Содержание
Классификация и состав тормозных жидкостей
Работа тормозной жидкости протекает в широком температурном диапазоне, поэтому, как говорится, не все жидкости здесь одинаково полезны. Вода, например, замёрзнет при нуле градусов и блокирует всю работу (ну и трубки разорвёт, конечно).С другой стороны, при торможении детали тормозной системы сильно нагреваются от трения, и та же вода закипела в тормозном механизме, превратившись в пар.
А поскольку пар можно сжать, усилие на колодки также не передавалось бы. Вместо этого пар уплотнялся бы, уменьшая свой объём. Вообще, атмосферная влага, превращающаяся в конденсат — это основной враг тормозной жидкости.Поэтому два основных требования к тормозной жидкости — это возможно более высокая температура кипения и низкая температура замерзания.
Недостатком этих жидкостей была низкая температура кипения (около 78 градусов) и не слишком низкая температура замерзания (в пределах 30 градусов ниже нуля).Применения гликолевой основы сильно расширило температурный диапазон ТЖ. Так, «Нева» имела температуру кипения 195°С, а замерзала примерно при минус 60°С.
Казалось бы, вполне достаточный диапазон, однако у гликолевых жидкостей есть серьёзный недостаток — они очень гигроскопичны, поэтому впитывают в себя влагу даже в закрытой тормозной системе. С повышением содержания воды температура кипения существенно снижается.
Следующим шагом была «Томь», имевшая температуру кипения 220°С. Кроме того, гликолевые спирты довольно коррозионно агрессивны по отношению к материалам тормозной системы, и разъедают резиновые уплотнения, поэтому там используются различные присадки для снижения коррозионной активности (здесь можно почитать про агрессивность этиленгликоля — основы тосолов).
«Томь» по этим параметрам в лучшую сторону отличалась от «Невы».Поскольку в России не существует ГОСТов, устанавливающих характеристики тормозной жидкости, повсеместно применяются американские стандарты DOT-3, DOT-4, DOT-5, DOT-5.1 (Department Of Transport).
«Томь» как раз удовлетворяет требованиям DOT-3. Однако самой распространённой на сегодняшний день является жидкость DOT-4, в отечественном исполнении имеющая название «Роса», или, как вариант, РосDOT-4. О её характеристиках будет сказано чуть ниже.DOT-5 в отличие от остальных ТЖ сделана на основе силикона и в связи с этим имеет ряд достоинств.
Она не гигроскопична, имеет малую вязкость, не взаимодействует с резиновыми уплотнениями. Однако, она тоже не идеальна, так как из-за своей гидрофобности силикон старается вытолкнуть влагу, которая при низких температурах может замёрзнуть в трубках.
Плюс, такая ТЖ хорошо смешивается с воздухом (то есть образует пену), что также снижает эффективность торможения (ведь воздух в пене можно сжать).DOT-5.1 имеет те же характеристики температуры кипения и вязкости, что и DOT-5, но сделана на основе гликолевых спиртов, поэтому гигроскопична как DOT-3 и DOT-4, и вполне может с ними смешиваться (хотя и с ухудшением своих основных свойств).
Существует также разновидность DOT-5.1/ABS, созданная для машин с электронно-управляемыми системами антиблокировки тормозов, как это видно из названия. Разница заключается в лучшей текучести при низких температурах, необходимой для корректной работы системы в этих условиях.
до светло-коричневого ДОТ 4 230 не менее 155 не менее 1,5 не более 180 не менее ДОТ 5.1 260 не менее 180 не менее 1,5 не более 900 не менее ДОТ 5 260 не менее 180 не менее 1,5 не более 900 не менее темно-красный
Многообразие выпускаемых тормозных жидкостей в международной практике принято классифицировать по DOT (российское наименование ДОТ) – системе требований к их физико-химическим свойствам. Система была разработана американским институтом – департаментом транспорта США (Department of Transportation – отсюда и название системы) – и получила широкое международное признание.
Тормозные жидкости разделяют на четыре основных класса по ДОТ: 2,3,4 и 5.1. В классе 5.1 дополнительно выделяется ДОТ 5.1/АБС для автомобилей, оборудованных антиблокировочной системой тормозов.
В России иногда встречаются упаковки с маркировкой ДОТ 4 или ДОТ 4.5, но к общепринятой системе классификации такая маркировка отношения не имеет.
