Тормозные диски и их устройство

 

 

 

Тормозные диски, как и тормозная система в целом, играют наиважнейшую роль в устройстве автомобиля, так как динамика и скоростные качества современных железных коней очень возросли и требуют повышенных технических характеристик. Перед тормозным диском стоит несколько задач, поглощение кинетической энергии движущегося автомобиля и рассеивание ее в окружающую среду, при этом происходит нагрев диска, который связан с преобразованием данной энергии. Поэтому второй задачей тормозного диска является правильное рассеивание этого тепла и охлаждение тормозной системы, вследствие чего тормозные диски с повышенными характеристиками имеют вентиляционные каналы. В связи с этим диски подразделяются на два виды, вентилируемые и не вентилируемые. Невентилируемые диски изготовлены из сплошной пластины, на которую может быть нанесена перфорация и насечки, или слоты. Вентилируемые тормозные диски состоят из пары пластин, между которыми имеются полости. Здесь также могут присутствовать насечки и перфорация.

 

Перфорированные тормозные диски могут быть изготовлены как методом сквозной перфорации, так и методом заглубленной, или глухой, перфорации. Сквозная перфорация отличается высокой эффективностью в вопросе охлаждения рабочей поверхности диска и отвода газов вместе с продуктами выгорания. Однако этот подход снижает прочностные характеристики диска. Заглубленная перфорация отличается от сквозного варианта тем, что диск сверлят не насквозь. Это позволяет снизить вероятность растрескивания диска и, вместе с тем, эффективно отводить образовавшиеся в результате работы газы от пятна контакта.

 

 

В основном вентилируемые диски устанавливаются на передней оси автомобиля, но если речь идет о высоких скоростях и интенсивных торможениях, то и на задней оси без таких дисков не обойтись. Устройство вентилируемого диска представляет собой два железных блина соединенных перемычками таким образом, что внутри него образуются каналы, по которым циркулирует охлаждающий воздух, т.е. в процессе вращения колеса он работает как центробежный насос. Это решение приводит как к снижению массы диска, так и улучшению его теплоотдачи.

Тормозные вентилируемые диски бываю трех видов:

·         с прямолинейными каналами

·         со спиралевидными каналами

·         с хаотичными каналами

Два последних вида дисков значительно быстрее охлаждаются при вращении колеса с высокими скоростями. Спиралевидные диски за счет увеличения насосных свойств спиральных каналов по сравнению с прямолинейными, а хаотические за счет увеличения турбулизации (завихрения) движущегося внутри каналов воздуха, что увеличивает теплоотдачу и, следовательно, скорость снижения температуры. 

Не маловажным фактором качественной работы тормозного диска является его устойчивость к так называемому короблению или, проще говоря, нарушению формы его рабочей поверхности, следствием чего становится увеличение осевого биения диска, передаваемое на руль и тормозную педаль. Для начала рассмотрим причину деформации диска под действием температуры.

 

 

Как правило, обычный тормозной диск представляет собой обод, выполненный в одно целое с колоколом П-образного сечения. При нагреве диск, напоминающий в разрезе шляпу, условно стремится вывернуться «наизнанку» за счет разницы длин наружного и внутреннего диаметра. У внутреннего она больше, следовательно, и линейное тепловое расширение также больше. Это приводит к тому, что у «шляпы» приподнимаются поля. Именно череда таких подъемов и опусканий при остывании и приводит к деформации диска. Чем диск массивней, тем меньше он склонен к термическим деформациям. С целью уменьшения вероятности коробления дисков их изготавливают, как правило, из легированного серого перлитного чугуна с мелкодисперсной структурой. Такой чугун имеет хороший коэффициент трения при работе в паре с тормозной колодкой и внутреннюю эластичность, в отличие от стали, которая более склонна к образованию т.н. прижогов и появлению термических трещин. Однако следует помнить, что серые чугуны склонны к отбелу, т.е. к местному, резкому увеличению твердости, что по мере эксплуатации приведет к тем же явлениям, что и коробление диска. Поэтому не следует после сильного нагрева диска сразу останавливаться на длительное время.

 

На сегодняшний день широкую популярность получили диски с перфорацией и канавками. Если попытаться разобраться в их достоинстве, то следует посмотреть на рабочую пару диск с тормозной колодкой. При торможении происходит нагрев диска и колодки, а из колодки начинают выделяться газы, так что их отвод крайне важен, особенно в тормозах, работающих в предельных режимах, так как газы могут снижать эффективность тормозной системы, создавая подобие воздушной подушки. Канавки и отверстия способствуют удалению воды, грязи, пыли, что также направлено на повышение эффективности торможения в условиях дождя и иных не благоприятных условиях.

 

Что касается канавок или слотов, то они выполняют еще одну роль, а именно очистку тормозных колодок. При работе на больших нагрузках тормозные колодки очень быстро покрываются тонким слоем нагара – выгоревшего и отработанного фрикционного материала. Если его не снять принудительно, нагар превращается в смазку снижая тормозной коэффициент. Канавки и шлицы срезают этот отработанный слой, обновляя колодку. Перфорация диска также позволяет увеличить темп его охлаждения и снижает вес тормозного диска. На спортивных дисках канавки и перфорацию выполняют направленными, поэтому нельзя путать диски для правого и левого колеса. Всегда смотрите инструкцию при установке. Тем не менее, всегда бывают нюансы, если нет указания направления, не забывайте смотреть на направление вентиляционных каналов внутри диска, воздух всегда должен по принципу центробежной силы выходить наружу от ступицы колеса, а не захватывать его, но это применимо для спиралевидных каналов.

 

К недостаткам применения канавок относится более интенсивный износ колодок. Что касается перфорации, то следует помнить: сквозные отверстия приводят к ослаблению прочности конструкции ротора, т.к. они являются концентраторами напряжений и вокруг них начнут образовываться тепловые трещины. Такие диски боятся быстрых перепадов температуры, например, например активных торможений в дождливую погоду. 

 

SUBA.RU 25/10/2019