Как делают бензин в промышленных условиях

Из чего делают бензин

Практически вся современная техника основана на двигателях внутреннего сгорания. Последние ,в свою очередь, используют в качестве топлива – бензин. Открытие этой горючей жидкости относится к первой половине 19-го столетия, когда необходимые фракции были выделены при помощи дистилляции. Промышленность значительно усовершенствовала технологию переработки сырой нефти, сделав получение бензина более простым и более доступным. Разберемся, из чего делают бензин, как делают бензин и из каких стадий складывается процесс.

Как производят бензин в промышленности

Сырьем для переработки является сырая нефть – полезное ископаемое, которое добывается из месторождений. Исходный компонент подвергается дистилляции с постепенным повышением температуры, благодаря чему нефть удается разделить на группы фракций. Каждая такая группа фракций и является определенным видом топлива – бензин, дизель, нефрасы и др. Основная проблема скрыта в составе нефти, которая представляет собой смесь из нескольких сотен фракций, имеющих одинаковую температуру кипения. Разделить их классической перегонкой достаточно сложно, поэтому применяют другую технологию производства.

Среди наиболее технологичных методов обработки выделяют:

• Высокотемпературный крекинг и крекинг каталитический;
• Крекинг и риформинг при помощи катализаторов;
• Гидрориформинг;
• Платформинг.

Хранение и очистка сырой нефти

После добычи, нефтепродукты собираются в крупные бочки, в которых доставляется до нефтеперерабатывающих предприятий. На них необходимо провести подготовку сырой нефти к дальнейшей переработке. Первый шаг в этом – отделить несколько крупных фракций. Очистка происходит в несколько этапов, в следующей последовательности:

• Термическая фракционная перегонка – сырье кипятят при определенном диапазоне температур, а испарения конденсируют и собирают. Конденсат передают на дальнейшую стадию;
• Химическая фракционная обработка (или конверсия) – под воздействием реагентов, высокомолекулярные углеводороды «дробятся» на более мелкие.

Первичная переработка

Начинается производство бензина с фракционирования под атмосферным давлением. Цель этого физического процесса – это разделение нефти по фракциям. Для этого устанавливается температура в диапазоне 300 – 350 градусов, но давление остается атмосферным (101,3 Па). Перешедшие в пар компоненты конденсируют и собирают для дальнейшей переработки.

Далее требуется проведение вакуумной дистилляции. Два этих технологических процесса проводятся в одном и том же аппарате, который носит название атмосферно-вакуумная трубчатка. Внутри аппарата создается сильное разрежение, а температура возрастает до 600 градусов.

При помощи этих двух процессов удается отделить от бензина фракции мазута и гудрона. Эти компоненты также имеют практическое применение и не являются отходами нефтяного производства.

Вторичная переработка

Этот технологический процесс предназначен для того, чтобы из полуобработанного сырья получить соединение с конкретными заданными значениями. Это могут быть определенные виды моторного топлива, либо глубокая очистка. Суть процесса состоит в химическом взаимодействии с молекулами углеводородов, с приданием им формы, удобной для дальнейшей реакции.

Всего в промышленности применяют только 3 основных типа обработки:

• Для углубления разделения по фракциям, например термический и каталитический крекинг, коксование и др;
• Облагораживание – несколько видов риформинга, изомеризации и др;
• Выделение маслообразных жидкостей и ароматических углеводородов.

Каталитический риформинг

Цель каталитического риформинга – это увеличение количественного содержания соединений ароматического ряда в составе горючего. При помощи такого процесса можно получить:

• Бензин неэтилированного типа с высоким значение ОЧ;
• Выделить в чистом виде соединения аренового ряда (бензол и его производные)4
• Выделить газ.

Жидкая фракция после каталитического риформинга – это основной компонент при производстве бензина. Все дальнейшие манипуляции производятся с ним. Отдельно стоит упомянуть про ценный отход на данной стадии – газообразный водород. Он получается дешевым и способен вторично использоваться на последующих стадиях производства.

Каталитический и термический крекинг

Альтернативным вариантом переработки сырья является каталитический крекинг, когда на сырье воздействует высокая температура в присутствии каталитических добавок на основе алюмосиликатов. На выходе будет получено топливо с высоким октановым числом, газы и газовый бензин.

Это универсальный технологический процесс, который можно гибко подстроить под задачи производства. В основном применяется для разделения сырой нефти на бензин с высоким октановым числом и активные, горючие газы (пропилен, бутан и т.д.). Легко проходит модификация с дополнительными «классическими» процессами – адсорбционная очистка, алкилирование и т.д.

В процессе каталитического крекинга можно увидеть следующие реакции со сложными углеводородами – гидрирование, полимеризация, циклизация, алкилирование, дегидрирование и др.

Процесс прямой перегонки

Прямая перегонка проводится в колоннах для ректификации нефти. Конструкционно – это высокие аппараты, которые имеют систему нагревания и несколько десяток плоскостей, где пары могут сконденсироваться.

Принцип действия – нефть в нижней части подогревается до выделения паров, которые поднимаются до верхушки аппарата. Чем более легко кипит фракция, тем максимально высоко она поднимается. На каждой плоскости конденсируется фракция с определенно температурой кипения.

Таким образом можно получить около 15% высокочистого бензина, а также сопутствующие соединения – керосин, солярка и др. В нижней части аппарата остаются самые тяжелые фракции, которые постепенно превращаются в мазут.

Изомеризация

Поскольку углеводороды с небольшой молекулярной массой снижают октановое число, требуется повышать концентрацию высокомолекулярных. Это достигается благодаря использованию изомеризации. Это, обычно, происходит при проведении крекинга.

На этой стадии добиваются уменьшения количественного содержания ароматических углеводородов, а также легких фракций с низким значением ОЧ. Обязательно применение катализаторов для активации данного процесса.

Алкилирование

Этот процесс несет в себе превращение в бензин, газа на основе непредельного углеводородного газа. Фактически, это удлинение цепочки соединения, на основании реакции алкана и алкена. Поскольку последние понижают ОЧ, их превращение в алканы достаточно полезно.

Химизм реакции заключается в в реакции между бутиленом и изобутаном в присутствие фтороводородной кислоты и олеума.

Компаундирование

Этим термином называется смешивание различных фракций нефти, происходящее под управлением раздельными потоками. Поскольку при смешивании без контроля, показатели для нефти имеют скачки, то при компаундировании нестабильный поток сглаживается. Это необходимо для:

• Контроля плотности потока;
• Контроля температуры сырья;
• Уточнения параметра расхода нефти.

Лабораторная проверка

Все топливо обязательно проходит сертификацию в лаборатории предприятия-изготовителя на соответствие требованиям нормативной документации и государственным стандартам. Какие показатели подлежат контролю:

• Соответствие характеристик, указанным в нормативах;
• Контроль качественного и количественного состава соединений в бензине;
• Тестовые испытания на возможность повреждения узлов двигателя.

Сколько топлива можно получить из барреля сырой нефти

Для начала определимся, что баррель примерно равен 160 литрам нефти. Из этого объема можно получить примерно 103 литра бензина, 31 литр дизтоплива и 5,6 литров мазута. Примечательно, что меньше всего из этого количества получается моторного масла – всего 1 литр.

Как производят бензин в домашних условиях

В домашних условиях, для изготовления используют аппаратуру, которая по конструкции близка к устройствам для выделения спирта. В основе лежит нагреваемая емкость, к которой подведен холодильник для улавливания паров и тара для сбора конденсата. Важно поддерживать правильную температуру:

• Для получения бензина – не более 250 градусов;
• Для получения дизельного топлива – не более 355 градусов.

Обратите внимание, что в домашних условиях невозможно провести полноценную очистку, соответственно бензин будет низкого качества.

Барабанные и дисковые тормоза – особенности, отличия, что лучше выбрать

Что собой представляют барабанные и дисковые тормоза: их особенности, сходства и отличия, что лучше выбрать. Видео о барабанных и дисковых тормозах.

Тормозной механизм, так же как и конструкции шасси и топливной системы, за последние годы прошел долгий путь. То, что начиналось на заре 60-х как эксперименты по обеспечению адекватного торможения высокопроизводительных гоночных машин, переросло в индустрию, где тормоза варьируются от просто надежных до совершенно феноменальных.

Разработка и внедрение новых компонентов вроде углеродного волокна и легкой стали наряду с введением ABS способствовало сокращению тормозной дистанции и повышению безопасности автомобилей в целом (хотя споры касательно АБС продолжаются).

