Тормозные жидкости: обзор, классификация, свойства

Тормозные жидкости предназначены для переноса механической энергии от педали привода к тормозным барабанам колесного механизма. Качество эмульсий и техническое состояние гидравлики оказывает большое влияние на безопасную эксплуатацию автомобиля.

Принцип работы гидравлического привода

Гидравлические тормозные системы наиболее распространенный способ остановки легкового автомобиля. Структура гидропривода состоит из следующих элементов:

• тормозной педали;
• вакуумного или электрического усилителя;
• главного цилиндра с емкостью для хранения жидкости;
• колесных цилиндров;
• тормозного барабана;
• фрикционных колодок;
• возвратных пружин;
• соединительных резиновых патрубков;
• медных трубопроводов.

Тормозная магистраль и все внутренние полости рабочих механизмов в любом состоянии заполнены жидкостью. В момент нажатия педали тормоза смесь из главного цилиндра по трубопроводам поступает к колесным остановочным механизмам. Давление жидкости в гидроприводе увеличивается, тормозные колодки давят на стенки барабана. В этот момент между ними и поверхностью барабана возникают силы трения, под действием которых и происходит торможение автомобиля.

Чем больше усилие, прикладываемое к педали, тем выше плотность жидкости, и короче тормозной путь автомобиля. В случае экстренной остановки транспортного средства, сила напора в трубопроводах достигает 15 МПа.

По завершению цикла торможения и полной остановки автомобиля происходит обратный процесс. Педаль возвращается в исходное положение, колодки с помощью возвратной пружины отводятся от барабана, излишки жидкости вытесняются в главный цилиндр.

Преимущества жидкостных систем:

• время срабатывания гидропривода (0,05–0,2 с);
• стабильные показатели КПД механизмов;
• дифференцирование тормозных усилий;
• минимум рабочих деталей;
• долговечность.

Залогом безотказной работы гидравлических тормозных систем является качественный выбор эмульсий согласно запланированным условиям работы транспортного средства.

Состав тормозной жидкости

Технические характеристики тормозных жидкостей определяются их базовой составляющей (95–98%) и химической структурой модифицирующих присадок (2,5–7%). Эмульсии для гидравлических систем изготавливают на основе минеральных, силиконовых и гликолевых соединений.

Минеральные производные

Жидкости, изготовленные на базе минеральных веществ, представляют собой растворы растительных масел и бутилового одноатомного спирта, смешанных в равных долях. В качестве дополнительных компонентов могут выступать красители и модифицирующие присадки.

Плотность эмульсий при температуре 200°C может достигать 850–900 кг/м³, вязкость – 10–15 мм²/с. Жидкость отличается хорошей смазывающей способностью, не токсична и не вступает в реакцию с резиновыми уплотнителями.

Большим недостатком таких составов является их низкий порог кристаллизации (-15°C). В структуре эмульсий начинают формироваться плотные сгустки, которые при определенных условиях могут закупорить магистрали, и спровоцировать поломку тормозной системы. Поэтому смеси на основе масляных компонентов не рекомендуется применять в гидроприводах, оборудованных дисковыми тормозами. Рабочая температура в зоне контакта у таких механизмов может достигать +150°C.

Еще одним фактором, влияющим на положительные характеристики смесей, является низкая водостойкость. При контакте влаги с минеральными жидкостями происходит расслоение структуры, что не позволяет их дальнейшее использование.

Материалы, изготовленные на базе масляных составов не совместимы с другими классами эмульсий. При нарушении этих условий минеральные вещества могут вызвать разрушение резиновых и полимерных комплектующих гидропривода.

Гликолевые

Гликолевые жидкости вырабатывают посредством смешивания спиртовых соединений, модифицирующих присадок и красителя. Благодаря присутствию в структуре смесей модификаторов, составы отличаются высокими эксплуатационными характеристиками:

• стабильной вязкостью;
• антифрикционными свойствами;
• противокоррозионными;
• антиокислительными и др.

Примером гликолевых субстанций являются жидкости отечественного производства – Нева, Томь, Роса и т.д. Они представляют собой сложные смеси этилкарбитоловых эфиров, диолов, гликолей с загустителями и антикоррозионными добавками. Отличаются высокими вязкостными и термическими характеристиками.

