Brzdy

Definícia

Brzdy sú mechanické zariadenie, ktoré zamedzuje pohybu vozidla absorbovaním jeho pohybovovej energie alebo jej premenou na inú energiu. Najčastejšie sa pohyb mení na energiu tepelnú pomocou trenia, ale môže sa meniť aj na energiu elektrickú pomocou elektromagentickej indukcie (rekuperačné brzdenie pri elektromobiloch). Pri brzdení motorom zabezpečuje spomalenie odpor stlačeného vzduchu vo valcoch a pri aerodynamickej brzde zase zvýšený odpor vzduchu pri vyššej rýchlosti.

Hlavná úloha

Úlohou bŕzd je vozidlo spomaliť, úplne zastaviť počas jazdy alebo zaistiť proti nežiaducemu rozjazdu po odparkovaní alebo odstavení.

Sily pôsobiace na automobil pri brzdení

Pri brzdení na vozidlo pôsobí viacero fyzikálnych síl, ktoré ovplyvňujú jeho spomaľovanie a stabilitu. Sú nimi:

• Brzdná sila F_b
  • vzniká trením medzi brzdovými platničkami a kotúčmi (alebo bubnami)
  • jej veľkosť závisí od úrovne stlačenia brzdového pedálu a od stavu brzdového systému
• Trecia sila F_t
  • sila medzi pneumatikou a povrchom vozovky
  • vďaka nej sa automobil pohybuje namiesto toho, aby prešmykoval na mieste a vďaka nej takisto dokáže aj zabrzdiť
  • počas brzdenia táto sila pôsobí v smere proti pohybu vozidla
  • jej veľkosť je závislá na koeficiente trenia medzi pneumatikou a vozovkou, ktorý sa mení v závislosti od stavu pneumatík a stavu vozovky
• Zotrvačná sila F_z
  • je to sila pôsobiaca voči zmene rýchlosti pohybu vozidla
  • pri prudkom brzdení sa prejavuje pretláčaním osôb a nákladu vozidla smerom dopredu
  • je závislá od celkovej hmotnosti a rýchlosti vozidla (je ich súčinom)
• Gravitačná sila F_g
  • tlačí vozidlo smerom k zemi
  • ak vozidlo brzdí v svahu, má táto sila aj zložku, ktorá ovplyvňuje výsledné spomalenie
  • je závislá od hmotnosti vozidla
• Odpor vzduchu F_v
  • pôsobí proti pohybu vozidla
  • jeho veľkosť rastie s rýchlosťou vozidla, takže je najvýraznejší pri vyšších rýchlostiach
  • zohráva dôležitú rolu aj pri spomaľovaní ak je automobil vybavený aerodynamickými brzdami

Priebeh brzdenia

Brzdenie automobilu je krátky časový úsek začínajúci v okamihu, keď vodič zaznamená potrebu brzdiť, až do úplného zastavenia vozidla. Tento úsek má tieto fázy:

1. Reakčný čas vodiča – čas od okamihu, keď vodič zaznamená prekážku alebo potrebu brzdiť, až po začatie pohybu nohy smerom k brzdovému pedálu (zvyčajne 0,6 až 0,9 s, pri únave alebo rozptýlení až 1,5 s). Počas tejto doby vozidlo pokračuje pôvodnou rýchlosťou.

2. Čas nábehu brzdy – čas od dotyku pedála až po dosiahnutie maximálnej brzdnej sily. Zahŕňa prekonanie vôle v brzdovom mechanizme, stlačenie brzdovej kvapaliny a pritlačenie brzdových obložení na kotúče/bubny (približne 0,2 až 0,4 s).

3. Čas plného brzdného účinku – fáza, počas ktorej brzdy pôsobia plnou silou a vozidlo je spomaľované konštantným brzdným spomalením. Toto je najefektívnejšia fáza brzdenia.

4. Úplné zastavenie vozidla – okamih, keď vozidlo dosiahne nulovú rýchlosť.

Rozdelenie

Brzdy rozdeľujeme podľa nasledujúcich krytérii:

1. Podľa účelu použitia

• PREVÁDZKOVÁ BRZDA – pôsobí na všetky kolesá vozidla. Ovláda sa nohou pomocou brzdového pedála. Slúži na zníženie rýchlosti vozidla alebo úplné zastavenie. Vozidlo pritom musí zostať stabilné a udržať požadovaný smer jazdy.