Один из первых прорывов по улучшению торможения был сделан в начале семидесятых, когда производители в массовом порядке перешли с барабанных устройств на дисковые. Поскольку большая часть тормозной способности автомашины сосредоточена в области передних колес, поначалу лишь передние тормоза модернизировались до дисковых. С тех пор многие автостроители пошли дальше, внедряя их на все 4 колеса не только в наиболее высокопроизводительных, но и в недорогих экономичных моделях.

Но иногда, как в случае с Mazda Protege 1999 года, производители возвращаются от полной дисковой системы к барабанным тормозам для задней части автомобиля, чтобы сократить как производственные затраты, так и закупочную цену машины.

Почему дисковые установки лучше барабанных и насколько заметно меняется торможение при использовании тех или других тормозов в современном автомобиле? Это то, что мы собираемся обсудить в данной статье. Мы исследуем сильные и слабые стороны обеих вариаций при повседневном использовании, покажем вам, как они работают, а затем сравним их.

Трение и тепло

Прежде чем оценивать разницу между барабанными и дисковыми тормозами, надо понять общие принципы, относящиеся к обеим системам при остановке автомобиля: трение и нагрев. Прикладывая сопротивление (или трение) к вращающемуся колесу, тормоза вынуждают его замедляться и в итоге останавливаться, выделяя тепло как побочный продукт.

Быстрота замедления находится в зависимости от многих аспектов, включая вес автомобиля, тормозное усилие, приложенное к педали, и совокупную площадь тормозной поверхности. Она также сильно зависит от того, насколько эффективно тормозная система преобразует движение колеса посредством трения в тепло, и как быстро оно отводится от задействованных компонентов. Именно здесь становится очевидной разница между барабанными и дисковыми альтернативами.

Барабанные тормоза

Ранние тормозные установки, пройдя эпоху автомобильных ручных рычагов, использовали барабанную конструкцию на всех 4-х колесах. До их появления тормоза представляли собой деревянный брусок на рычаге, который давил на шину (также известный как ручной тормоз). Первые барабанные тормоза были выпущены в 1900 году на Maybach, а два года спустя запатентованы легендарным автомобильным инженером Луи Рено.

Систему назвали «барабанной», потому что ее элементы размещались в цилиндре – «барабане», вращавшимся вместе с колесом. Внутри имелся набор колодок, прижимающихся к цилиндру при давлении на педаль, тем самым замедляя колесо. Для преобразования энергии педали тормоза в энергию тормозных колодок использовалась маслянистая жидкость, а сами колодки изготавливались из термостойких фрикционных материалов, аналогичных тем, что используются для дисков сцепления.

У этой базовой конструкции, хорошо проявляющей себя в большинстве случаев, имелся лишь один серьезный недостаток. В условиях интенсивного торможения, например, при спуске по значительному уклону с тяжелым грузом или серии повторяющихся замедлений на высокой скорости, барабанные тормоза часто «гасли» и теряли эффективность. Эта особенность сохраняется по сей день.

Процесс становится понятным, если помнить о принципе торможения, заключающемся в преобразовании кинетической энергии (вращения колеса) в тепловую. Когда барабанные тормоза нагреваются, они выходят из строя, поскольку горячие элементы создают меньшее трение, а чем меньше трения, тем менее эффективно замедляются колеса. Это часто называют выцветанием, или затуханием тормозов. Нынешние барабанные системы, естественно, прошли долгий путь в плане дизайна и материалов, однако выцветание по-прежнему остается их серьезным недостатком.

Дисковые тормоза

Более совершенные тормоза были запатентованы Фредериком Уильямом Ланчестером в 1902-м – тогда же, когда Луи Рено запатентовал «барабаны». Хотя это была превосходная конструкция, потребовалось полвека, прежде чем технологи смогли успешно произвести необходимые детали.

В 1953 году Jaguar – небольшая компания в то время – разработала первые надежные дисковые тормоза с суппортом для своего гоночного C-Type. Они вошли с ним в гонку «24 часа Ле-Мана» в 1953-м и заняли первое место. Позже в том же году 100S Austin-Healey станет первым серийным автомобилем, проданным со всеми дисковыми тормозами.

Хотя дисковые альтернативы основаны на тех же основных принципах замедления транспортного средства (трение и нагрев), их конструкция и метод работы отличается. Вместо заключения главных компонентов в круглый металлический корпус в них используется тонкий ротор и суппорт для задержки колеса. Внутри последнего находятся тормозные колодки, располагающиеся с каждой стороны ротора и сжимающиеся при нажиме на соответствующую педаль. Опять-таки, для преобразования энергии используется специальная жидкая среда – тормозная жидкость.

Но в отличие от барабанных конструкций, позволяющих теплу накапливаться внутри барабана при резком торможении, ротор дисковых тормозов полностью открыт для внешнего воздуха. Это способствует его постоянному охлаждению, что существенно снижает тенденцию к перегреву или выцветанию.

Неудивительно, что слабые места барабанных установок и сильные стороны дисковых были первоначально продемонстрированы в условиях гонок. Пилоты, работающие с дисковыми системами торможения, могли входить в крутые повороты в последнюю секунду и применять значительное тормозное усилие без риска перегреть элементы. По прошествии времени эта технология, как и многие другие передовые достижения в автомобилестроении, проникла в обычные автомобили, которыми управляют простые обыватели на дорогах общего пользования.

Барабан против диска сегодня

В современном автомобильном пантеоне среди стандартного оборудования моделей средней ценовой категории, не ориентированных на трековую производительность, нередко встречаются полные 4-колесные дисковые системы. Однако для большинства новых машин применяется комбинация передних дисковых и задних барабанных тормозов. Неужели производители ставят под удар безопасность пользователей в стремлении сэкономить немного денег, ставя дисковые тормоза не везде, а лишь на пару передних колес?

Хотя ответ «да», безусловно, напрашивается правда в том, что сегодняшние дисково-барабанные схемы прекрасно подходят для большинства новых машин. Технологии обеих систем значительно улучшились со времени их повсеместного внедрения. Нынешние задние барабанные тормозные установки обеспечивают лучшую тормозную способность, чем передние дисковые системы семидесятых годов.

Те, в свою очередь, тоже развились, став поистине выдающимися с позиции эффективности торможения. Учитывая, что от 60 до 90 процентов тормозной способности транспортных средств обеспечивается за счет передних колес, очевидно, что грамотно разработанные барабанные тормоза способны справиться с большинством тормозных функций.

Чем хороши или плохи барабанные тормоза

Они могут считаться устаревшим оборудованием, но все еще могут удержать свои позиции в постоянно совершенствующемся автомобильном секторе. Преимущества барабанных тормозов:

• они недороги в производстве, поскольку детали, входящие в их состав, довольно легко изготовить – это снижает общие затраты на автомобиль;
• благодаря особому принципу работы, для их «включения» требуется меньшее усилие;
• ремонтировать колесный цилиндр легче, чем суппорты дискового тормоза;
• они позволяют разместить механизм стояночного тормоза, не занимая лишнего места.

• плохо отводят тепло, что приводит к перегреву и небольшому расширению металлических частей;
• внутри закрытой конструкции могут собираться нежелательные вещества, способные вызвать такие проблемы, как ржавление и/или снижение производительности поршня;
• из-за большого количества тепла и высокого трения такие тормоза довольно быстро изнашиваются, и большинство их компонентов не имеют длительного срока службы;
• большее количество деталей повышает вероятность отказа какой-то из них.

Плюсы и минусы дисковых альтернатив

Дисковые тормоза, по сравнению с барабанными, новее и совершеннее. Но главное, что при любом диаметре они обладают довольно высокой тормозной способностью:

• даже при небольшом размере, они обеспечивают солидную тормозную мощность и могут останавливать высокоскоростные автомобили лучше, чем барабанные тормоза;
• поскольку диски открыты, они хорошо отводят тепло, что гарантирует отсутствие перегрева;
• опять же, благодаря открытости они не удерживают нежелательные вещества, следовательно, быстрее сохнут во влажном состоянии и практически не подвержены ржавчине или ухудшению производительности;
• дисковые тормоза с АБС не блокируются во время высокоскоростного торможения. Раньше у них была проблема с блокировкой, сопровождающаяся лишением контроля над транспортным средством. С помощью ABS их самая большая слабость теперь превратилась в преимущество.