Химический состав основы у жидкостей класса 3, 4 и 5.1 практически одинаковый – это гликоли (двухатомные спирты) и полиэфиры. Различия – в добавлении присадок. Поэтому, если нет возможности заменить тормозную жидкость в системе целиком, то при необходимости допускается добавление одного класса в другой.
Смешивание тормозных жидкостей выполняется при соблюдении правила: жидкость более высокого класса добавляют в жидкость более низкого (но ни в коем случае не наоборот).
У жидкостей класса ДОТ 5 и ДОТ 5.1/АБС в качестве основы используется силикон с добавлением гликолей, поэтому их смешивать с жидкостями других классов недопустимо.
Состав определяется простыми соединениями гликолей и поэтому – невысокой себестоимостью производства, соответственно и недорогой розничной ценой.
- Главный недостаток – высокая гигроскопичность и, как следствие, быстрое снижение температуры кипения.
- Срок службы такой жидкости не более 1,5 лет.
- Область использования – автомобили с барабанными тормозами, либо передними дисковыми, задними барабанными.
В состав помимо гликолей включена борная кислота. За счет этого повышается сопротивляемость жидкости впитыванию атмосферной влаги и увеличивается, таким образом, срок службы.
- У класса ДОТ 4 самая высокая вязкость среди других классов.
- Этот класс самый популярный у автолюбителей и используется в основном на автомобилях с дисковыми (передними и задними) тормозами.
- Средний срок службы тормозной жидкости ДОТ 4 составляет 2 года.
ДОТ 5.1
По составу похож с жидкостями класса ДОТ 4, но за счет присадок имеет самую высокую температуру кипения и самую низкую вязкость среди всех классов.
- Однако эти достоинства являются причиной главного недостатка: высокой гигроскопичности, соответственно пониженного срока службы (не более года).
- Жидкость разрабатывалась для спортивных автомобилей, в которых функциональные свойства гораздо важнее показателей долговечности.
Тормозная жидкость ДОТ 5 имеет смешанный состав: гликоли и силикон.
- Достоинства (помимо низкой вязкости и высокой температуры кипения) – низкая гигроскопичность и нейтральность к материалам тормозной системы. В этом смысле жидкость имеет практически идеальные характеристики и служит 4 – 5 лет.
- Единственный серьёзный недостаток – не абсорбируемая жидкостью влага накапливается в тормозных цилиндрах и при низких температурах серьезно осложняет их работу.
- Кроме того такой состав характеризуется повышенной аэрацией (насыщением воздуха) и по этой причине запрещен к использованию в автомобилях с АБС.
ДОТ 5.1/АБС
Также имеет в основе гликоли и силикон, но бо?льшую гигроскопичность, чем ДОТ 5. За счёт этого снижается срок службы (до 2 лет), но удаётся (с учетом влияния присадок) избавиться от повышенного насыщения жидкости воздухом.
Тормозная жидкость (ТЖ) состоит из основы (ее доля 93-98%) и различных присадок (остальные 7-2%). Устаревшие жидкости, например “БСК”, изготовлены на смеси касторового масла и бутилового спирта в пропорции 1:1. Основа современных, наиболее распространенных, в том числе (“Нева”, “Томь” и РосДОТ, она же “Роса”), — полигликоли и их эфиры.
Гораздо реже применяют силиконы. В комплексе присадок одни из них препятствуют окислению ТЖ кислородом воздуха и при сильном нагреве, а другие — защищают металлические детали гидросистем от коррозии. Основные свойства любой тормозной жидкости зависят от сочетания ее компонентов.
1.Принцип работы тормозной жидкости.
Наверное, все автомобилисты знают, для чего в автомобиле нужна тормозуха. Однако не все знают, как она работает, что входит в состав тормозной жидкости и какие важные эксплуатационные характеристики зависят от её состава.
Для начала вкратце пробежимся по принципу работы. Итак, тормозит автомобиль тормозными колодками, которые прижимаются к вращающимся деталями колеса (тормозной диск, или тормозной барабан у старых авто), создавая сопротивление вращению трением. В результате колесо замедляет вращение и останавливается.
Колодки начинают прижиматься к диску/барабану в результате нажатия на педаль тормоза водителем. Вроде всё просто, однако машина — вещь тяжёлая, и остановить её быстро используя только силу ног водителя нельзя. Кроме того, ведь усилие с педали на колодки надо как-то передать, и система механических рычагов здесь была бы весьма неудобна.
