В статье рассматриваются возможные причины и следствия неравномерности износа внутренней и внешней тормозных колодок, одного тормозного механизма.
Ключевые слова: неравномерный износ, тормозные колодки, дисковые тормозные механизмы.
При проведении технического обслуживания и проверки состояния тормозной системы зачастую наблюдается явление неравномерного износа тормозных колодок одного тормозного механизма. Как показывает статистика, внутренняя тормозная колодка в ряде случаев изнашивается значительно быстрее внешней. [2]
Поскольку тормозная система является наиболее сильно влияющей на безопасность движения автомобиля, исследования, связанные с совершенствованием её эксплуатации, в частности, исследование причин и следствий неравномерного износа является актуальным. [3]
В тех случаях, когда усилия, передаваемые на колодки, имеют одинаковые значения в каждый момент времени, причиной неравномерного износа являются внешние факторы, в частности, попадание пыли и песка в зазор пары трения. Частицы загрязнений создают условия для абразивного изнашивания, интенсивность которого может быть очень высокой.
В случае, когда усилие передаётся колодкам неравномерно, необходима дальнейшая диагностика узла. Как правило, причина неравномерности заключается в засорении направляющих, по которым перемещаются колодки. Как следствие необходима их чистка с заменой уплотнительных пылезащитных манжет и обновление смазки. В ряде случаев, когда на направляющих присутствуют следы коррозии, направляющие требуется заменить. При этом в соответствии с технологическими требованиями необходимо менять и тормозные колодки вместе с тормозными дисками.
Неравномерный износ может быть также вызван разбуханием уплотнительных манжет тормозных цилиндров или попаданием загрязнений в их рабочую область, что требует проведения работ по очистке, замене тормозной жидкости или тормозных цилиндров в сборе.
В ходе проведенного анализа были рассмотрены возможные последствия неравномерного износа тормозных колодок. Во-первых, при более быстром истирании одной колодки, вторая ещё не вырабатывает свой ресурс, а замену требуется производить комплектом, что является не рациональным с экономической точки зрения. Второй сложностью является то, что контролировать остаточную толщину внутренней колодки менее удобно внешней. Следовательно, имеется риск несвоевременного обнаружения выработки ресурса колодки, что приведёт к трению металлической части колодки о тормозной диск. И, соответственно, снижению эффективности торможения, а также выводу из строя диска, замена которого по затратам обходится существенно дороже замены тормозных колодок.
С точки зрения эксплуатации автомобиля, при неравномерном износе происходит неравное распределения усилий на тормозные колодки, следовательно, эффективность торможения снижается, требуется большее усилие нажатия на педаль тормоза для обеспечения тех же значений показателей торможения, как на исправном автомобиле. Такая работа, особенно на больших скоростях может увеличить тормозной путь, что повышает вероятность аварийных ситуаций.
В теории автомобиля для оценки тормозных свойств используется ряд показателей: максимальное замедление, тормозной путь, время срабатывания тормозных механизмов, диапазон и алгоритм изменения тормозных усилий. [6]
Эти показатели определяются конструкцией систем и механизмов автомобиля и сильно зависят от состояния элементов этих систем.
При подсчёте тормозного пути учитывается, что после нажатия на педаль тормоза автомобиль начнёт замедляться не моментально, а через некоторое время. Для автомобилей с гидроприводом тормозов это время составляет 0,1–0,3 с. Ещё некоторое время (0,36–0,54 с) понадобится для нарастания тормозного усилия от нуля до максимума. Предположим, что из-за закисания направляющей тормозного суппорта время срабатывания тормозной системы увеличилось на 0,1 с и время нарастания усилия увеличилось на 0,3 с. Если перевести на расстояние, которое проходит автомобиль за 0,4 с на скорости 100 км/ч, получим около 11 метров. Следовательно, тормозной путь данного автомобиля со скорости 100 км/ч до 0 км/ч увеличится на 11 метров. В тяжёлой дорожной ситуации это может оказаться критичным значением.
Также необходимо затронуть вопрос распределения сил на тормозной диск и сопутствующие элементы. При резких торможениях в тормозной системе возникают довольно значительные усилия. Если усилия на внутренней и внешней тормозных колодках равны (F1=F2 на рисунке1), то тормозной диск работает в зоне контакта с колодками на сжатие.
Рис. 1. Схема тормозного диска с усилиями, возникающими при неравномерном распределении тормозных усилий
При неравномерности усилий сила F1, действующая на диск со стороны внутренней колодки, становится большей, чем F2. Помимо более быстрого изнашивания внутренней колодки, возникает повышенное изгибающее напряжение в сечении A-A. В процессе торможения точка приложения силы F1 изменяется, а после торможения F1=0. Воздействие переменных усилий может спровоцировать деформацию диска. Однако для оценки вероятности данного исхода необходимо проведение дополнительного исследования. [5]
Указанные воздействия будут также восприниматься ступичным подшипником, что негативно скажется на его сроке службы. Со временем подшипник выходит из строя из-за образования зазора в сопрягаемых элементах выше допустимого и требует замены.
Своевременная проверка и диагностика тормозной системы, в частности, проверка равномерности износа тормозных колодок, поможет избежать преждевременной замены:
‒ комплекта тормозных колодок;
‒ тормозного диска, по причине изнашивания его внутренней части или нарушении геометрии
‒ ступичного подшипника из-за возникновения повышенных люфтов вследствие дополнительных воздействующих усилий.
Однако применительно к тормозной системе экономические вопросы имеют не столь высокое значение, как надёжность. Надёжная работа элементов тормозных механизмов обеспечивает высокий уровень активной безопасности транспортных средств.
Литература:
- Радченко, М. Г. Методы и средства испытаний на долговечность элементов автоматизированных тормозных систем / М. Г. Радченко, М. В. Полуэктов, А. А. Ревин // Сборник научных трудов SWorld: матер. междунар. науч.-практ. конф. «Современные проблемы и пути их решения в науке, транспорте, производстве и образовании '2012». — 2012. — Вып. 4, т. 2. — C. 56–58.
- Ревин, А. А. Экспресс-оценка долговечности тормозных накладок по результатам подконтрольной эксплуатации автотранспортных средств: монография / А. А. Ревин, С. В. Тюрин, М. В. Полуэктов; ВолгГТУ. — Москва: Инновационное машиностроение, 2015. — 148 с.
- Радченко, М. Г. Особенности ресурсных испытаний элементов гидравлического тормозного привода автомобилей с АБС / М. Г. Радченко, М. В. Полуэктов, А. А. Ревин // Автомобильный транспорт: сб. науч. тр. / Харьковский нац. автомобильно-дорожный ун-т. — 2011. — Вып. 29. — C. 90–93.
- Ревин, А. А. АБС и ресурс элементов тормозной системы / А. А. Ревин, М. В. Полуэктов, М. Г. Радченко // Автомобильная промышленность. — 2009. — № 10. — C. 39–40.
- Влияние рабочего процесса АБС на долговечность элементов шасси автомобиля: монография / А. А. Ревин, М. В. Полуэктов, М. Г. Радченко, Р. В. Заболотный; под ред. А. А. Ревина. — М.: Машиностроение, 2013. — 222 с.
- Н. Н. Вишняков, В. К. Вахламов, А. Н. Нарбут «Автомобиль. Основы конструкции» Москва, «Машиностроение», 1986г.