• довольно дороги в установке и производстве, что, в свою очередь, увеличивает общие расходы на транспортное средство;
• незначительное попадание воздуха в главный цилиндр может полностью вывести их из строя и привести к серьезным авариям, поэтому при обслуживании автомобиля необходимо проводить прокачку тормозов;
• тормозную жидкость требуется часто менять, чтобы она не стала менее вязкой;
• дисковый тормоз без АБС имеет неприятно высокую вероятность буксования и блокировки шин.

Какой вариант лучше

Несмотря на то, что в большинстве автомобилей используются обе системы, дисковые спереди и барабанные сзади, дисковые тормоза по-прежнему являются лучшим выбором для скоростных машин. Однако не стоит недооценивать и барабанные. Благодаря низкой себестоимости и простоте обслуживания для владельцев обычного повседневного транспорта они могут быть более разумным выбором в долгосрочной перспективе.

Итак, какой тип лучше? Как и в большинстве жизненных ситуаций, ответ не может быть однозначным. Выбирая между двумя системами, необходимо руководствоваться не старыми слухами и веяниями моды, а типом автомобиля и условиями вождения.

Барабанные конструкции имеют ряд серьезных недостатков: они быстро перегреваются, им требуется больше времени для высыхания и, как правило, они тяжелее дисковых. В то же время дисковые тормоза нельзя использовать в качестве стояночного тормоза, потому что они расширяются в горячем состоянии и сжимаются в холодном. Если бы мы применяли их в качестве стояночного тормоза после напряженной работы, они в конечном итоге остыли бы, сузились и потеряли контакт. Проблема очевидна.

Эти два вида просто разные. Дисковые, конечно, более эффективны, но со своими ограничениями. Барабанные менее практичны, но имеют решающее значение для парковки – если, конечно, вы не хотите вернуться к деревянным блокам на палках. Некоторые спортивные модели используют дисковые тормоза на всех четырех колесах, но имеют дополнительный барабанный механизм для парковки.

Заключение

Высокопроизводительные автомобили и спорткары полностью оправдывают использование четырехколесной дисковой тормозной схемы, особенно если участвуют в той или иной форме санкционированных гонок. Владельцы же более прозаичных машин получают больше выгоды от недорогих в покупке и ремонте барабанных установок, неприхотливых в обслуживании и долговечных при аккуратной эксплуатации. Тотальное оснащение производимых сегодня транспортных средств полным дисковым тормозным комплектом повлекло бы значительный рост закупочных цен, а это способно остановить покупателей гораздо быстрее, чем любая тормозная система.

Видео о барабанных и дисковых тормозах:

Что собой представляют барабанные и дисковые тормоза: их особенности, сходства и отличия, что лучше выбрать. Видео о барабанных и дисковых тормозах.

Диски против барабанов

Почему у одних машин все тормоза – дисковые, а у других передние дисковые тормоза сочетаются с задними барабанными? Какая система лучше? Что такое вентилируемые дисковые тормоза? И для чего нужны тюнинговые тормозные диски с отверстиями? Эти вопросы задаются часто наравне с другими, касающимися тормозов. Давайте же найдем на них ответы.

Барабанные тормоза для всех четырех колес были стандартом в течение многих лет. В тормозной системе такого типа поршень подвергается гидравлическому давлению и, в свою очередь, толкает наружу колодку изогнутой формы. При этом фрикционный материал, наклепанный или наклеенный на колодку, контактирует с внутренней стороной тормозного барабана, замедляя его вращение вместе с вращением оси. В итоге машина останавливается – то есть надеемся, что останавливается.

На самом деле барабанные тормоза исправно работали в прошлом и работают и сейчас, но любой, кто пытался остановить машину, едущую на высокой скорости, используя тормоза только барабанного типа, быстро понимает, что у них есть свои пределы. Они «увядают», то есть теряют эффективность при нагреве. Нагрев вызывает расширение, и колодке, чтобы войти в контакт с барабаном, нужно проделать больший путь, а это значит, что педаль тормоза нужно нажимать сильнее. К тому же при трении колодки и барабана друг о друга выделяются газы, которые оказываются «в ловушке» между этими двумя деталями, также снижая эффективность торможения. Один раз хорошо затормозить на большой скорости вам, должно быть, удастся, но попробуйте сделать это дважды – и вам уже придется испытывать свою удачу.

Для лучшего отвода тепла барабанов производители добавляли к ним охлаждающие ребра или наклепывали алюминий, но это все равно помогало мало. И тогда появились диски.

Дисковые тормоза уже использовались до этого в авиации и промышленных машинах. В них фрикционный материал (тормозная колодка) прижимается к вращающемуся диску при помощи того же гидравлического давления, приложенного к поршню. У дисков, в отличие от барабанов, нет тенденции к «залипанию», так что при торможении они позволяют автомобилю лучше сохранять устойчивость на траектории. Кроме этого, они намного более открыты для доступа, что имеет свои плюсы и минусы.

Дисковые тормоза лучше охлаждаются, потому что воздух может свободно циркулировать между диском и поверхностью колодки. Существуют также вентилируемые диски, у них фрикционных поверхностей две. Они разделены перемычками, которые позволяют воздуху попадать внутрь диска и еще лучше отводить тепло от тормозов. Большинство передних дисковых тормозов на современных машинах – именно вентилируемые, потому что как раз на них приходится большая часть работы при остановке автомобиля. При этом большинство задних тормозов – не вентилируемые. Они имеют сплошной диск, потому что задние тормоза просто-напросто не вырабатывают большого количества тепла.

Другим плюсом дисковых тормозов является то, что загрязнения и газы легко сбрасываются с диска при его вращении, в отличие от барабана, который легко собирает на себя пыль от колодок, например. Вода, масло, газы от трения – все это быстро отводится от рабочих поверхностей, не ухудшая торможение.

Тормозные диски с перфорацией (просверленными в дисках отверстиями) – отчасти просто украшение, однако не совсем бесцельное: отверстия позволяют воде и газам, находящимся между поверхностью колодок и поверхностью диска, «забиваться» в них, и тормоза таким образом срабатывают быстрее, не ожидая лишнего поворота диска, очищающего его. Это может быть важным в ситуациях, встречающихся в автоспорте, однако при повседневной городской езде, как правило, некритично. К тому же отверстия уменьшают площадь трущейся поверхности диска, а еще в них могут забиться мелкие камешки, что потребует лишней работы по их удалению.

Самым большим минусом дисковых тормозов можно назвать то, что они из-за своей открытости подвержены загрязнениям. Грязь и пыль, попадающая между диском и колодкой, может быстро привести диск в негодность. Если он слишком тонок, он не способен рассеивать тепло и в экстремальных ситуациях может просто треснуть. Поэтому за износом дисков нужно следить и в случае необходимости заменять их.

Передние тормозные диски находятся в относительно благоприятных условиях, а вот задние принимают на себя всю грязь, которую отбрасывают назад передние колеса. Вот почему задние диски часто изнашиваются быстрее передних, хотя на них приходится намного меньшая доля работы во время торможения.

Антиблокировочная система (ABS) работает лучше всего именно с дисковыми тормозами, потому что диски быстро и плавно отсоединяются от колодок. Конечно, после некоторых доработок и изменения формы поршня и его размещения стали лучше разъединяться и барабанные тормоза. Однако дисковые все-таки впереди. По этой причине, а также по причине обеспечения максимальной эффективности торможения вы можете обнаружить сейчас дисковые тормоза и впереди, и сзади на многих автомобилях.

Лично я предпочитаю сочетание дисков впереди и барабанов сзади. При этом я получаю все плюсы дисковых тормозов на передней оси и могу легко и быстро остановиться там, где мне нужно. В то же время барабанные тормоза сзади меньше страдают от загрязнений и медленнее изнашиваются. А это экономит мои деньги. И не просите меня перейти на дисковые тормоза на всех колесах – меня они пугают!

Об авторе: Джим Керр – автомобильный конструктор-механик и преподаватель автомобильной технологии. Он писал статьи на автотематику для газет и журналов Канады и США в течение 15 лет. Он также является членом Ассоциации автомобильных журналистов Канады (AJAC).

Барабанные и дисковые тормоза – отличия, преимущества и недостатки

С развитием автомобилестроения получили развитие две тормозные системы – барабанная и дисковая. Первая появилась раньше и сейчас в основном встречается на старых автомобилях и грузовиках, а также на легковых некоторых моделей. Вторая – сравнительно новая, широко распространилась в последнее время, и стала очень популярной.

