Тормозные жидкости служат для передачи энергии к исполнительным механизмам в гидроприводе тормозной системы автомобиля.
При торможении кинетическая энергия при трении превращается в тепловую. Освобождается большое количество теплоты, которое зависит от массы и скорости автомобиля. В случае экстренного торможения автомобиля температура тормозных колодок может достигать 600° С, а тормозная жидкость - нагреваться до 150° С и выше. Высокие температуры в тормозах и гигроскопичность жидкости приводят к ее обводнению и преждевременному старению. В этих условиях жидкость может отрицательно влиять на резиновые манжетные уплотнения тормозных цилиндров, вызывать коррозию металлических деталей. Однако наибольшую опасность для работы тормозов представляет возможность образования в жидкости пузырьков газа и пара, образующихся при высокой температуре из-за низкой температуры кипения самой жидкости, а также при наличии в ней воды. При нажатии на педаль тормоза пузырьки газа сжимаются, и так как объем главного тормозного цилиндра невелик (5…15 мл), даже сильное нажатие на педаль может не привести к росту необходимого тормозного давления, т.е. тормоз не работает из-за наличия в системе паровых пробок.
К тормозным жидкостям предъявляются следующие основные требования.
Температура кипения – это важнейший показатель, определяющий предельно допустимую рабочую температуру гидропривода тормозов. Для большей части современных тормозных жидкостей температура кипения в процессе эксплуатации снижается из-за их высокой гигроскопичности. К этому приводит попадание воды, главным образом за счет конденсации из воздуха. Поэтому наряду с температурой кипения «сухой» тормозной жидкости определяют температуру кипения «увлажненной» жидкости, содержащей 3,5% воды. (Температура кипения «увлажненной» жидкости косвенно характеризует температуру, при которой жидкость будет закипать через 1,5…2 года ее работы в гидроприводе тормозов автомобиля).
Из опыта эксплуатации известно, что температура жидкости в гидроприводе тормозов грузового автомобиля обычно не превышает 100° С. В условиях интенсивного торможения, например на горных дорогах, температура может подняться до 120° С и выше. В легковых автомобилях с дисковыми тормозами температура жидкости при движении по магистральным дорогам составляет 60…70° С, а в городских условиях достигает 80…100° с, на горных дорогах – 100…120° С, а при высоких скоростях движения, температурах воздуха и интенсивных торможениях – до 150° С. Кроме того, начало образования паровой фазы тормозных жидкостей реально происходит ниже температуры кипения (на 20…25° С).
Согласно требованиям международных стандартов температура кипения «сухой» и «увлажненной» тормозных жидкостей должна иметь значения соответственно не менее 205 и 140° С - для автомобилей при обычных условиях эксплуатации и не менее 230 и 155° С – для автомобилей, эксплуатирующихся на режимах с повышенными скоростями или с частыми и интенсивными торможениями, например на горных дорогах.
Вязкостно-температурные свойства. Процесс торможения обычно длится несколько секунд, а в экстренных условиях – доли секунды. Поэтому необходимо, чтобы сила, прилагаемая водителем к педали тормоза, с помощью рабочей жидкости быстро передавалась на колесные тормоза. Это условие обеспечивается необходимой текучестью жидкости и определяется максимально допустимой вязкостью при температуре -40° С: не более 1500 сСт для жидкостей общего назначения и не более 1800 сСт – для высокотемпературных жидкостей. Жидкости для севера должны иметь вязкость не более 1500 сСт при -55° С.
Антикоррозионные свойства. Для предотвращения коррозии жидкости должны содержать ингибиторы, защищающие сталь, чугун, белую жесть, алюминий, латунь, медь от коррозии. Эффективность ингибиторов оценивается по изменению массы и состоянию поверхности пластин из указанных металлов после их выдерживания в тормозной жидкости, содержащей 3,5% воды, в течение 120 ч при 100° С.
Совместимость с резиновыми уплотнениями. Для обеспечения герметичности гидросистемы на поршни и цилиндры ставят резиновые уплотнительные манжеты. Необходимое уплотнение обеспечивается, когда под воздействием тормозной жидкости манжеты несколько набухают и их уплотнительные кромки плотно прилегают к стенкам цилиндра. При этом недопустимо как слишком сильное набухание манжет, так как может произойти их разрушение при перемещении поршней, так и усадка манжет, чтобы не допустить утечки жидкости из системы. Испытание на набухание резины осуществляется при выдерживании манжет или образцов резины в жидкости при 70 и 120° С. Затем определяется изменение объема, твердости и диаметра манжет.
