Автомобильные гонки – необыкновенное увлекательное зрелище. Первое в мире соревнование прошло во Франции, на трассе Париж-Руана, в 1894 году. Спортивные машины конца 19 века, конечно, сильно отличались от сегодняшней техники. Их мощностные характеристики и аэродинамика кузова не позволяли развивать скорость даже в 60 км/ч, тормоза же, зачастую, были еще ленточного типа. Лишь в начале 20 века мир узнал о барабанных тормозах с колодками, которые и устанавливали везде вплоть до 50-х годов.

Но вскоре их эффективность оказалась недостаточной для возможных скоростей, пришло время для появления принципиально нового механизма – дискового. Разработан он был в 1953 году фирмой British Girling и установлен на один из гоночных автомобилей Формулы-1 британской команды, известной как BRM (British Racing Motors). Так дисковые тормоза пришли в спорт. С тех пор они сильно изменились и усовершенствовались. Вот, как выглядит сегодня комплект на спортивную машину: тормозной диск, суппорт и тормозные колодки. Ниже вы узнаете о всех составляющих более подробно, как они устроены, каковы особенности их работы.

Тормозной диск

Принцип работы диска сводится к тому, что во время движения он поглощает кинетическую энергию и рассеивает ее наружу в виде тепловой. Другими словами, при срабатывании – нажатии на педаль, он нагревается и чем сильнее жмешь, тем сильнее нагревается поверхность. Соответственно, чем больше размеры диска, тем выше его теплоемкость. Но при увеличении размеров детали, увеличивается и ее вес, а это повышает неподрессоренную массу автомобиля от чего снижается эффективность подвески.

Для решения данной задачи в автоспорте используют вентилируемые диски. Делают их из двух шайб, соединенных между собой, внутри которых находятся каналы для циркуляции охлаждающего воздуха. Таким образом теплоотдача улучшается, а масса детали снижается. По форме каналов диски бывают:

• С прямолинейными каналами;
• Со спиралевидными;
• С хаотичными.

Здесь следует понимать – охлаждение дисков со спиралевидными и хаотичными каналами происходит интенсивнее именно при высоких скоростях. Дело в том, что по сравнению с прямолинейными, они обеспечивают лучший воздухообмен и турбулизацию внутри за счет своей формы. Как следствие, теплоотдача увеличивается и температура снижается быстрее, что в данном случае немаловажно. Для уменьшения же массы тормозного диска, используемого на колесах спортивного авто, его нередко изготавливают составным — к алюминиевому колоколу винтами прикрепляют чугунный ротор. Но, из-за наличия многочисленных отверстий (каналов), очень сложно распределить чугун по поверхности. Поэтому, при балансировке, приходится производить механическую выборку металла тяжелой части снаружи. Однако при некачественной балансировке может появиться вибрация на высоких скоростях, а ресурс ступичного подшипника снизится.

Случается, что появляется деформация поверхности, которая возникает в результате многократного нагревания и охлаждения, обод, в таком случае, изгибается по краям.

Тормозные диски HPB принципиально отличаются по своим характеристикам, что позволяет им решить практически все проблемы с тормозами:

