Aktivna sigurnost vozila, koja utiče na sigurnost na putu, u velikoj mjeri je određena dizajnom kočnice. Učinkovitost kontrole kočenja se ocjenjuje pomoću dva indikatora: puta kočenja i usporavanja razvijenih tokom kočenja. Kočioni put je integralni pokazatelj, a usporavanje karakteriše rad kočnih mehanizama vozila.
Istorijski podaci
Prvi put kočnice uopšte spominje 1816. godine od strane F. Deutza. U početnom periodu razvoja automobila (1886. - 1900.) dizajn kočnica se praktički nije spominjao u literaturi. Na automobilima su korištene različite vrste kočionih uređaja, kao što su: valovite papuče postavljene ispod kotača, sidreni mehanizmi uronjeni u podlogu i dr. U uslovima niskog intenziteta saobraćaja i niskih dinamičkih svojstava automobila, glavni problemi sa kojima su se susreli kreatori kočionih mehanizama u ovom periodu bili su da obezbede lakoću upravljanja i dovoljan kapacitet apsorpcije energije. Na to je gotovo idealno odgovorila trakasta kočnica, koja je tada bila široko korištena. Pojava prvog mehanizma bubnja kočnice na automobilu 1899. godine bila je visoko cijenjena. Godine 1903. već su ugrađene na automobile Mercedes i Renault, a početkom 20-ih doboš kočnice su u potpunosti zamijenile trakaste kočnice. Jedina prednost bubanj kočnice je smanjenje temperature pri cikličkom kočenju, odnosno veći kapacitet disipacije energije, što se objašnjava kako povećanjem površine hlađenja tako i boljim uvjetima odvođenja topline.
Treba napomenuti da dizajn mehanizma disk kočnice otvorenog tipa izumitelja F. Manchestera, koji se pojavio 1902. godine, nije postao široko rasprostranjen zbog nedostatka materijala za trenje koji bi mogli raditi pri visokim specifičnim pritiscima i temperaturama, složenosti i niskotehnološka priroda pogona. U periodu od 1950. do 1970. godine, gotovo svi vodeći proizvođači automobila prešli su na sljedeću shemu korištenja bubanj kočnica: na prednjoj osovini postoje dvije aktivne pločice, a na stražnjoj osovini jedna aktivna i jedna pasivna.
Poređenje bubanj i disk kočnica
Kočnice na točkovima obezbeđuju servisno i kočenje u slučaju nužde, kao i zadržavanje nepokretnog vozila na mestu. Mehanizmi kočnica kotača koji se koriste u različitim kategorijama vozila su dvije vrste: bubanj i disk. Trenutno, velika većina putničkih automobila koristi disk kočnice na prednjim točkovima i bubanj kočnice na zadnjim točkovima. Na kamionima i autobusima u pravilu su ugrađene doboš kočnice koje imaju samopojačavajući učinak i strukturno su kompatibilne s pneumatskim pogonom.
Disk kočnice postaju sve češće na automobilima (uključujući kamione). To je prije svega zbog njihove visoke operativne stabilnosti. Ovi kočioni mehanizmi obezbeđuju blagi pad efikasnosti kočenja kada se kočnica zagreje ili voda dođe na površine trenja. Osim toga, imaju brže vrijeme odziva, manju težinu i bolje hlađenje (otvoreni dizajn, ventilirani diskovi) u odnosu na bubanj kočnice. Međutim, zbog manje površine tarnih obloga disk kočnica, pritisak na njih je 3-4 puta veći, a mehanizam je otvoren za prašinu i prljavštinu. Stoga je stopa habanja obloga disk kočnica veća nego kod bubanj kočnica. U ovom slučaju, čestice habanja se neometano oslobađaju dok se kreću u atmosferu.
Disk kočnice
- kočni disk;
- pad guide;
- caliper;
- kočione pločice;
- cilindar;
- klip;
- indikator istrošenosti jastučića;
- brtveni prsten;
- zaštitni poklopac za vodeći klin;
- vodilica;
- zaštitno kućište.
