[Знание-сила!] Как работают тормоза на автомобиле и почему я не хотел бы переходить на суппорта от Логана

Ща будет много текста и мало картинок ;)

Перед тем, как приступить к сборке тормозной системы, я заранее опросил общественность о вариантах откручивания ржавых прокачных штуцеров и болтов крепления суппорта, так как сам уже давно со ржавым г-ом дело не имел ;) Надеялся что за это время появились более изящные методы чем разогрев болтов до красна. Оказалось что нет, старый проверенный способ до сих пор самый эффективный. Ну, значит так и поступим. Но сейчас не об этом. Несмотря на то, что спросил я лишь о том, как открутить ржавые резьбы не сломав штуцеры под корень, мне продолжали поступать очень настойчивые советы на предмет установки Логановских суппортов.

На тему Логановских суппортов я, естественно, давно обратил внимание. Не буду полностью открещиваться от возможности такой переделки на своём автомобиле рано или поздно, но это только в случае, когда отсутствие в продаже родных Москвичевских деталей полностью загонит меня в угол и другого выхода не будет. Попробую доступно объяснить почему я не хочу это делать. Проблема вовсе не в стокодроче, и я полностью осознаю тот факт, что суппорт и колодки от Логана в наше время гораздо доступнее. Проблема чисто в законах физики. Между тем, есть другие элементы тормозной системы, которые можно совершенно безболезненно заменить на доступные современные аналоги, я о них напишу ниже.

Наиболее активные сторонники Логановских суппортов утверждают, что у них машина тормозит идеально. Однако, наиболее НАБЛЮДАТЕЛЬНЫЕ отмечают, что у машины появляется сильный опережающий юз задней оси. Нет, конечно грамотный водитель вовремя уменьшит нажатие на педаль тормоза и предотвратит юз задней оси, но тогда получится что мы не пользуемся в полной мере возможностью торможения передней осью, что сильно увеличивает наш минимально возможный тормозной путь для данных дорожных условий БЕЗ БЛОКИРОВКИ И ЗАНОСА. Минимальный тормозной путь с блокировкой и заносом будет одинаковый, главное чтобы тормозная система в принципе позволяла сблокировать все 4 колеса на сухом асфальте, а это позволяет любая тормозная система, даже старая барабанная без усилителя.

Опережающий юз задней оси плох тем, что при нём направление заноса совпадает с центробежной силой, а чем дальше занос, тем меньше радиус заноса, а чем меньше радиус заноса, тем больше центробежная сила и таким образом занос получается прогрессирующим. В случае заноса передней оси всё наоборот: центробежная сила противодействует заносу.

Для торможения без блокировки и заноса, силы трения колёс каждой из осей о дорогу не должны превышать усилия торможения, развиваемые на наружном радиусе этих колёс, которые зависят от собственно радиуса колеса (он почти одинаков перед-зад для автомобиля с одинаковыми колёсами на осях) и тормозного момента.

Силы трения зависят от коэффициента трения, который отличается в зависимости от состояния дороги (асфальт сухой, мокрый, грунт, лёд итд) и опорной реакции (усилие, с которым автомобиль давит на колесо вниз). Вот опорная реакция зависит от интенсивности торможения и развесовки автомобиля.

Когда автомобиль тормозит, то опорные реакции перераспределяются с задней оси на переднюю. И в зависимости от интенсивности торможения (максимально возможная интенсивность/замедление зависит от состояния дороги, о котором тормозная система ничего не знает), это перераспределение отличается.

Тормозная система без АБС должна быть тонко настроена на стадии проектирования автомобиля таким образом, чтобы соотношение тормозных моментов на колёсах было пропорционально соотношению опорных реакций на оси при любой интенсивности торможения.

Тормозной момент зависит от конструкции тормозного механизма и суммарной площади поршней тормозных цилиндров (при равном давлении, до регулирования регулятором давления задних тормозов).

Начальное соотношение тормозных моментов задаётся с учётом базовой развесовки и минимального коэффициентра трения (минимальной интенсивности торможения).

Регулятор давления уменьшает давление в цилиндрах задней оси в зависимости от абсолютной величины этого давления и в зависимости от просадки задней подвески автомобиля.