Недостатком является то, что они обладают повышенной гигроскопичностью. При контакте тормозных смесей с водой изменяется температурный баланс системы. Кроме того, тормозные растворы на гликолевой основе огнеопасны и токсичны. Срок эксплуатации смесей не превышает 1 года.

Силиконовые

Силиконовая тормозная жидкость изготавливается на базе кремний–органических соединений, химически инертна, не токсична, не взаимодействует с водой. Скопившаяся в трубопроводах свободная жидкость при повышении температуры до 100°C – испаряется, а при 0°C – кристаллизуется. Все эти факторы отрицательно влияют на работоспособность тормозной системы.

Интервал рабочих температур находится в границах от -100 до +300°C. Силиконовые смеси не оказывают агрессивного воздействия на резиновые и пластмассовые комплектующие. Срок эксплуатации 5 лет.

Основными недостатками этой категории жидкостей является их низкая кинетическая вязкость и слабая смазочная способность, что ограничивает сферу применения материалов.

Модификаторы свойств

Для повышения эксплуатационных характеристик в состав жидкостей, в процессе их производства, вводятся модифицирующие присадки. Количество компонентов и их химический состав зависят от рабочих условий применения смесей.

Противокоррозионные добавки предупреждают окисление и повреждение стальных, медных и латунных поверхностей. Антиокислительные присадки регулируют разложение гликолевых эфиров, что способствует снижению окислительных реакций в системе. Для стабилизации кислотно-щелочных показателей в готовый раствор вводят соли натриевой или калиевой кислоты.

Эксплуатационные требования

Возникающая в момент торможения сила трения нагревает детали гидропривода и саму тормозную жидкость до температуры +150°C и более. Такие условия эксплуатации способствуют образованию воздушных пробок в тормозной магистрали и приводят к снижению работоспособности гидравлической системы. Для улучшения эксплуатационных качеств в растворы добавляют модифицирующие присадки, которые повышают эффективность торможения.

Кроме того, функциональные свойства жидкостей должны соответствовать целому комплексу технических требований, это:

1. Температура. Термический порог кипения жидкостей определяет способность применяемого состава противодействовать тепловым нагрузкам, возникающим в момент резкого торможения автомобиля. При нарушении температурного баланса в трубопроводах образуются пузырьки воздуха, которые нарушают однородность раствора. Этот фактор снижает эффективность торможения, и может способствовать возникновению аварийной ситуации.
2. Вязкость составов – это возможность жидкостей свободно перекачиваться по трубопроводам гидропривода. Густая смесь будет увеличивать время торможения автомобиля, а слишком подвижная может вызвать разгерметизацию соединений. Рекомендуемое значение коэффициента вязкости тормозных смесей при температуре -40°C – это 1500–1800 мм²/с.
3. Антикоррозионные качества. В системе гидропривода тормозов автомобиля присутствуют комплектующие, изготовленные из разных металлов: сталь, чугун, медь, латунь и др. Для предотвращения химической коррозии этих материалов тормозная жидкость должна обладать соответствующими защитными свойствами.
4. Совместимость с резинотехническими изделиями. Для поддержания герметичности системы все подвижные элементы снабжаются уплотнительными резиновыми манжетами. Применение разных по своему составу жидкостей может привести к нарушению целостности уплотнителей и разгерметизации гидропривода.
5. Смазывающая способность тормозных смесей влияет на степень износа трущихся металлических деталей.
6. Стабильное техническое состояние тормозных жидкостей заключается в их способности сохранять исходные свойства на протяжение всего срока эксплуатации.
7. Гигроскопичность определяет способность тормозных смесей аккумулировать воду. Влага может проникать через компенсационное отверстие, расположенное в верхней части заливного бачка или в момент проверки уровня жидкости. Большое количество водяных испарений в системе гидропривода повышает химическую активность смесей, и снижает их температуру кипения.

Выбор тормозной жидкости

Примечание! Качество тормозной жидкости – важнейший фактор, влияющий на безопасность движения. Поэтому к приобретению смесей нужно отнестись с особым вниманием. Различие в маркировке жидкостей объясняется их способом производства, показателем гигроскопичности и температурой кипения.