U bubanj kočnici većina habajućih čestica ostaje unutar bubnja, prekrivena kočionim štitom. Kroz ventilacijske otvore bubnja 10% ukupne mase proizvoda trenja ulazi u zrak. Opremanje automobila antiblokirajućim sistemom znači da u slučaju kočenja u nuždi, točkovi nisu blokirani i da se relativno kretanje kočionih pločica i diska (bubnja) održava tokom čitavog procesa kočenja. To uzrokuje povećanje puta trenja frikcionih elemenata kočnice, a time i intenziteta njihovog trošenja. Prema rezultatima istraživanja, automatizacija procesa kočenja u slučaju nužde smanjuje vijek trajanja elemenata kočionog sistema, uključujući kočione pločice, bubnjeve i diskove prema kriteriju istrošenosti za 10-30%.
Bubanj kočnice
- matica za pričvršćivanje glavčine;
- glavčina kotača;
- opruga nižeg zatezanja jastučića;
- kočnica;
- Vodilica;
- cilindar kotača;
- gornja zatezna opruga;
- ekspanziona šipka;
- zatik ručice ručne kočnice;
- ručica ručne kočnice;
- štit kočionog mehanizma.
Do danas su otvorene disk kočnice u potpunosti zamijenile doboš kočnice na prednjim kotačima putničkih automobila i nastavljaju ih uspješno pomjerati na stražnjim kotačima. Sa povećanjem dinamičkih svojstava automobila, čvrste disk kočnice postupno se zamjenjuju ventiliranim disk kočnicama. Potpunu zamjenu doboš kočnica trenutno otežavaju uglavnom ekonomski faktori. Pokušaji da se stvore koncepti alternativni disk kočnici još nisu dali pozitivne rezultate. Sasvim je očigledno da je glavni razlog za promjenu koncepta kočnica daljnje povećanje cikličnosti njihovog rada. Povećanje cikličnosti kočenja, zauzvrat, zahtijeva povećanje kapaciteta disipacije energije kočnice, što se osigurava naglim povećanjem, zapravo udvostručavanjem površine trenja, koja je ujedno i područje hlađenja kočnice. rotor.
Hemijski sastav kočnica
Frikcioni materijali su materijali koji djeluju u uvjetima trenja klizanja u kočnim uređajima, a posjeduju visok koeficijent trenja. Svaki tip vozila opremljen je kočionim oblogama različitih debljina i oblika. U isto vrijeme, tvornice proizvode kočione obloge različitih tipova koristeći praktički istu tehnologiju i od istih sirovina s različitim omjerima komponenti (mješavina za kalupljenje uključuje fenolne smole, gume i metalne inkluzije u obliku praha i strugotine). Obično se liveno gvožđe koristi kao materijal za telo brojača (telo brojača se podrazumeva kao kočioni disk ili kočioni bubanj), uglavnom razreda SCh24 GOST 1412-85, sa tvrdoćom od 187-241 HB. Očigledno je da će u ovom slučaju vrijednosti koeficijenta trenja u paru "kočna obloga - protutijelo" biti približno jednake u kočnim mehanizmima različitih vozila. Ako pretpostavimo da su kočne obloge za različita vozila podložne istim specifičnim pritiscima tokom rada, onda će stopa habanja kočnih obloga na 1 m kočionog puta biti ista, bez obzira na tip vozila.
Glavni trend u razvoju koncepta kočionih mehanizama za putničke automobile je povećanje njihovog kapaciteta disipacije energije. Uzimajući u obzir ograničenja zatezanja na veličinu i težinu kočnice, ovaj trend podrazumijeva povećanje temperature površine trenja, što zauzvrat zahtijeva upotrebu frikcionih materijala koji su sve otporniji na toplinu. Promjena koncepata mehanizama kočenja je zapravo kvalitativni skok u ovom evolucijskom procesu.
Kočioni sistem, izgrađen na bazi metalnog bubnja, naziva se bubanj kočnice.
Princip rada bubanj kočnica.
