Jess
Зарегистрирован
- Регистрация
- 13 Янв 2026
- Сообщения
- 156
- Реакции
- 0
- Баллы
- 56
- Адрес
- Казахстан
- Автомобиль
- Toyota Land Cruiser 200
РАСЧЕТ МОЩНОСТИ ТОРМОЗНЫХ СИСТЕМ в Toyota Land Cruiser 200
ДИСКЛЕЙМЕР: Механические системы, работающие в физическом мире, не обладают ни 100% эффективностью, ни способностью к мгновенным изменениям состояния. Следовательно, представленные здесь уравнения и соотношения являются приближенными к характеристикам этих тормозных систем.
Информация в данной статье представлена в ознакомительных целях, не является профессиональной консультацией, автор не несет ответственности за возможные последствия ее использования.
Много букв и вычислений, кому не интересно — ВЫВОДЫ в конце статьи.
Этот пост является продолжением недавнего материала:
«Усиленная» тормозная система Brembo (копия) на Land Cruiser 200. Часть 1 — покупка, установка, отзыв.
Кто не читал, прошу ознакомиться, чтобы понимать весь ход событий.
ФИЗИКА ТОРМОЗНЫХ СИСТЕМ (кратко)
На самом деле это очень объемная тема. Если расписывать все подробно и грамотно, то я устану писать, переводить, цитировать и все равно что-то упущу, а большинству очень быстро надоест такое чтиво.
Для тех, кому будет интересно углубиться, я оставлю пару ссылок (на английском) для самостоятельного изучения.
ТЕОРИЯ
Тормозная система предназначена для преобразования энергии движущегося транспортного средства (с массой — m и скоростью v) в тепловую энергию. Кинетическая энергия движущегося тела определяется как:
E = m × v² / 2
Кинетическая энергия преобразуется в тепловую в результате трения Fтр между колодками и тормозным диском/барабаном. Чем больше масса движущегося транспортного средства и чем выше его скорость движения, тем большее количество тепловой энергии выделяется в результате торможения. Удвоение скорости, теоретически приведет к учетверению температуры тормозов.
На практике сопротивление качению шин, аэродинамическое сопротивление, сопротивление подъему и другие механические потери также будут играть роль поглощения энергии.
Fтр = μ × N
• где μ — коэффициент трения;
• N — нормальная сила или нагрузка (Н).
Задача тормозной системы прижать колодки к диску с определенной силой. Эта сила F зависит от суммы площади S поршней (в многопоршневых системах) или площади одного (в плавающей скобе) и давления в контуре P.
F = S × P
Тормозной момент — крутящий момент, создаваемый тормозными механизмами и противодействующий вращению колес, чтобы замедлить или остановить машину, который зависит от силы нажатия на педаль, конструкции тормозов, их размера и коэффициента трения, а также от сцепления шин с дорогой, преобразуясь в тормозную силу для остановки авто.
Тормозной момент T на одном колесе находится как произведение эффективного радиуса диска R на силу зажима F и коэффициент трения μ:
T = R × F × μ;
R = (D — ((D-Do)/2)) / 2
• где D — внешний диаметр диска;
• где Do — внутренний диметр.
ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ТОРМОЗНОЙ МОМЕНТ:
1. Площадь поршней в суппорте — чем больше их диаметр, тем больше сила зажима, что в свою очередь приводит к увеличению хода педали тормоза.
2. Коэффициент трения пары колодка-диск — чем выше коэффициент, тем эффективнее торможение. Увеличение площади колодок замедлит их износ и положительно скажется на сопротивлении перегреву, но не повлияет на тормозной момент.
3. Диаметр тормозного диска — чем больше диаметр, тем больше рычаг. Чем больше площадь поверхности диска на ед. массы и, чем эффективнее поток воздуха проходит через него, тем быстрее он будет рассеивать тепло, повышая общую эффективность тормозной системы. Соотношение теплопередачи у составного диска с направленной вентиляцией — 10% на теплопроводность, 45% на конвекцию, 45% на излучение. У "заряженных" цельных дисков соотношение составляет — 25/25/50.
* Правильно подобранный ГТЦ — если установить более мощную тормозную систему со стоковым ГТЦ, то его производительности может не хватить для раскрытия потенциала новой системы.