Чтобы решить эти две проблемы (передачу усилия и его увеличение), было решено воспользоваться таким свойством жидкости, как несжимаемость. То есть, как бы вы не старались надавить, уменьшить объём жидкости существенно не удастся (в отличие от газов/пара), а значит всё, что вы «вжали» с одного конца трубки, «выжмется» на другом конце, передавая ваше движение.
Основные свойства тормозных жидкостей.
Назначение тормозной жидкости очевидно – обеспечивать безынерционную (практически мгновенную) передачу усилия с педали тормоза на тормозные механизмы. При этом используется одно из основных качеств жидкости, при нормальных условиях окружающей среды: несжимаемость.
Однако условия эксплуатации часто далеки от нормальных: интенсивное торможение в горной местности или при агрессивной манере езды вызывают перегрев и закипание тормозной жидкости, появление в ней пузырьков газа. Газообразные включения ухудшают несжимаемость, приводят к «проваливанию» педали тормоза и фактическому отказу в работе тормозной системы.
Непосредственное влияние на температуру закипания оказывает наличие в тормозной жидкости влаги, соответственно ещё одним важным свойством является гигроскопичность. Дело том, что тормозная жидкость периодически подвергается в процессе эксплуатации тепловым циклам нагревания и охлаждения, и впитывает в течение этих циклов атмосферную влагу. А это, в свою очередь, снижает температуру кипения и ухудшает её функциональные свойства.
Именно из-за гигроскопичности появились просторечные понятия «сухая» и «увлажнённая» тормозная жидкость, широко используемые в автомобильном сообществе.
Вязкость – важная техническая характеристика, которая имеет особое значение для тормозной жидкости при эксплуатации в условиях низких температур: загустевание может привести к ухудшению и даже отказу работы тормозной системы, а слишком текучая жидкость – к образованию течей при повышении рабочей температуры.
Принято (стандарт американского общества инженеров SAE) измерять этот показатель при температурах 100 оС и –40 оС. Контрольные цифры порогового значения вязкости для широко применяемых тормозных жидкостей следующие:
- при низких температурах – не менее 1800 сСт,
- при высоких – не более 1,5 сСт.
Как и другие технические жидкости, тормозная влияет на образование очагов коррозии на соприкасающихся металлических поверхностях. Корродирующие внутренние рабочие поверхности тормозных цилиндров затрудняют перемещение поршней, приводят к перепуску рабочей жидкости (следствие – всё то же «проваливание» педали тормоза), способствуют образованию течей в уплотнениях.
Хорошая тормозная жидкость должна иметь высокие антикоррозионные свойства. Для предотвращения коррозии в неё добавляют ингибиторы – вещества, резко замедляющие нежелательный процесс. Насколько эффективно работают ингибиторы, оценивают выдерживанием в «увлажнённой» до 3,5% жидкости образцов металлов тормозной системы в течение 120 часов при температуре 100 оС.
Воздействие на резину (материал уплотнений) также является важным свойством тормозной жидкости. Плохая совместимость с резиновыми уплотнителями может приводить как к набуханию манжет, так и их усадке. В первом случае возрастает риск разрушения уплотнений поршнем, а во втором образования течей.
Количественно эта характеристика оценивается на основании испытаний: выдерживании манжет в тормозной жидкости при температурах 70 оС и 100 оС, и последующих замерах физико-механических свойств образцов испытаний.
Работа тормозных, как и всяких других гидравлических цилиндров, предъявляет определённые требования к смазывающим свойствам рабочей жидкости. Прежде всего, это относится к показателям износостойкости поверхностей самих цилиндров, поршней и уплотнений.
Стабильность сохранения физико-химических характеристик в рабочем диапазоне температур ещё одно немаловажное свойство тормозной жидкости. А диапазон этот достаточно широк – от минус 50 до плюс 150 оС, и внутри него необходимо обеспечить стойкость жидкости к окислению, образованию осадков и отложений, нарушающих однородность структуры.
- Высокий порог закипания (чем выше, тем качественнее и дороже будет эта жидкость);
- Правильная вязкость (плотность) и сохранение характеристик при любых обстоятельствах в независимости от температуры окружающей среды;
- Смазочные и антикоррозийные свойства;
- Отсутствие реакции при взаимодействии с резиновыми деталями.