Princip rada takvog sistema je sljedeći. Na glavčinu je postavljen metalni šuplji bubanj u obliku ravne čaše. Prilikom kočenja, kočione pločice u obliku polumjeseca se pritiskaju na unutrašnju stranu bubnja, što rezultira direktnim kočenjem.
Dizajn koji dovodi do stezanja kočionih pločica izgrađen je na hidrauličnom kočionom cilindru ili nekoliko cilindara. Kočione pločice se vraćaju u prvobitni položaj zahvaljujući oprugama. Između ostalog, dizajn bubanj kočnica uključuje polugu koja gura papuče kada se automobil stavi na parkirnu kočnicu.
U zoru automobilske industrije, doboš kočnice su bile dominantne. Razlog za ovu protivtežu doboš kočnicama prvenstveno je bio laka proizvodnja i niži zahtjevi za preciznošću izrade dijelova. Osim toga, konstrukcija parkirne kočnice na bazi bubanj kočnica je jednostavnija od one na bazi disk kočnica, koje danas često zamjenjuju nekadašnje.
Malo istorije.
Prve bubanj kočnice izumljene su u drugoj godini dvadesetog veka. Ove kočnice su u početku imale mnogo nedostataka, a umjesto hidraulike korišteni su kabelski pogoni ili metalne šipke. Sistem je tokom godina unapređivan. Neke od najuspješnijih inovacija bile su stvari poput automatskog podešavanja prilikom brušenja frikcionog materijala, kao i hidraulički sistem za otpuštanje kočionih pločica.
Snaga kočenja u bubanj kočnicama se povećava povećanjem prečnika kočionog diska ili visine bubnja. Povećanje hidrauličke sile u ovom kočionom sistemu je neprihvatljivo jer će prekomjerna sila uzrokovati pucanje bubnja.
Prednosti i nedostaci bubanj kočnica.
Ako nastavimo razgovor, govoreći o nedostacima i prednostima bubanj kočnica, onda se prvi može smatrati:
- moguće klizanje zbog prisustva ostataka abrazivne prašine iz materijala jastučića u bubnju;
- nemogućnost potpunog pritiskanja velikih jastučića na bubanj - to dovodi do nepotpunog kontakta i manje sile kočenja.
Prednosti bubanj kočnica uključuju:
- otpornost na prljavštinu, zbog zatvorenosti sistema od vanjskog okruženja;
- velika veličina samih kočionih pločica i manja sila, što omogućava rjeđu promjenu;
- jednostavnost organizacije parkirne kočnice.
Uz sve svoje nedostatke, posljednje dvije prednosti omogućavaju da se bubanj kočnice i dalje ugrade na stražnju osovinu jeftinih automobila.
Kada je u pitanju lakoća održavanja, bubanj kočnice nisu inferiorne od disk kočnica. Glavni potrošni materijal su kočione pločice i sam bubanj. Sami ovi dijelovi su često skuplji od jastučića i diskova njihovih diskova. Međutim, zbog zahtjevne prirode njihove zamjene i održavanja, bubanj kočnice su jeftinije od disk kočnica po pređenom kilometru.
U zaključku ovog materijala može se primijetiti da je vrsta kočnica zauzela veliko mjesto u povijesti automobilske konstrukcije. Činjenica je da je malo vjerovatno da će niša jeftinih automobila ikada nestati.
Video.
Da li ste se ikada zapitali šta se zapravo dešava unutar doboš kočnice kada radi i zašto se disk kočnice generalno smatraju superiornijim od svog starijeg dizajna? Hajde da objasnimo.
Većina ljudi vjerovatno zna kako funkcioniraju disk kočnice. Podsjetimo se ukratko algoritma rada sistema: Nakon pritiska na papučicu kočnice, glavni kočioni cilindar, kroz kočionu tečnost u hidrauličnim vodovima, počinje da povećava pritisak u čeljusti, gde jedan ili više klipova, koristeći pritisak koji se na njih primenjuje, počinje da pritiska jednu ili dve pločice na disk (kočioni disk).
