Gearhead 101: Pochopení brzdového systému
Vítejte zpět naHlava převodovky 101— série o základech toho, jak auta fungují pro automobilové nováčky.
Pokud sledujete Gearhead 101, vítejak funguje motor auta,jak motor přenáší výkon, který vytváří, prostřednictvím hnacího ústrojía jak amanuálneboautomatická převodovkafunguje jako jakýsi energetický rozvaděč mezi motorem a hnacím ústrojím.
V naší minulé epizodě jsme mluvili o tom, jak motor ve vašem autě přeměňuje chemickou energii na mechanickou energii, kterou lze využít k otáčení kol. Tato přeměna se děje uvnitř válců motoru, kde je směs vzduchu a benzínu stlačena pístem a zapálena zapalovací svíčkou. Teplo a tlak z této exploze pohání píst zpět dolů, což zase otáčí klikovým hřídelem. Klikový hřídel je spojen s koly přes převodovku, která pomáhá regulovat, jaký výkon je posílán na každé kolo. Nyní, když rozumíme tomu, jak motor produkuje výkon, pojďme prozkoumat, jak se tento výkon využívá k tomu, aby se vůz skutečně posunul vpřed.
Dnes budeme diskutovat o automobilovém systému, který používáte stovkykrát denně a jehož selhání by vás pravděpodobně zabilo nebo vážně zranilo.
Mluvím o vašich brzdách.
Přeměna pohybu na teplo
Fyzika automobilových brzd je docela jednoduchá. Chcete-li zpomalit a zastavit své auto, váš brzdový systém přemění kinetickou energii (pohyb vašich kol) na tepelnou energii prostřednictvím tření, které brzdy působí na kola. Jakmile se všechna kinetická energie kol přemění brzdami na tepelnou energii, vaše auto se zastaví.
Docela jednoduché.
Existují však dva různé způsoby, jak tuto kočku přecházející do tepelné energie z kůže stáhnout, a několik dalších částí, které jim umožňují pracovat oběma.
Části brzdového systému automobilu
Brzdový pedál.Brzdový pedál znáte. Je to páka, kterou stisknete nohou, abyste zpomalili a zastavili auto. Brzdový pedál u většiny moderních automobilů se připojuje k . . .
Minule jsme skončili u spalovacího motoru, který má na starosti natáčení klikového hřídele pohánějícího v konečném důsledku kola. Ale v autě je mnohem víc než jen motor. Abyste dostali sílu z motoru na kola, potřebujete převodovku. Převodovka je v podstatě převodovka, která pomáhá přenášet výkon z motoru na kola. Převodovka má řadu různých převodových stupňů, které může řadit v závislosti na potřebě výkonu. Pokud například jen jedete po dálnici, pravděpodobně budete mít vyšší rychlostní stupeň, kde není potřeba tolik výkonu. Pokud ale zrychlujete nebo jedete do kopce, budete muset zařadit nižší rychlostní stupeň, aby bylo možné přenést více výkonu na kola. Existují dva typy převodovek: manuální a automatické. Manuální převodovky ovládá řidič pomocí spojkového pedálu a řadicí páky. Automatické převodovky nemají spojkový pedál; místo toho používají senzory a počítače k určení, kdy přeřadit. Tak se tedy přenáší výkon z motoru na kola. V našem dalším díle Gearhead 101 se podíváme na to, jak systém odpružení pomáhá udržet vaši jízdu hladkou a pohodlnou.
Posilovač brzd.Dnes má většina vozidel to, čemu se říká „výkonové brzdy“. Posilovací brzdy zvyšují sílu vytvářenou vaším sešlápnutím pedálu, která je aplikována na zbytek brzdového systému. To znamená, že nemusíte sešlápnout brzdový pedál příliš velkou námahou, abyste své auto zpomalili nebo zastavili. Posilovač brzd je to, co dělá posilovač brzd, posilovač brzd.
Existují dva typy posilovačů brzd:podtlakové posilovačeahydraulické posilovače. Podtlakové posilovače vytvářejí podtlak pomocí nasávání vzduchu z motoru. Tento podtlak zesiluje sílu vznikající při sešlápnutí pedálu, která je aplikována na písty v hlavním válci (o tom více za chvíli). Hydraulicky podporované posilovače využívají hydraulický tlak z posilovače řízení vašeho vozu ke zvýšení síly na hlavní válec.
