Тормозной диск
И в технике, и в геометрии дисками называются такие тела вращения, которые представляют собой плоские предметы, имеющие одну цилиндрическую и две торцевые поверхности. Само слово «диск» происходит от греческого «diskos».
Сейчас существует немало предметов, геометрическая форма которых определяется именно этим словом. Таковыми, к примеру, являются компакт-диск; спортивный легкоатлетический снаряд, предназначенный для метания; циркулярный диск, служащий для распиловки разных видов древесины; диск автомобильного колеса; магнитный диск персонального компьютера, расположенный внутри защитного корпуса и многие другие.
В современной технике изделия, имеющие дисковую форму, встречаются достаточно часто. Само собой разумеется, что они отображаются на чертежах, согласно которым изготавливаются различные машины и механизмы, в состав которых входят эти детали. В чертежной документации даже отведено специальное место, на котором отображается их наименование, причем располагается оно в основной надписи. В качестве важных составных частей разнообразных устройств, диски выполняют достаточно важные функции. Пожалуй, одной из наиболее наглядных и понятных примеров применения дисков в современной технике является система торможения автомобилей.
Как известно, при движении любое тело (в том числе, конечно же, и транспортное средство) обладает определенной кинетической энергией. Для того чтобы его остановить, требуется эту энергию каким-либо образом поглотить. Именно это и делают специальные дисковые механизмы, которыми оснащаются тормозные системы многих современных автомобилей. Практика уже давно показала, что такое техническое решение вполне обосновано, поскольку использование в системах торможения именно дисков обеспечивает легкость, компактность, простоту и хорошую вентиляцию всей конструкции. Последнее обстоятельство особенно важно, поскольку отвод тепла производится наилучшим образом, а торможение имеет высокую эффективность.
Сейчас автомобильные дисковые тормозные системы практически всегда разрабатываются с использованием специализированных пакетов компьютерного программного обеспечения. Они, в частности, позволяют создавать трехмерные модели будущих конструкций, существенно облегчают и упрощают расчеты и делают труд разработчиков действительно творческим.
Основными элементами тормозных систем большинства современных автомобилей являются именно тормозные диски, которые функционально представляют собой ни что иное, как фрикционные поверхности для тормозных колодок. В момент торможения колодки прижимаются к дискам, и они останавливаются за счет силы трения. При этом кинетическая энергия автомобиля превращается в тепловую энергию, в результате чего и колодки, и диски нагреваются.
Специалисты в области автомобилестроения различают два варианта контакта дисков и колодок. Если их температура в результате торможения оказывается одинаковой, то такой контакт называется идеальным, а если различной – то неидеальным.
Следует заметить, что торможение представляет собой весьма кратковременный процесс, который, к тому же, довольно быстро изменяется. По этой причине идеального контакта дисков и тормозных колодок достичь во многих случаях оказывается просто невозможным. Для того чтобы моделировать и изучать процессы торможения, используют неидеальную модель.
Согласно ей, между колодками и диском располагаются различные посторонние частицы. При торможении происходит передача кинетической энергии не только колодкам, но и им, и поэтому температура диска и колодок оказывается различной. По этой причине если диск имеет меньшую температуру, чем колодки, то он способен принимать от них тепловую энергию.
Ее конечным реципиентом и рассеивателем является суппорт. Что касается количества тепловой энергии, образующейся при торможении, то оно зависит от таких факторов, вес машины, скорость ее движения, сила нажатия на педаль. К примеру, при остановке обычного легкового автомобиля со скорости 60 км/ч тормозной диск нагревается до 150 °С, а при резком торможении гоночного автомобиля этот показатель достигает 800 °С.