Uz pomoć sila trenja, automobil počinje usporavati, osiguravajući da se na kraju ne zaletite u stražnji branik automobila ispred ili u zid/stub/drvo. Jednostavan i efikasan. Pročitajte više na temu:
Ali šta je sa kočionim bubnjevima? Ovi skromniji dijelovi kočione tehnologije, i sigurno mnogo stariji od disk kočnica, gotovo su potpuno nestali iz svakodnevnog života u automobilskoj zajednici. Čak i kamioni i autobusi sve manje pribegavaju uslugama ovih „sluga“. Sada se takve sheme kočnica mogu naći samo na vrlo jeftinim automobilima ili specifičnoj opremi. Zašto se to dogodilo? Šta je Ahilova peta „bubnjeva“?
Kako rade bubanj kočnice?
Radni proces počinje na potpuno isti način kao i kod disk mehanizama - sa fluidom koji prenosi pritisak sa glavnog cilindra na kočioni aktuator. Od ovog trenutka se pojavljuju sve glavne razlike.
Umjesto kočionog cilindra, poput disk kočnice, u bubanj kočnicama tekućina teče u ono što se naziva cilindar kotača, koji je montiran unutar doboša od lijevanog željeza.
Tečnost gura dva klipa iz kućišta cilindra točka, uzrokujući da se kočione pločice razdvoje, dodirujući unutrašnju oblogu kočionog bubnja. Budući da je bubanj pričvršćen za glavčinu, uzrokovano trenje počinje usporavati rotaciju točka.
Također u funkcionalnom dijelu kočionog mehanizma važnu ulogu imaju takozvane zatezne opruge. Dvije opruge su ugrađene na oba kraja dva jastučića. Kao što ime govori, ove opruge vraćaju kočione pločice u njihov prvobitni položaj nakon otpuštanja papučice kočnice.
Kako se pločice troše, poseban sistem napajanja će odabrati višak razmaka između bubnja i pločica, što će omogućiti da se efikasnost i brzina kočionog sistema ne smanjuju tokom vremena i prirodnog trošenja komponenti. Međutim, stručnjaci kažu ovo - prednje pločice u bubanj kočnicama su pritisnute na površinu s većom silom, što povećava njihovo trošenje.
Postoje li neke prednosti mehanizma bubnja u odnosu na disk mehanizam?
Čini se da je to jednostavno nemoguće. Kako jedan arhaični sistem može biti bolji od modernijeg? Ali postoji nekoliko neospornih prednosti bubanj kočnica koje im se ne mogu oduzeti:
1. Budući da se kontaktna površina proteže po cijelom obodu bubnja, sila kočenja koja se prenosi na doboš kočnice veća je od one kod kočionog rotora iste veličine.
2. Nemojte to shvatiti kao šalu, ali na specijaliziranim web stranicama čitamo da korištenje doboš kočnica štedi težinu, novac za proizvodnju elementa za auto kompaniju i na kraju novac u novčanicima vlasnika automobila.
Ako smo dugo znali za posljednje dvije točke - zaista, teško je pronaći jednostavniji i jeftiniji dizajn, onda nismo ni znali za težinu. Bas bubanj od livenog gvožđa nekako nije ulivao previše poverenja u ovo. Međutim, ako uzmete u obzir da pored hidraulike kočnice, disk kočnica ima i ogromnu (također od lijevanog željeza), onda to izgleda tako. Sa istom težinom, bubanj kočnica će biti snažnija zbog većeg kontaktnog mrlja jastučića u njoj. Ali sa istom snagom, bit će lakši od svog modernog kolege.
3. Konačno, još jedna neosporna prednost je da se kočione pločice u pravilu ne troše mnogo duže nego na konvencionalnim disk kočnicama.
Nedostaci bubanj kočnica
1. Unatoč jednostavnosti dizajna i jeftinijoj proizvodnji, bubanj kočnice ne mogu konkurirati disk kočnicama u održavanju. Zahtevaju veoma komplikovano podešavanje. Petljanje s bubnjevima je na neki način bilo poput umjetnosti. Samo majstor je mogao savršeno podesiti istrošene kočnice. Ovo podešavanje je takođe oduzelo dosta vremena.