Takže šlápnete na brzdový pedál. Síla vytvořená tímto působením je zesílena posilovačem brzd. Posilovač brzd přenáší tuto sílu na . . .
V naší poslední lekci jsme se zabývali motorem, který je srdcem vašeho auta. Tentokrát se budeme bavit o přenosu. Převodovka je v podstatě velká sada převodů, která pomáhá přenášet výkon z motoru na kola. V závislosti na typu auta, které máte, může mít vaše převodovka čtyři až osm rychlostních stupňů. Převodovka je důležitou součástí vašeho vozu a je důležité se ujistit, že je v dobrém provozním stavu. Pokud máte potíže s převodovkou, je nejlepší vzít ji k mechanikovi a nechat ho, aby se na to podíval.
Přestali jsme diskutovat o motoru a o tom, jak převádí benzín do pohybu. Dnes si povíme něco o převodovce a o tom, jak pomáhá vašemu motoru dělat svou práci. Převodovka je důležitou součástí hnacího ústrojí vašeho vozu a hraje hlavní roli ve výkonu vašeho vozu. Převodovka je zodpovědná za přenos výkonu z motoru na kola, a to pomocí řady převodových stupňů. Převodovka má dva hlavní úkoly: udržovat motor v optimálních otáčkách a zajistit co nejlepší spotřebu paliva. Ozubená kola v převodovce jsou to, co přenáší výkon z motoru na kola. Převodovka má řadu různých převodových poměrů, které může používat, a každý z nich je navržen pro určitý účel. Nižší převodové poměry jsou pro rozjezd ze zastávky, zatímco vyšší převodové poměry jsou pro jízdu po dálnici. Převodovka automaticky řadí rychlostní stupně podle potřeby na základě vaší rychlosti a výkonu, který spotřebováváte. Pokud jste někdy přemýšleli, proč se zdá, že vaše auto má větší výkon, když sešlápnete plynový pedál, je to kvůli převodovce. Řazením převodových stupňů je převodovka schopna poskytnout kolům větší či menší výkon podle potřeby. To umožňuje vašemu vozu rychle zrychlit, když to potřebujete, ale také pomáhá šetřit palivo, když nejedete na plný plyn. Až příště nastoupíte do auta, věnujte chvíli přemýšlení o všech různých částech, které spolupracují, aby fungovaly hladce. Aniž byste si to uvědomovali, vaše auto používá několik složitých systémů pokaždé, když vyrazíte na silnici!
Hlavní válec.Pokud jste se podívali pod kapotu svého auta, pravděpodobně jste viděli hlavní válec, ale nevěděli jste, že se tak jmenuje. Hlavní válec zadržuje brzdovou kapalinu vašeho auta. Brzdová kapalina prochází brzdovým potrubím ke každému kolu vašeho vozu. Když sešlápnete brzdový pedál, posilovač brzd zesílí energii, která zase posune píst uvnitř hlavního válce, který zase vytlačí brzdovou kapalinu z hlavního válce do brzdových potrubí, která vedou ke každému kolu. Kapalina pak aktivuje brzdy na vašich kolech.
Tento týden se budeme učit o motoru, konkrétně o tom, jak produkuje sílu, která roztáčí vaše kola. Motor je v podstatě velké vzduchové čerpadlo. Nasává vzduch a mísí ho s benzínem, pak tuto směs stlačuje do malých explozí, které tlačí písty nahoru a dolů. Tyto písty jsou spojeny s klikovým hřídelem, což je to, co nakonec roztáčí vaše kola. Nyní, když víme, jak motor produkuje výkon, se příští týden dozvíme o tom, jak se tato síla dostává na vaše kola – zůstaňte naladěni!
Hlavní válec zajišťuje, že na všechny čtyři brzdy je přenášen stejný hydraulický výkon. Pokud by jedna brzda dostala větší výkon než druhá, vedlo by to k nerovnoměrným brzdným tlakům, což by způsobilo nebezpečné zpomalení nebo zastavení. Představte si, co by se stalo s vaším autem, kdyby vaše pravá kola zpomalila rychleji než levá. Chytili byste ocas nebo možná převrátili auto.