• NÚDZOVÁ BRZDA – pôsobí len na niektoré kolesá. Vodič ju používa pri zlyhaní prevádzkovej brzdy. Má zvyčajne menší účinok než prevádzková brzda, ale musí byť schopná vozidlo bezpečne zastaviť.

• PARKOVACIA BRZDA – má zabrániť samovoľnému rozbehu stojaceho vozidla na svahu aj počas neprítomnosti vodiča. Musí udržať vozidlo na mieste aj na strmých svahoch.

• POMOCNÉ (ODĽAHČOVACIE) BRZDY – udržiavajú stálu rýchlosť vozidla alebo znižujú rýchlosť vozidla, čím odľahčujú a šetria prevádzkovú brzdu (napr. pri schádzaní dlhých svahov). Patria sem výfukové brzdy, retardéry a motorové brzdy.

2. Podľa zdroja energie a jej prenosu

• PRIAMOČINNÉ – sila vodiča sa prenáša priamo na brzdy. Tá sa môže prenášať:

  • Mechanicky (pákou, ťahadlom, lankom)
  • Hydraulicky (brzdová kvapalina)

• STROJOVÉ– ovládané stlačeným vzduchom (používajú sa na nákladných vozidlách a autobusoch).

• POLOSTROJOVÉ – brzdy s posilňovačom brzdového účinku. Toto je najčastejším systémom pri moderných osobných automobiloch.

• KOMBINOVANÉ – kombinácia dvoch rôznych prenosov alebo zdrojov energie (napríklad traktor s priamočinnými hydraulickými brzdami s prívesom so strojovými brzdami).

3. Podľa ich konštrukcie

• BUBNOVÉ – sada čeľustí, ktoré z vnútornej strany pôsobia na rotujúci bubon. Používajú sa najmä v ťažkých vozidlách (autobusy, nákladné vozidlá) pre ich silný brzdný účinok alebo aj pri zadných brzdách osobných automobilov kvôli nízkym nákladom na výrobu a jednoduchou integráciou parkovacej brzdy.
• KOTÚČOVÉ – sada brzdových platničiek, ktoré sú pritláčané ku rotujúcemu kotúču. Sú v dnešnej dobe tým najčastejším typom prevádzkových bŕzd u osobných automobilov a motocyklov.
• PÁSOVÉ – ocelový pás, ktorý obopína liatinový bubon umiestnený na hriadeli a zovretím ho brzdí. Pri automobiloch sa používajú zriedka (nájdeme ich jedine na niektorých traktoroch alebo úžitkových vozidlách ako parkovaciu brzdu), skôr sa používajú pri priemyselných strojoch (dopravníky, navijáky, výťahy).

Požiadavky

Požiadavky na konštrukciu a účinok brzdovej sústavy určuje pre jednotlivé kategórie vozidiel Vyhláška Ministerstva dopravy, pôšt a telekomunikácií Slovenskej republiky č. 116/1997 Z. z. o podmienkach premávky vozidiel na pozemných komunikáciách (rešpektujúc normu EHK č. 13).

Tie hlavné sú:

1. Bezpečnosť

   • Každé vozidlo musí byť vybavené najmenej dvoma od seba nezávislými brzdovými zariadeniami
   • Každé vozidlo musí byť vybavené prevádzkovou brzdou, ktorá sa skladá z dvoch nezávislých okruhov
   • Vodič musí mať možnosť ovládať mechanizmus prevádzkového brzdenia zo svojho sedadla bez zmeny polohy trupu a bez toho, aby sňal obe ruky z volantu
   • Brzdná sila na ľavom a pravom kolese by mala byť rovnaká, aby sa zabránilo šmyku alebo vybočovaniu vozidla počas brzdenia
   • núdzové brzdenie musí byť odstupňovateľné

2. Funkčnosť a spoľahlivosť

   • brzdy musia umožniť regulovanie pohybu vozidla a jeho účinné, spoľahlivé a rýchle zastavenie pri akejkoľvek rýchlosti, pri každej dovolenej okamžitej hmotnosti a na všetkých svahoch, ktoré pri prevádzke vozidla prichádzajú do úvahy
   • súčasný legislatívny predpis ustanovuje, že osobný automobil musí byť vybavený brzdovou sústavou, ktorá umožní dosiahnuť brzdné spomalenie minimálne 5,8 m·s⁻²

3. Odstupňovateľnosť

   • vodič musí byť schopný regulovať intenzitu brzdenia - to znamená, že brzdná sila sa musí dať plynule meniť podľa toho, ako silno vodič tlačí na brzdový pedál

Nasledujúce učivo: