Немного теоретических измышлений по поводу тормозов и шин.
Решил поделиться, так сказать, накопленным опытом по работе тормозов и шин на треке и объяснить как чего просто на пальцах.
Основные вопросы которые хотелось бы прояснить:
-Как автомобиль тормозит?
-Как сделать тормозной путь короче?
-Какой тюнинг тормозов имеет смысл?
-На что влияет ширина резины?
Как автомобиль тормозит?
Я тут выяснил, что одна знакомая девушка думала, что когда жмешь на тормоз из автомобиля вылезают железки и корябают по асфальту и таким образом автомобиль замедляется.
Я думаю, большинство прекрасно представляет себе как выглядят тормозные механизмы поэтому спускаться на уровень объяснения устройства я не буду.
Тем не менее, как выясняется, редко кто может объяснить, что же происходит когда водитель жмет на тормоз. Основное заблуждение большинства людей состоит в том, что автомобиль тормозит исключительно благодаря прилеганию колодок к тормозным дискам.
Следовательно, что бы уменьшить тормозной путь нужно увеличить размер дисков и колодок, думает большинство.
Отчасти это действительно так: колодки прилегают к диску, рассеивая в виде тепла энергию движения автомобиля.
Стало быть улучшить характеристики торможения просто - давайте рассеем как можно больше тепла? Понятно, что при этом нам понадобиться охлаждать тормозные механизмы, подбирать колодки из высокотемпературных материалов, увеличивать размеры тормозных дисков для лучшего рассеивания этого тепла и т.д.
Но есть ли ограничения? Почему бы не сделать тормозные механизмы которые рассеивают ОЧЕНЬ МНОГО тепла и останавливают автмобиль со 100 км/ч, например за 5 метров?
Оказывается, у нас есть ограничения на этот счет. И вот какие: автомобиль держится за поверхность земли четырьмя заплаточками размером с ладонь - это поверхность колеса, пятно контакта колеса с дорогой. Так вот, замедление может происходить ровно до тех пор, пока резина цепляется за поверхность. Резина же, в свою очередь, цепляется за поверхность благодаря силе трения. Как только тормозные механизмы разовьют усилие настолько большое, что резина заблокируется, колесо перестанет крутиться и автомобиль поедет прямо, плавя резину и оставляя черные полосы на асфальте.
Следовательно, мы имеет как бы две чаши весов. На одной чаше пара колесо/асфальт, на другой чаше колодка/диск. Нажав педаль тормоза, мы должны обеспечить такое сцепление у пары/колодка диск, что бы пара "колесо, цепляющееся за асфальт" находилось бы на грани блокировки (в идеале должна быть 10% блокировка, которая обеспечивает минимальный тормозной путь)
Таким образом, мы можем поставить какие угодно крутые диски с колодками, но, увы, как только резина заблокируется, с этого момента их работа заканчивается.
Как же сделать тормозной путь короче
Тут ситуацию нужно разбить на те же два момента:
1. Если у нас тормозные механизмы настолько ужасны, что мы не можем достигнуть частичной блокировки колеса, то нам нужно улучшать сами тормозные механизмы. На самом деле, обычно, стандартные колодки с дисками работают "на ура" даже на древних жигулях, обеспечивая движение на грани блокировки для машины на стандартной резине.
Но есть пара проблем. а) если затормозить с высокой скорости 10 раз подряд (что происходит на треке) эффективность торможения может настолько упасть, что колесо заблокироваться не сможет и тормозной путь сильно увеличиться. б) если мы поставим резину с более высоким уровнем сцепления (например трековый полуслик), то она разовьет такой уровень сцепления с дорогой, что колодки могут превысить свой потенциал и рассеять так много энергии, что перегреются, коэффициент их сцепления с тормозным диском сильно упадет и тормозной путь увеличиться.
