Тормозные системы транспортных средств

Тормозная система транспортного средства — это совокупность устройств и механизмов, предназначенных для замедления движения транспортного средства (ТС) вплоть до полной остановки, а также для удержания его на месте при стоянке. Тормозные системы являются важнейшим элементом активной безопасности, обеспечивающим управляемость и устойчивость автомобиля в процессе торможения. В зависимости от назначения, конструкции и принципа действия различают несколько типов тормозных систем.

История развития

Первые тормозные системы на механических экипажах появились в конце XIX века. Они представляли собой простейшие колодочные тормоза, воздействовавшие на обод колеса или на отдельный тормозной барабан. Привод осуществлялся механически, с помощью рычагов и тросов. С ростом скоростей и массы автомобилей возникла необходимость в более эффективных и безопасных системах.

В 1920-х годах началось внедрение гидравлического привода, который обеспечивал более равномерное распределение усилия между колёсами. В 1930-х годах появились первые пневматические тормозные системы, ставшие стандартом для грузовых автомобилей и автобусов. В середине XX века были разработаны дисковые тормоза, которые, благодаря лучшему отводу тепла и меньшей склонности к затуханию (fade), постепенно вытеснили барабанные на легковых автомобилях. С 1970-х годов началось активное внедрение электронных систем, таких как антиблокировочная система (ABS), которая предотвращает блокировку колёс при резком торможении. Впоследствии появились системы распределения тормозных усилий (EBD), системы курсовой устойчивости (ESP) и электронные усилители экстренного торможения (BAS).

Классификация тормозных систем

Тормозные системы классифицируются по нескольким признакам.

По функциональному назначению

• Рабочая тормозная система — основная система, предназначенная для снижения скорости и остановки ТС в процессе движения. Она приводится в действие педалью тормоза.
• Запасная тормозная система — предназначена для остановки ТС при отказе рабочей системы. Часто её функцию выполняет часть исправного контура рабочей системы или стояночный тормоз.
• Стояночная тормозная система — служит для удержания ТС на месте во время стоянки, особенно на уклонах. Обычно приводится в действие ручным рычагом или кнопкой (электронный стояночный тормоз).
• Вспомогательная тормозная система — используется для длительного поддержания скорости на затяжных спусках без износа основных тормозов. Применяется на грузовых автомобилях и автобусах (например, горный тормоз-замедлитель, моторный тормоз).

По типу тормозного механизма

• Барабанные тормоза — тормозные колодки прижимаются к внутренней поверхности вращающегося барабана.
• Дисковые тормоза — тормозные колодки сжимают вращающийся диск с двух сторон.

По типу тормозного привода

• Механический — усилие передаётся с помощью рычагов, тяг и тросов. Используется в основном для стояночных тормозов.
• Гидравлический — усилие передаётся через тормозную жидкость. Является основным для легковых автомобилей.
• Пневматический — усилие передаётся сжатым воздухом. Применяется на грузовых автомобилях, автобусах и прицепах.
• Электрический — используется в электромобилях (рекуперативное торможение) и для управления стояночными тормозами.
• Комбинированный — сочетает элементы разных типов (например, электропневматический).

Устройство и принцип работы

Основными элементами любой тормозной системы являются тормозной механизм и тормозной привод.

Тормозной механизм

Тормозной механизм преобразует кинетическую энергию движения ТС в тепловую за счёт трения. В дисковом тормозе основными деталями являются тормозной диск, суппорт, тормозные колодки и поршни. При нажатии на педаль тормоза поршни в суппорте прижимают колодки к диску. В барабанном тормозе колодки разжимаются изнутри и прижимаются к барабану.