Температура кипения. Чем она выше, тем меньше вероятность образования паровой пробки в системе. При торможении автомобиля рабочие цилиндры и жидкость в них нагреваются. Если температура превысит допустимую, ТЖ закипит, и образуются пузырьки пара. Несжимаемая жидкость станет “мягкой”, педаль “провалится”, а машина не остановится вовремя.
Чем быстрее ехал автомобиль, тем больше тепла выделится при торможении. А чем интенсивнее замедление, тем меньше времени останется на охлаждение колесных цилиндров и подводящих трубок. Это характерно для частых длительных торможений, например в горной местности и даже на равнинном шоссе, загруженном транспортом, при резком “спортивном” стиле управления автомобилем. Внезапное закипание ТЖ коварно тем, что водитель не может предугадать этот момент.
Вязкость характеризует способность жидкости прокачиваться по системе. Температура окружающей среды и самой ТЖ может быть от минус 40°С зимой в неотапливаемом гараже (или на улице) до 100°С летом в моторном отсеке (в главном цилиндре и его бачке), и даже до 200°С при интенсивном замедлении машины (в рабочих цилиндрах).
В этих условиях изменение вязкости жидкости должно соответствовать проходным сечениям и зазорам в деталях и узлах гидросистемы, заданным разработчиками автомобиля. Замерзшая (вся или местами) ТЖ может блокировать работу системы, густая — будет с трудом прокачиваться по ней, увеличивая время срабатывания тормозов. А слишком жидкая — повышает вероятность течей.
Воздействие на резиновые детали. Уплотнения не должны разбухать в ТЖ, уменьшать свои размеры (давать усадку), терять эластичность и прочность больше, чем это допустимо. Распухшие манжеты затрудняют обратное перемещение поршней в цилиндрах, поэтому не исключено подтормаживание автомобиля.
Воздействие на металлы. Детали из стали, чугуна и алюминия не должны корродировать в ТЖ. Иначе поршни “закиснут” или манжеты, работающие по поврежденной поверхности, быстро износятся, а жидкость вытечет из цилиндров либо будет перекачиваться внутри них. В любом случае гидропривод перестает работать.
Смазывающие свойства. Чтобы цилиндры, поршни и манжеты системы меньше изнашивались, тормозная жидкость должна смазывать их рабочие поверхности. Царапины на зеркале цилиндров провоцируют течи ТЖ.
Стабильность — устойчивость к воздействию высоких температур и окислению кислородом воздуха, которое в нагретой жидкости происходит быстрее. Продукты окисления ТЖ разъедают металлы.
Гигроскопичность — склонность тормозных жидкостей на полигликолевой основе поглощать воду из атмосферы. В эксплуатации — в основном через компенсационное отверстие в крышке бачка. Тормозная жидкость имеет одно неприятное свойство: она впитывает влагу.
Из-за постоянных перепадов температуры в ней образуется и накапливается конденсат. Чем больше воды растворено в ТЖ, тем раньше она закипает, сильнее густеет при низких температурах, хуже смазывает детали, а металлы в ней корродируют быстрее. Наличие в тормозной жидкости всего 2–3 процентов воды снижает температуру ее кипения примерно на 70 градусов.
На практике это означает, что при торможении DOT-4, например, закипит, не разогревшись и до 160 градусов, в то время как в «сухом» (то есть без влаги) состоянии это произойдет при 230 градусах. Последствия будут такие же, как если бы в тормозную систему попал воздух: педаль становится колом, тормозное усилие резко ослабевает.
Классификация и состав тормозных жидкостей
ДОТ 5.1/АБС
При разработке жидкостей, как правило, ориентируются на требования американской системы безопасности автомобилей FMVSS № 116 (DOT). Жидкости классифицируют по температуре кипения и вязкости (см. таблицу), остальные их свойства близки.
| Наименование показателя | DОТ 3 | DОТ 4 | DОТ 5 | БСК | Нева А | Нева Б | Томь |
| Температура кипения,°C, не ниже | 230 | 240 | 260 | 115 | 200 | 195 | 220 |
| Температура кипения увлажненной жидкости,°C, не ниже | 140 | 155 | 180 | — | 140 | 137 | 160 |
| Вязкость кинематическая при -40°C,мм/сек., не более | 1500 | 1800 | 900 | — | 1500 | 1500 | 1500 |
Какую ТЖ нужно применять в автомобиле, решает его изготовитель. Тормозная система автомобиля (в том числе резинотехнические и конструкционные материалы) разрабатывается под определенный тип тормозных жидкостей, поэтому не следует применять отечественные жидкости на иномарках — и не потому, что наши хуже, а импортные лучше.
