Тормозной диск

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
См. также: Диск

Тормозной диск — основной элемент дисковой тормозной системы. Предоставляет фрикционную поверхность для тормозных колодок. При торможении колодки прижимаются к диску и за счёт силы трения останавливают его вращение. По принципу сохранения энергии, согласно которому энергия видоизменяется, а не исчезает бесследно, кинетическая энергия вращающегося диска переходит в тепловую энергию, и тормозной диск нагревается.

Конструкция тормозного диска[править | править код]

Тормозной диск состоит из двух основных частей — центральной части диска и ротора.

Части тормозного диска: ротор и центральная часть диска.

Ротор[править | править код]

Ротор — кольцеобразная поверхность, с которой контактируют тормозные колодки в момент торможения. Это самая большая и тяжёлая деталь дискового тормоза. Обычно изготавливаются из чугуна из-за высоких показателей трения и низкого износа материала.

Чтобы улучшить охлаждение, диски делают вентилируемыми. Вентилируемые диски между двумя поверхностями ротора содержат радиальные полости, по которым циркулируют потоки воздуха от центра к краям.

Центральная часть диска[править | править код]

Ротор крепится на центральную часть диска, которая, в свою очередь, крепится на ступицу колеса. Центральная часть ротора препятствует передаче тепла от тормозящей поверхности до колесных подшипников, благодаря чему подшипники не нагреваются.

Центральная часть диска делается из чугуна или более лёгких материалов, например, из алюминия.

Бывают двух видов: спаянные с ротором и в виде отдельных частей. В автомобилях массового производства центральные части обычно изготовлены из чугуна и составляют с ротором одно целое. В большинстве гоночных автомобилей центральная часть диска — отдельная деталь и сделана из алюминиевых и титановых сплавов, композитных материалов или керамики.[1]

Рабочие характеристики[править | править код]

К рабочим характеристикам тормозных дисков можно отнести

  • износ диска;
  • температурный режим;
  • геометрические размеры.

Износ[править | править код]

Диски работают 100—150 тысяч километров при спокойном вождении. При резком и агрессивном вождении срок сокращается до 30-40 тысяч. Минимальная толщина тормозных дисков указывается на тормозном диске. Износ проверяют штангенциркулем. Максимальный износ составляет 2-3 мм от начальной толщины диска. Ширина трещин и сколов — не больше 0, 01 мм. Если ширина трещин и сколов больше, диски следует заменить.

Температурный режим[править | править код]

Во время торможения кинетическая энергия переходит в тепло посредством трения. Тепло производится на контактной поверхности между тормозными колодками и диском. В теории различают идеальный и неидеальный контакт диска и колодок[источник не указан 807 дней]. Идеальный контакт подразумевает, что температура поверхностей диска и колодки одинаковые. При неидеальном контакте температура разная.

Торможение — краткий по времени и быстро изменяющийся процесс. Поэтому часто невозможно достичь идеального контакта. Для моделирования и изучения процессов торможения пользуются неидеальной моделью.[2]

По этой модели, между диском и колодками находятся посторонние частицы. Фрикционный материал тормозной колодки принимает на себя кинетическую энергию крутящегося тормозного диска и истирается. Кинетическая энергия переходит в тепловую и передаётся диску через посторонние частицы. Это приводит к разнице температур между поверхностями диска и колодок. Поэтому более холодный диск может принимать образуемое в колодках тепло.

Конечным реципиентом тепловой энергии является суппорт. Он хорошо рассеивает тепло, которое получает одновременно от тормозной колодки и диска[источник не указан 807 дней].

Количество тепла, вырабатываемого в колодках, зависит от скорости движения и веса автомобиля, и от силы нажатия на педаль. Обычная остановка пассажирского автомобиля с 60 км/ч нагревает диск до 150 ºC. Резкие торможения гоночного автомобиля повышают температуру диска до 800 ºC за доли секунды.[3] Кремниевая лава, которая течёт из вулканов Тихоокеанского огненного кольца, имеет такую же температуру.

Температурный режим тормозных дисков:

  • для города — 100—270 ºC;
  • для трека — 177—900 ºC.

Геометрические параметры[править | править код]

Диаметр ротора измеряется по внешнему диаметру, а ширина — по общей толщине между контактными поверхностями. Размер контактирующей с колодками поверхности ротора зависит от диаметра диска. Производители стремятся сделать диски как можно более лёгкими и маленькими, увеличивая тормозную мощность за счёт улучшения тормозных характеристик. Вентилируемый ротор всегда шире, чем сплошной.

Примечания[править | править код]

  1. «James D. Halderman» Automative technology (4th Edition). Pearson, 2012.
  2. Heat Generation in a Disc Brake. Comsol, 2012.
  3. «Faramarz Talati, Salman Jalalifar» Analysis of heat conduction in a disk brake system. Springer, 2009.