Тормозной диск: толщина имеет значение

Износ тормозного диска – процесс неизбежный

Штангенциркуля от компании ATE для замера толщины рабочей зоны тормозного диска. Подобные измерительные инструменты выпускают многие известные компании – Wurth, Biltema, отечественный «МАСТАК» и другие.

Инструмент позволяет замерять толщину рабочей зоны диска, которая, подвергаясь износу, становится постепенно тоньше, чем обод и часть диска возле обода, не участвующие непосредственно в процессе торможения. На измерительных губках инструмента имеются специальные упоры. После измерения толщины диска нониус фиксируется винтом, а прокручиванием ходового винта, проходящего через рамку микрометрической подачи, подвижная измерительная губка отводится от диска, позволяя снять штангенциркуль, не «сбивая» результатов измерения. 

Полученное значение толщины рабочей зоны следует сравнить с минимальной толщиной, допускаемой автопроизводителем. Если таких данных нет, то можно воспользоваться таблицей, приведенной в статье. 

Если толщина окажется меньше минимально допустимой, то диск надо срочно менять, поскольку слишком тонкий тормозной диск не способен эффективно рассеивать тепло и в экстремальных ситуациях может просто треснуть. 

Однако более объективными являются результаты замеров толщины, произведенные не менее чем в четырех, а лучше в 12–15 местах окружности диска. Все измерения проводятся на одном расстоянии в 12–15 мм от края обода. Допускается, чтобы полученные значения отличались друг от друга не более чем на 0,01–0,02 мм. Для сравнения: толщина человеческого волоса – 0,06 мм.

Измеряют также толщину диска в нескольких точках условного луча, начиная от внешнего края обода и смещаясь к оси вращения. Такая серия замеров дает возможность определить степень износа и выяснить, какой будет толщина диска после его восстановления, для дальнейшей эксплуатации с помощью проточки и шлифовки.

Толщину диска измеряют микрометром, он стандартно дает точность измерения до 0,01 мм, штангенциркуль же в основном выполняет замеры с точностью до 0,1 мм, хотя встречаются и более точные, до 0,05 и даже до 0,02 мм.

Некоторые производители дисков выбивают на торце обода цифры минимально допустимой толщины в рабочей зоне. Если же подобной информации на диске нет, то желательно заглянуть в мануал машины.  Кстати, на рабочую плоскость некоторых спортивных дисков Brembo S.p.A по специально разработанной технологии наносят два значка Brembo Easy Check. Если на рабочей части диска видны оба знака (рис. 2а), то толщина соответствует норме. Если же виден один значок (рис. 2б), значит, надо измерить диски и определить, сколько миллиметров осталось до минимума. Если же и второй значок «пропал» (рис. 2в), то диск надо поменять на новый.

Почему рабочая поверхность должна быть гладкой?

Рассмотрим ситуацию с перегревом тормозного диска. Перегрев возникает часто, особенно при езде по горным дорогам либо при полной загрузке автомобиля и движении с частыми и сильными торможениями.

Чрезмерный нагрев также может возникнуть при агрессивном стиле езды в обстоятельствах, когда водителю приходится резко и мощно тормозить. Тормозная накладка, работая в условиях экстремальных температур, теряет частично свои эксплуатационные свойства, и фрикционный материал неравномерно втирается в материал диска. Поскольку происходит это бессистемно, то и толщина диска меняется непредсказуемо, начинает пульсировать педаль тормоза и/или вся передняя часть автомобиля при торможении.

Обработку тормозного диска иногда необходимо производить даже в тех случаях, когда толщина рабочей зоны соответствует норме, но на плоскости диска появляются канавки. Они могут возникать из-за низкого качества накладок или слишком «мягкого» материала дисков. Причиной также может быть попадание в зазор между колодками и диском абразивного материала, например мелких гранитных кусочков, что часто случается при поездках по грунтовым дорогам. Образованию канавок способствует коррозионное воздействие на рабочую поверхность диска. 

