус - это хорошо известное применение силовых гидравлических тормозов, и последующие поколения автомобилей Citroen с гидропневматической подвеской также использовали полностью гидравлические тормоза с приводом, а не обычные автомобильные тормозные системы.

Особые соображения [ править ]

Пневматические тормозные системы громоздки и требуют воздушных компрессоров и резервуаров. Гидравлические системы меньше и дешевле.

Гидравлическая жидкость не должна быть сжимаемой. В отличие от пневматических тормозов , когда клапан открывается и воздух поступает в трубопроводы и тормозные камеры до тех пор, пока давление не поднимется достаточно, гидравлические системы полагаются на один ход поршня, чтобы протолкнуть жидкость через систему. Если в систему попадает какой-либо пар, он сжимается, и давление может не повыситься настолько, чтобы привести в действие тормоза.

Гидравлические тормозные системы иногда во время работы подвергаются воздействию высоких температур, например, при спуске с крутых спусков. По этой причине гидравлическая жидкость должна сопротивляться испарению при высоких температурах.

Вода легко испаряется при нагревании и может вызвать коррозию металлических частей системы. Вода, попадающая в тормозные магистрали, даже в небольших количествах, вступает в реакцию с большинством обычных тормозных жидкостей (т. Е. С гигроскопичными [8] [9]).), вызывая образование отложений, которые могут засорить тормозные магистрали и резервуар. Практически невозможно полностью изолировать любую тормозную систему от воздействия воды, а это означает, что необходимо регулярно менять тормозную жидкость, чтобы гарантировать, что система не будет переполнена отложениями, вызванными реакциями с водой. Легкие масла иногда используются в качестве гидравлических жидкостей именно потому, что они не вступают в реакцию с водой: масло вытесняет воду, защищает пластмассовые детали от коррозии и может выдерживать гораздо более высокие температуры перед испарением, но имеет другие недостатки по сравнению с традиционными гидравлическими жидкостями. Силиконовые жидкости - более дорогой вариант.

« Затухание тормоза » - это состояние, вызванное перегревом, при котором эффективность торможения снижается и может быть потеряна. Это может произойти по многим причинам. Подушечки, которые входят в зацепление с вращающейся частью, могут перегреться и "потускнеть", стать настолько гладкими и твердыми, что они не смогут удерживать достаточно, чтобы замедлить автомобиль. Кроме того, испарение гидравлической жидкости при экстремальных температурах или тепловая деформация может привести к изменению формы футеровки и зацеплению меньшей площади поверхности вращающейся части. Тепловая деформация также может вызвать необратимые изменения формы металлических компонентов, что приведет к снижению тормозной способности, что требует замены поврежденных частей.

См. Также [ править ]

  • Пневматический тормоз (дорожный автомобиль)
  • Антиблокировочная система
  • Велосипедные тормозные системы
  • Прокачка тормозов
  • Тормоз по проводам
  • Предохранитель (гидравлический)
  • Гидравлика
  • Гидравлический контур
  • Железнодорожный воздушный тормоз
  • Гидротрансформатор
  • Тормоз автомобиля

Ссылки [ править ]

  1. ^ Автомобильная инженерия, Vol. II., Стр. 183. Американское техническое общество, Чикаго, 1919 г.
  2. ^ Loughhead, Malcolm, "Тормозной аппарат", патент США № 1249143 (подано: 22 января 1917 г .; выдано: 4 декабря 1917 г.).
  3. ^ Csere, Чаба (январь 1988), "10 Best Engineering Прорывы", автомобиль и водитель , 33 (7), стр. 61
  4. ^ http://www.autonews.com/article/19960626/ANA/606260745/stopping-power-put-duesenbergs-forever-in-industrys-winners-circle
  5. ^ "Возраст мотора" . 1915 г.
  6. ^ Шон Беннетт (3 ноября 2006 г.). Современные дизельные технологии: тормоза, подвеска и рулевое управление . Cengage Learning. п. 97. ISBN 978-1-4180-1372-1.
  7. ^ «Федеральные стандарты и правила безопасности транспортных средств» . www.nhtsa.gov . Проверено 1 октября 2016 .
  8. ^ "CDC - Карманный справочник NIOSH по химической опасности - этиленгликоль" . www.cdc.gov . Проверено 11 апреля 2018 года .
  9. ^ "CDC - Карманный справочник NIOSH по химической опасности - монометиловый эфир пропиленгликоля" . www.cdc.gov . Проверено 11 апреля 2018 года .

Внешние ссылки [ править ]

  • Хорошо, Карим. «Как работают тормоза» . Как работает материал . Проверено 18 июня 2010 года .
  • «Гидравлические тормоза» . Комплексное издательское дело. Архивировано из оригинального 30 марта 2010 года . Проверено 18 июня 2010 года .
  • Erjavec, Джек (2004). Автомобильные технологии: системный подход , Delmar Cengage Learning. ISBN 1-4018-4831-1 
  • Аллан и Малькольм Лугхеды (Lockheed). Их ранняя жизнь в горах Санта-Крус, включая изобретение гидравлического тормоза.

Патенты [ править ]

  • US 2746575 Тормоза дисковые для дорожных и других транспортных средств . Кинчин 1956-05-22 
  • US 2591793 Устройство для регулировки обратного хода средств, приводимых в действие жидкостью . Дюбуа 1952-04-08 
  • US 2544849 Автоматический регулятор гидравлического тормоза . Мартин 1951-03-13 
  • US 2485032 Тормозной аппарат . Брайант 1949-10-08 
  • US 2466990 Тормоз однодисковый . Джонсон Уэйд К., Тришман Гарри А., Страттон Эдгар Х. 1949-04-12 
  • US 2416091 Механизм контроля давления жидкости . Fitch, 12 февраля 1947 г. 
  • US 2405219 Дисковый тормоз . Ламберт Гомер Т. 1946-08-06 
  • US 2375855 Многодисковый тормоз . Ламберт Гомер Т. 1945-05-15 
  • US 2366093 Тормоз . Форбс Джозеф А. 26 декабря 1944 г. 
  • US 2140752 Тормоз . Ла Бри 1938-12-20 
  • US 2084216 Тормоз V-типа для автомобилей . Поаж Роберт А. и Поаж Марлин З. 15 июня 1937 г. 
  • US 2028488 Тормоз . Эйвери Уильям Лестер 1936-02-21 
  • US 1959049 Тормоз фрикционный . Buus Niels Петер Вальдемар 1934-05-15 
  • US 1954534 Тормоз . Нортон Раймонд Дж. 1934-04-10 
  • US 1721370 Тормоз для автомобилей . Boughton Эдвард Бишоп 1929-07-16 
  • DE 695921 Antriebsvorrichtung мит hydraulischem GESTAENGE ... . Боргвар Карл Фридрих Вильгельм 1940-09-06 
  • GB 377478 Улучшения в колесных цилиндрах для гидравлических тормозов . Hall Фредерик Гарольд 1932-07-28 
  • GB 365069 Улучшения в механизмах управления для устройств с гидравлическим приводом и особенно тормозов для транспортных средств . Рубури Джон Мередит 1932-01-06