Instalarea sistemului de frânare. Partea 1
Text: Artem 'S1LvER' Terekhov
De obicei, prin măsurarea ... motocicletelor, piloților se aruncă reciproc în cantitatea de cai putere, amploarea cuplului, exclusivitatea componentelor șasiului. În această conversație, cel mai adesea, caracteristicile sistemului de frânare nu sunt menționate deloc, în cazuri extreme, ei spun: "Am Brembo", ca și cum acest lucru ar explica ceva. Și în zadar, deoarece frânele sunt o parte foarte importantă a motocicletei. Nu este suficient să aveți un motor puternic - trebuie, de asemenea, să îl puteți "precipita". Despre modul în care sunt aranjate frânele, vom vorbi azi.
Înainte de a vă ocupa de sistemul de frânare, trebuie să înțelegeți mai multe concepte teoretice importante.
Forța de frânare este determinată de brațul pârghiei și de forța aplicată prin sistem asupra acestei pârghii. Brațul pârghiei, la rândul său, este determinat de distanța de la axa de rotație la care se aplică această forță. De exemplu, zona de pe mânerul frânei din față, care se bazează degetele călărețului în timpul frânării are efect următoarea: dacă valoarea forței exercită X, într-un punct în mijlocul pârghiei, frâna nu este la fel de eficace ca și în cazul în care aceeași forță X aplicată la capătul pârghiei. Cu cât pârghia este mai lungă, cu atât este mai mare brațul pârghiei și, prin urmare, forța de frânare. În mod similar, în cazul în care forța de frânare este aplicată în apropierea centrului roții, eficiența acesteia nu va fi la fel de mare ca și în cazul aplicării aceleiași forțe asupra jantei roții.
Un exemplu frapant - ZTL de antrenare a sistemului de frânare pe motocicleta Buell este fixată pe raza exterioară a jantei roții, ceea ce permite utilizarea unui singur disc în loc de două. Explicarea reducerii greutății este un plus, dar există și un minus, și anume că forța de frânare aplicată pe o parte a roții sparge stabilitatea la frânare. Aparent, acest lucru nu este un dezavantaj atât de mare, deoarece pe Buell-ah cu un astfel de sistem de frânare a stabilit o mulțime de înregistrări stop.
Într-un sistem de frânare acționat mecanic, brațul pârghiei poate fi mărit în orice punct al sistemului, unde este prezentă o pârghie montat pe axa de rotație. Într-un sistem cu acționare hidraulică, câștigul este obținut prin diferența dintre diametrele pistonului cilindrului principal și pistonul etrierului.
De fapt, dacă diametrul pistonului cilindrului de lucru este de două ori mai mare decât diametrul pistonului cilindrului principal, forța va crește de patru ori. Dacă diametrul pistonului etrierului este egală cu trei diametre ale pistonului cilindrului principal, forța va crește de nouă ori, iar dacă acestea diferă în patru ori, forța va crește de șaisprezece ori. Cu toate acestea, trăim în lumea reală, ceea ce înseamnă că undeva în colțul întunecat există clar un compromis. Pentru a asigura mișcarea, sistemul hidraulic de acționare se bazează pe deplasarea fluidului. Cu aceeași dimensiune a pistoanelor principale și a celor de lucru, 10 mm din cursa principală a pistonului vor corespunde la 10 mm din cursa pistonului de lucru. Cu toate acestea, cu cât pistonul de lucru este mai mare comparativ cu pistonul principal, cu atât mai puțin se va deplasa în raport cu deplasarea pistonului principal.
Cu toate acestea, lipsa forței de frânare suficientă este o problemă pentru proiectanții sistemului de frânare. Principalele cerințe pentru sistemul de frânare modern al bicicletei sunt greutatea minimă, cea mai bună sensibilitate la frânare și declanșare pentru valori de forță adecvate și mișcare pe levier. Un alt punct de luat în considerare este compatibilitatea rigidității furcii frontale și a forței de frânare. În cazul în care sistemul de frânare de cel puțin trei ori o parte letala de încetinire, nu va conta dacă la simpla atingere a unei furci de pârghie este pliat până când se oprește. În plus, se ține seama și de respectarea pneurilor. Nu are nici un sens în frânele, care opresc cu ușurință bicicleta la orice viteză, dacă le folosiți, roata din față va fi blocată cu un strigăt.
