Войти
Тормозные колодки являются компонентом дисковых тормозов, используемых в автомобильной и других сферах. Тормозные колодки состоят из стальных опорных пластин с фрикционным материалом, прикрепленным к поверхности, обращенной к ротору дискового тормоза.
Первые тормозные колодки были изобретены Бертой Бенц, у которой во время своей первой поездки в 1888 году были изношены тормоза ее Patent-Motorwagen, обтянутые кожей поверх оригинальная древесина.
Тормозные колодки преобразуют кинетическую энергию автомобиль на тепловую энергию через трение. В тормозе [[disk brake # Calipers | находятся две тормозные колодки, поверхность трения которых обращена к ротору. Когда тормоза приводятся в действие гидравлически, суппорт зажимает или сжимает две колодки вместе на вращающемся роторе, чтобы замедлить и остановить автомобиль. Когда тормозная колодка нагревается из-за контакта с ротором, она переносит небольшое количество своего фрикционного материала на диск, оставляя на нем тускло-серый налет. Тормозная колодка и диск (оба теперь имеют фрикционный материал) затем «прилипают» друг к другу, обеспечивая трение, останавливающее автомобиль.
В дисковых тормозах обычно используются две тормозные колодки на каждый дисковый ротор. Они удерживаются на месте и приводятся в действие суппортом, прикрепленным к ступице колеса или подвеске в вертикальном положении. Однако в гоночных суппортах можно использовать до шести колодок с различными фрикционными характеристиками в шахматном порядке для оптимальной производительности. В зависимости от свойств материала, веса транспортного средства и скорости его движения скорость износа дисков может варьироваться. Тормозные колодки обычно необходимо регулярно заменять (в зависимости от материала колодок) для предотвращения износа тормозов. Большинство тормозных колодок оснащены функцией предупреждения водителя, когда это необходимо. Распространенной технологией является изготовление небольшой центральной канавки, возможное исчезновение которой в результате износа указывает на окончание срока службы колодки. Другие методы включают размещение тонкой полоски мягкого металла в канавке так, чтобы при обнажении (из-за износа) тормоза громко визжали. Износостойкий язычок из мягкого металла также может быть встроен в материал колодки, который замыкает электрическую цепь, когда тормозная колодка изнашивается, и загорается сигнальная лампа приборной панели.
Концепция тормозных колодок или дисковых тормозов в качестве альтернативы барабанным тормозам возникла, по крайней мере, еще с момента патента, выданного Ф. У. Ланчестер в 1902 году. Однако из-за высокой стоимости и неэффективности по сравнению с барабанными тормозами они не использовались широко до Второй мировой войны. Когда технология дисковых тормозов улучшилась, их характеристики быстро превзошли барабанные. Разница в производительности была наиболее заметна в 1953 году, когда Jaguar, оснащенный тормозными колодками, выиграл гонку «24 часа Ле-Мана» Гран-при на выносливость. Успех Jaguar обычно приписывают дисковым тормозам автомобиля, которые позволяли водителям приближаться к поворотам быстрее и тормозить позже, чем их противники, что в конечном итоге привело к его победе. Еще в 1963 году большинство автомобилей с дисковыми тормозами были европейского производства, а американские автомобили переняли эту технологию в конце 1960-х после изобретения фиксированных суппортов, которые сделали установку более дешевой и компактной.
Дисковые тормоза обеспечивают лучшее торможение по сравнению с барабанными тормозами. Они обеспечивают лучшую сопротивляемость «увяданию тормозов », вызванному перегревом тормозных колодок, а также способны быстро восстанавливаться после погружения в воду («мокрые» тормоза менее эффективны). В отличие от барабанного тормоза, дисковый тормоз не имеет эффекта самоусиливания - тормозная сила всегда пропорциональна давлению, приложенному к рычагу педали тормоза. Однако многие дисковые тормозные системы имеют сервоусилитель («усилитель тормозов») для уменьшения усилия водителя на педали.
Колодки дискового тормоза легче проверять и заменять, чем фрикционные накладки барабанного тормоза.
Набор колодок для высокопроизводительных дисковых тормозов Существует множество типов тормозных колодок, в зависимости от предполагаемого использования автомобиля, от очень мягких до агрессивных (например, для гонок) на более твердые, более прочные и менее агрессивные составы. Большинство производителей автомобилей рекомендуют конкретный тип тормозных колодок для своего автомобиля, но составы могут быть изменены (путем покупки колодок другого производителя или обновления до колодок с характеристиками в ассортименте производителя) в соответствии с личными вкусами и стилями вождения. Всегда следует проявлять осторожность при покупке нестандартных тормозных колодок, так как диапазоны рабочих температур могут варьироваться, например, рабочие колодки не тормозят эффективно при низких температурах или стандартные колодки выцветают при жестком движении. В автомобилях, которые страдают от чрезмерного выцветания тормозов, проблему можно свести к минимуму, установив более качественные и агрессивные тормозные колодки.
Наиболее важными характеристиками, которые учитываются при выборе материала тормозных колодок, являются следующие:
Еще одним требованием к материалам, которое учитывается, является степень сжатия тормозных колодок; если они слишком сжимаются, то ход тормоза может быть чрезмерным. Материал тормозных колодок также должен быть пористым, чтобы вода не влияла на коэффициент трения.