V minulém díle jsme se podívali na motor a na to, jak přeměňuje energii z benzínu na mechanickou sílu. Nyní, když víme, jak motor funguje, je čas podívat se, jak se tato síla přenáší na kola. Tento přenos výkonu začíná u převodovky, což je v podstatě převodovka, která pomáhá regulovat otáčky motoru a výkon točivého momentu. Převodovka je spojena s motorem přes řadu hřídelí a přes další sadu hřídelí přenáší výkon na kola. Existují dva hlavní typy převodovek: automatické a manuální. Automatické převodovky využívají k samostatnému řazení složitý systém převodů, spojek a hydraulické kapaliny, zatímco manuální převodovky vyžadují, aby řidič dělal veškeré řazení sám.
Většina moderních hlavních válců je rozdělena do dvou nádrží, z nichž každá je naplněna brzdovou kapalinou. Toto se nazývá aduální brzdový systém. Funguje jako pojistka proti selhání v případě úniku nebo zablokování kapaliny na přední nebo zadní brzdě.
U vozů s pohonem zadních kol má jedna nádrž v hlavním válci vedení vedoucí k předním kolům; druhá nádrž má vedení vedoucí k zadním kolům. Pokud dojde k úniku v potrubí vedoucích k předním kolům, stále budete mít kapalinu přicházející z nádržky na zadní kola.
Vozy s pohonem předních kol používají diagonálně dělený hydraulický systém. Je to proto, že u vozů s pohonem předních kol zajišťují přední brzdy 90 % brzdění. Pokud by na voze s pohonem předních kol vypadly obě přední brzdy, měli byste opravdu těžké zpomalení a zastavení. Aby bylo zajištěno, že alespoň jedna přední brzda zastaví vůz v případě netěsnosti nebo zablokování, jsou pravé přední kolo a levé zadní kolo svázány a přední levé kolo je svázáno s pravým zadním kolem.
Samozřejmě, pokudobanádržky a z nich vedoucí brzdová vedení netěsní nebo jsou ucpané, nebude fungovat žádná z brzd. Tomu se říká katastrofální selhání brzd.
Brzdové vedení.Brzdová potrubí jsou ocelové trubky, které vycházejí z hlavního válce a vedou ke každé ze čtyř brzd na kolech vašeho auta. Brzdová potrubí převádějí brzdovou kapalinu buď na bubnovou brzdu, nebo na kotoučovou brzdu. Tlak kapaliny aktivuje brzdy.
Bubnové brzdy.Na autech se používají dva typy brzdových zařízení: bubnové brzdy a kotoučové brzdy. Bubnové brzdy jsou na autech od roku 1900 a používají se dodnes. Bubnové brzdy se připevňují ke kolu. Vnitřek bubnu obsahuje dvě tepelně odolné destičky zvané brzdové čelisti. Když sešlápnete brzdový pedál, brzdová kapalina se dostane do bubnové brzdyválec kola.Kapalina pak aktivuje dva malé písty uvnitř válce kola, které vytlačují brzdové čelisti a přitlačují je k brzdovému bubnu. Podložky zpomalují buben a buben (který je připevněn ke kolu) zpomaluje kolo.
Výhod bubnových brzd je několik: jejich výroba a opravy jsou levné, jejich aktivace vyžaduje menší hydraulický tlak a vydrží déle než kotoučové brzdy.
Jak bylo uvedeno výše, bubnové brzdy se na autech používají dodnes. Pokud má auto bubnové brzdy, obvykle je najdete na zadních kolech vozidla.
Kotoučové brzdy.Jednou z nevýhod bubnových brzd je, že jsou samostatné. Teplo, které vzniká třením v brzdových destičkách, zůstává uvnitř bubnových brzd. Za intenzivních podmínek a častého brzdění mohou být bubnové brzdy opravdu, ale opravdu horké. Pokud se brzdy příliš zahřejí, nemohou již produkovat tření potřebné ke zpomalení vozu.
K vyřešení tohoto problému vyvinuli inženýři kotoučovou brzdu.
Kotoučové brzdy fungují velmi jednoduchým způsobem. Šlápnete na brzdový pedál a brzdová kapalina je odeslána do pístu na kotoučové brzdě. Píst způsobí, že třmeny stlačí kotouč nebo rotor. Podložky uvnitř třmenů vytvářejí tření, které zpomaluje vaše auto.