Дисковые и барабанные тормоза

Каждая система имеет свою конструкцию, свои достоинства и недостатки. Автолюбители могут встретиться как с одной, так и с другой, и даже с обеими сразу в одной машине. Поэтому рассмотрим их подробнее.

Устройство и принцип работы барабанных тормозов

Принцип работы очень прост – в закрытом барабане расположены две колодки, которые могут раздвигаться и путём трения об обод барабана обеспечивать торможение. В обычном состоянии они сведены к центру пружинами и разводятся при торможении или от ручника.

Эта конструкция появилась довольно давно, она использовалась еще на старых советских «Москвичах» и «Волгах», так как устроены барабанные тормоза в принципе очень просто.

С тех пор конструкция их принципиально изменилась мало, разве что несколько усовершенствовалась. Если раньше для привода колодок использовался тросик, то теперь это может быть гидравлика или электропривод. Так как работают такие барабанные тормоза длительное время без замены колодок, то они до сих пор применяются, и в комплексе с системой ABS дают вполне неплохие результаты. Специалисты Renault-Nissan довели эту конструкцию до совершенства и широко используют в своих моделях.

Барабанные тормоза автомобиля

Чем отличаются дисковые тормоза от барабанных

Между дисковыми и барабанными тормозами – большая конструктивная разница. Общее у них только одно – торможение трущимися колодками и вращающуюся поверхность. Если во втором варианте колодки расположены внутри барабана и прижимаются к нему изнутри, то в первом колодки охватывают специальный диск. В этом главное отличие дисковых и барабанных тормозов.

Поэтому можно считать, что принцип работы тормозных систем одинаков, но устроены они по-разному. Соответственно, и преимущества с недостатками у них будут разными.

Дисковые тормоза известны также давно, они использовались еще на советских Жигулях. Но сначала они имели довольно сложную конструкцию. Их ставили на передние колёса, где они эффективнее. Так как на каждом колесе расположено две тормозных колодки, то для прижатия к диску каждой из них служил собственный гидроцилиндр. Сейчас на обычных бюджетных автомобилях используется один гидроцилиндр на каждое колесо – это сильно упростило конструкцию.

Устройство дисковых тормозов гораздо проще. Их просто разобрать, там мало деталей. А вот вскрыть барабан само по себе может быть проблемой – со временем крышка может прикипать. Да и деталей там больше, а устройство хитроумнее. В современных вариантах неспециалист может и не понять, как его разобрать и потом правильно собрать.

Еще одно большое отличие дисковой системы – хорошая вентиляция. При торможении на большой скорости – больше 100 км/ч, барабанный вариант в силу закрытой конструкции испытывает сильный перегрев. Дисковые тормоза открыты всем ветрам и хорошо охлаждаются воздухом. А ведь сейчас скорость 100-120 км/ч – это норма, и хорошее охлаждение очень важно. Тормозные диски, к тому же, стали применять вентилируемые, что еще улучшило характеристики, да и подшипники ступицы не перегреваются.

Дисковые тормоза автомобиля

Эффективность процесса торможения

Прежде, чем делать вывод, что лучше – дисковые или барабанные тормоза, стоит уточнить, для каких условий. На небольшой скорости барабанная система очень эффективна, так как площадь трущейся поверхности большая. Поэтому их и используют на машинах, которые не разгоняются до больших скоростей, например, на грузовиках. Даже тяжелая машина эффективно тормозит с таким тормозом.

Но для легковых автомобилей эффективнее оказываются дисковые тормоза, как раз благодаря лучшему охлаждению. Барабанные при торможении на большой скорости слишком сильно нагреваются, а конструкция у них закрытая. Кроме того, из-за перегрева колодки могут прикипать к барабану.

Поэтому эффективность у этих систем разная на разных скоростях и на разных машинах. На легковых автомобилях некоторые производители используют обе системы – дисковую на передних колёсах, и барабанную на задних. Недостатки последней в виде неравномерного торможения компенсируются современными системами ABS. Так по максимуму используются преимущества обеих конструкций.

Стоимость обслуживания

В силу конструктивных особенностей стоимость обслуживания тормозной системы разного типа тоже будет разной. Главное, чем отличаются барабанные тормоза от дисковых – закрытая конструкция. Поэтому контролировать их износ и обслуживать сложнее. Чтобы вскрыть барабан и заменить колодки, обычно приходится обращаться в автосервис.

Открытые колодки и диск всегда на виду. При их износе это прекрасно видно, а замену деталей можно сделать своими силами, в гараже. Да и детали эти не такие уж и дорогие.

С другой стороны – барабанные тормоза обычно способны выдержать пробег от 120 тысяч километров и более, прежде чем потребуется замена колодок. А вот дисковые изнашиваются гораздо быстрее – даже при аккуратной езде на 80 тысячах потребуется замена, а обычно – на пробеге вдвое меньше. Поэтому, несмотря на более простую конструкцию, они требуют более частой замены деталей.

Устройство дисковых тормозов

Что лучше — основные плюсы и минусы

Если сравнивать, барабанные тормоза и дисковые имеют разные плюсы и минусы. Первые имеют такие достоинства:

• Колодки хорошо защищены от грязи и пыли благодаря закрытому корпусу.
• Значительный ресурс колодок, выдерживающих большой пробег от 120 тысяч километров.
• Хорошо совмещаются с ручником.

Но недостатков гораздо больше:

• Конструкция тяжёлая и габаритная.
• При перегрузках сильно нагревается.
• Эффективность меняется в зависимости от температуры.
• При перегреве колодки могут прикипеть к барабану, а при сильном морозе – примёрзнуть.
• Передние колодки изнашиваются быстрее задних.
• Из-за закрытого корпуса внутри постепенно накапливается пыль, которая приводит к скрипу и усиливает износ.

А теперь сравним, какие тормоза лучше – дисковые или барабанные. Первые имеют такие плюсы:

• Легкая, компактная конструкция.
• Простота в сборке и дешевизна.
• Благодаря хорошему обдуванию воздухом обеспечивается эффективное охлаждение.
• От температуры практически не зависят. При нагрузках быстро остывают.
• Замена колодок и дисков очень простая, это возможно сделать своими силами.
• Износ прекрасно виден.

• Открытая конструкция, из-за чего возможно загрязнение. Это небольшой минус, так как любое загрязнение быстро стирается.
• Небольшой ресурс – от 40 тысяч километров, при аккуратной езде несколько больше.
• Если автомобиль долго простаивает, на дисках появляется коррозия. Требуется их предварительная обработка перед длительной стоянкой или придётся потом устранять ржавчину.

Поэтому дисковые тормоза и получили сейчас большое распространение, и это само по себе служит ответом на вопрос, что лучше, по крайней мере, для легковых автомобилей. А вообще, их более старший собрат, несмотря на солидный возраст, тоже продолжает использоваться, но только там, где имеет неоспоримое преимущество.

В чем барабанные тормоза лучше дисковых

Опытные водители относятся к “барабанам” как к гораздо менее эффективной системе в сравнении с дисковыми механизмами, и в принципе имеют на то основание.

Ведь при повышенных нагрузках дисковые тормоза нагреваются от трения значительно в меньшей степени, чем барабанные, да и эффективность торможения с ними в целом выше, особенно если речь идет о больших вентилируемых тормозах спорткаров. Однако при рутинной эксплуатации массового автомобиля в формате дом-офис-дача ситуация не столь однозначна.

Прежде всего, в условиях каждодневной езды в межсезонье, с его грязью и слякотью, равно как при движении по проселку, барабанные механизмы дадут фору “дискам”, поскольку хорошо защищены от внешних воздействий. Гидравлические цилиндры, пружины, тормозные колодки и распорные планки плотно прикрыты здесь съемными тормозными барабанами.

Дисковые же системы, напротив, открыты для всяческих загрязнителей. Грязь, пыль, песок попадают здесь между дисками и колодками, поэтому активное торможение во время езды, к примеру, в песчаной или глиняной колее оказывают крайне негативное воздействие на диск. Песчинки действуют как абразив, нанося металлическим поверхностям серьезные повреждения.

