Ребят, вы уж извините за излишнюю подробность и замороченность ниже приведенного, ну уж слишком сильно захотелось вспомнить физику и узнать таки какого значения достигает давление в гидросистеме при нажатии на ручку тормоза. Если что не правильно прошу поправить - вполне мог чегото накосячить.
А ещё вначале скажу, что данные ниже рассчёты ни коим образом не охватывают тормоза всех производителей, и приведены они лишь в качестве наглядного "пособия" так сказать. При расчётах использовались параметры моих тормозов (Tektro Auriga Comp), и если кого заинтересует параметры своих тормозов, рассчитать их будет совсем просто (подставляйте свои значения).
Ну.. начнёмс:
Для нахождения давления в гидросистеме, при нажатии на тормозную ручку, необходимо найти усилие, которое действует на гидросистему посредством ручки. Рассмотрим тормозную ручку в качестве рычага:
С – точка приложения усилия F2 создаваемого пальцами
А – шарнир крепления тормозной ручки,
B – шарнир, к которому крепится шток, давящий на мастер–цилиндр, в нём возникает сила R, она и оказывает давление на мпстер-цилиндр.
l2 – плечо рычага или расстояние от точки действия усилия пальцев на ручку C до шарнира штока B.
P - сила возвратной пружины мастер цилиндра
При рассчёте рычажности ручки для упрощения рассчётов я опустил точные направления приложения сил (чтобы исключить я думаю лишние уточняющие, но малозначимые вычисления) и расставил в линию шарниры и точки приложения сил.
В тормозной ручке как известно имеется возвратная пружина
Также я рассматриваю не динамический, а стационарный процесс - тормозная ручка уже нажата с определённым усилием и не подвижна.
Теперь примем ориентировочные численные значения приведенных усилий и расстояний:
Пусть пальцы давят на ручку с усилием, ну скажем 650 граммов, что в Ньютонах равняется 6,5 Н (1 кгс (килограмм сила) = 9,8 Н).
Расстояние BC (l2) примем равным 4 см (конечно в разных моделях ручек это, как и другие далее принятые значения варьируются), или в метрах = 0,04м.
Расстояние AB (l1) примем равным 1 см = 0,01м.
Силу возвратной пружины (в сжатом состоянии при нажатии на ручку до сжатия диска колодками) равной 6Н
Приведенная выше схема является схемой рычага второго рода (рычаг с неподвижной осью вращения на конце A)
Из правила рычага известно что: R * l1 = F2 * l2, отсюда сила, с которой шток давит на поршень, учитывая силу возвратной пружины мастерцилиндра, равна: R = (( F2 * l2 ) / l1) - P = ((6,5Н * 0,04м) / 0,01м) - 6Н = 20Н или около 2 кгс (т.е. имеем увеличение усилия пальцев в 4 раза с помощью рычага, ну и минус усилие пружины в мастер цилиндре, которое при усилении нагрузки на ручку сходит на нет во влиянии на коэффициент усиления).
Теперь найдём давление, создаваемое в гидросистеме:
Давление – физическая величина, равная отношению силы, действующей перпендикулярно поверхности (сила R возникающая в шарнире B, и передающаяся через шток поршню), к площади этой поверхности (площади мастер цилиндра S1). P = R/S1 (Н / м2 = Па), (101325 Па = 1 атм.)
Примем радиус r1 мастер цилиндра равным 0,5см (0,005м), тогда площадь его S1 = pi * (r1 * r1) = 3,14 * (0,005м *0,005м) = 0,0000785 м2.
Pизбыточное = 20Н / 0,0000785м2 = 254777 Па
Абсолютное давление получается Pабс = Pатм + Pизб = 101325 + 159236 = 356102 Па = 3,51 атм
Нехилое давление получилось. (но его мне кажется всёже недостаточно для ощутимого раздувания гидролинии, т.к. диаметр её канала очень маленький а следовательно и площадь её стенок тоже, я к тому что качество гидролинии сказывается на мощности тормозов скорее чисто психологически)
Определим тогда силу с которой поршни калипера давят на колодки:
Давление в гидросистеме однородно во всех точках тормозной жидкости, т.е. какое оно у масер-цилиндра, такое оно и у поршней калипера, а поршни давят на колодки с большей силой, так как их общая площадь гораздо больше площади мастер-цилиндра (кстати вот почему дисковая механика всегда будет уступать по мощности от гидравлики – в ней коэффициент усиления в рычагах механического калипера меньший чем коэффициент усиления по разности площадей поршней гидравлики)
пузырьки для красоты
Примем радиус поршней калипера r2 равным 2 см (0,02м), тогда его площадь равна S2 = pi * (r2 * r2) = 3,14 * (0,02м * 0,02м) = 0,001256м2
Тогда сила F3 оказываемая на колодки каждым поршнем составляет:
F3 = Pизб * S2 = 254777Па * 0,001256м2 = 320Н
А общее давление на колодки обоими поршнями составляет 320 * 2 = 640Н
Или 64 кгс ( ого чёто черезчур много :o)
В итоге имеем усиления 0,5 килограммового давления пальцев до 64-х килограммов на диске (усиление в 128 раз!!!).
Дааа оказывается действительно возможен следующий случай:
Пусть температура кипения тормозной жидкости при атмосферном давлении равна 270 С, а при давлении в 2 атм 280 С
Вы в течение длительного времени спускаетесь на крутом спуске с зажатым тормозом и нагреваете жидкость в калипере до 278 С, и на мнгновение отпускаете ручку - давление резко падает до атмосферного и жидкость тутже вскипает.
Кстати жидкость в калипере закипает всёже скорее от нагрева поршней а не от калипера. Несмотря на отличную теплопроводность аллюминия калипера и значительную площадь соприкосновения ребра колодки и калипера, он всё равно будет прекрасно рассеивать тепло в воздух и своим телом не нагреет тормозуху. А стальные поршни калипера непоследственно упираются в стальную подкладку колодки и прекрассно забирают её тепло, поэтому для уменьшения нагрева поршней от колодок их делают кольцевого сечения (конечно не только по этому, но всё же). Причём поршни "изолированы" от корпуса калипера резиновыми манжетками (т.е. практически нет "мостиков холода"). В общем в итоге пузырьки пара тормозной жидкости образуются скорее всего именно на поверхности поршня.
|
|
Ответить с цитированием