В простом случае можно взять просто высокотемпературные колодки и проблема перегрева будет решена. Но иногда (обычно это связано с серьезным повышением мощности или использованием гоночной резины) может потребоваться и увеличение диаметра тормозных дисков и подведение к ним всевозможных обдувов. Но повторюсь, в этом есть смысл, только когда колодки выходят из своего температурного режима в процессе движения по треку. Тормозной путь это никак не уменьшит, но повлияет на постоянство торможения - тормозной путь не будет ухудшаться из-за перегрева.
Главное, как можно уменьшить тормозной путь - это увеличить сцепление колес с дорогой, а это зависит у нас только от коэффициента трения асфальт/резина. асфальт увы мы поменять никак не можем, в то время как резину - пожалуйста. Ставим резину с большим коэффициентом сцепления и тормозной путь может существенно снизиться.
В большинстве случаев, чем более скоростная резина, тем большим коэффициентом сцепления она обладает. Если рассматривать резину из топовых линеек производителей колес - она и будет лучшей. Гоночная и полугоночная резина стоит здесь особняком. Конечно, коэффициент сцепления у нее значительно выше, но есть одна особенность - этот коэффициент достигает сколько нибудь нормальных значений, только когда резина входит в правильный температурный диапазон. Проще говоря, нагревается, скажем, градусов до 70-90. Если автомобиль эксплуатируется в городе, то смысла надевать такую резину нет. Она не прогреется, а в холодном состоянии коэффициент сцепления будет меньше чем у большинства хороших гражданских моделей. Зато на треке, когда на автомобиле можно ехать быстро, тормозить с высоких скоростей, проходить повороты на высоких скоростях, резина действительно прогреется до рабочей температуры и начнет держать так, что если тормозные механизмы справятся, то остановит автомобиль со 100 км/ч метров, скажем, на 10 меньше чем обычная.
Какой тюнинг тормозов имеет смысл?
Страшно не люблю слово тюнинг, потому как в русском варианте это, обычно, означает- "накуплю плюшек для машины и будет счастье". На деле Tuning означает "настройка", в чем легко можно убедиться настраивая каналы в телевизоре или настраивая радиочастоты в магнитоле. С тюнингом тормозов тоже самое.
Я бы нарисовал вот такой алгоритм тюнинга:
1. Обслуживаем тормоза (жидкость, проверка дисков, колодок, суппортов и замена всего, что необходимо).
2. Тестируем в нужных условиях эксплуатации (например, на треке), предварительно обув автомобиль в покрышки на которых собираемся ездить в дальнейшем.
4. Если эффективность торможения падает в наших условиях эксплуатации, пробуем подобрать высокотемпературные колодки.
5. Если все способы перепробованы, но тормозов по прежнему не хватает для торможения с высоких скоростей или для сохранения неизменности тормозного пути, то организивываем обдув тормозных механизмов. Можно попробовать облегчить автомобиль (вытащить мешок с картошкой из багажника)
6. Если ничего не помогает - увеличиваем диаметр тормозных дисков.
7. Если совсем ничего не помогает -меняем материал тормозных дисков.
8. Если и после этих мучений тормозов мало, значит тяжелый автомобиль с избыточной мощностью эксплуатируется в режиме, который для него не подходит. Надо сменить либо режим эксплуатации, либо автомобиль :)))
На что влияет ширина резины.
Напоследок хочется сказать еще пару слов о силе трения. Как известно из курса физики сила трения у нас не зависит от площади соприкасаемых поверхностей, а зависит только от материала соприкасаемых материалов.
Таким образом, намерения увеличить трение пар колодка/диск или колесо/асфальт засчет увеличения площади оных ни к чему не приведет.
Но почему же тогда все говорят о пресловутом пятне контакта и хотят обеспечить бОльшую площадь контакта у мощных автомобилей.
Ответ на самое деле прост, но не лежит на поверхности. Дело в том, что коэффициент сцепления сильно зависим от температуры резины. Резина разных назначений цепляется с максимальным коэффициентом в некоторых диапазонах температур.