Având în vedere teoria, să trecem la specificul. Să începem cu plăcuțele și discurile de frână.
Frecare - factorul determinant la frânare, astfel încât piesele de frecare asociate trebuie să fie confecționate din materiale care nu sunt numai pentru a oferi frecare bună, dar ar fi capabil să reziste la această frecare, nu istirayas, precum și pentru a rezista la căldura eliberată, fără deformări și fără a se topi.
Materialul de fricțiune este alcătuit din mai multe elemente diferite, interconectate în condiții de temperaturi și presiuni extreme. Există multe tipuri de plăcuțe de frână utilizate: fiecare are propriul scop. Sunt utilizați compuși conținând cupru, alamă, grafit, plumb, carbon, kevlar, rășini și altele asemenea. Tipul și cantitatea fiecărei componente din conexiune afectează performanța acestei conexiuni.
Cea mai simplă și cea mai comună este o încălțăminte sinterizată, constând în principal din particule de metal amestecate cu alte materiale. Există și plăcuțe organice și semi-metalice. Organice sunt fabricate din fibre de Kevlar și Aramid. Plăcile semi-metalice sunt compuși de materiale organice și sinterizate.
Tamburul sau discul pe care funcționează materialul de fricțiune sunt de obicei realizate din fontă sau din oțel inoxidabil. În plus, bicicletele de curse utilizează discuri de frână fabricate din carbon. Atunci când materialul ales pentru disc, constructorul permite multe lucruri: caracteristici de retenție și de disipare a căldurii, parametrii de deformare, greutatea, costul de fabricație (deși acest punct nu este prea important pentru mașinile de curse), compatibilitate cu materialele de frecare, rezistenta la uzura si rezistenta la coroziune. Cel mai adesea se preferă oțelul inoxidabil, care este mai bun decât fonta în aproape toți parametrii, cu excepția costurilor, eliminării căldurii și a caracteristicilor muncii în condiții de ploaie. Deși, de obicei, cu ultimul factor care se luptă, folosind tampoane speciale.
Acum, să ne uităm la proiectarea tamburului și a discurilor de frână.
Sub frânele tobei de frână ... dispar
Frânele cu tambur - un design vechi, care nu este folosit pe biciclete moderne datorită mai multor deficiențe grave. Tamburul, în interiorul căruia este amplasat mecanismul de frânare, este închis - căldura generată în timpul frânării nu este niciodată disipată. Prin urmare, când sunt utilizate intens, se supraîncălzesc, proprietățile de frecare ale tampoanelor și tamburului se deteriorează, frânele dispar pur și simplu. Până când au fost inventate frânele de disc, inginerii au trebuit să facă ceva în legătură cu această problemă și au găsit o cale de ieșire prin utilizarea ventilației tamburului. Frânele a numeroase biciclete de înaltă performanță din anii '50 și '60 sunt echipate cu prize de aer, direcționând aerul către tampoane pentru răcirea lor. Din păcate, împreună cu aerul rece, apa, murdăria, praful intră în mecanism - toate acestea reduc eficiența frânării. În plus, chiar și un sistem cu două tobe de frână situate pe fiecare parte a roții (un lucru neconvențional, de obicei folosit pe motociclete înainte de inventarea unei frâne cu disc) nu oferă o frânare suficient de puternică și informativă. Da, și cântărește o mulțime de construcții.
Demonstrarea bună a principiului frânei cu tambur
Toate aceste probleme au fost rezolvate cu succes folosind un disc deschis în loc de un tambur închis.