• Изготавливаются из легированного чугуна марки FC30 с добавками (Cr, Ni, Mo), по технологии предварительной термообработки заготовок, имитирующей условия предельных термо-нагрузок. Эта технология позволяет выявить большую часть возможных неравномерных статических напряжений в материале, проявляющихся в виде изменения заданной геометрии — коробления, сводя к минимуму появление данного негативного процесса в готовом продукте;
• Имеют увеличенную толщину, что поднимает теплоёмкость и повышает устойчивость к нарушению геометрии при больших нагрузках. Кроме этого увеличивается площадь обдуваемой поверхности внутренних каналов вентиляции;
• Направленные каналы вентиляции, расположенные в дисках HPB, по сравнению с традиционной прямой конструкцией, значительно повышают интенсивность прокачки воздуха по ним, улучшая теплоотдачу. Спиральная же конструкция каналов более равномерно распределяет механические напряжения, увеличивая ресурс и уменьшая вероятность образования трещин;
• Алюминиевый центр диска снижает вес, улучшает теплоотвод, уменьшает термические напряжения. Такое термическое напряжение вызывается разницей температур диск-центральная часть, алюминиевый же центр компенсирует эту разницу коэффициентов расширения материалов;
• Проточки, находящиеся на рабочих поверхностях, помогают отводить из зоны контакта колодки и диска мелкие частицы износа и газовую фракцию (продукт разложения связующих смол, входящих в состав фрикционного материала колодки, эффект появляющийся при высоких температурах и приводящий к резкому падению коэффициента трения). Кроме этого, проточка, работая как газоотводный канал, предотвращает снижение эффективности торможения и расширяет границы режима работы колодок. Глубина проточки составляет 1 мм., что служит отличным визуальным индикатором предельного износа диска;
• Перфорация диска, выполняя все те же функции по газоотводу, что и проточки, увеличивает площадь обдуваемой поверхности, улучшая охлаждение детали. При круглогодичной эксплуатации улучшает очистку от влаги и грязи;
• -В случае использования «плавающей конструкции», рекомендуемой для применения в режимах предельных нагрузок (на гоночном треке), появляется возможность полностью снять термонапряжения относительно центральной части и предотвратить передачу избыточного тепла на ступичный подшипник. Таким образом обеспечивается нормальная работа и увеличенный ресурс этих деталей в самых жёстких условиях.

Суппорт

Тормозной суппорт современного спортивного автомобиля изображен на рисунке ниже

Он состоит из:

-Двух половинок корпуса;

-Стяжных болтов и размещенных внутри них поршней.

Для хорошего суппорта характерны следующие показатели:

1. Эффективное торможение благодаря высокому зажимному усилию;
2. Небольшая масса;
3. Высокая жесткость и прочность.

Работает данный механизм следующим образом:

-При нажатии на педаль поршень, находящийся в тормозном цилиндре, выдавливает тормозную жидкость, которая по трубкам и шлангам поступает к суппорту;

-В суппорте срабатывает еще один поршень, заставляющий зажиматься колодки.

Развивать зажимное усилие помогает скоба, она также расположена внутри суппорта. Сила ее давления прямо пропорциональна площади поршней. Чем больше площадь поршня, тем больше его диаметр и, соответственно, габариты скобы, ее вес. Поэтому спортивные скобы многопоршневые, они позволяют равномернее распределять удельное давление на колодку, благодаря чему эффективность торможения повышается. На сегодняшний день в спортивных скобах устанавливают 4, 6 или 8 поршней.

Тормозная колодка

Суть работы колодки сводится к обеспечению высокого коэффициента трения при торможении на любой скорости. Для этих целей сконструирована она следующим образом:

• Металлический каркас;
• И фрикционный материал, прикреплённый к специальной накладке.

Фрикционный материал содержит несколько десятков компонентов – керамику, специальные смолы, высокоустойчивые каучуки и др. Состав может меняться в зависимости от производителя и, обычно, держится в секрете. Именно от наполнителя фрикционного материала зачастую зависит сила сцепления колодки с диском, ее износоустойчивость и порочность при различных нагрузках.

Для спортивных авто главное, чтобы накладка была термоустойчивой, прочной и срабатывала на отлично при температурах 600-700˚С. Связано это с тем, что для эффективного торможения необходимы хорошо прогретые тормоза, соответственно все детали системы должны выдерживать подобные температурные нагрузки.

Из всего вышеперечисленного можно сделать вывод, что тщательный выбор компонентов тормозной системы обеспечивает их надежность и эффективность, как при обычной езде, так и при повышенных нагрузках – выступлении на гонках. Все здесь должно работать на отлично: тормозной диск, суппорт и тормозные колодки, как единое целое.