Místo toho, aby se třmeny na kotoučových brzdách tlačily na buben, aby zpomalily auto, stlačují brzdové destičky.vsměrem ke kovovému disku připevněnému ke kolu. Stlačování pomocí třmenů dělá několik věcí pro zlepšení brzdění. Za prvé vám umožňuje vytvořit větší tlak, což napomáhá ke zvýšení tření. Za druhé, konstrukce kotoučové brzdy je otevřená. Brzdy nejsou uvnitř bubnu. Díky tomu je vzduch mnohem rychleji ochladí, což také zvyšuje tření. Konstrukce konečně umožňuje zvětšit povrch brzdové destičky, což opět pomáhá zvýšit tření.
Kotoučové brzdy byly poprvé použity na závodních autech v roce 1951. V roce 1955 se začaly objevovat na sériově vyráběných autech. V 80. letech už většina aut používala kotoučové brzdy, alespoň na předních kolech.
Když brzdíte, přední kola odvedou většinu práce při zastavení vozu, protože veškerá hybnost směřuje k předním kolům. Protože většinu brzdí přední kola, výrobci dávají kotoučové brzdy na přední kola, protože brzdí lépe než bubnové brzdy.
Dát to všechno dohromady
Pojďme tedy dát dohromady všechny části brzdového systému.
Šlápnete na brzdový pedál. Tím se aktivuje posilovač brzd, který zesílí sílu z brzdového pedálu. Tato síla se přenáší na hlavní válec. Píst v hlavním válci vytlačuje brzdovou kapalinu brzdovým potrubím ke každému kolu.
Pokud má kolo bubnovou brzdu, brzdová kapalina zasáhne píst ve válci kola, který aktivuje další píst, který vytlačí brzdové destičky proti brzdovému bubnu. Auto zpomalí nebo zastaví. Když uvolníte brzdový pedál, brzdová kapalina nateče zpět do hlavního válce a brzdy se uvolní.
Pokud má kolo kotoučovou brzdu, brzdová kapalina aktivuje píst, který způsobí, že se třmeny s brzdovými destičkami přimáčknou ke kotouči nebo rotoru připojenému ke kolu a zpomalí vůz. Když uvolníte brzdový pedál, brzdová kapalina proudí zpět do hlavního válce, což způsobí, že se třmeny na kotoučové brzdě znovu otevřou.
Takto ve zkratce fungují brzdy vašeho auta.
A co protiblokovací brzdy?
Ale počkej . . . je toho víc. Vaše auto má pravděpodobně protiblokovací brzdy (ABS). Před ABS, když jste dupl na brzdu, se vaše kola úplně zastavila. Zamkli. To způsobilo smyk vašich pneumatik. Prokluzující pneumatika vám poskytuje malou nebo žádnou kontrolu při řízení vozu. Takže pokud byste řídili auto v roce 1950 a museli náhle dupnout na brzdy, abyste nesrazili dítě, které vyběhlo doprostřed ulice, stále byste jeli smykem vpřed a neměli byste schopnost řídit auto. vlevo nebo vpravo. Pokud jste se chtěli vyhnout smyku, když jste používali brzdy na starých autech, museli byste opakovaně pumpovat brzdu (k opakovanému uvolnění a zablokování kol), což se snadněji řekne, než udělá.
Aby se zabránilo smyku pneumatik, používá ABS počítač a senzory v blízkosti každého kola ke sledování rychlosti kola. Když silně zatlačíte na brzdový pedál, systém ABS kontroluje rychlost každého kola nezávisle. Pokud jedno kolo jede pomaleji než ostatní, znamená to, že je pravděpodobně zablokované. Takže systém ABS sníží hydraulický tlak vysílaný do této brzdy, což jí umožní znovu se otočit, zabrání smyku a umožní vám udržet kontrolu nad řízením.
Víte, že vaše ABS funguje, protože když sešlápnete brzdový pedál, cítíte, jak brzda pulzuje. neznepokojujte se. Pokračujte v tlaku. U aut s ABS nechcete pumpovat brzdy, jinak nebudou správně fungovat.
Když si pořídíte nové auto, je vždy dobré si osahat jeho systém ABS, abyste nebyli trochu vyděšení, když poprvé ucítíte, že se zapíná. Můžete to udělat tak, že když prší nebo sněží (což způsobí trochu smyku), jedete na prázdném parkovišti a dupnete na brzdy.