Еще одним преимуществом “барабанов” является их долговечность. В среднем ресурс колодок в барабанах больше дисковых в три раза. И эту долговечность предопределяет прежде всего очень значительная площадь рабочей поверхности колодок. В результате, скажем, на Lada Largus с его задними барабанными механизмами задние тормозные колодки могут ходить более 100 тыс. км и прослужить как минимум два года.

Наконец, барабанные тормоза не выделяют много тепла, соответственно, для них применяются более дешевые “расходники” в виде тормозных жидкостей на масло-спиртовой основе, имеющих низкую температуру кипения – еще одна статья для экономии. Тем не менее, тот, кто уверен, что барабанные механизмы заметно дешевле дисковых, ошибается. Обе системы стоят в наших магазинах сегодня примерно одинаково.

Все бы ничего, но у “барабанов” имеются также и недостатки. Колодки сложнее менять, и такие системы более склонны к перегреву в условиях высоких нагрузок, а там где перегрев, там и снижение эффективности замедления. Кроме того, коэффициент трения колодок в “барабанах” в большей степени зависит от таких параметров, как температура и влажность. Дисковые тормоза в этом смысле более универсальны.

Барабанные тормоза срабатывают в целом менее равномерно и медленнее, чем дисковые, что вызвано непостоянством пятна контакта колодки и внутренней поверхности тормозного барабана. Иными словами, у них более гражданский статус, и использование таких машин, например для автогонок, – не вариант.

Плюс к тому, со временем в барабанах накапливаются продукты износа, попросту говоря – металлическая пыль от колодок. Когда ее наберется много, эффективность замедления снизится. Поэтому необходимо продувать барабанные механизмы воздухом на каждом техобслуживании и даже чаще. С другой стороны, и дисковые механизмы требуют повышенного внимания, нуждаясь в регулярной чистке и смазке.

А еще “барабаны” с большей вероятностью могут преподнести неприятный сюрприз зимой. При перепаде температур и низком качестве фрикционных накладок возможно примерзание колодок к барабанам. С дисковыми тормозами такой сценарий гораздо менее вероятен. Зато они могут, образно говоря, пойти винтом, если проехать зимой по глубокой луже с горячими от интенсивных торможений механизмами.

Отсюда ключевой вывод – дисковые тормоза в целом более эффективны, но менее защищены от внешних воздействий, а шансы нарваться на проблемы в виде преждевременного износа или повреждений с ними существенно выше, чем в случае с “барабанами”. Именно поэтому модели с последними выбирают практичные автовладельцы.

Плюсы и минусы: так ли плохи барабанные тормоза и в чем недостатки дисковых

Современные автомобили комплектуются как барабанными, так и дисковыми тормозами. Машины, на обеих осях которых установлены исключительно тормоза первого типа, достаточно редки и в основном представляют собой самые бюджетные модели.

В свою очередь дисковые тормоза по кругу чаще всего получают дорогие машины (в основном, быстрые спорткары и грузные кроссоверы). Значит ли это, что такие механизмы лучше?

История барабанных тормозов

Если обратиться к истории, то первыми были изобретены именно барабанные тормоза. Когда именно это произошло — точно неизвестно, однако впервые использовать такие механизмы люди начали задолго до появления автомобилей. Изначально барабанные тормоза ставились на гужевые повозки и кареты, а затем их стали использовать и на машинах, причем первое время — исключительно на задней оси.

В 1902 году француз Луи Рено доработал конструкцию тормозов, представив механизм с полым барабаном и полукруглыми колодками, прижимавшимися цилиндром и пружинами ко внутренней поверхности барабана.

Его вариант оказался настолько удачным и продуманным, что используется в почти исходном виде и по сей день. К примеру, современные барабанные тормоза могут иметь обеспечивающие самоподвод распорные планки и сразу два цилиндра вместо одного.

Достоинства барабанных тормозов

На данный момент большинство представленных на рынке машин оснащено передними дисковыми тормозами, в то время как сзади на бюджетных моделях все еще используются барабанные. Многие автомобилисты полагают, что производители не отказываются от последних по причине экономии.

Действительно, барабанные тормоза дешевле дисковых, хотя их применение в 21 веке связано вовсе не с этим. Дело в том, что такие механизмы имеют целый ряд неоспоримых преимуществ:

• Рабочая площадь у тормозных колодок барабанных тормозов несколько больше, да и толщина рабочей части барабана здесь соответствующая, что делает такие механизмы более долговечными.
• Барабанные тормоза надежно защищены от влияния извне благодаря тому, что гидравлические цилиндры, пружины, тормозные колодки и распорные планки расположены непосредственно в барабане, а значит на них практически не попадает грязь и снег. Это делает их идеальными для эксплуатации в тяжелых условиях.
• Барабанные тормоза имеют простое совмещение с механизмом стояночного тормоза.

Недостатки барабанных тормозов

Естественно, помимо преимуществ имеются у барабанных тормозов и недостатки, причем некоторые из них достаточно существенные.

• Значительный вес.
• Неравномерный износ колодок. В большинстве случаев у барабанных тормозов быстрее всего изнашивается передняя колодка, при этом из-за заедания механизма или неправильной регулировки также может приходить в негодность и какая-то определенная ее часть. Все бы ничего, да только следить за износом колодок достаточно сложно, так как узнать об их текущем состоянии можно лишь после снятия барабана.
• Плохая самоочистка. Если внутрь барабана попадут мелчие песчинки, то загрязнение даст о себе знать характерными посторонними шумами, однако самое неприятное может произойти в минусовую температуру, когда просочившаяся в конструкцию влага превратится в лед, после чего тормозной механизм просто не даст машине тронуться с места.
• Слабое охлаждение и, следовательно, вероятность перегрева при определенных условиях эксплуатации.

История дисковых тормозов

Конструкция дисковых тормозов была запатентована еще в 1902 году англичанином Уильямом Ланчестером, однако использовать их начали лишь десятилетия спустя, когда стали появляться более мощные и быстрые автомобили.

Первой машиной с дисковыми тормозами на обеих осях в Европе стал спорткар Jaguar C-Type 1953 года. Американцы впервые установили такие механизмы лишь в 1962 году — первопроходцем стала двухдверная модель Studebaker Avanti. В последующие годы автомобили с дисковыми тормозами стали массовыми, однако полностью вытеснить с рынка барабанные им не удалось до сих пор.

Преимущества дисковых тормозов

Выше отмечалось, что у барабанных тормозов определить износ колодок достаточно сложно. С дисковыми в этом плане гораздо проще, так как разбирать ничего не надо, да и способность к самоочистке у них гораздо выше. Впрочем, данный вид тормозов имеет и другие плюсы:

• Более высокая эффективность за счет равномерного прилегания колодок к дискам.
• Высокая охлаждаемость.
• Возможность точной регулировки.
• Возможность использования перфорации, многопоршневых суппортов, разнообразных грязе- и газоотводящих канавок, а также насечек.
• Легкость и компактность конструкции.

Недостатки дисковых тормозов

Впрочем, без «ложки дегтя» и здесь не обошлось. Основные минусы дисковых тормозов вытекают из их плюсов. К примеру, из-за открытой конструкции, благодаря которой удобно осуществлять диагностику и обслуживание, такие тормоза подвержены загрязнению и коррозии, при этом попадание холодной воды на нагретые во время работы поверхности чревато различного рода деформациями (например, появлением трещин).

Кроме того, известны следующие недостатки дисковых тормозов:

• Выделяют большое количество тепла при работе.
• Сложность совмещения со стояночным тормозом, что решается, к примеру, применением электрического включения / выключения стояночного тормоза.
• При использовании стояночного тормоза имеют склонность к примерзанию колодок к дискам на задней оси, из-за чего на многих авто сзади до сих пор и ставят барабанные тормоза.

Так что же лучше ?

Как барабанные, так и дисковые тормоза далеко не идеальны, и ведущие инженеры на протяжении десятилетий пытались создать некие универсальные механизмы, лишенные перечисленных недостатков.

К примеру, с 1949 по 1954 гг компания Chrysler предлагала клиентам возможность установки дисковых тормозов, помещенных в барабаны, а в конце 80-ых Ауди представили гибридные тормозные механизмы, однако такие решения были достаточно сложны и дороги, да и недостатков у них было больше, чем преимуществ.

В результате производители пришли к выводу, что наиболее оптимальной схемой для обычного семейного автомобиля являются дисковые тормоза спереди и барабанные сзади. Такое решение достаточно экономично, но при этом обеспечивает достаточно эффективный уровень торможения.

Какие тормоза лучше: дисковые или барабанные?