Просадка передней подвески не учитывается, так как водитель и передний пассажир сидят задницами фактически в центре базы и таким образом, на обе оси влияют равномерно, чего не скажешь про заднюю ось: задницы задних пассажиров давят прямо на ось плюс груз в багажнике. Всё это является переменными величинами. Рычаг регулятора давления на самом деле не является рычагом, он является пружиной и при просадке автомобиля от нагрузки груза противодействует пружине внутри регулятора (в зависимости от конструкции конкретного регулятора) и таким образом регулятор включается позже и уменьшается снижение давления в задних тормозах так как опорная реакция у нас увеличивается в следствие увеличения груза и мы можем на этой оси реализовать большее усилие торможения. И нам это нужно как воздух так как увеличилась масса автомобиля. Регулировка рычага регулятора давления не регулирует всё действие регулятора давления. Всё, что делает регулировка рычага – это подгоняет регулятор к текущему состоянию упругих элементов подвески (пружин или рессор). Частичного (но не полного) изменения характеристики регулятора можно добиться только изменением жесткости пружины внутри него. Я подчёркиваю, что ЖЕСТКОСТИ а не усилия. Именно базовое начальное усилие нужно оставить пежним, иначе регулятор не будет включаться вовремя. Т.е. пружину нельзя растянуть, её нужно ПОМЕНЯТЬ, найдя где-то пружину нужной жесткости и обеспечивающей то же усилие что старая при одинаковой длине в её начальном положении внутри регулятора. А для того чтобы знать какую, нужно это рассчитать. Но и это лишь частично-ограниченная регулировка так как основная характеристика регулятора зависит от соотношения диаметров элементов внутри него. Например, даже у Москвичей с барабанными и дисковыми передними тормозами, регулятор давления хоть и одинаковый внешне, у него разные рычаги на мост и полностью разные потроха. Это чтобы было понятно насколько важна его регулировка, что даже советский автозавод пошел на такую разунификацию узла.

Теперь баланс регулирования тормозной системы на графике. p1 – тормозной момент на передней оси, p2 – на задней. Штрихпунктирными линиями показаны пределы по соотношению моментов передней и задней осей в зависимости коэффициента трения колёс с дорогой чтобы избежать заноса. Слева направо по мере увеличения коэффициента трения опорной поверхности (дороги) т.е. лёд около начала координат и справа сухой асфальт. Нижняя штрихпунктирная кривая – при отсутствии задних пассажиров и багажа, верхняя – при полной нагрузке.

Прямыми линиями показаны реальные соотношения моментов, обеспечиваемые тормозной системой. Совершенная система АБС способна полностью отработать и повторить оптимальные кривые, без АБС можно лишь получить приближенный к оптимальному результат. Для того, чтобы избежать опережающей блокировки задних колёс, прямые регулировки не должны выходить выше оптимальной кривой.

Первый луч соотношения моментов обеспечивается только базовыми характеристиками передних и задних тормозных механизмов. Регулятор давления тут не работает. Регулятор давления включается на «переломе» характеристики. Только в случае бОльшей загрузки задней оси он включается позже так как ему противодействует пружина, соединённая с задним мостом (или рычагом независимой подвески)

А теперь представим, что у нас получается, если мы ставим суппорт на переднюю ось, который случайно подошел по присоединительным размерам, но имеет меньшую площадь поршня и работает по чуть другому радиусу на тормозном диске. Даже если мы одновременно с этим установили ГТЦ с меньшим диаметром и ВУТ побольше, тем самым лишь заметно уменьшив усилие на педали и создав иллюзию лучших тормозов, мы разсогласовали передние и задние тормоза в первую очередь самом важном режиме их работы: на скользкой поверхности. Первый луч характеристики моментально вышел выше оптимальной кривой, ещё до включения в работу регулятора давления. Если всё наоборот и суппорт останавливает ось лучше чем родной, то наоборот, кривая пускается ниже и это значит что плохо используется передняя ось. Поэтому, нарушение базового баланса тормозных моментов гораздо опаснее чем отсутствие регулятора давления.

Ну и сразу дам ответ на очевидный вопрос: если я всё это знаю, то ведь наверняка могу сам всё рассчитать и подобрать нужные элементы тормозной системы от современных автомобилей, доступные в продаже в наше время? Да, могу рассчитать. Но вот с «подобрать» проблема: Во-первых, мало где публикуются их рабочие параметры т.е. нужно брать, разбирать и обмерять каждый цилиндр, колодку, барабан, диск. Но не это самое страшное: основная сложность в том, что те, которые подходят по параметрам, не подходят по присоединительным размерам. В общем, слишком адский пасьянс получается. Хотя конечно, если говорить о задней оси, то там гораздо больше свободы по присоединению чего-либо. Например, фрагмент тормозного щита, в месте где крепится рабочий цилиндр, можно и переварить. Можно сделать любое крепление для суппорта дискового тормоза. Т.е. задача в принципе ВЫПОЛНИМА при обоснованности результата.