Например, вы можете поставить обычнейшую резину которая эффективно работает при температуре, скажем, 50 градусов. При интенсивном движении или замедлении ее можно догреть, скажем, до 60 градусов, и коэффициент ее сцепления упадет. Если у той же резины увеличить ширину, то ее теплоемкость вырастет. Кроме того, она станет более эффективно охлаждаться набегающим потоком воздуха. В итоге, даже при интенсивном движении она будет держаться в нужном диапазоне температур и не перегреваться. Но тут нужно понять, что держак у резины не увеличиться засчет ширины. Она просто будет сохранять стабильную температуру при интенсивных нагрузках и будет стабильно сохранять свой коэффициент сцепления.
Другое дело, если сменить резину на другую с более высоким коэффициентом сцепления. Тут и тормозной путь уменьшиться и боковые ускорения в повороте увеличатся. Так что путь уменьшения тормозного пути прост - покупаем резину. А что если купить скажем полуслик, да еще и увеличить его ширину, так что бы уж совсем было бы хорошо. В этом случае мы можем упереться в прямо противоположный эффект. Полуслик(а слик и тем паче) имеет совсем другой рабочий диапазон температур, когда максимальный коэффициент сцепления генерируется при температурах, например, 70-90 градусов. Увеличив ширину резины сверх меры, мы можем в результате просто не выйти на этот температурный режим. Нагрев будет поглощаться большей площадью пятна контакат, Кроме того, воздух будет обдувать широкую резину в большей степени и также ее охлаждать. В итоге, можно прийти к тому, что, как не старайся, больше 60 градусов температура покрышки не поднимается, а это значит, что, в итоге, мы получим меньший коэффициент сцепления, чем если бы поставили покрышку Уже, и прогрели бы ее до нужной температуры.
Подытожу. Ширина резины влияет на распределения температуры в пятне контакта, и как следствие этого - на коэффициент сцепления. Таким образом и тут нужна тонкая настройка.
Нет смысла ставить огромные тормоза, самую лучшую и самую широченную резину. Речь даже не о вложенных средствах, а о том, что в результате автомобиль может получиться медленнее чем мог бы быть, будь его тормозные механизмы меньше и легче, колеса меньше и легче, да к тому же с недогревающейся блокирующейся резиной.
Вот как-то так)
Надеюсь, окажется полезным.
Основные вопросы которые хотелось бы прояснить:
-Как автомобиль тормозит?
-Как сделать тормозной путь короче?
-Какой тюнинг тормозов имеет смысл?
-На что влияет ширина резины?
Как автомобиль тормозит?
Я тут выяснил, что одна знакомая девушка думала, что когда жмешь на тормоз из автомобиля вылезают железки и корябают по асфальту и таким образом автомобиль замедляется.
Я думаю, большинство прекрасно представляет себе как выглядят тормозные механизмы поэтому спускаться на уровень объяснения устройства я не буду.
Тем не менее, как выясняется, редко кто может объяснить, что же происходит когда водитель жмет на тормоз. Основное заблуждение большинства людей состоит в том, что автомобиль тормозит исключительно благодаря прилеганию колодок к тормозным дискам.
Следовательно, что бы уменьшить тормозной путь нужно увеличить размер дисков и колодок, думает большинство.
Отчасти это действительно так: колодки прилегают к диску, рассеивая в виде тепла энергию движения автомобиля.
Стало быть улучшить характеристики торможения просто - давайте рассеем как можно больше тепла? Понятно, что при этом нам понадобиться охлаждать тормозные механизмы, подбирать колодки из высокотемпературных материалов, увеличивать размеры тормозных дисков для лучшего рассеивания этого тепла и т.д.
Но есть ли ограничения? Почему бы не сделать тормозные механизмы которые рассеивают ОЧЕНЬ МНОГО тепла и останавливают автмобиль со 100 км/ч, например за 5 метров?
Оказывается, у нас есть ограничения на этот счет. И вот какие: автомобиль держится за поверхность земли четырьмя заплаточками размером с ладонь - это поверхность колеса, пятно контакта колеса с дорогой. Так вот, замедление может происходить ровно до тех пор, пока резина цепляется за поверхность. Резина же, в свою очередь, цепляется за поверхность благодаря силе трения. Как только тормозные механизмы разовьют усилие настолько большое, что резина заблокируется, колесо перестанет крутиться и автомобиль поедет прямо, плавя резину и оставляя черные полосы на асфальте.