Тормозной привод

Тормозной привод передаёт усилие от педали или рычага к тормозным механизмам. В гидравлическом приводе основными компонентами являются главный тормозной цилиндр, вакуумный усилитель, трубопроводы, рабочие цилиндры в колёсах и тормозная жидкость. Принцип работы основан на законе Паскаля: давление, создаваемое в главном цилиндре, передаётся через жидкость к рабочим цилиндрам. В пневматическом приводе используется компрессор, ресиверы, тормозные краны и тормозные камеры.

Характеристики и эффективность

Эффективность тормозной системы оценивается по нескольким параметрам:

• Тормозной путь — расстояние, пройденное ТС с момента начала торможения до полной остановки.
• Замедление — величина отрицательного ускорения, измеряемая в м/с².
• Устойчивость при торможении — способность ТС сохранять заданную траекторию движения.
• Сопротивление затуханию (fade) — способность сохранять эффективность при многократных или длительных торможениях.

На эффективность торможения влияют состояние тормозных колодок и дисков, тип и состояние тормозной жидкости, нагрузка на ось, сцепление шин с дорогой, а также работа электронных систем.

Современные электронные системы

Современные автомобили оснащаются электронными системами, повышающими безопасность торможения:

• Антиблокировочная система (ABS) — предотвращает блокировку колёс при торможении, сохраняя управляемость.
• Система распределения тормозных усилий (EBD) — автоматически регулирует тормозное усилие между осями в зависимости от нагрузки.
• Система экстренного торможения (BAS) — усиливает давление в тормозной системе при резком нажатии на педаль.
• Электронная система курсовой устойчивости (ESP) — подтормаживает отдельные колёса для предотвращения заноса.
• Электронный стояночный тормоз (EPB) — заменяет ручной рычаг кнопкой, часто автоматически активируется при парковке.

Особенности тормозных систем различных типов ТС

Легковые автомобили

На легковых автомобилях, как правило, используются гидравлические дисковые тормоза на всех колёсах. Передние тормоза обычно имеют больший диаметр дисков и более мощные суппорты, так как при торможении основная нагрузка приходится на переднюю ось. Многие современные модели оснащаются вентилируемыми дисками для лучшего охлаждения.

Грузовые автомобили и автобусы

На грузовых автомобилях и автобусах применяются пневматические тормозные системы с барабанными или дисковыми механизмами. Пневматический привод обеспечивает большое усилие при меньшем усилии на педали. Обязательным элементом является система ABS. Для длительных спусков используются вспомогательные тормоза-замедлители.

Мотоциклы

На мотоциклах применяются гидравлические дисковые тормоза. Передний тормоз обеспечивает основную тормозную силу. Часто устанавливаются комбинированные тормозные системы (CBS), распределяющие усилие между обоими колёсами, и ABS.

Железнодорожный транспорт

На железнодорожном подвижном составе используются пневматические и электропневматические тормоза. Основным типом является автоматический тормоз, который срабатывает при разрыве магистрали. Также применяются стояночные (ручные) и электродинамические тормоза.

Техническое обслуживание и неисправности

Регулярное техническое обслуживание тормозной системы необходимо для обеспечения безопасности. Оно включает:

• Проверку уровня и состояния тормозной жидкости (гигроскопичность, замена каждые 2-3 года).
• Осмотр тормозных колодок и дисков на износ.
• Проверку герметичности гидравлического или пневматического привода.
• Проверку работы ABS и других электронных систем.

Типичные неисправности: износ колодок, деформация тормозных дисков, утечка тормозной жидкости, завоздушивание системы, отказ вакуумного усилителя, неисправность ABS.

Источники

1. ГОСТ Р 51709-2001. Автотранспортные средства. Требования безопасности к техническому состоянию и методы проверки.
2. Правила дорожного движения Российской Федерации.
3. Гришкевич А. И. Автомобили: Теория. — Минск: Вышэйшая школа, 1986.
4. Бош Р. Автомобильный справочник. — М.: За рулём, 2004.
5. Учебные пособия по устройству автомобилей (например, Вахламов В. К. Автомобили: конструкция и эксплуатация).