Как ни крути, но у обоих видов тормозов есть свои положительные и отрицательные стороны.

Барабанные тормоза. Некоторые считают, что сначала всё-таки были барабанные тормоза, перекочевавшие с гужевых повозок, однако уже в то время дисковые тормоза были известны за именем англичанина Уильяма Ланчестера. Интересно, что в этом же году Луи Рено продемонстрировал свой механизм тормоза. Между прочим, механизм Рено осталсяпрактический неизменным и по сей день, изменилось только то, что цилиндров в наше время два, а также возникли распорные планки.

Казалось бы, что в наши дни совсем не осталось машин на передних барабанных тормозах, но можно встретить легковушки, так называемые “бюджетники” с барабанными тормозами на задней оси.

Существует утверждение, что дисковые тормоза не такие дорогие, как барабанные, но тут можно поспорить.

У барабанов есть несколько неопровержимых плюсов:

• Значительный ресурс. У тормозных колодок значительная рабочая поверхность, но и толщина рабочей части не уступает по величине.
• Хорошая защита от грязи.
• Элементарное сочетание с механизмом стояночного тормоза.

Минусы барабанных тормозов:

• Существует возможность перегрева при больших нагрузках из-за плохого охлаждения.
• Проблема плохой самоочистки. Тормозной механизм не даст машине тронуться с места, если внутрь барабана попадёт влага и при минусовых температурах образуется лёд.
• Сложно проконтролировать степень износа тормозного механизма, придётся снимать барабан.
• Колодки изнашиваются неравномерно. Как правило, передняя изнашивается быстрее. Иногда, из строя может выйти и какая-то часть колодки из-за заедания или неправильной регулировки механизма.

Дисковые тормоза. Когда стала заметно расти мощность моторов и скорость легковых автомобилей, возникли дисковые тормоза.

Плюсы дисковых тормозов:

• Большая эффективность из-за равномерного прилегания колодок к дискам.
• Хорошая охлаждаемость.
• Лёгкость и компактность.
• Способность к самоочистке.
• Не возникает проблем с диагностикой, обслуживанием и заменой.
• Есть возможность точной регулировки.
• Возможность применения многопоршневых суппортов, использования перфорации, разнообразных газо- и грязеотводящих канавок, насечек.

Минусы дисковых тормозов:

• При попадании холодной воды на раскалённую рабочую поверхность, может произойти деформация или растрескивание тормозного механизма.
• При работе, выделяется слишком много тепла.
• Незащищённость от коррозии и загрязнений.
• При использовании стояночного тормоза колодки могут примёрзнуть к дискам на задней оси, именно поэтому до сих пор на легковых авто использовали и используют барабанные тормоза на задней оси при дисковых на передней.

Появляется вопрос почему бы инженерам не соединить положительное от дисковых и барабанных тормозов в один механизм и попутно избавиться от минусов? Естественно попытки были. В качестве такого оборудования автоконцерн Chrysler предлагал дисковые тормоза, помещённые в барабаны. Автопроизводитель Audi ставил гибридные механизмы на серийные модели V8 и 200. Эти тормозные механизмы заработали прозвище UFO за соответствующий вид. Но, к сожалению, попытки создания таких механизмов не увенчались успехом, так как гибридные механизмы соединяли в себе скорее минусы, чем плюсы.

Вывод. Если подумать, то наилучшим для семейного авто является совмещение барабанных тормозов на задней оси и дисковыми на передней.

Из-за большей результативности при больших нагрузках дисковые тормоза лучше годятся быстрым и мощным автомобилям. Ну и конечно дисковые тормоза выглядят более красиво, что и является основанием установить именно их на свой модный автомобиль.

Какие тормоза лучше: дисковые или барабанные?

Основная роль при торможении автомобиля лежит на тормозных механизмах. Они за счет сил трения замедляют вращения колес.

Рабочая тормозная система легкового автомобиля состоит из двух основных составляющих – привода, который обеспечивает передачу и увеличение усилия, и исполнительных механизмов, установленных на каждом колесе. В их задачу входит преобразование усилия в силу трения.

Типы тормозных механизмов и особенности конструкции

На легковых авто распространён только один тип привода – гидравлический, рабочих механизмов – два типа:

• барабанные;
• дисковые.

От первого типа постепенно отказываются в пользу второго ввиду определенных особенностей. На автомобилях может быть разная компоновка исполнительных механизмов: только дисковые (встречается все чаще), все барабанные (остались только на грузовых авто), комбинированная (на передней оси – дисковые, сзади – барабанные).

Барабанный тип

Состоит вся конструкция из подвижных и неподвижных элементов. Основным из подвижных является барабан, выполненный в виде чаши. Он установлен на оси (через подшипники), что обеспечивает легкость вращения. К нему крепится колесо, при движении оба они крутятся с одной скоростью.

Неподвижной частью выступает щит, зафиксированный на ступице. К этому щиту прикручены гидравлический цилиндр с поршнями и опора колодок.

Тормозные колодки изготовлены в виде полумесяцев. Для увеличения сил трения на внешней стороне их закреплены фрикционные накладки.

Вершинами колодки упираются в поршни цилиндра и опоры. В таком положении они фиксируются стяжными пружинками и прижимами. Поверх этих колодок располагается барабан.

Функционирует такой механизм просто: при нажатии на тормозную педаль рабочая жидкость под давлением поступает в цилиндр механизма. Создаваемое давление выталкивает поршни из цилиндра. Поскольку на них опираются вершины колодок, то перемещение поршней сопровождается их расхождением. Из-за этого колодки накладками прижимаются к внутренней рабочей поверхности чаши, и между ними возникает трение, которое замедляет скорость вращения барабана вместе с колесом. После отпускания педали давление в цилиндре падает и пружины стягивают колодки в исходную позицию. Происходит растормаживание колеса.

Видео: Барабанные или дисковые тормоза. Что лучше? Просто о сложном

Дисковые тормоза

В дисковых механизмах применяется иная конструкция. У нее основным рабочим элементом выступает диск, установленный на ступице. Тормозные колодки (в виде пластин) с фрикционными накладками располагаются по бокам диска.

Поверх этого установлен суппорт с рабочим цилиндром. На некоторых авто использовался суппорт с двумя поршнями, каждый из которых воздействовал на колодку.

Но чаще применяется однопоршневая конструкция суппорта, но при этом для обеспечения прижима обеих колодок его сделали подвижным.

Работает этот механизм так: при возникновении давления поршень выходит и прижимает к боковой рабочей поверхности диска одну колодку. При этом возникает противодействующее усилие, из-за которого суппорт смещается на направляющих и начинает корпусом прижимать вторую колодку. За счет этого перемещения достигается равномерное распределение усилия прижима.

Как видно, оба механизма используют разные способы получения трения, в первом случае для срабатывания механизма нужно колодки развести, а во втором – прижать.

Так какие лучше и какие у них недостатки?

По сравнению с дисковым вариантом, у барабанного преимуществ не так уж и много:

1. Закрытая конструкция исключает попадание грязи между элементами трения, из-за чего служат они дольше.
2. Барабан — массивный элемент, поэтому он «не боится» резких перепадов температуры.
3. В барабанных механизмах легче организовать механическую блокировку колес (стояночный тормоз). Для этого достаточно установить дополнительный рычаг, перемещение которого обеспечит разведение колодок и удержание их.
4. Большая площадь контакта накладок с диском (за счет увеличенных габаритных размеров) обеспечивает высокое тормозное усилие.

Что касается недостатков, то их у барабанных тормозов тоже немало, причем многие из них переплетаются с достоинствами:

• из-за закрытой конструкции продукты износа рабочих поверхностей не отводятся и попадают между трущимися поверхностями, снижая силу трения;
• трение сопровождается сильным нагревом, который в барабанном механизме в недостаточной мере отводится. Из-за этого барабан расширяется (поскольку он металлический), и для создания должного прижима водитель дожимает тормозную педаль, иначе эффективность торможения снизится;
• неравномерный износ колодок. Поршни не способны равномерно прижать их, поэтому контактируют они с барабаном не всей площадью;
• ряд составных элементов находится в закрытом пространстве, поэтому при разрушении отколовшимся частям деваться некуда. Они могут попасть между колодками и барабаном, что приведет к блокировке механизма.

