Рисунок 6.1. Преобразование давления в силу в гидравлическом приводе тормозной системы |
Рисунок 6.1. Гидравлический привод тормозной системы |
Мощность обоих тормозов на одной оси уравнивается с помощью гидравлики и того, что оба тормозных механизма имеют одинаковое устройство. Мощность передних и задних тормозов уравновешивается соотношением размера суппорта и поршней колесных цилиндров, типом и размером тормозных механизмов, и, иногда, клапанами гидропривода.
Принципы гидравлики
Гидравлика — это способ передачи усилия. Один из принципов гидравлики заключается в том, что жидкость легко может двигаться даже по самым извилистым каналам, но ее практически невозможно сжать (рис. 6.3). Другой принцип основывается на том факте, что, когда жидкость передает давление, она передает его одинаково во все стороны (рис. 6.4).
Рисунок 6.3. Тормозная жидкость движется по самым извилистым каналам |
Рисунок 6.4. Тормозная жидкость передает давление одинаково во всех направлениях |
Если мы наполним жидкостью твердый сосуд до краев, то уже не сможем добавить в него жидкость, даже применив силу. Дополнительная жидкость, добавляемая в него с силой, создает давление жидкости. Давление измеряется количеством силы на площадь.
Давление создается в гидросистеме различными способами. Это явление будет проще понять, если мы будем считать, что один поршень — создает давление, а другие (один или несколько) поршни — воспринимают его. То же самое происходит и в гидроприводе тормозной системы.
Величина давления в системе определяется тремя факторами:
- способностью системы выдерживать давление
- размером или площадью подающего поршня
- силой давления на поршень.
Прочность системы имеет важное значение, поскольку, если давление в ней чрезмерно возрастет, то она может не выдержать, дать течь, из-за чего давление в ней исчезнет. При значительном падении давления в тормозной системе эффективность ее резко падает и автомобиль остается без тормозов, что приводит к абсолютно нежелательным последствиям.
Давление в гидросистеме преобразуется в силу, которая производит, определенную работу и передвигает предметы.
Движение поршня, воспринимающего давление, так же соотносится с поршнем, создающим его. Следует помнить, что гидропривод способен только передавать энергию, силу и движение, но не способен вырабатывать энергию. Впрочем, в гидроприводе сила может преобразовываться в движение и наоборот. В большинстве тормозных систем сила увеличивается за счет движения, а других гидросистемах — наоборот. Двигаясь, поршень создающий давление, толкает жидкость по трубопроводам системы. Количество перемещенной жидкости эквивалентно площади поршня, умноженной на длину хода поршня.
Поршень диаметром 5 см имеет площадь 19,6 см². При его перемещении на 1 см (ход поршня) переместится 19,6 см³ жидкости. При диаметре поршня 10 см и его ходе 0,25 см переместится такое же количество жидкости, т. е. 19,6 см³ (рис. 6.7).
Рисунок 6.7. Зависимость объема перемещенной жидкости от диаметра и хода поршня
Диаметр поршней главного тормозного цилиндра и суппорта зависит:
- от веса автомобиля,
- оснащен он или нет динамометрическими (механическими) тормозами,
- от расположения центра тяжести автомобиля.
Чем тяжелее автомобиль, тем мощнее должны быть его тормоза и тем меньше должен быть поршень главного тормозного цилиндра. Однако, чем меньше тормозной жидкости сможет переместить такой поршень, тем меньше будут двигаться тормозные колодки. И наоборот, на более легких автомобилях устанавливается поршень главного тормозного цилиндра большего диаметра, который, в свою очередь, способен переместить больше жидкости и заставить дальше двигаться поршни суппорта и колесного цилиндра.
Чем больше по размеру поршни колесного цилиндра и суппорта, тем больше мощность тормоза, однако меньшие поршни увеличивают ход поршня и тормозной колодки. Если необходимо сделать задние тормоза более мощными, чем передние, используют колесные цилиндры большего диаметра. Суппорты с поршнями колесных цилиндров большего диаметра используют также тогда, когда необходимо увеличить относительную мощность передних тормозов. Соотношение мощности передних и задних тормозов называется тормозным балансом.
При разработке более мощных передних и задних тормозов с поршнями большего диаметра не следует забывать, что для работы таких поршней требуется соответственно и больший объем тормозной жидкости. Если для поршней колесного цилиндра и суппорта требуется больше тормозной жидкости, чем способен обеспечить ГТЦ, то при нажатии на педаль тормоза она продавится до пола, не приведя в действие колодки. Чем больше должен быть ход колодки, или чем больше по размеру поршни колесного цилиндра и суппорта, тем более длинным должен быть ход главного тормозного цилиндра или тем большего размера должен быть его диаметр (рис. 6.8).
Рисунок 6.8. Зависимость хода колодки от хода и диаметра главного тормозного цилиндра
На рисунке изображен наиболее распространенный не автоматический ГТЦ обычного заднеприводного автомобиля. Размер его отверстия в диаметре — 0,875 дюйма. При ходе в один дюйм поршни перемещают 2х0,6 кубических дюйма жидкости. Два поршня суппорта и четыре поршня колесных цилиндров имеют общую площадь 10,68 квадратных дюймов. Если они все пройдут равное расстояние, каждый из них переместит 1,2 кубических дюйма жидкости на 0,10 дюйма.
Самая большая проблема гидроприводов — это течи и попадание в них воздуха. Во время течи жидкость, выходит из контура гидропривода. Из-за этого уменьшается количества жидкости, необходимой для работы поршней колесных цилиндров и суппорта, и педаль тормоза начинает продавливаться до самого пола.
Воздух можно сжать — его объем под давлением уменьшается. Уменьшение его объема происходит вместо перемещения жидкости, следствием этого становится «пружинистая» педаль (рис. 6.9).
Рисунок 6.9. Сжатие воздуха — причина эффекта «пружинистой» педали