Какое давление в гидравлической системе тормозов

На современных легковых автомобилях устанавливаются тормозные системы с замкнутым гидравлическим контуром. При нажатии на педаль тормоза давление тормозной жидкости поднимается до 100 атмосфер, что приводит в движение поршни в суппортах. Новые элементы тормозной системы способны выдерживать давление, в три раза превышающее указанное выше, но со временем они также изнашиваются.

Общая информация о давлении тормозной жидкости в системе

Современные легковые автомобили комплектуются тормозными системами, включающими в себя тормозной гидропривод и тормозные механизмы. Сила, с которой вы нажимаете на педаль тормоза, передается на главный тормозной цилиндр. Главный тормозной цилиндр представляет собой поршень, при движении которого давление в тормозных трубках увеличивается и передается на каждое колесо автомобиля.

Давление тормозной жидкости воздействует на поршни тормозных механизмов всех колес, тормозные колодки выдвигаются и прижимаются к тормозному барабану или тормозному диску. Колеса замедляются за счет трения, и автомобиль сбавляет скорость.

Рабочий контур соединяет между собой устройства гидропривода и тормозные механизмы. Главный тормозной цилиндр (ГТЦ) служит для преобразования силы нажатия на педаль тормоза в избыточное давление тормозной жидкости и дальнейшей передачи ко всем рабочим контурам. Запас тормозной жидкости находится в бачке, который расположен на ГТЦ или вне его. Помимо ГТЦ, многие автомобили укомплектованы вакуумными усилителями, увеличивающими силу, создающую давление в тормозной системе. Вакуумный усилитель связан с главным тормозным цилиндром конструктивно.

Основной элемент усилителя – камера, которую разделяет резиновая перегородка (диафрагма) на две емкости. Одна из них связана с впускным коллектором двигателя, создающим разряжение, а вторая – с атмосферой. Перепад давлений и большая площадь диафрагмы создают усилие порядка 30–40 кг и больше при торможении. При использовании такой системы задача водителя при торможениях упрощается благодаря снижению физического воздействия на педаль, и он надолго остается в работоспособном состоянии.

Регулятор давления тормозной жидкости предназначен для уменьшения давления в приводе тормозных механизмов задних колес. Движущийся автомобиль при торможении подвергается воздействию двух сил: силы инерции и противоположно направленной силы трения, точка приложения которой находится ниже центра тяжести автомобиля, в результате чего возникает продольный опрокидывающий момент.

Передняя подвеска при этом проседает, а задняя разгружается. По этой причине в случаях, когда торможение не является экстренным, задние колеса могут блокироваться, что приводит к заносу автомобиля. Изменение расстояния между конструктивными частями задней подвески и кузовом автомобиля (продольный наклон) приводит к ограничению давления в приводе задних колес по сравнению с передними. В таком случае блокировки задних колес не происходит, или она возникает значительно позже (в зависимости от загруженности и замедления автомобиля).

Каково максимальное давление тормозной жидкости в системе

Необходимо разобраться с понятием давления в гидравлической системе и давления суппортов или штоков цилиндров на тормозные колодки.

Давление во всех элементах гидравлической системы автомобиля практически одинаковое, и его максимальное значение у современных машин составляет примерно 180 бар (или 177 атм). На спортивных и гражданских автомобилях значение давления достигает 200 бар.

Человек не может создать такого усилия только при помощи мышц ног.

В реальности рабочее давление тормозной системы в штатных условиях чаще всего не превышает 100 атмосфер. При экстренном торможении только физически крепкий водитель может создать давление в системе более 100 атмосфер, но такие случаи крайне редки.

Механическое воздействие на колодки суппортом и рабочими цилиндрами не равнозначно давлению в тормозной системе. Здесь принцип действия похож на ручной гидравлический пресс, где насос с цилиндром маленького сечения перекачивает жидкость в цилиндр с большим сечением. Коэффициент, который определяет усилие, равен отношению диаметров цилиндров.

Если рассмотреть тормозную систему ближе и сравнить диаметр поршня тормозного суппорта с поршнем главного тормозного цилиндра, то можно увидеть, что первый значительно больше. Благодаря этой разнице в диаметрах давление на тормозные колодки выше, чем на педали тормоза.