Видео: Тормоза дисковые и барабанные: плюсы и минусы

Положительные качества дисковых тормозов:

1. Высокая эффективность (на 20% выше, чем у барабанных). И здесь свою роль тоже играет тепловое расширение. Диск от нагрева расширяется, что увеличивает силы трения без дополнительного воздействия на колодки.
2. Открытая конструкция хорошо вентилируемая, обеспечивает отвод тепла.
3. Продукты износа удаляются и не попадают на трущиеся поверхности, добавляют эффективность работе механизма.
4. Попадающая на диск влага тоже удаляется с поверхности.
5. Колодки прижимаются к диску всей рабочей поверхностью.

Но и без недостатков тоже не обошлось. У дисковых тормозов они такие:

• диск чувствителен к резким перепадам температуры. Интенсивное торможение с последующим заездом в лужу становится причиной коробления (нарушения геометрии рабочих поверхностей);
• износ колодок и дисков становится причиной частого проведения технического обслуживания с заменой расходников;
• сложность использования дисковых механизмов для организации стояночного тормоза;
• грязь, попадая на рабочие поверхности, обеспечивает интенсивный износ.

Если рассматривать компоновки механизмов на авто, то комбинированная является пока самой оптимальной. Дисковые обладают высокой эффективностью, а барабанные не требуют частого обслуживания. Поэтому такую компоновку используют очень многие производители для автомобилей бюджетной и средней ценовой категории. Но барабанные механизмы постепенно вытесняются дисковыми.

Дисковые или барабанные: вот какие тормоза лучше!

И у того, и у другого вида тормозных механизмов есть свои достоинства и недостатки. «За рулем» рассказывает, что важнее для современного автомобиля.

Появление на российском рынке Renault Arkana с барабанными (пока что) задними тормозами придало новый импульс давней дискуссии о том, чем они хуже (или лучше) дисковых тормозов. Мы собрали все плюсы и минусы воедино и подвели итог обсуждениям.

Барабанные тормоза

Считается, что первыми на свет появились барабанные тормоза — на гужевых повозках, и на автомобили они перекочевали с карет, причем сперва только на заднюю ось. Долгое время все автомобили оснащались только барабанными тормозами, хотя дисковые были запатентованы англичанином Уильямом Ланчестером в 1902 году. И в том же году француз Луи Рено представил свою конструкцию тормозного механизма — с полым барабаном и полукруглыми колодками, прижимавшимися цилиндром и пружинами ко внутренней поверхности барабана.

Интересно, что конструкция Рено дожила до наших дней практически без изменений, за исключением того, что цилиндров теперь может быть и пара, и появились распорные планки, обеспечивающие самоподвод. Раньше колодки приходилось подводить самостоятельно, эта процедура была знакома нашим дедам.

Сегодня легковых автомобилей с передними барабанными тормозами, кажется, не осталось вовсе. А за заднюю ось они держатся крепко — их до сих пор можно видеть на некоторых легковушках, в первую очередь так называемых бюджетниках. Считается, что бараьанные тормоза дешевле дисковых, но это спорное утверждение.

Однако у барабанов есть несколько неоспоримых достоинств:

1. Хорошая защита от грязи. Так как тормозные колодки, пружины, гидравлические цилиндры и распорные планки скрыты в барабане, грязь, снег, лед фактически никак не влияют на работоспособность механизма. Из-за этого барабанные тормоза считаются более пригодными для тяжелых условий эксплуатации.
2. Внушительный ресурс. У тормозых колодок большая рабочая поверхность, большая и толщина рабочей части барабана.
3. Простое совмещение с механизмом стояночного тормоза.

Недостатки барабанных тормозов:

1. Значительный вес.
2. Плохое охлаждение. Как следствие — возможность перегрева при больших нагрузках.
3. Плохая самоочистка. Если внутрь барабана попадет влага и образуется лед, торозной механизм не даст машине тронуться с места. При попадании песчинок появится посторонний звук.
4. Сложность контроля степени износа. Чтобы оценить ресурс колодок, барабан придется снять.
5. Неравномерный износ колодок. Передняя, как правило, изнашивается быстрее. Из-за неправильной регулировки или заедания механизма быстрее может приходить в негодность и какая-то часть колодки.

Дисковые тормоза

Дисковые тормоза на легковых автомобилях появились, когда стали заметно расти мощности их моторов и скорости. Первым европейским автомобилем с дисковыми тормозами на обеих осях стал спортивный Jaguar C-Type 1953 года. В США первопроходцем был Studebaker Avanti 1962 года. С тех пор диски и вытесняют барабаны (но никак не вытеснят).

Достоинства дисковых тормозов

1. Легкость и компактность.
2. Равномерное прилегание колодок к дискам и, как следствие, большая эффективность.
3. Отличная охлаждаемость.
4. Способность к самоочистке.
5. Простота диагностики, обслуживания и замены.
6. Возможность точной регулировки.
7. Возможность применения многопоршневых суппортов, использования перфорации, разнообразных грязе-и газоотводящих канавок, насечек.

Недостатки дисковых тормозов

1. Подверженность всевозможным загрязнениям, коррозии.
2. Возможность деформации, растрескивания при попадании холодной воды на раскаленную рабочую поверхность.
3. Значительное выделение тепла при работе.
4. Сложность совмещения со стояночным тормозом. Решается применением электрического включения/выключения стояночного тормоза, например.
5. Склонность к примерзанию колодок к дискам на задней оси при использовании стояночного тормоза. И это еще одна из причин того, что на многих легковых машинах стояли (и стоят до сих пор) барабанные тормоза на задней оси при дисковых на передней.

Логичен вопрос: может, совместить в одной конструкции достоинства и дисковых, и барабанных тормозов, избавившись заодно от их недостатков? Разумеется, инженеры пытались сделать это. Дисковые тормоза, помещенные в барабаны, предлагала в качестве опционального оборудования компания Chrysler в 1949–1954 годах. Audi ставила гибридные тормозные механизмы на серийные модели V8 и 200 в конце 1980-х — начале 1990-х. За характерный внешний вид эти тормоза получили прозвище UFO (НЛО), и их откровенно ненавидят фанаты марки за сложность и слишком высокую стоимость. Фактически попытки создания тормозных гибридов провалились, так как все известные конструкции скорее объединяли недостатки того и иного типа тормозных систем, нежели достоинства.

Если разобраться, при повседневной эксплуатации и обычных, «гражданских» режимах езды барабанные тормоза практически не уступают дисковым, и сочетание барабанных тормозов на задней оси с дисковыми тормозами на передней является оптимальным для семейного автомобиля.

Дисковые тормоза лучше подходят мощным и быстрым автомобилям — из-за большей эффективности при максимальных нагрузках. И конечно, дисковые тормоза еще и выглядят красиво по сравнению с невзрачными барабанами. Именно это и является основной причиной многочисленных просьб поставить их на модную Аркану, а вовсе не эксплуатационные характеристики: такие же тормоза, стоящие на Дастерах и Каптюрах, всех устраивает.

Как работает тормозной диск и чем он лучше барабана: разбираемся вместе с Ferodo

Злые языки людей недалеких или просто медлительных быстро окрестили «тормозами». И, надо сказать, очень зря. Не только с точки зрения этики, но с точки зрения техники: тормоз – штука сложная, умная и очень быстрая. Конечно, в начале своего развития тормоза действительно были примитивными, малоэффективными и не очень надежными, но за сотню лет своей истории они сильно изменились.

Немного истории ​

Необходимость в тормозах появилась практически сразу после изобретения колеса, однако предки пару тысяч лет назад не стали торопить события и долго ездили на колесницах без тормозов в нашем привычном понимании. Однако к появлению карет тормоза уже поспели: это были механизмы, воздействующие непосредственно на колесо. Колодка, прижимаемая рычагом к внешней поверхности колеса, не могла эффективно остановить конный экипаж, но помочь лошадям была вполне способна. Но тут изобрели резиновые шины, и механизм с прижимом колодки к колесу ушел на пенсию. По крайней мере, в дорожном транспорте: сегодня механизмы с внешним прижимом успешно работают на железной дороге, хотя и там альтернатив им хватает. На обычных же дорогах кареты обзавелись ленточными тормозами: барабан на оси останавливался тормозной лентой, натягиваемой рычагом. Однако эффективность такой схемы тоже быстро была признана недостаточной, так что инженеры продолжили работать над изобретением новых механизмов.