Допустимая глубина канавок – 0,3–0,4 мм, а если она становится больше, необходимо выравнивать диск.  Показаны поперечное сечение вентилируемого тормозного диска (а) и тормозные колодки (б). Площадь поверхности контакта на плоскости диска, покрытого канавками, оказывается меньшей, чем площадь тормозных накладок. Из-за этого водителю приходится прикладывать большее усилие, давя на педаль тормоза.

Это может стать причиной появления в момент торможения характерных «неприятных» писков, вибрации рулевого колеса и тормозной педали. Возникают они из-за внезапных и нерегулярных изменений величины тормозного момента в момент торможения, и это несмотря на постоянное давление на педаль тормоза. Из графика следует, что изменения величины тормозного момента в первом случае могут достигать 30%, тогда как во втором случае, когда тормозные диски гладкие, без канавок, значение тормозного момента отклоняется не более чем на 2–3%.

А если толщина диска «плавает»?

Рабочая зона тормозного диска может быть незначительно изношена, но иметь различную толщину в разных точках. Вариация толщины (Disc thickness variation, или DTV) означает, что диск обладает неравномерной толщиной рабочей поверхности. Разница толщин от 0,012 до 0,015 мм может вызывать пульсацию тормозного момента, и педаль тормоза будет реагировать вибрацией при торможении.

Если «развернуть» и увеличить рабочую поверхность тормозного диска (рис. 4а), то обнаружится, что она не идеально ровная. Но это нормально, поскольку рабочая зона любого тормозного диска имеет осевое биение (рис. 4б). Важно, чтобы оно не превышало допустимое биение в 0,05 мм, иначе диск необходимо обрабатывать и выравнивать.

Когда диск работает с неправильно двигающимися, подклинивающими, колодками, нарушается зазор между колодками и диском или осевое биение превышает допустимую норму. Из-за этого со временем произойдет местное уменьшение толщины диска в рабочей зоне.

На рис. 4 d₁ – это толщина рабочей зоны нового диска, а d₂ – толщина диска после его эксплуатации. Разница (d₁–d₂) – величина максимального отклонения ширины диска. Для выравнивания рабочей поверхности эту разницу необходимо убрать механической обработкой. После токарных работ рабочая зона диска будет иметь ширину d₃.

Причинами разнотолщинности могут быть осевое биение рабочей зоны, увеличенный люфт ступичного подшипника, дисбаланс колеса, непараллельность сторон тормозного диска, перемещающийся с усилием поршень в тормозном цилиндре. Пульсирующий тормозной момент также может быть связан с использованием тормозных колодок низкого качества, значительным износом деталей тормозных цилиндров. Вибрации, возникающей при изменении тормозного момента, способствуют увеличенные люфты в подвеске, а также некачественно отрегулированная геометрия установки колес на данной оси.

Как увеличить срок службы диска?

Чтобы предотвратить чрезмерный износ тормозного диска, нужно следовать рекомендациям автопроизводителя, избегать резкого и мощного торможения, использовать только те диски и колодки, которые соответствуют условиям и манере вождения. При замене изношенного диска следует менять оба диска, установленные на одной оси.

При замене диски оснащаются новыми комплектами колодок, так как использование с новыми дисками старых колодок, пусть даже с невыработанным ресурсом, не гарантирует, что на дисках в скором времени не появятся канавки и борозды, значительно ухудшающие тормозные характеристики автомобиля.

Для успешной и долгой работы тормозной системы новые диски и колодки следует правильно обкатать. Как правило, для этого достаточно 10–15 раз затормозить, снижая плавно скорость со 100 до 10 км/ч, от торможения к торможению усиливая интенсивность выполнения операций и чередуя торможения с короткими периодами остывания механизма. При этом желательно распланировать выполнение всех действий таким образом, чтобы до конца процесса обкатки тормозов автомобиль не останавливался полностью, поскольку диск и колодки чрезвычайно нагреты и даже при короткой остановке фрикционный материал колодки может оставить выступающий след на плоскости диска, что крайне нежелательно. Вред этого явления описывался выше. Если же автомобиль не останавливается, то высокая температура только укрепит все слои материала фрикционных накладок, увеличив их эксплуатационный ресурс.