РАСЧЕТ ТОРМОЗНОГО МОМЕНТА LC200.
OEM vs. Китайский «Brembo»
Во-первый, заводская тормозная система Land Cruiser 200 одна из самых мощных в гражданских автомобилях.
Как следствие, это и является основным недовольством владельцев. Слишком длинная педаль тормоза, мне как владельцу всех поколений LC200, знакома не понаслышке. С каждым рестайлингом происходили небольшие изменения — улучшения, но глобально — ход педали тормоза не сильно изменился. В этой связи я и решил попробовать тюнинг комплект из предыдущей статьи.
И так, начнем с ОЕМ (сток) тормозной системы.
Будем считать тормозной момент для передних и задних колес, а также соотношение распределения тормозного момента по осям.
Передняя ось ОЕМ:
Запчасти на фото: 090500
R = (354-(354-247)/2)) / 2 = 150,25 мм — эффективный радиус переднего тормозного диска;
S = πr² × 4 поршня = 3,1415926535 × 25,5² × 4 = 8171,28 мм² — сумма площади поршней в переднем суппорте;
P = 9,7 МПа — давление системы в передем контуре;
F = S × P = 8171,28 × 9,7 = 79261,4 Н — сила зажима диска;
μ = 0,35 — усредненный коэффициент трения на колодках DBA серии Street Perfomance (на холодную). Полагаю, что на заводских этот коэффициент равен 0,3, но такую информацию не нашел. Если кто-то знает и может поделиться ссылкой, буду благодарен и сделаю перерасчет.
Учитывая данные выше, вычисляем тормозной момент для одного колеса, на передней оси LC200:
Т = 150,25 × 79261,4 × 0,35 = 4168 Нм, соответственно — 8336 Нм на передней оси.
Задняя ось ОЕМ:
Запчасти на фото: 09D61811, 12032019
R = (345-(345-263,5)/2)) / 2 = 152,13 мм;
S = 3,1415926535 × 22,5² × 2 = 3180,86 мм² — при подсчете тормозного момента с плавающей скобой необходимо удваивать количество поршней. Во главе всего 3-ий закон Ньютона;
P = 10,09 МПа — давление системы в заднем контуре;
F = 3180,86 × 10,09 = 32094,9 Н;
μ = 0,35
Учитывая данные выше, вычисляем тормозной момент для одного колеса, на задней оси LC200:
Т = 152,13 × 32094,9 × 0,35 = 1709 Нм, соответственно — 3418 Нм на задней оси.
Суммарный тормозной момент = 11754 Нм;
Соотношение тормозного момента по осям перед/зад (%) составляет: 71/29.
Далее все тоже самое для "УСИЛЕННОГО" комплект тормозной системы «Brembo».
Передняя ось "Brembo":
R = (380-(380-275)/2)) / 2 = 163,75 мм;
S = 3,14 × (14,3² + 15² + 18,05²) × 2 = 3,14 × (204,49 + 225 + 325,8) × 2 = 4743,22 мм²;
P = 9,7 МПа;
F = 4743,22 × 9,7 = 46009,2 Н;
μ = 0,4 — колодки HP1000 (на холодную).
Учитывая данные выше, вычисляем тормозной момент для одного колеса, на передней оси LC200:
Т = 163,75 × 46009,2 × 0,4 = 3013,6 Нм, соответственно — 6027,2 Нм на передней оси.
Задняя ось "Brembo":
R = (380-(380-263,5)/2)) / 2 = 160,88 мм;
S = 3,14 × (14,3² + 18,05²) × 2 = 3,14 × (204,49 + 325,8) × 2 = 3330,2 мм²;
P = 10,09 МПа;
F = 3330,2 × 10,09 = 36299,4 Н
μ = 0,4 — колодки HP1000 (на холодную).
Учитывая данные выше, вычисляем тормозной момент для одного колеса, на задней оси LC200:
Т = 160,88 × 36299,4 × 0,4 = 2335,9 Нм, соответственно 4671,8 Нм на задней оси.
Суммарный тормозной момент = 10699 Нм;
Соотношение тормозного момента по осям перед/зад (%) составляет: 56/44.