Результатом этой работы стали два фундаментальных механизма, которые работают в автомобилях по сей день: барабанный и дисковый тормоз. Появились они практически одновременно, в самом начале 20 века, однако на первых порах барабанные механизмы захватили лидерство. Дело было не только в авторитете Вильгельма Майбаха, который установил на изобретенный им автомобиль барабанные тормоза, и Луи Рено, который запатентовал конструкцию с полукруглыми колодками. Барабанные тормоза были проще, а разработка фрикционных материалов способствовала их популяризации. Ключевым этапом в развитии фрикционных материалов стало создание тормозных накладок на основе асбеста и фенолформальдегидных смол, и сделала это в 1902 году компания Ferodo. В общем, начало века стало по-настоящему отправной точкой в развитии тормозных систем.

Однако дисковым механизмам потребовалось время, чтобы догнать барабаны и стать популярными. На ранних этапах у них было больше проблем, чем преимуществ: не было подходящего материала для изготовления дисков, в отсутствие усилителей система с механическим приводом требовала большего усилия по сравнению с барабанной, и даже гидравлический привод не решил вопрос из-за отсутствия нормальной тормозной жидкости. В общем, вопросов было больше, чем ответов, поэтому поначалу применение дисковых тормозов было эпизодическим. Одним из пионеров их применения был Уильям Ланчестер, но и он на тот момент не смог сделать дисковые механизмы конкурентным преимуществом своих машин. К примеру, на автомобилях Lanchester в начале 20 века диски из-за ограниченного выбора материалов были бронзовыми, что не способствовало их износостойкости. Однако полученный им патент все же стимулировал не только его самого к продолжению работы над совершенствованием дисковых тормозов.

Реальное развитие дисковая схема получила спустя еще 25-30 лет. К тому моменту был отработан гидравлический привод, а для снижения усилия на педали до приемлемого был внедрен вакуумный усилитель. Правда, в 30-е годы вакуумный усилитель в основном внедрялся на американские машины с барабанными тормозами, поскольку те все еще были дешевле и проще в производстве. Однако грядущий переход от барабанов к дискам уже был осязаем и неизбежен. Правда, в потребительском сегменте его сильно задержала Вторая мировая война. В военное время дисковым тормозам, разумеется, тоже уделяли внимание, однако они применялись и совершенствовались на танках и самолетах, а не на легковых машинах. Ну а после войны, на рубеже 40-х и 50-х, такие механизмы начали впервые появляться и на серийных автомобилях.

Разумеется, развитие дисковых тормозов сопровождалось совершенствованием конструкции и материалов. Помимо вакуумных усилителей и более эффективной тормозной жидкости, которая не закипала при торможении, важным этапом был переход к чугуну в качестве материала изготовления тормозных дисков. Причем серый чугун стал настолько эффективным решением, что применяется и поныне в подавляющем большинстве автомобилей. Чугун, правда, не решил полностью старые проблемы. Если охлаждение удалось улучшить за счет отливки вентилируемых тормозных дисков, то коррозия, пусть и внешняя, осталась верным спутником дисковых тормозов. О коррозии мы, впрочем, еще поговорим – а пока перейдем от древней истории к современной и вспомним, как эффективность дисковых тормозов выросла в последние десятилетия.

От чего зависит эффективность дисковых тормозов?

После получения практически идеального рецепта из нормальных чугунных дисков, качественных колодок и стойкой к перегревам тормозной жидкости на основе полиэтиленгликоля и его эфиров, развитие дисковых тормозных систем пошло в основном по экстенсивному пути. Переход к вентилируемым дискам состоялся быстро, ведь охлаждение было одной из ключевых задач повышения эффективности тормозов. А вот дальше начался поиск идеального баланса между диаметром тормозного диска, его конструкцией, материалом его изготовления и устройством тормозного механизма. Ведь с учетом того, что чугунный диск весьма прочен, отлично держит нагрузки и хорошо рассеивает тепло, на него можно и нужно хорошо давить. И здесь на сцену вышли многопоршневые конструкции. Тут все тоже несложно: если базовый тормозной механизм с плавающей скобой предусматривает наличие всего одного поршня, который давит на диск и прижимает к нему колодки с обеих сторон, то увеличение числа поршней и, соответственно, площади колодок позволяет повысить эффективность торможения без значительного увеличения диаметра самого диска. А это условие куда важнее, чем может показаться: ведь чугунный диск немало весит, так что повышение эффективности тормозов исключительно за счет увеличения площади диска – путь практически тупиковый из-за неоправданного роста неподрессоренных масс.

В борьбе за неподрессоренные массы родились не только многопоршневые механизмы, но и составные диски. Ведь тормозной диск фактически состоит из двух частей: ротора, на который давят колодки, и центральной части, которая крепится к ступице. При этом работа по созданию тормозного усилия ложится главным образом на ротор, да и охлаждать нужно именно его. А вот на материале центральной части можно и нужно сэкономить килограмм-другой. В этом, собственно, и состоит суть составных дисков, в которых центральная часть выполнена из более легкого материала вроде алюминиевого сплава, а ротор, прикрепленный к ней винтами или заклепками, – из традиционного чугуна.

Следующим шагом здесь стала замена чугуна на более легкие материалы, такие как углеродное волокно и керамика. Казалось бы, вот он – новый прорыв, ведь карбон-керамические тормоза можно делать сколь угодно большими из-за их небольшой массы, а их износостойкость и термостойкость лишь укрепляют веру в прогресс. Однако на практике оказалось, что диски из углеродного композита хороши лишь при экстремальных нагрузках, когда рабочие температуры переваливают за тысячу градусов. В гражданских же условиях «холодные» тормоза работают гораздо менее эффективно, и в основном именно эта зависимость эффективности от температуры ограничивает их применение на массовых машинах.

Таким образом, главным материалом тормозных дисков потребительского уровня остается высокопрочный чугун с шаровидным графитом, а основной фокус делается на качестве изготовления и эффективности охлаждения. Важными в этих условиях становятся технологии производства: качество сырья и литья, чистовая обработка поверхностей, а также отработанная процедура стендового и практического тестирования для контроля качества. Все это доступно крупным производителям тормозных компонентов с большим опытом и историей производства – таким, как Ferodo. Именно Ferodo, как мы помним, более века назад дала толчок к развитию тормозных систем своими разработками в области фрикционных материалов. А сегодня продукция Ferodo является частью обширного ассортимента, предлагаемого подразделением DRiV корпорации Tenneco. Компания выпускает полный ассортимент тормозных компонентов, включая диски, колодки, суппорты, гидроцилиндры и шланги тормозной системы, тормозные жидкости и многое другое.

А теперь на секундочку вернемся к коррозии, о которой мы говорили выше. Для чугунных дисков окисление – проблема все же не эксплуатационная, а эстетическая: чтобы чугунный диск съела ржавчина, потребуется не один десяток лет, а вот поверхностная коррозия появляется на нем уже спустя несколько месяцев, особенно в условиях агрессивной среды вроде дорожной химии. И у Ferodo есть решение этого эстетического вопроса: диски с технологией Coat+, имеющие цинк-алюминиевое гальваническое покрытие для защиты диска от коррозии. Эта технология надежно защищает от коррозии не только ступичную часть диска, но и внутренние каналы охлаждения, обеспечивая требуемую эффективность отвода тепла при торможении. То есть жизнь владельцев красивых машин, которые уделяют внимание мелочам и не любят видимые внешние дефекты, становится немного проще: диски с технологией Coat+ сохраняют свой изначальный внешний вид долгие годы – при условии правильной эксплуатации и, конечно же, ухода.

Заключение

Завершая разговор о тормозах, обычно говорят об их важности, о том, что экономить на них, как и на шинах, нельзя, а также о том, что тормоза – это главное условие безопасности. Хорошие колодки – не просто те, что не скрипят. Хорошие диски – не просто те, что вышли с завода ровными и круглыми, а те, что выполнены из качественного материала, имеют эффективное охлаждение и, соответственно, не деформируются при активной эксплуатации. Конечно, даже покоробленные диски в ряде случаев можно проточить, но чудес обычно не бывает: если они испортились раз, то испортятся и второй. Мы с этими прописными истинами, разумеется, согласны, а потому рассказываем не только о теории, но и о выборе качественной продукции – такой, как Ferodo. Уж если этому бренду более 120 лет и специалисты Ferodo разрабатывали и производили детали тормозной системы и для повозок в далеком 1897 году, и делают это сейчас для современных автомобилей, то в тормозах они разбираются однозначно.