Тормоза (Часть 2)
Sandwich
| Борьба за снижение неподрессоренных
масс и улучшение отвода тепла привела конструкторов к
созданию так называемых вентилируемых дисков. Они
представляют собой своеобразный сэндвич из двух дисков,
между которыми проделаны специальные отверстия,
формирующие своеобразные лопасти, наподобие турбины.
Благодаря этим лопастям и каналам тепло отводится более
эффективно, а вес диска снижается. Но порой этого
недостаточно. Я забыл упомянуть еще один важный аспект
влияния тепла на работу тормозов. При высоких нагрузках
тормозные диски могут нагреваться до очень высоких
температур, и если это тепло передастся ступице – жди
беды. Скорый выход из строя этого узла очень вероятен.
Тут производители тормозных систем идут на различные
технические ухищрения. Так, например, многие фирмы
предлагают разборные тормозные диски. Они представляют
собой непосредственно рабочий диск в виде бублика,
скрепленный болтовым соединением со средней частью,
которая уже и крепится на ступицу. Также часто можно
встретить тормозные диски с перфорацией и канавками
(шлицами). Проделанные по всей рабочей плоскости диска
сквозные отверстия снижают вес диска, способствуют более
эффективному снижению его температуры при работе,
удаляют газы, образующиеся при трении колодок о диск.
Кстати, эти рабочие газы могут создавать подобие
воздушной подушки и снижать эффективность тормозов. Так
что их отвод крайне важен, особенно в тормозах,
работающих под большой нагрузкой. Перфорация
предупреждает и коробление тормозного диска. Канавки
совместно с отверстиями способствуют удалению воды,
грязи, пыли и пр., что снижает риск поцарапать тормозной
диск. Отвод газов также в их юрисдикции. И канавки, и
перфорация увеличивают дополнительную тормозную силу и
уменьшают износ. Указав все эти достоинства канавок,
нельзя не сказать и о том, зачем они изначально были
разработаны. Опять же, автоспорт с его повышенными
нагрузками на тормоза потребовал эффективной очистки
тормозных колодок. Дело в том, что при работе на больших
нагрузках тормозные колодки очень быстро покрываются
тонким слоем нагара – выгоревшего и отработанного
фрикционного материала. Если его не снять принудительно,
колодка превращается в скользкую лыжу. Канавки, шлицы
практически срезают этот отработанный слой, обновляя
колодку. Это позволяет поддерживать работоспособность
колодок на протяжении всей гонки. Учитывая все
вышесказанное, можно считать, что для обычных городских
автомобилей тормозные диски со шлицами, конечно,
являются предметом гордости владельца, но одновременно
причиной более частой смены тормозных колодок.
Водителям, которые все равно решили обзавестись такими
тормозными дисками, необходимо знать еще вот что. Шлицы
могут быть как направленными, так и ненаправленными.
Первые требуют правильной установки (левые и правые
диски) и продаются обычно парами. Ненаправленные могут
быть установлены на любую сторону. Если вернуться к
«сэндвичам», то стоит упомянуть об интересной разработке
австралийских инженеров. Компания DBA запатентовала
передовую технологию системы вентиляции тормозного диска
(австралийский патент № 742353). Назвали такие диски
Kangaroo Paw, или Лапа Кенгуру. Название обусловлено не
столько тем, что компания австралийская, сколько тем,
что в разрезе перемычки между двумя половинками диска
напоминают след кенгуру. Благодаря тому, что 144
столбика имеют особую форму и расположены в определенном
порядке между двумя сторонами тормозного диска,
создается эффект ротора. Вращение диска приводит к
образованию аэродинамической турбулентности воздуха
внутри диска, увеличивая его скорость. Это приводит к
тому, что горячий воздух буквально выталкивается из
внутридискового пространства, способствуя более
интенсивному его охлаждению. Такая архитектура
тормозного диска делает его более прочным и стабильным
при общем снижении массы. Эту разработку можно по праву
считать серьезным прорывом в дизайне тормозных дисков.
Цена таких дисков начинается от $200 за 1 штуку. То есть
комплект на передок будет стоить уже $400. Сможет ли
кто-то из владельцев «Жигулей» позволить себе такую
роскошь, думаю – да. Но, как удалось выяснить в
московском представительстве австралийской компании,
планов поставки на наш рынок таких тормозных дисков для
отечественных автомобилей пока нет, только иномарки. Еще
более удивительное решение предложила американская
компания Delphi. Ее инженеры модернизировали весь
дисковый тормозной механизм. Предложена оригинальная
идея двухдискового тормоза для передних колес
автомобиля, получившего незатейливое название Twin Disk.
Здесь для торможения используются не две, а три
тормозные колодки. К обычной паре прибавляется средняя
колодка, расположенная между двух «плавающих» дисков, не
связанных друг с другом перегородками. Благодаря такой
компоновке гидравлический поршень переносит свое усилие
не на две плоскости тормозного диска, как обычно, а
сразу на четыре. Тем самым эффективность тормозов,
динамика торможения увеличивается в 1,7 раза по
сравнению с обычными дисковыми тормозами. Усилие на
педаль снижается практически вдвое. А кроме того,
вентиляция таких дисков значительно лучше, они меньше
нагреваются, а стало быть, дольше «живут». Все бы
хорошо, но компания Delphi планирует начать серийное
производство Twin Disk лишь в 2006 году. Материаловедение От конструкции к материалам. Здесь также можно встретить множество различных подходов. Наиболее часто можно встретить тормозные барабаны и диски из чугуна. Мотоциклетные тормозные диски изготавливают из нержавеющей стали, дабы защитить их от коррозии. Но чугун все же обладает лучшими фрикционными качествами. Рост скоростей и, как следствие, увеличение требований к тормозам приводят к появлению новых материалов для создания тормозных дисков. Так, в мире автоспорта используются диски на основе углеволокна (carbon fiber composite). Такие тормоза значительно легче своих чугунных собратьев и работают очень эффективно (иначе их не стали бы использовать в спорте). Однако карбоновые тормоза работают лишь при очень высоких температурах. То, что для обычных стальных или чугунных дисков может считаться экстремально высокой температурой, для карбоновых дисков – нормальное рабочее состояние. То есть на обычных автомобилях в обычных условиях эксплуатации такие тормоза просто не будут работать – не успеют разогреться. По этой причине применение углепластиковых композитов в тормозах ограничивается болидами Формула-1 и автомобилями, участвующими в других подобных гонках. Да и цена подобных изделий не маленькая. Российская авиакосмическая промышленность предложила миру несколько иную технологию. На ее основе созданы тормозные диски из силициума, то есть кремния (Si – silesium, кремний). Такие диски использует, в частности, Ducati на своих мотоциклах. Кремниевые тормозные диски сочетают коэффициент трения чугуна и легкость углепластика. По подобной схеме производит диски для мотоциклов компания SICOM. Их диски из композита кремний-карбид-углерод по твердости сравнимы с алмазом и способны работать при температурах до +1400 °С (температура плавления чугуна – около 1200 °С, а чистого железа – более 1500 °С). Понятно, почему такие тормозные диски практически незаменимы для авто- и мотоспорта. А если учесть, что их вес почти в 4 раза меньше обычного стального? Вот где снижение неподрессоренных масс и уменьшение гироскопического эффекта. Текст: Даниил Шургальский |
