Оценивая тенденции современного автопрома нельзя не обратить внимание на тот факт, что с каждым поколением автомобили становятся мощнее. А учитывая, что тормозные системы ориентированы на средневзвешенные нагрузки – некоторые автолюбители начинают искать способы повышения эффективности. Здесь и выбор высокоэффективных тормозных колодок и дисков, и заказ комплектов усиленных тормозных комплектов и даже т.н. свап (замена штатных механизмов на комплект от более мощных моделей). Обычно, на уровне потребительском, руководствуются принципом – «чем больше-тем лучше». Но какие параметры тормозов действительно имеют значение – информации мало. Мы решили поделиться своим опытом и показать, что помогает в повышении эффективности и на какие параметры тормозной системы, прежде всего, обращать внимание.
Фактически, автомобиль замедляется относительно дорожного покрытия, а значит главными факторами являются – качество полотна и свойства покрышек. Но у нас сегодня в фокусе – эффективность тормозной системы и ее компонентов. Итак, тормозной путь, который проделает автомобиль за время процесса торможения, определяется одним единственным параметров, называемым Тормозной момент. Это показатель, создаваемый эффективным радиусом тормозного диска, силой сжатия пары компонентов и динамическим коэффициентом трения «диск-колодки». Эффективный радиус – это расстояние от центра диска до центра тормозной колодки колодки. Зная эти параметры – легко вычисляем тормозной момент по формуле
Тм=R1*F*µд
Расчет эффективности тормозных суппортов
R1 - эффективный радиус тормозного диска
F – сила сжатия пары «диск-колодки»
µд – динамический коэффициент трения пары «диск-колодки»
Что есть что?
Эффективный радиус – это расстояние между центром диска и точкой приложения силы сжатия (рисунок 2).
F - сила, с которой суппорт прижимает накладки к поверхности диска.
µд – это коэффициент трения пары «диск-колодки». (Не путать с собственным коэффициентом колодок). Однако, учитывая что диски производятся из чугуна – их коэффициент приравняем к 1. А значит динамический коэффициент пары будет равен показателю колодок.
Как видно из формулы, определяющими для нашего главного показателя являются
- размер тормозного диска (внешний диаметр и точка приложения силы)
- сила, с которой прижимаются колодки к диску
- коэффициент трения колодок (коэффициент трения дисков можем приравнять к 1)
Эффективный радиус тормозного диска. Если с радиусом колеса и собственным коэффициентом трения колодок все более-менее понятно, то – как найти величину силы сжатия F? Сила давления (сила сжатия), согласно закону Паскаля, зависит только от двух факторов – давления в системе и суммарной площади поршней суппорта. Вычисляется по формуле F=pS, где p – давление на поршнях, а S – сумма всех площадей суппорта. Даже до вычислений, на основании формулы, мы можем сделать несколько выводов
- Размер тормозных колодок никак не влияет на тормозной путь авто
- Количество поршней никак не влияет на эффективность суппорта
- При выборе альтернативной тормозной системы мы можем сравнить эффективность суппортов – штатных и предполагаемых.
Немного практики. Предположим, владелец BMW E39 решил заменить свои штатные тормоза на систему Brembo от E38. На пятерке стоят плавающие однопоршневые суппорта ATE диаметром 60 мм, у Brembo – по два поршня диаметрами 40 и 44 мм с каждой стороны. Итого, общая эффективная площадь у ATE – 5652 mm2, у E38 -5552 mm2. При равном давлении в системе, (предположим 9 МПа) – сила сжатия у фиксированных суппортов будет 2% меньше! Что говорит о том, что многопоршневой суппорт, сам по себе, еще не является более эффективным решением, нежели плавающий. Далее, давайте взвесим все параметры и учтем размер дисков. Внешний диаметр у BMW E39 – 324 mm, против 316 мм у «семерки». Эффективный радиус в первом случае – 130 мм, во втором – 124 мм. При условии, что колодки мы установим того же класса с коэффициентом трения 0,4 – получаем, что тормозной момент штатных тормозов ATE - 2649 H/м, Brembo - 2480 H/м. Итого, тормозная система E38 с фиксированным четырехпоршневым суппортом способна дать почти на 7% меньшую эффективности, нежели штатная однопоршневая E39. Разумеется, вариант со штатным диском "пятерки" при свапе сохранит изначальные пропорции в силы, но опять же- не в пользу апргейда. И есть и еще один момент. Мы сравняли коэффициенты трения колодок. Однако, при использовании более высокоэффективной формулы (например, колодок с показателем 0,5) - можно добиться прироста эффективности суппортов в пределах 10-15%.
Но напомним еще раз: какова бы ни была эффективность тормозных компонентов - она в любом случае упирается в некоторый показатель, за которым все зависит только от резины и свойств поверхности дорожного покрытия. Тут уже другая арифметика, но зато в этот момент - вы в своих тормозах будете уверены на 100%.