Следовательно, мы имеет как бы две чаши весов. На одной чаше пара колесо/асфальт, на другой чаше колодка/диск. Нажав педаль тормоза, мы должны обеспечить такое сцепление у пары/колодка диск, что бы пара "колесо, цепляющееся за асфальт" находилось бы на грани блокировки (в идеале должна быть 10% блокировка, которая обеспечивает минимальный тормозной путь)
Таким образом, мы можем поставить какие угодно крутые диски с колодками, но, увы, как только резина заблокируется, с этого момента их работа заканчивается.
Как же сделать тормозной путь короче
Тут ситуацию нужно разбить на те же два момента:
1. Если у нас тормозные механизмы настолько ужасны, что мы не можем достигнуть частичной блокировки колеса, то нам нужно улучшать сами тормозные механизмы. На самом деле, обычно, стандартные колодки с дисками работают "на ура" даже на древних жигулях, обеспечивая движение на грани блокировки для машины на стандартной резине.
Но есть пара проблем. а) если затормозить с высокой скорости 10 раз подряд (что происходит на треке) эффективность торможения может настолько упасть, что колесо заблокироваться не сможет и тормозной путь сильно увеличиться. б) если мы поставим резину с более высоким уровнем сцепления (например трековый полуслик), то она разовьет такой уровень сцепления с дорогой, что колодки могут превысить свой потенциал и рассеять так много энергии, что перегреются, коэффициент их сцепления с тормозным диском сильно упадет и тормозной путь увеличиться.
В простом случае можно взять просто высокотемпературные колодки и проблема перегрева будет решена. Но иногда (обычно это связано с серьезным повышением мощности или использованием гоночной резины) может потребоваться и увеличение диаметра тормозных дисков и подведение к ним всевозможных обдувов. Но повторюсь, в этом есть смысл, только когда колодки выходят из своего температурного режима в процессе движения по треку. Тормозной путь это никак не уменьшит, но повлияет на постоянство торможения - тормозной путь не будет ухудшаться из-за перегрева.
Главное, как можно уменьшить тормозной путь - это увеличить сцепление колес с дорогой, а это зависит у нас только от коэффициента трения асфальт/резина. асфальт увы мы поменять никак не можем, в то время как резину - пожалуйста. Ставим резину с большим коэффициентом сцепления и тормозной путь может существенно снизиться.
В большинстве случаев, чем более скоростная резина, тем большим коэффициентом сцепления она обладает. Если рассматривать резину из топовых линеек производителей колес - она и будет лучшей. Гоночная и полугоночная резина стоит здесь особняком. Конечно, коэффициент сцепления у нее значительно выше, но есть одна особенность - этот коэффициент достигает сколько нибудь нормальных значений, только когда резина входит в правильный температурный диапазон. Проще говоря, нагревается, скажем, градусов до 70-90. Если автомобиль эксплуатируется в городе, то смысла надевать такую резину нет. Она не прогреется, а в холодном состоянии коэффициент сцепления будет меньше чем у большинства хороших гражданских моделей. Зато на треке, когда на автомобиле можно ехать быстро, тормозить с высоких скоростей, проходить повороты на высоких скоростях, резина действительно прогреется до рабочей температуры и начнет держать так, что если тормозные механизмы справятся, то остановит автомобиль со 100 км/ч метров, скажем, на 10 меньше чем обычная.
Какой тюнинг тормозов имеет смысл?
Страшно не люблю слово тюнинг, потому как в русском варианте это, обычно, означает- "накуплю плюшек для машины и будет счастье". На деле Tuning означает "настройка", в чем легко можно убедиться настраивая каналы в телевизоре или настраивая радиочастоты в магнитоле. С тюнингом тормозов тоже самое.
Я бы нарисовал вот такой алгоритм тюнинга:
1. Обслуживаем тормоза (жидкость, проверка дисков, колодок, суппортов и замена всего, что необходимо).