Bubanj kočnice postepeno napuštaju arenu pod naletom disk kočnica. Ipak, "bubnjevi" se i dalje nalaze na zadnjim točkovima mnogih modernih automobila. To se objašnjava ne samo njihovom niskom cijenom, već i činjenicom da, pored niza nedostataka, imaju i određene prednosti. Pogledajmo prvo i drugo.
Koja su sredstva koristili prvi proizvođači automobila za zaustavljanje automobila? Većina njih će sada izgledati prilično bizarno. Na primjer, na legendarnom modelu Ford T, proizvedenom od 1908. do 1927. i prodanom u više od 15 milijuna primjeraka, korištena je kočnica mjenjača - posebna čelična traka sabijala je osovinu mjenjača. Preneseni obrtni moment je pao i pogonski točkovi su se u skladu s tim usporili. Međutim, doboš kočnice su dodatno ugrađene na stražnje kotače. Lako je pretpostaviti da su bile daleko od idealnog: kočnice su upravljane sistemom poluga, brzo su se istrošile i pregrijale.
Glavni elementi bubanj kočnice su potporna ploča (1), sam bubanj (2) i papuče (3). Dizajn moderne verzije detaljnije je prikazan na slici:
Princip rada bubanj kočnice je jednostavan. Kada pritisnete papučicu kočnice, pritisak u krugu (kočioni vod) raste, klipovi radnog kočionog cilindra se razmiču i rašire kočione pločice na strane, koje tada dolaze u dodir s unutrašnjošću bubnja spojenog na kotač. Shodno tome, sila trenja koju stvaraju jastučići usporava ne samo bubanj, već i točak. Čim se papučica kočnice otpusti, povratne opruge će vratiti pločice na svoje mjesto i ništa neće ometati rotaciju bubnja, a time i točka.
Jasan primjer kako funkcionira bubanj kočnica:
Dizajn doboš kočnica može varirati. Na primjer, nosači jastučića mogu biti razmaknuti na različitim stranama i imati ručno ili automatsko podešavanje položaja jastučića.
Osim toga, dizajn stražnjih bubanj kočnica često je nešto složeniji, jer zahtijeva i ugradnju ručne (parkirne) kočnice. Za ručnu kočnicu i poseban polužni mehanizam na blokovima su pričvršćena dva sajla, koji, kada su zategnuti, razmiču blokove. Potonji su pritisnuti na bubanj i osiguravaju nepokretnost kotača.
„Ručna kočnica“ je mehanički kočioni sistem, zastareo po formi, ali nimalo po sadržaju. Na primjer, ako "hidraulika" kočnica iznenada zakaže, tada će jedini mehanizam koji može zaustaviti automobil biti ručna kočnica. Evo kako to funkcionira (kliknite na crvenu strelicu pokazivača):
Podešavanje položaja pločica je neophodno kako bi se osiguralo da kočnice rade što je duže moguće. Iako jastučići ne bi trebali biti stalno pritisnuti na bubanj, ipak bi trebali biti što bliže njemu. Međutim, frikcione obloge na jastučićima se vremenom troše i razmak se postepeno povećava, što dovodi do sporijeg odziva, ili čak do nedovoljnog kontakta između jastučića i bubnja.
Ručno podešavanje koristi samo vijak za podešavanje, dok najčešća verzija automatskog podešavača dodaje polugu za podešavanje i zupčanik. Kada se jastučići, kada se aktiviraju, počnu razilaziti na veću udaljenost nego inače, poluga automatski uključuje brzinu i na taj način zateže vijak za podešavanje, čime se povećava razmak između jastučića, ponovo ih približavajući što je moguće bliže bubnju. Automatsko podešavanje je vrlo zgodno jer ne zahtijeva rastavljanje strukture bubnja kočnice.