Чем опасно высокое давление тормозной жидкости в системе

Тормозная жидкость находится в системе в замкнутом контуре. При нажатии на педаль тормоза движение поршней в суппортах происходит за счёт давления, сила которого может достигать 100 и более атмосфер. В новом автомобиле, когда детали не имеют дефектов, система спокойно выдерживает даже в три раза повышенное давление. Но по мере износа во всех элементах развиваются деструктивные процессы, что неизбежно приводит к падению прочности всей системы.

Одним из самых слабозащищенных элементов тормозной системы являются шланги и магистрали, которые подвергаются воздействию внешней среды. Шланги со временем теряют свою механическую прочность и трескаются, иногда уже через несколько лет. Сталь, которая используется для изготовления тормозных трубок, подвергается коррозии. Все перечисленные случаи не имеют явных признаков неисправностей, а значит, водитель подвергается повышенному риску.

И это не шутки! Коррозия быстро распространяется и ослабляет стенки трубки. При незначительных нажатиях на педаль тормоза такие дефекты никак себя не проявляют. Но в случае экстренного торможения это может обернуться трагедией. Разрыв магистрали приводит к резкому падению давления, и торможение происходит неэффективно. Проблема усугубляется тем, что тормозные трубки находятся в таких труднодоступных местах, что даже на поднятом с помощью домкрата автомобиле оценить их состояние очень сложно.

Водители в повседневной жизни очень редко жмут на педаль тормоза с силой, а значит, неисправности тормозной системы можно определить только при техническом осмотре автомобиля. Специалисты ежедневно обнаруживают подобные дефекты. По их мнению, трещины на шлангах – реальная проблема огромного масштаба. Поэтому, если после диагностики вашего автомобиля выявлены неисправности тормозных магистралей, не стоит это игнорировать. При малейшем подозрении на дефекты тормозной системы рекомендуется заменить элементы, представляющие опасность.

В течение долгого времени тормозные системы авто представляли собой два контура, отвечающих за две пары колес соответственно. Применение такой системы позволяет затормозить автомобиль одним из контуров при неисправности другого.

Было проведено множество испытаний, на которых проверялась эффективность торможения при работе только одного контура. В результате было выявлено, что в тормозной путь автомобиля при скорости 100 км/ч в среднем увеличивается с 40 до 86 метров!

Значит, при неисправности какого-либо элемента тормозной системы остановить автомобиль возможно, но не стоит забывать о том, что это будет происходить дольше в два раза.

Разрыв тормозных трубок случается без каких-либо предпосылок, которые помогли бы выявить проблемный элемент. Тормозная система продолжает работать, но менее эффективно. Следовательно, единственным вариантом подстраховки является постоянная диагностика, в особенности при проведении ТО. Автомеханики, имеющие большой опыт работы, всегда посоветуют вам, как лучше поступить, и не стоит игнорировать их рекомендации, особенно по поводу тормозной системы.

Стоимость ремонта тормозных линий разнится в зависимости от типа и длины. Обычно замена какого-либо элемента с учетом его стоимости обходится в 20–50 долларов. Большинство сервисов предпочитает устанавливать медные трубки взамен стальных, так как их проще дорабатывать. Проверка состояния тормозных шлангов и трубок должна стать вашей привычкой, даже если вы счастливый владелец нового автомобиля.

Диагностика давления тормозной жидкости и тормозной системы

Усовершенствование конструкции тормозных систем привело к тому, что список неисправностей вырос, а диагностика стала более трудоемкой. Как бы там ни было, большинство неполадок владелец в состоянии выявить сам и устранить их еще на начальных стадиях развития. Ниже приведен список неисправностей и следствий их возникновения.

1. Снижение эффективности системы в целом

Причины:

• Изношенные тормозные диски и/или тормозные колодки (несоблюдение сроков ТО).
• Недостаточные фрикционные свойства тормозных колодок (повышенные температуры в тормозных механизмах, применение запчастей ненадлежащего качества и т. д.).
• Выработка колесных или главного тормозного цилиндров.
• Неисправный вакуумный усилитель тормозов.
• Повышенное или, наоборот, заниженное давление в шинах.
• Применение колес большего диаметра, чем рекомендует завод-изготовитель автомобиля.