2. Тестируем в нужных условиях эксплуатации (например, на треке), предварительно обув автомобиль в покрышки на которых собираемся ездить в дальнейшем.
4. Если эффективность торможения падает в наших условиях эксплуатации, пробуем подобрать высокотемпературные колодки.
5. Если все способы перепробованы, но тормозов по прежнему не хватает для торможения с высоких скоростей или для сохранения неизменности тормозного пути, то организивываем обдув тормозных механизмов. Можно попробовать облегчить автомобиль (вытащить мешок с картошкой из багажника)
6. Если ничего не помогает - увеличиваем диаметр тормозных дисков.
7. Если совсем ничего не помогает -меняем материал тормозных дисков.
8. Если и после этих мучений тормозов мало, значит тяжелый автомобиль с избыточной мощностью эксплуатируется в режиме, который для него не подходит. Надо сменить либо режим эксплуатации, либо автомобиль :)))
На что влияет ширина резины.
Напоследок хочется сказать еще пару слов о силе трения. Как известно из курса физики сила трения у нас не зависит от площади соприкасаемых поверхностей, а зависит только от материала соприкасаемых материалов.
Таким образом, намерения увеличить трение пар колодка/диск или колесо/асфальт засчет увеличения площади оных ни к чему не приведет.
Но почему же тогда все говорят о пресловутом пятне контакта и хотят обеспечить бОльшую площадь контакта у мощных автомобилей.
Ответ на самое деле прост, но не лежит на поверхности. Дело в том, что коэффициент сцепления сильно зависим от температуры резины. Резина разных назначений цепляется с максимальным коэффициентом в некоторых диапазонах температур.
Например, вы можете поставить обычнейшую резину которая эффективно работает при температуре, скажем, 50 градусов. При интенсивном движении или замедлении ее можно догреть, скажем, до 60 градусов, и коэффициент ее сцепления упадет. Если у той же резины увеличить ширину, то ее теплоемкость вырастет. Кроме того, она станет более эффективно охлаждаться набегающим потоком воздуха. В итоге, даже при интенсивном движении она будет держаться в нужном диапазоне температур и не перегреваться. Но тут нужно понять, что держак у резины не увеличиться засчет ширины. Она просто будет сохранять стабильную температуру при интенсивных нагрузках и будет стабильно сохранять свой коэффициент сцепления.
Другое дело, если сменить резину на другую с более высоким коэффициентом сцепления. Тут и тормозной путь уменьшиться и боковые ускорения в повороте увеличатся. Так что путь уменьшения тормозного пути прост - покупаем резину. А что если купить скажем полуслик, да еще и увеличить его ширину, так что бы уж совсем было бы хорошо. В этом случае мы можем упереться в прямо противоположный эффект. Полуслик(а слик и тем паче) имеет совсем другой рабочий диапазон температур, когда максимальный коэффициент сцепления генерируется при температурах, например, 70-90 градусов. Увеличив ширину резины сверх меры, мы можем в результате просто не выйти на этот температурный режим. Нагрев будет поглощаться большей площадью пятна контакат, Кроме того, воздух будет обдувать широкую резину в большей степени и также ее охлаждать. В итоге, можно прийти к тому, что, как не старайся, больше 60 градусов температура покрышки не поднимается, а это значит, что, в итоге, мы получим меньший коэффициент сцепления, чем если бы поставили покрышку Уже, и прогрели бы ее до нужной температуры.
Подытожу. Ширина резины влияет на распределения температуры в пятне контакта, и как следствие этого - на коэффициент сцепления. Таким образом и тут нужна тонкая настройка.
Нет смысла ставить огромные тормоза, самую лучшую и самую широченную резину. Речь даже не о вложенных средствах, а о том, что в результате автомобиль может получиться медленнее чем мог бы быть, будь его тормозные механизмы меньше и легче, колеса меньше и легче, да к тому же с недогревающейся блокирующейся резиной.
Вот как-то так)
Надеюсь, окажется полезным.