ВЫВОДЫ:
1. Разница в диаметре тормозных дисков ОЕМ/"Brembo" (354/380 — перед и 345/380 — зад) дает преимущество комплекту "Brembo" над ОЕМ по передней оси на 9%, по задней — 5,75%.
2. Разница в коэффициенте трение ОЕМ/"Brembo" (0,35/0,4) дает преимущество комплекту "Brembo" над ОЕМ на 14,3%.
3. Разница в тормозном моменте передней оси ОЕМ/"Brembo" (8336 Нм/6027,2 Нм) дает преимущество системе ОЕМ над "Brembo" на 38,3%.
4. Разница в тормозном моменте задней оси ОЕМ/"Brembo" (3418 Нм/4671,8 Нм) дает преимущество комплекту "Brembo" над ОЕМ на 36,6%.
5. Разница в суммарном тормозном моменте ОЕМ/"Brembo" (11754 Нм/10699 Нм) дает преимущество системе ОЕМ над "Brembo" на 9,8%.
6. Самое главное — "УСИЛЕННЫЙ" комплект "Brembo" меняет соотношение тормозного момента по осям. С завода тормозная система LC200 настроена на динамическую развесовку в пропорциях 70/30 (при торможение статическая осевая нагрузка перераспределяется, нагружая переднюю ось и разгружая заднюю), что подтверждают расчеты, для ОЕМ — 71/29. У комплекта "Brembo" — 56/44.
Учитывая, что автопроизводители стремятся к статической развесовке легкового автомобиля в соотношении 50/50, а динамическая развесковка, во время торможения стремиться к соотношению 70/30, то данный комплект, по моему мнению, не стоит ставить ни на один автомобиль.
На основании изложенного, можно сделать главный вывод — "УСИЛЕННЫЙ" комплект тормозной системы "Brembo" (копия Gt6/Gt4) не рассчитан на заводскую настройку системы и динамическую развесовку LC200 во время торможения.
*Расчеты подтверждают мой дискомфорт в использовании этого комплекта на практике, описанный в первой части.
P.S. Также хочу добавить, что тормозной момент не является постоянной величиной и при интенсивном использовании тормозной системы, происходит ее нагрев и эффективность торможения падает.
И еще — не “тормоза” останавливают автомобиль, а шины, уделите им внимание в первую очередь и обслужите свою заводскую тормозную систему, так как она уж точно рассчитана под ваш автомобиль.
ДИСКЛЕЙМЕР: Механические системы, работающие в физическом мире, не обладают ни 100% эффективностью, ни способностью к мгновенным изменениям состояния. Следовательно, представленные здесь уравнения и соотношения являются приближенными к характеристикам этих тормозных систем.
Информация в данной статье представлена в ознакомительных целях, не является профессиональной консультацией, автор не несет ответственности за возможные последствия ее использования.
Много букв и вычислений, кому не интересно — ВЫВОДЫ в конце статьи.
Этот пост является продолжением недавнего материала:
«Усиленная» тормозная система Brembo (копия) на Land Cruiser 200. Часть 1 — покупка, установка, отзыв.
Кто не читал, прошу ознакомиться, чтобы понимать весь ход событий.
ФИЗИКА ТОРМОЗНЫХ СИСТЕМ (кратко)
На самом деле это очень объемная тема. Если расписывать все подробно и грамотно, то я устану писать, переводить, цитировать и все равно что-то упущу, а большинству очень быстро надоест такое чтиво.
Для тех, кому будет интересно углубиться, я оставлю пару ссылок (на английском) для самостоятельного изучения.
ТЕОРИЯ
Тормозная система предназначена для преобразования энергии движущегося транспортного средства (с массой — m и скоростью v) в тепловую энергию. Кинетическая энергия движущегося тела определяется как:
E = m × v² / 2
Кинетическая энергия преобразуется в тепловую в результате трения Fтр между колодками и тормозным диском/барабаном. Чем больше масса движущегося транспортного средства и чем выше его скорость движения, тем большее количество тепловой энергии выделяется в результате торможения. Удвоение скорости, теоретически приведет к учетверению температуры тормозов.
На практике сопротивление качению шин, аэродинамическое сопротивление, сопротивление подъему и другие механические потери также будут играть роль поглощения энергии.
Fтр = μ × N
• где μ — коэффициент трения;
• N — нормальная сила или нагрузка (Н).