2. Проваливание педали тормоза (или слишком мягкая педаль тормоза)

Причины:

• Излишки воздуха в тормозной системе.
• Вытекание тормозной жидкости, что грозит опасными последствиями, которые способны проявляться вплоть до отказа тормозов. Причиной может служить выход из строя одного из тормозных контуров.
• Повышение температуры тормозной жидкости, которое может привести к ее закипанию (жидкость ненадлежащего качества или несвоевременная замена).
• Неправильная работа главного тормозного цилиндра.
• Дефект рабочих (установленных на колесах) тормозных цилиндров.

3. Слишком тугая педаль тормоза

Причины:

• Неправильная работа вакуумного усилителя или подходящих к нему шлангов.
• Старение элементов тормозных цилиндров.

4. Уход автомобиля в сторону при торможении

Причины:

• Тормозные колодки и/или тормозные диски стираются неравномерно (элементы установлены неправильно; поврежден суппорт; дефект тормозного цилиндра; поверхность тормозного диска повреждена).
• Некорректная работа или повышенный износ одного или нескольких тормозных цилиндров, установленных на колесах (тормозная жидкость или запчасти ненадлежащего качества либо износ деталей в процессе длительной эксплуатации).
• Не работает один из тормозных контуров (наличие воздуха в тормозных трубках и шлангах).
• Протектор на шинах изнашивается неравномерно. Такое происходит из-за нарушения установочных углов колес (сход-развала) автомобиля.
• Разное давление в передних и/или в задних колесах.

5. Вибрация при торможении

Причины:

• Дефект тормозных дисков. Причиной является перегрев при экстренном торможении на больших скоростях.
• Неисправность колесного диска или шины.
• Нарушение балансировки колес.

6. Посторонний шум при торможении (может проявляться как скрежет или скрип тормозных механизмов)

Причины:

• Срабатывание индикаторных пластин сигнализирующих об износе колодок и необходимости немедленной их замены.
• Фрикционные накладки тормозных колодок полностью изношенны. При этом руль и педаль тормоза может вибрировать.
• Работа тормозных колодок при повышенных температурах или их загрязнение.
• Применение тормозных колодок ненадлежащего качества или от не зарекомендовавшего себя производителя.
• Суппорт смещен или штифты смазаны недостаточно. Требуется установить противоскрипные пластины или произвести чистку и смазку тормозных суппортов.

7. Горит лампа «ABS»

Причины:

• Наличие дефекта или грязи в датчиках ABS.
• Неисправность блока (модулятора) ABS.
• Отсутствующий или теряющийся контакт в соединении кабелей.
• Сгоревший предохранитель системы ABS.

8. Горит лампа «Brake»

Причины:

• Ручной тормоз находится в поднятом положении.
• Слишком мало тормозной жидкости.
• Некорректные данные с датчика уровня тормозной жидкости.
• Отсутствие или потеря контакта в соединениях рычага ручного тормоза.
• Тормозные колодки слишком тонкие (изношенны).
• Неисправность системы ABS (см. пункт 7).

Гидравлический тип тормозной системы используют на легковых автомобилях, внедорожниках, микроавтобусах, малогабаритных грузовиках и спецтехнике. Рабочая среда — тормозная жидкость, 93-98% которой составляют полигликоли и эфиры этих веществ. Остальные 2-7% — присадки, которые защищают жидкости от окисления, а детали и узлы от коррозии.

Составные элементы гидравлической тормозной системы:

• 1 — педаль тормоза;
• 2 — центральный тормозной цилиндр;
• 3 — резервуар с жидкостью;
• 4 — вакуумный усилитель;
• 5, 6 — транспортный трубопровод;
• 7 — суппорт с рабочим гидроцилиндром;
• 8 — тормозной барабан;
• 9 — регулятор давления;
• 10 — рычаг ручного тормоза;
• 11 — центральный трос ручного тормоза;
• 12 — боковые тросы ручного тормоза.

Чтобы понять работу тормозов, рассмотрим подробнее функционал каждого элемента.

Педаль тормоза

Это рычаг, задача которого — передача усилия от водителя на поршни главного цилиндра. Сила нажатия влияет на давление в системе и скорость остановки автомобиля. Чтобы уменьшить требуемое усилие, на современных автомобилях есть усилители тормозов.

