В обычном режиме работы у автомобиля температура тормозных механизмов редко, когда превышает 200 С. На гоночной трассе тормоза могут нагреваться до температур выше 500 С.
(среднестатистические данные, которые зависят от класса автомобиля и условий движения)
Так уже получилось в автопромышленности что воздушная система охлаждения уступила жидкостной в вопросе охлаждения двигателя. Высокая эффективность «водяного» охлаждения тут сыграла не последнюю роль.
Казалось бы, такой же процесс должен был произойти и с охлаждением тормозов? Тем более что речь тут шла о безопасности движения, что согласитесь имеет больше значение, чем возможность самого движения.
Но подобного преобразования в тормозной системе автомобиля не произошло. Точнее в массовом порядке жидкостное охлаждение тормозов не применялось, но были интересные конструкции.
Например, компания Brembo ставит на некоторые раллийные машины суппорты с жидкостным охлаждением.
Такие суппорта используют на этапах ралли по асфальту.
Условия движения по асфальту на гонках требуют безупречного вождения с минимальной коррекцией траектории движения. По сути получается, что на асфальтных этапах периоды «отдыха» тормозов сочетаются с резкими торможениями высокой интенсивности (с высоким тормозным моментом). Поэтому жидкостное охлаждение дает в этих условиях максимальный эффект – температура снижается на 80-100 градусов, что увеличивает тепловую эффективность на 45%, в сравнении с воздушными системами охлаждения.
Применением в спорте дело охлаждения жидкостью не было ограничено. По принципу жидкостного охлаждения была разработана и испытана концепция тормоза для грузовиков от профессора В. Селифонова и кандидата технических наук Н. Владимирова.
Известно, что чем больше масса машины с грузом, тем сложнее разработать для нее тормоза. Главная причина – большое количество тепла, которое надо рассеять, поэтому поверхность трения должна быть большой, но при этом помещаться в колесе. Тормозная поверхность дисковых тормозов всегда меньше барабанных аналогов. Условия работы так же принципиально разные. Большие температурные нагрузки вызывают деформацию и разрушение дисковых тормозных механизмов, в отличии от барабанных, и именно поэтому на грузовиках и автобусах редко, когда применяются дисковые тормоза.
Проблему адаптации дисковых тормозных механизмов к большегрузным машинам и автобусам попытались решить в Московской государственной академии автомобильного и тракторного машиностроения, на кафедре «Автомобили». Было найдено принципиально новое, нестандартное решение проблемы – дисковые тормоза с системой жидкостного охлаждения.
Суть конструкции в том, что фрикционный материал теперь находится не на колодке, а на диске. В колодке, сделанной из чугуна, выполнены каналы для жидкости, которые штуцерами соединены с системой охлаждения.
В обычном дисковом тормозе максимальная температура пары трения 600 – 800 С, а площадь соприкосновения деталей мала, поэтому требуются термостойкие и долговечные материалы.
У новой конструкции эта площадь больше, а температура не превышает 200-250 С. Требования к материалам снижаются, причем износ становится меньше.
Опытный образец прошел испытания в лаборатории академии и испытан на стенде НИИАТИ (Ярославль). Исследования подтвердили расчеты. Циклический режим торможений не вызвал каких-либо больших скачков температуры и подтвердил теорию.
Напоследок стоит еще упомянуть о патенте водяного охлаждения от Daimler.
Система работает как на нагрев, так и на охлаждение… шин автомобиля. Система состоит из воды в специальном резервуаре, датчиков, фиксирующих температуру резины, и трех форсунок. В зависимости от условий движения и прочих факторов распыление воды происходит как холодной, так и горячей водой (борьба с обледенением шин). Пополнение запаса воды возможно за счет сбора дождевой воды, попадающей на автомобиль.
Идея охлаждения распылением воды из форсунок, и использования воды из омывателя было так же и в патенте СССР.
Но на данный момент идея жидкостного охлаждения продвинулась не только на раллийных автомобилях, но и на спец. Транспорте, который, казалось бы, не отличается высокой скоростью передвижения.
Дисковые тормоза с функцией жидкостного охлаждения иногда используют сейчас на погрузчиках Yale с грузоподъемностью от 5 до 5.5 тонн.
P.S. – Установка системы жидкостного охлаждения тормозов на автомобиль может иметь еще ряд сопутствующих преимуществ на перспективу. В следующей статье я рассмотрю специфические, и возможно неожиданные варианты использования такого способа охлаждения на электромобилях и гибридах.
Автор: дима