Задача тормозной системы прижать колодки к диску с определенной силой. Эта сила F зависит от суммы площади S поршней (в многопоршневых системах) или площади одного (в плавающей скобе) и давления в контуре P.
F = S × P
Тормозной момент — крутящий момент, создаваемый тормозными механизмами и противодействующий вращению колес, чтобы замедлить или остановить машину, который зависит от силы нажатия на педаль, конструкции тормозов, их размера и коэффициента трения, а также от сцепления шин с дорогой, преобразуясь в тормозную силу для остановки авто.
Тормозной момент T на одном колесе находится как произведение эффективного радиуса диска R на силу зажима F и коэффициент трения μ:
T = R × F × μ;
R = (D — ((D-Do)/2)) / 2
• где D — внешний диаметр диска;
• где Do — внутренний диметр.
ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ТОРМОЗНОЙ МОМЕНТ:
1. Площадь поршней в суппорте — чем больше их диаметр, тем больше сила зажима, что в свою очередь приводит к увеличению хода педали тормоза.
2. Коэффициент трения пары колодка-диск — чем выше коэффициент, тем эффективнее торможение. Увеличение площади колодок замедлит их износ и положительно скажется на сопротивлении перегреву, но не повлияет на тормозной момент.
3. Диаметр тормозного диска — чем больше диаметр, тем больше рычаг. Чем больше площадь поверхности диска на ед. массы и, чем эффективнее поток воздуха проходит через него, тем быстрее он будет рассеивать тепло, повышая общую эффективность тормозной системы. Соотношение теплопередачи у составного диска с направленной вентиляцией — 10% на теплопроводность, 45% на конвекцию, 45% на излучение. У "заряженных" цельных дисков соотношение составляет — 25/25/50.
* Правильно подобранный ГТЦ — если установить более мощную тормозную систему со стоковым ГТЦ, то его производительности может не хватить для раскрытия потенциала новой системы.
РАСЧЕТ ТОРМОЗНОГО МОМЕНТА LC200.
OEM vs. Китайский «Brembo»
Во-первый, заводская тормозная система Land Cruiser 200 одна из самых мощных в гражданских автомобилях.
Как следствие, это и является основным недовольством владельцев. Слишком длинная педаль тормоза, мне как владельцу всех поколений LC200, знакома не понаслышке. С каждым рестайлингом происходили небольшие изменения — улучшения, но глобально — ход педали тормоза не сильно изменился. В этой связи я и решил попробовать тюнинг комплект из предыдущей статьи.
И так, начнем с ОЕМ (сток) тормозной системы.
Будем считать тормозной момент для передних и задних колес, а также соотношение распределения тормозного момента по осям.
Передняя ось ОЕМ:
Запчасти на фото: 090500
R = (354-(354-247)/2)) / 2 = 150,25 мм — эффективный радиус переднего тормозного диска;
S = πr² × 4 поршня = 3,1415926535 × 25,5² × 4 = 8171,28 мм² — сумма площади поршней в переднем суппорте;
P = 9,7 МПа — давление системы в передем контуре;
F = S × P = 8171,28 × 9,7 = 79261,4 Н — сила зажима диска;
μ = 0,35 — усредненный коэффициент трения на колодках DBA серии Street Perfomance (на холодную). Полагаю, что на заводских этот коэффициент равен 0,3, но такую информацию не нашел. Если кто-то знает и может поделиться ссылкой, буду благодарен и сделаю перерасчет.
Учитывая данные выше, вычисляем тормозной момент для одного колеса, на передней оси LC200:
Т = 150,25 × 79261,4 × 0,35 = 4168 Нм, соответственно — 8336 Нм на передней оси.
Задняя ось ОЕМ:
Запчасти на фото: 09D61811, 12032019
R = (345-(345-263,5)/2)) / 2 = 152,13 мм;
S = 3,1415926535 × 22,5² × 2 = 3180,86 мм² — при подсчете тормозного момента с плавающей скобой необходимо удваивать количество поршней. Во главе всего 3-ий закон Ньютона;
P = 10,09 МПа — давление системы в заднем контуре;
F = 3180,86 × 10,09 = 32094,9 Н;
μ = 0,35
Учитывая данные выше, вычисляем тормозной момент для одного колеса, на задней оси LC200:
Т = 152,13 × 32094,9 × 0,35 = 1709 Нм, соответственно — 3418 Нм на задней оси.