Главный цилиндр и резервуар с жидкостью

Центральный тормозной цилиндр — узел гидравлического типа, состоящий из корпуса и четырех камер с поршнями. Камеры заполнены тормозной жидкостью. При нажатии на педаль, поршни увеличивают давление в камерах и усилие передается по трубопроводу на суппорты.

Над главным тормозным цилиндром расположен бачок с запасом “тормозухи”. Если тормозная система протекает, уровень жидкости в цилиндре уменьшается и в него начинает поступать жидкость из резервуара. Если уровень “тормозухи” упадет ниже критической отметки, на приборной панели начнет мигать индикатор ручного тормоза. Критический уровень жидкости чреват отказом тормозов.

Вакуумный усилитель

Тормозной усилитель стал популярный благодаря внедрению гидравлики в тормозные системы. Причина — чтобы остановить автомобиль с гидравлическими тормозами нужно больше усилий, чем в случае с пневматикой.

Вакуумный усилитель создает вакуум с помощью впускного коллектора. Полученная среда давит на вспомогательный поршень и в разы увеличивает давление. Усилитель облегчает торможение, делает вождение комфортным и легким.

Трубопровод

В гидравлических тормозах четыре магистрали — по одной на каждый суппорт. По трубопроводу жидкость из главного цилиндра попадает в усилитель, увеличивающий давление, а затем по отдельным контурам поставляется в суппорты. Металлические трубки с суппортами соединяют гибкие резиновые шланги, которые нужны, чтобы связать подвижные и неподвижные узлы.

Тормозной суппорт

Узел состоит из:

• корпуса;
• рабочего цилиндра с одним или несколькими поршнями;
• штуцера прокачки;
• посадочных мест колодок;
• креплений.

Если узел подвижный, то поршни расположены с одной стороны от диска, а вторую колодку прижимает подвижная скоба, которая движется на направляющих. У неподвижного тормозного суппорта поршни расположены по обе стороны диска в цельном корпусе. Суппорта крепят к ступице или к поворотному кулаку.

Жидкость поступает в рабочий цилиндр суппорта и выдавливает поршни, прижимая колодки к диску и останавливая колесо. Если отпустить педаль, жидкость возвращается, а так как система герметичная, подтягивает и возвращает на место поршни с колодками.

Тормозные диски с колодками

Диск — элемент тормозного узла, которые крепится между ступицей и колесом. Диск отвечает за остановку колеса. Колодки — плоские детали, которые находятся на посадочных местах в суппорте по обе стороны диска. Колодки останавливают диск и колесо с помощью силы трения.

Регулятор давления

Регулятор давления или, как его называют в народе, “колдун” — это страхующий и регулирующий элемент, который стабилизирует автомобиль во время торможения. Принцип работы — когда водитель резко нажимает на педаль тормоза, регулятор давления не дает всем колесам автомобиля тормозить одновременно. Элемент передает усилие от главного тормозного цилиндра на задние тормозные узлы с небольшим опозданием.

Такой принцип торможения обеспечивает лучшую стабилизацию автомобиля. Если все четыре колеса затормозят одновременно, автомобиль с большой долей вероятности занесет. Регулятор давления не дает уйти в неконтролируемый занос даже при резкой остановке.

Ручной или стояночный тормоз

Ручной тормоз удерживает автомобиль во время остановки на неровной поверхности, например, если водитель остановился на склоне. Механизм ручника состоит из ручки, центрального, правого и левого тросиков, правого и левого рычагов ручного тормоза. Ручной тормоз обычно соединяют с задними тормозными узлами.

Когда водитель тянет за рычаг ручника, центральный тросик натягивает правый и левый тросики, которые крепятся к тормозным узлам. Если задние тормоза барабанные, то каждый тросик крепится к рычагу внутри барабана и придавливает колодки. Если тормоза дисковые, то рычаг крепится к валу ручного тормоза внутри поршня суппорта. Когда рычаг ручника в рабочем положении, вал выдвигается, нажимает на подвижную часть поршня и прижимает колодки к диску, блокируя задние колеса.

Это основные моменты, которые стоит знать о принципе работы гидравлической тормозной системы. Остальные нюансы и особенности функционирования гидравлических тормозов зависят от марки, модели и модификации автомобиля.