Frâne cu disc - tenace și răcoroase
Pentru prima dată, frânele de disc au apărut pe avioane ca o soluție la problema disipării de căldură generată de frânele cu tambur. Datorită faptului că viteza și greutatea aeronavei au crescut, a simțit imediat că "tobe" erau complet incapabile să le oprească. Exact aceeași problemă a apărut și pe motociclete, deoarece puterea și viteza lor au crescut. Un disc deschis descompune perfect căldura în spațiul din jur, nelimitat de tambur.
Distribuția căldurii pe discul de frână în timpul frânării
Discul este montat pe roată și se rotește cu el. Un șaibă care conține unul sau mai multe pistoane și două plăcuțe de frână se învecinează cu discul. Când mânerul sau pedala de frână sunt apăsate, pistoanele se deplasează, apăsând materialul de fricțiune al plăcuței de frână pe discul rotativ.
Pentru prima dată pe o motocicletă produsă în masă, frânele cu disc au apărut în 1969 pe modelul Honda CB750. De atunci, sistemul de frânare cu disc este utilizat pe aproape toate vehiculele medii și mari și este utilizat din ce în ce mai mult pe biciclete și scutere cu motociclete mici. Desigur, sistemul a fost îmbunătățit de la an la an, de la model la model, dar principiul a rămas neschimbat până în prezent.
Acum, de regulă, două roți sunt instalate pe roata din față. Roata din spate folosește de asemenea o frână cu disc, dar nu trebuie să fie atât de puternică datorită efectului redistribuirii în masă în timpul frânării. La frânare, de obicei 75% din greutatea automobilului cade pe roata din față, ceea ce înseamnă o sarcină grea pe anvelopa din față. În astfel de condiții, este neprofitabil să existe o forță de frânare excesivă asupra roții din spate, astfel încât discul din spate este de obicei relativ mai puțin puternic. Pentru motociclete cu ampatament lung (de exemplu, crucișătoare), toate aceste efecte persistă, dar nu se manifestă atât de mult.
O modalitate de a îmbunătăți eficacitatea frânelor pe disc este creșterea diametrului discului. Aici funcționează principiul "pârghiei în raport cu axa": cu cât este mai mare distanța față de axă, cu atât forța produsă de această pârghie este mai mare. În consecință, este necesar un efort mai mic pentru a opri obiectul în mișcare (discul se deplasează în jurul axei) sau aceeași forță îl va opri mai repede. Utilizarea în sprijinul mai multor pistoane cu diametru mai mic, în loc de unul mare, generează efectul prezenței unui disc cu un diametru mai mare.
Când au apărut pentru prima dată frânele cu disc, suprafața de frecare a discului a fost fixată pe suportul care a fost atras de roată de șuruburi. Această schemă a avut două probleme majore: în primul rând, o mică aliniere necorespunzătoare între disc și plăcuțe a redus semnificativ eficiența frânării și a mărit uzura plăcuțelor. În al doilea rând, generarea de căldură ridicată poate provoca deformări care conduc la alinierea necorespunzătoare din cauza fixării pe hard disk.
Ambele dezavantaje pot fi eliminate prin separarea discului de bracket și permițându-i să se miște liber în anumite limite. Acest design este numit "disc flotant". Semicercurile sunt tăiate la marginea interioară a discului și a suportului exterior. Când sunt combinate, se formează găuri. Discul este atașat de suport prin bucșe, instalate liber în fiecare astfel de orificiu. În același timp, se pare că este fix, dar se poate mișca, se poate extinde și se poate contracta pe această categorie.
Asamblarea unui disc plutitor la domiciliu
Probleme ale procedurilor de apă
Primele frâne de disc au fost "bine" cunoscute pentru lucrul lor neimportant în condiții de umiditate ridicată. Acest lucru sa datorat formării unei pelicule apoase pe disc, care trebuie îndepărtată înainte de debutul frânării. Dacă utilizați material de fricțiune greșit, problema este agravată. Fonta datorită structurii sale poroase este un material ideal pentru disc în condiții umede, care rust rapid discul din fontă.