Жидкости типа DОТ 3 предназначены для гидропривода тормозов барабанного типа, а также для дисковых тормозов при обычных условиях эксплуатации. Жидкости типа DОТ 4 используются на автомобилях с дисковыми тормозами, эксплуатирующихся в городских условиях ( на режимах «разгон-торможение»).
Спирто-касторовая жидкость «БСК» не может рассматриваться как ТЖ для современных автомобилей. Она была разработана для старых автомобилей времен ГАЗ-21 и застывает уже при температуре — 20° С. Жидкость «Нева» марки «А» незначительно уступает требованиям DОТ 3, а марка «Б» — не соответствует им по температуре кипения как сухой, так и увлажненной жидкости.
Тормозная жидкость DOT5 также известна, как «силиконовая» тормозная жидкость («silicone»). Ее преимущества: не разъедает краску; не поглощает воду и может быть полезна там, где абсорбция является проблемой; является совместимой с любыми резиновыми частями.
Недостатки: DOT5 нельзя смешивать с DOT3 или DOT4. Большинство проблем с DOT5 возникает, вероятно, по причине смешивания с некоторым количеством других видов тормозной жидкости. Наилучшим способом перейти на DOT5 является полная переборка гидравлической системы.
Жалобы на то, что DOT5 приводит к выходу из строя резиновых частей тормозов, были присущи, как правило, ранним формулам (композициям) DOT5. Считалось, что причиной этого было несоответствующее использование различных добавок. В последних формулах эта проблема была устранена.
Так как DOT5 не поглощает воду, любая влага, находящаяся в гидравлической системе, будет скапливаться в одном месте. Это может вызвать локальную коррозию в гидравлике. Необходима тщательная прокачка для удаления всего воздуха, находящегося в системе.
В жидкости могут сформироваться небольшие пузырьки, размер которых со временем увеличивается. Может потребоваться несколько прокачек. DOT5 является несколько компрессионной (что дает едва заметное ощущение «мягкой педали»). Точка кипения DOT5 ниже, чем у DOT4.
Тормозная жидкость DOT5.1 является относительно новой, поэтому она постоянно вводит автолюбителей в заблуждение. Этого заблуждения можно было бы избежать, если бы эту тормозную жидкость назвали бы по-другому. Обозначение «5.1» может навести на мысль, что это модификация тормозной жидкости DOT 5 на силиконовой основе.
Более естественно было бы назвать ее 4.1. или 6, так как DOT5.1 имеет гликолевую основу, так же как DOT3 и DOT4, а не силиконовую, как DOT5. Что касается принципиального характера тормозной жидкости 5.1, его можно определить, как «высокотехнологичная» тормозная жидкость DOT4, нежели чем традиционная DOT5.
Ее преимущества: DOT5.1 обеспечивает превосходную работу, по сравнению с другими тормозными жидкостями, которые рассматриваются в данной статье. У нее более высокая точка кипения, по сравнению с DOT3 или 4, как начальная, так и конечная. Фактически, конечная точка кипения (около 275 градусов С) почти такая же, как у гоночных тормозных жидкостей (около 300 градусов С), а начальная точка кипения тормозной жидкости 5.
Недостатки: DOT5.1 — не силиконовые тормозные жидкости, следовательно, они поглощают воду. DOT5.1, как DOT3 и DOT4, разъедает краску. Жидкости класса DОТ 5.1, не содержащие силикона, иногда обозначают, как DОТ 5.1 NSBBF, а силиконовые ДОТ 5- ДОТ 5 SBBF.
3. Характеристики тормозной жидкости.
Согласно стандарту FMVSS №116 DOT-4 должна иметь следующие основные характеристики:температура кипения «сухая» (то есть воды в составе не более 0,5%) не меньше 230°С.температура кипения «мокрая» (воды в составе не более 3,5%) не меньше 155°С.вязкость при -40°С не более 1800мм2/сзначение pH — не меньше 7,5 и не больше 11,5.
(это аналог щелочного числа, например у электролита оно