Смазывающие свойства. Влияние жидкости на износ рабочих поверхностей тормозных поршней, цилиндров, манжетных уплотнений определяется ее смазывающими свойствами, которые проверяются при стендовых испытаниях, имитирующих работу гидропривода тормозов в тяжелых условиях эксплуатации.
Стабильность при высоких температурах. Тормозные жидкости в интервале рабочих температур от –50 до 150° С должны сохранять исходные показатели, т.е. противостоять окислению и расслаиванию при хранении и применении, образованию осадков и отложений на деталях гидропривода тормозов.
Тормозные жидкости готовят с применением растительных масел (чаще касторового) или двухатомных спиртов – гликолей. При использовании растительных масел вторым компонентом обычно является спирт, например бутиловый.
До недавнего времени широкое распространение имела тормозная жидкость БСК. Она представляет собой смесь равного количества бутилового спирта и касторового масла с добавлением органического красителя (цвет жидкости оранжево-красный). Жидкость имела хорошие смазывающие свойства, но невысокие вязкостно-температурные показатели. Ее можно использовать в гидроприводах тормозов и сцепления грузовых и легковых (кроме ВАЗ) автомобилей в зонах умеренного климата. При температуре ниже -17° С жидкость БСК из-за интенсивной кристаллизации начинает переходить в твердую фазу. Верхний температурный предел работоспособности также невелик – жидкость закипает при 115° С. При попадании в систему воды однородность жидкости нарушается, и она становится непригодной к использованию. Жидкость БСК не гигроскопична – это ее достоинство, со временем ее температура кипения снижается не так ощутимо, как у тормозных жидкостей на гликолевой основе, но абсолютные значения температуры кипения в 115…110° С не в состоянии обеспечить надежную работу тормозов современных автомобилей на режимах с интенсивным торможением. Кроме того, к недостаткам касторовых тормозных жидкостей можно отнести выпаривание спирта при работе с высокими температурами.
Улучшенные эксплуатационные свойства (надежная работа тормозных систем в интервале температуры от –50 до 150° С, противоизносные, защитные характеристики) у жидкостей ГТЖ-22М и «Нева» на основе гликолей с комплексом присадок (вязкостные, противоизносные, ингибитры коррозии и др.) и красителями. Это прозрачные жидкости желтого цвета. Они имеют хорошие вязкостно-температурные свойства (прокачиваемость), низкую испаряемость. Жидкость «Нева» рекомендована для применения в приводах тормозов современных легковых автомобилей (за исключением ГАЗ-24 выпуска до 1985 г., из-за несовместимости с резиновыми манжетными уплотнениями гидропривода). При поглощении воды расслаивания жидкости в системе не происходит, так как вода хорошо растворима в гликолях. Основной недостаток жидкостей – высокая гигроскопичность. В результате накопления влаги в жидкости резко (со 180…200° С до 120…140° С) уменьшается температура ее кипения. Жидкость ГТЖ-22М по показателям близка к «Неве», но обладает худшими антикоррозионными и вязкостно-температурными свойствами.
Более высокое качество имеет всесезонная тормозная жидкость «Томь», представляющяя собой смесь гликолей (этилкарбитола) и эфиров борной кислоты с добавлением вязкостной и антикоррозионный присадки. По внешнему виду очень похожа на жидкости «Нева» и ГТЖ-22М. Основные ее преимущества: меньшая гигроскопичность, незначительное снижение температуры кипения при обводнении (с 205…220° С до 140…160° С), улучшенные противоизносные и антикоррозионные свойства. Эксплуатационные свойства жидкости обеспечивают надежную работу приводов тормозов всех отечественных грузовых и легковых автомобилей.
Жидкость «Роса» представляет собой композицию на основе боросодержащих соединений, антиокислительных и антикоррозионных присадок. По внешнему виду – прозрачная бесцветная однородная жидкость. Имеет исключительно хорошие эксплуатационные свойства (особенно высокотемпературные – температура кипения «сухой» и «увлажненной» жидкости 260° С и 165° С соответственно), ее можно использовать в тормозных системах всех типов автомобилей при температуре окружающей среды от –50 до +50° С.
Следует отметить, что жидкости «Нева», «Роса», «Томь» полностью совместимы, их смешивание между собой возможно в любых соотношениях. Смешивание указанных жидкостей с БСК недопустимо, так как это приведет к расслоению смеси и потере необходимых эксплуатационных свойств.
Зарубежными аналогами жидкостей «Нева» и «Томь» являются жидкости, соответствующие международной классификации ДОТ-3, которые имеют температуру кипения более 205° С, а для жидкости «Роса» – жидкости ДОТ-4 с температурой кипения более 230° С.
ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