Асбест был добавлен в качестве обычного ингредиента в тормозные колодки после Первой мировой войны, поскольку скорость автомобилей начала расти, поскольку исследования показали, что его свойства позволил ему поглотить тепло (которое может достигать 500 ° F), при этом обеспечивая трение, необходимое для остановки транспортного средства. Однако по мере того, как со временем стала очевидной серьезная опасность асбеста для здоровья, потребовалось найти другие материалы. В странах первого мира асбестовые тормозные колодки в значительной степени были заменены неасбестовыми органическими материалами (NAO). Сегодня материалы тормозных колодок подразделяются на одну из четырех основных категорий, а именно:
Фенолформальдегидная смола часто используется в качестве связующего. Графит может служить как фрикционный материал, так и связующее. Другим обычно используемым фрикционным материалом является силикат циркония. Итальянский производитель проводит исследования по использованию цемента в качестве дешевого и менее энергоемкого вяжущего. В таблице ниже представлен состав обычных тормозных колодок.
| Состав | % по весу |
| Уайтинг (Мел) | 31,6 |
| Бронзовый порошок | 15 |
| Графит | 10 |
| Вермикулит | 16 |
| Фенольная смола | 16 |
| Стальные волокна | 6 |
| Резиновые частицы | 5 |
| " Friction Dust » | 5 |
| Песок | 3 |
| Арамидные волокна | 2 |
Выбор материалов тормозных колодок зависит от факторов окружающей среды. Например, законопроект SSB 6557, принятый в штате Вашингтон в 2010 году, ограничивает количество меди, которое разрешено использовать во фрикционных материалах, которое в конечном итоге должно быть прекращено до минимальных количеств из-за негативного воздействия высоких уровней меди на водную жизнь. Для его замены были разработаны различные комбинации материалов, хотя прямой замены пока нет. Другие материалы, такие как соединения, содержащие сурьму, изучаются.
У автомобилей разные требования к торможению. Фрикционные материалы предлагают формулы и конструкции для конкретных применений. Тормозные колодки с более высоким коэффициентом трения обеспечивают хорошее торможение при меньшем давлении на педаль тормоза, но имеют тенденцию терять эффективность при более высоких температурах. Тормозные колодки с меньшим и постоянным коэффициентом трения не теряют эффективности при более высоких температурах и стабильны, но требуют более высокого давления на педаль тормоза.
Тормозные колодки следует проверять не реже, чем каждые 5000 миль на предмет чрезмерного или неравномерного износа. Хотя износ тормозных колодок является уникальным для каждого транспортного средства, обычно рекомендуется заменять тормозные колодки каждые 50 000 миль.
Неисправности тормозных колодок могут иметь большое влияние на характеристики транспортного средства. В следующей таблице показаны некоторые типичные проблемы, которые могут быть вызваны неисправностями тормозных колодок:
| Проблема | Возможная причина |
|---|---|
| Торможение требует чрезмерного усилия на педали тормоза | Изношенные тормозные колодки, загрязненная тормозная жидкость, неисправный главный цилиндр, потеря вакуума |
| Автомобиль тянется в сторону при торможении | Накладки тормозных колодок загрязнены маслом или тормозной жидкостью, тормозные колодки не заменяются попарно, тормозные колодки неправильно установлен |
| Плохие тормозные характеристики | Накладки тормозных колодок пропитаны водой, маслом или тормозной жидкостью; Перегретые накладки тормозных колодок, изношенные тормозные колодки |
| Чувствительное торможение | Неправильные накладки тормозных колодок; Жирные накладки тормозных колодок |
| Шумное торможение (скрежет или визг при торможении) | Сильно изношенные тормозные колодки, тормозные колодки не установлены правильно |
| Вибрация при торможении | Загрязненные роторы колодки, царапины на роторах |
Национальное бюро стандартов (NBS) начало испытания тормозных материалов в США в 1920 году. Затем испытательная установка была предоставлена производителям которые хотели, чтобы они могли начать тестировать свои собственные продукты. Со временем NBS продолжило разработку новых инструментов и процедур для тестирования колодок и накладок, и эти стандарты в конечном итоге стали стандартами для Кодекса безопасности тормозов и испытаний тормозов Американского комитета по инженерным стандартам.
Испытания SAE J661 используются для Определите трение различных материалов тормозных колодок, испытав квадратную гильзу размером 1 дюйм (25 мм) с тормозным барабаном. Это испытание позволяет получить значения коэффициента трения как в горячем, так и в холодном состоянии, которые затем сочетаются с буквенным обозначением. В таблице ниже указано, какая буква соответствует каждому диапазону коэффициента трения. Примером обозначения может быть «GD», где «G» - нормальный коэффициент, а «D» - нагретый.
| Буквенное обозначение для коэффициентов трения | |
| C | <0.15 |
| D | 0,15–0,25 |
| E | 0,25–0,35 |
| F | От 0,35 до 0,45 |
| G | от 0,45 до 0,55 |
| H | >0,50 |
| Z | без классификации |
Существуют различные системы каталогизации тормозных колодок. Наиболее часто используемая система в Европе - это система нумерации WVA.
Система каталогизации, используемая в Северной Америке и признанная во всем мире, представляет собой стандартизированную систему нумерации деталей для тормозов и накладок сцепления, выпущенную Институтом стандартов материалов для трения. (ФМСИ). Миссия FMSI состоит в том, чтобы «поддерживать и улучшать эту стандартизированную систему нумерации деталей для всех дорожных транспортных средств, используемых в Северной Америке».
Тип тормозных колодок, используемых на ободные тормоза.