Jasan primjer rada automatskog regulatora položaja jastučića:
Značajan nedostatak bubanj kočnica je njihova sklonost pregrijavanju. To se objašnjava samim dizajnom, jer je pristup zraku s jedne strane zatvoren potpornim štitom, a s druge bubnjem. U tom smislu, disk kočnice sa vjetrom su mnogo efikasnije.
Pa zašto su "bubnjevi" još uvijek u upotrebi? Sve je jednostavno - jer se još uvijek nose sa zadatkom. Danas se uglavnom koriste na jeftinim automobilima iu većini slučajeva samo na stražnjoj osovini, budući da su disk kočnice ugrađene na prednje kotače, koji igraju glavnu ulogu u kočenju. „Bubnjevi”, stari više od sto godina, pouzdani su i, u poređenju sa disk kočnicama, jeftiniji su i za proizvodnju i za održavanje. Štaviše, glavni nedostatak, zatvoren dizajn, može se u nekim situacijama smatrati i prednošću. Na primjer, na prašnjavom putu disk kočnice će se vrlo brzo zaprljati, dok će bubanj kočnice, naprotiv, ostati čiste i potpuno funkcionalne.
Ipak, nema smisla još jednom napuštati dostignuća moderne automobilske industrije, jer ako se pažnja i dalje poklanja disk kočnicama i njihovom poboljšanju, onda „bubnjevi“ u suštini obilježavaju vrijeme. Drugim riječima, pokušavaju povećati efikasnost prvih, a samo održati efikasnost drugih.
- Pregrijati. Budući da se tarne površine ne duvaju zrakom (za razliku od dizajna disk kočnica), one se mnogo lošije hlade. Ovdje se mora reći da temperatura bubnjeva tokom kočenja u nuždi može doseći 500-600 stepeni. U tim uslovima bubanj se širi, rastojanje do jastučića se povećava i pedalu je potrebno jače pritisnuti. Pokušali su da se izbore sa pregrijavanjem bubnjeva ugradnjom dodatnih peraja sa spoljašnje strane - naduvavali su se vazduhom i "odvodili" deo toplote. Međutim, ovaj dizajn još uvijek ne može izdržati nikakvu konkurenciju s disk kočnicama.
Imaju li neke prednosti?
Uz sve svoje nedostatke, bubanj kočnice imaju i neosporne prednosti:
- Zaštita od prljavštine. Jastučići ovdje rade u skučenom prostoru, a prljavština izvana tamo ne prodire.
- Visoka sila kočenja. Gore smo rekli da su efikasnost bubanj kočnica i maksimalni pritisak u pločici niži nego kod disk kočnica. Međutim, zatvoreni dizajn omogućava da se područje trenja učini vrlo velikim povećanjem promjera i širine bubnja. Zbog toga kočioni bubnjevi već dugo nemaju alternativu za velike kamione i autobuse.
- Otpornost jastučića na habanje. Loše prianjanje pločica na bubanj radi svoj posao: jastučići se sporije troše, iako od toga pati kvalitet kočenja.
Zašto se i dalje instaliraju?
Prve dvije prednosti bubanj kočnica dugo su bile gotovo irelevantne. Inženjeri su naučili da naprave diskove i jastučiće otpornije na habanje, a glomazni bubnjevi su postepeno izašli iz upotrebe među proizvođačima kamiona i autobusa. Evropski modeli su ih izgubili krajem 90-ih - početkom 2000-ih. Međutim, ruski "Lawn", na primjer, još uvijek ima doboš kočnice sprijeda i pozadi, ali će vrlo brzo ući u povijest.
Što se tiče terenskih vozila za koje je relevantna otpornost bubnjeva na prljavštinu, skupi modeli (Toyota Land Cruiser, Mitsubishi Pajero) izgubili su ih još 80-ih godina, a na jeftinijim, kao i na kamionima, bubnjevi se i dalje nalaze, ali samo na zadnju osovinu. Zašto iza? Jednostavno je: jer mnogo prljavštine leti na zadnje točkove sa prednjih.