Смеси для гидравлических систем торможения классифицируются согласно спецификации Департамента транспорта США (DOT):

1. DOT–1–2 представляют классы жидкостей на основе минеральных масел. В настоящий момент выпуск этих жидкостей прекращен, так как их характеристики не соответствуют современным требованиям. Они были предназначены для сравнительно малых скоростей и имели низкую температуру кипения.
2. Класс DOT–3. Жидкости на основе гликолевых соединений. За счет своей высокой гигроскопичности имеют низкую температуру кипения и короткий срок эксплуатации, что ограничивает их широкое использование.
3. DOT–4 отличается от предыдущего класса только пакетом модифицирующих присадок. Благодаря этому удалось улучшить ее гигроскопичность, и повысить температуру кипения до +240°C. Жидкости этой группы с успехом применяются на современных моделях транспортных средств.
4. Жидкость марки DOT–5 изготавливается на основе силиконовых масел. Смеси отличаются высокими термическими характеристиками, повышенной влагостойкостью и низким коэффициентом вязкости. Хорошо взаимодействуют с резинотехническими и полимерными изделиями. Технические жидкости этого класса не рекомендуется использовать в автомобилях, оборудованных антиблокировочной системой (ABS).
5. DOT–5.1 – это класс смесей, специально разработанных для гидроприводов с антиблокировочными системами. Жидкости этой группы изготавливают на базе полиэтиленгликолевых производных. Поэтому несмотря на схожесть маркировок – 5 и 5.1, смешивать эти составы категорически запрещается.

Марку и основные характеристики тормозных смесей принято указывать на упаковке продукта. Кроме того, жидкости, принадлежащие к определенным группам, окрашиваются в разные цвета:

1. 3;4;5.1 – жидкости светло-желтого или светло-коричневого оттенка.
2. Класс DOT–5 – субстанции красного или розового цвета.

Замена тормозной жидкости своими руками

Периодичность замены тормозной жидкости определяется маркой и ее техническими характеристиками. Класс применяемой жидкости должен указываться в паспорте автомобиля. В моделях отечественного производства в основном используются гликолевые смеси. Такие составы в течение 1 года эксплуатации могут накопить до 3,5% влаги. Поэтому невзирая на рекомендованные сроки обслуживания желательно заменить жидкость.

Глубокая диагностика тормозной системы проводится с помощью специального оборудования на станциях технического обслуживания. В домашних условиях можно провести только внешний осмотр. Открыть крышку заливного бачка, проверить уровень, и визуально оценить качество смеси. Жидкость должна быть однородного состава, без сгустков и других неорганических включений.

Последовательность выполнения замены тормозной жидкости на автомобилях отечественного производства:

1. Работы по прокачке тормозной системы должны выполнять 2 человека.
2. Установить автомобиль на яму или эстакаду. В некоторых случаях можно воспользоваться домкратом. Для этого нужно вывесить кузов, снять колесо, и обеспечить свободный доступ к воздушному клапану колесного цилиндра.
3. Подготовить резиновую трубку того же размера, что и диаметр перепускного клапана.
4. Под клапан с внутренней стороны опорного диска установить емкость для слива жидкости.
5. Одеть резиновую трубку на выпускной штуцер цилиндра. Прокачку следует начинать с самой дальней точки тормозной системы (правое заднее колесо).
6. Один рабочий садится на место водителя и начинает периодически нажимать на педаль тормоза. Второй – опускает шлаг в емкость, и накидывает гаечный ключ на грани штуцера. Когда педаль окажется в верхнем положении, водитель должен подать сигнал второму рабочему на открытие клапана.
7. Напарник отворачивает штуцер и оценивает качество выходящей жидкости. Если из клапана вытекает грязная или насыщенная пузырьками воздуха жидкость – прокачку продолжают в той же последовательности.
8. После получения удовлетворительного результата на этом цилиндре – переходят к следующему механизму (левое заднее колесо), и так по кругу.
9. По завершению каждого цикла, проверяют уровень жидкости, и при необходимости доливают свежую смесь.
10. Весь процесс повторяется до тех пор, пока из штуцеров колесных цилиндров не будет выливаться чистая прозрачная жидкость, без пузырьков воздуха.

При выполнении работ по смене жидкости необходимо соблюдать требования безопасности. Эмульсии, применяемые в тормозных системах автомобилей, имеют четко выраженные ядовитые свойства. При попадании на тело человека они могут вызвать ожог и повреждения кожи. В случае возникновения такой ситуации, травмированный участок необходимо промыть проточной водой, и обратиться в медпункт.