А теперь предлагаю немного помечтать. Если не учитывать сложность подбора компонентов, то как можно было бы гипотетически улучшить РАБОЧИЕ тормозные механизмы Москвича? Самая главная проблема рабочих тормозных механизмов – охлаждение. Из за нагрева снижается коэффициент трения, быстро выходят из строя накладки колодок. Охлаждение передних тормозов можно было бы улучшить установив вентилируемые диски, а задних – заменив барабаны на дисковый механизм. Увеличение диаметра тормозного диска также уменьшает мощность, выделяемую в виде тепла на площади диска, позволяет уменьшить давление на накладку. Накладка большей площади также способствует меньшему износу при прочих равных.

Что это бы дало? Это не помогает затормозить быстрее так как любой тормозной системой мы всё равно можем сблокировать колёса. Даже на старом 408-ом без усилителя. За то, хорошо охлаждаемые и мало нагруженные тормозные механизмы позволяют продолжительнее тормозить с большей скорости а также позволяют использовать тормозную систему интенсивнее с большей частотой нажатий в промежутке времени. Условно говоря – это спорт. Но многие ли из нас используют Москвич для спорта? Лично я нет. Москвич для меня – это в первую очередь стиль. По сути он – маломощная «овощевозка». Постройка на его базе автомобиля для спорта – очень трудная и затратная задача (хоть и выполнимая) и лично мне это не интересно. Кому интересно – «полный вперёд», но тогда конечно нужно заряжать не только тормоза.

Есть ли в этом объективная необходимость пока доступны в продаже запчасти для Москвича? Я считаю, что нет. По крайней мере, для меня лично. Я вожу автомобиль так, что тормозная система у меня почти не насилуется. На большой скорости рабочими тормозами фактически не пользуюсь, держу большую дистанцию, снижаю скорость перед светофорами заранее итд. Даже если у меня и возникает аварийная ситуация, когда приходится применять экстренное торможение, это лишь единичное резкое нажатие на тормоз, которое даже на склонной к перегреву тормозной системе не означает ровным счётом ничего кроме лишнего износа накладок. Ну для примера, пробег передних тормозных колодок на моём УАЗике на сегодняшний момент составляет около 70 тысяч км. А задние я не менял с завода, их пробег около 160 т.км.

Поэтому, я буду сопротивляться до последнего прежде чем сменю РАБОЧИЕ тормозные механизмы на не родные.

А какое реальное потребительское качество тормозной системы можно и полезно было бы улучшить на нашей овощевозке? В первую очередь – снизить усилие на педали тормоза. Это одна из основных составляющих комфорта езды, может быть улучшена безболезненно и минимальными средствами. Несмотря на то, что ГТЦ имеет в своём определении громкое слово «главный», баланс системы от него не зависит. Единственная его задача – создать в системе давление. Оно одинаковое в двух контурах, для этого поршни контуров расположены последовательно.

Первое – нужно установить ВУТ большего диаметра. Здесь большого простора для творчества нет, так как до ГЦС остаётся миллиметров 7 и для установки ВУТа, диаметр которого превышает родной больше чем на 15мм, требуется адский колхоз. Есть ещё 2-камерные ВУТы, это хорошее решение в стесненных габаритах.

Второе – ГТЦ меньшего диаметра. Уменьшая диаметр ГТЦ нужно лишь помнить, что при этом увеличивается рабочий ход педали и нужно выбрать ГТЦ таким образом, чтобы при разгерметизации одного из контуров, суммарного хода педали хватало для того, чтобы создать давление во втором контуре. Однако, даже не выполнение этого условия – это всё равно не хуже чем родные одноконтурные тормоза 408 и ранних 412 ;) И опять-таки тут мы говорим не об общей безопасности движения а о внештатной ситуации, которая скорее всего не произойдёт у москвичевода, который внимательно следит за состоянием своего автомобиля.

И последнее. Многие жалуются на склонность родных Москвичёвских суппортов к закисанию. Я тоже сталкивался с этой проблемой, но как правило после длительной стоянки автомобиля со рваными пыльниками (их рвут при замене колодок). После разрабатывания цилиндров и замены пыльников, я к этой проблеме не возвращался. Но есть решение этой проблемы и более кардинальное: заказ поршней из нержавейки у токаря.