Суммарный тормозной момент = 11754 Нм;
Соотношение тормозного момента по осям перед/зад (%) составляет: 71/29.
Далее все тоже самое для "УСИЛЕННОГО" комплект тормозной системы «Brembo».
Передняя ось "Brembo":
R = (380-(380-275)/2)) / 2 = 163,75 мм;
S = 3,14 × (14,3² + 15² + 18,05²) × 2 = 3,14 × (204,49 + 225 + 325,8) × 2 = 4743,22 мм²;
P = 9,7 МПа;
F = 4743,22 × 9,7 = 46009,2 Н;
μ = 0,4 — колодки HP1000 (на холодную).
Учитывая данные выше, вычисляем тормозной момент для одного колеса, на передней оси LC200:
Т = 163,75 × 46009,2 × 0,4 = 3013,6 Нм, соответственно — 6027,2 Нм на передней оси.
Задняя ось "Brembo":
R = (380-(380-263,5)/2)) / 2 = 160,88 мм;
S = 3,14 × (14,3² + 18,05²) × 2 = 3,14 × (204,49 + 325,8) × 2 = 3330,2 мм²;
P = 10,09 МПа;
F = 3330,2 × 10,09 = 36299,4 Н
μ = 0,4 — колодки HP1000 (на холодную).
Учитывая данные выше, вычисляем тормозной момент для одного колеса, на задней оси LC200:
Т = 160,88 × 36299,4 × 0,4 = 2335,9 Нм, соответственно 4671,8 Нм на задней оси.
Суммарный тормозной момент = 10699 Нм;
Соотношение тормозного момента по осям перед/зад (%) составляет: 56/44.
ВЫВОДЫ:
1. Разница в диаметре тормозных дисков ОЕМ/"Brembo" (354/380 — перед и 345/380 — зад) дает преимущество комплекту "Brembo" над ОЕМ по передней оси на 9%, по задней — 5,75%.
2. Разница в коэффициенте трение ОЕМ/"Brembo" (0,35/0,4) дает преимущество комплекту "Brembo" над ОЕМ на 14,3%.
3. Разница в тормозном моменте передней оси ОЕМ/"Brembo" (8336 Нм/6027,2 Нм) дает преимущество системе ОЕМ над "Brembo" на 38,3%.
4. Разница в тормозном моменте задней оси ОЕМ/"Brembo" (3418 Нм/4671,8 Нм) дает преимущество комплекту "Brembo" над ОЕМ на 36,6%.
5. Разница в суммарном тормозном моменте ОЕМ/"Brembo" (11754 Нм/10699 Нм) дает преимущество системе ОЕМ над "Brembo" на 9,8%.
6. Самое главное — "УСИЛЕННЫЙ" комплект "Brembo" меняет соотношение тормозного момента по осям. С завода тормозная система LC200 настроена на динамическую развесовку в пропорциях 70/30 (при торможение статическая осевая нагрузка перераспределяется, нагружая переднюю ось и разгружая заднюю), что подтверждают расчеты, для ОЕМ — 71/29. У комплекта "Brembo" — 56/44.
Учитывая, что автопроизводители стремятся к статической развесовке легкового автомобиля в соотношении 50/50, а динамическая развесковка, во время торможения стремиться к соотношению 70/30, то данный комплект, по моему мнению, не стоит ставить ни на один автомобиль.
На основании изложенного, можно сделать главный вывод — "УСИЛЕННЫЙ" комплект тормозной системы "Brembo" (копия Gt6/Gt4) не рассчитан на заводскую настройку системы и динамическую развесовку LC200 во время торможения.
*Расчеты подтверждают мой дискомфорт в использовании этого комплекта на практике, описанный в первой части.
P.S. Также хочу добавить, что тормозной момент не является постоянной величиной и при интенсивном использовании тормозной системы, происходит ее нагрев и эффективность торможения падает.
И еще — не “тормоза” останавливают автомобиль, а шины, уделите им внимание в первую очередь и обслужите свою заводскую тормозную систему, так как она уж точно рассчитана под ваш автомобиль.