Mulți oameni cred că discurile cu caneluri sau găuri îmbunătățesc gradul de drenaj al apei, dar, de fapt, ele degradează caracteristicile de frânare, deoarece apa se colectează pe marginea exterioară a găurilor. Principalul avantaj al discurilor perforate este pierderea în greutate și, ca o consecință, momente de inerție și efecte giroscopice.
O inovație mult mai eficientă, care a oferit performanțe bune de frânare în condiții de umiditate ridicată, a fost introducerea plăcuțelor metalice sinterizate. În compoziția acestor plăcuțe există o cantitate limitată de particule de metal, ca urmare, plăcuțele se uzează neuniform. Suprafața lor ondulată permite punctelor proeminente să apese filmul de apă mult mai repede decât plăcile convenționale.
Plăci de frână metalice sinterizate
Acționarea hidraulică a sistemelor de frânare a bicicletelor este utilizată pentru a asigura o presiune ridicată datorită eforturilor mici din partea călărețului. Luați în considerare configurația sistemului de frânare hidraulică.
Cilindrul principal este utilizat pentru a crea o forță de frânare, utilizând pistonul unei frâne care acționează asupra fluidului. Fluidul transferă forța pe etrierul în care sunt instalate unul sau mai multe pistoane. Sub acțiunea pistoanele presiunea fluidului deplasa spre exterior și apăsați pe plăcuțele de frână, care sunt presate pe disc - biciclete incetineste.
Componente ale sistemului de frânare hidraulic - rezervor de expansiune, cilindru principal de frână, etrier, disc
Toate aceste fluide, cu excepția DOT 5, sunt higroscopice, adică absorb absorbția de umiditate din aer. Umiditatea în lichidul de frână - este rău, deoarece scade punctul său de fierbere, în timp ce temperatura de lucru a discului și tampoane este de obicei mai mare decât ea. Hygroscopicitatea este principalul motiv pentru care frâna trebuie schimbată cel puțin o dată la doi ani. Materialul de fricțiune de pe bloc servește pentru a izola etrier de căldura generată de unitatea - este, de asemenea, un motiv foarte bun pentru înlocuirea la timp a plăcuțelor.
DOT 5 nu este miscibil cu apa, în schimb apa care se încadrează în sistem scade și este situată în apropierea celei mai fierbinți zone. Acolo se fierbe foarte repede la frânare agresivă, frânele "plutesc" și se pierd. Ca rezultat, cel mai utilizat fluid în frânele motocicletelor este DOT 4.
Un element foarte important al întregului sistem de frânare sunt furtunurile folosite în el. Cilindrul principal și etrierele sunt conectate prin furtunuri hidraulice ranforsate care permit mișcarea suspensiei. În locurile în care nu există mișcare, pot fi utilizate tuburi metalice. Furtunurile de fricțiune sunt fabricate dintr-un cauciuc compatibil cu fluidul de frână, dar cauciucul își pierde proprietățile în timp și fisuri. Pentru a nu-l găsi în momentul în care este timpul să se oprească înainte de întoarcere, producătorii recomandă schimbarea furtunurilor de cauciuc cel puțin o dată la patru ani.
Necesarul în condițiile de curse și un "cip" foarte popular în tuningul stradal este instalarea furtunurilor de frână armate. Ele sunt fabricate din teflon, acoperite cu panglică din oțel. Teflonul este mai puțin susceptibil de expansiune și, de asemenea, oferă o rezistență mai mică la fluidul care se deplasează în el. Panglica îndeplinește funcția de limitare suplimentară a extinderii furtunului.
Furtunuri de frână armate
Furtun metalic pentru furtunuri
Având în tratate cu o descriere generală a frânelor, am lăsat în urmă câteva întrebări importante, cum ar fi modul de a construi ABS, ce fel de frâne radiale, sau de ce este cel mai bine este de a utiliza mai multe pistoane de frână mai mici, în loc de unul mare. La aceste întrebări (și multe altele), vom găsi răspunsurile în următorul articol. Rămâi acordat pentru actualizări!
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: