Введение
Расходные поверхности в тормозных системах
Тормозные колодки и накладки являются расходными поверхностями в тормозных системах, таких как барабанные и дисковые тормоза, используемые в транспортных средствах.
История
Тормозные колодки были изобретены Бертой Бенц (женой Карла Бенца, изобретателя первого запатентованного автомобиля) во время ее долгой автомобильной поездки в августе 1888 года – первой в мире, – когда она попросила сапожника прибить кожу к тормозным колодкам. Первые асбестовые тормозные колодки были разработаны Гербертом Фродом в 1908 году. Хотя Фрод первым внедрил использование асбестовых тормозных колодок, теплоотводные свойства волокон были исследованы различными учеными, включая химика-материаловеда Гвилема Прайса, который проводил большую часть своих исследований и испытаний в Кембридже (Великобритания) и различных учреждениях, финансируемых Кембриджем.
Структура и функция
Тормозные накладки состоят из относительно мягкого, но прочного и термостойкого материала с высоким коэффициентом динамического трения (и в идеале идентичным коэффициентом статического трения), обычно закрепленного на твердой металлической подложке с помощью высокотемпературных клеев или заклепок. Полная сборка (включая накладку и подложку) часто называется тормозной колодкой или тормозным обувком. Коэффициент динамического трения "μ" для большинства стандартных тормозных колодок обычно находится в диапазоне от 0,35 до 0,42. Это означает, что сила в 1000 Ньютонов, приложенная к колодке, создаст тормозную силу, близкую к 400 Ньютонов. Существуют гоночные колодки с очень высоким μ – от 0,55 до 0,62 – и отличными характеристиками при высоких температурах. Эти колодки имеют высокое содержание железа и обычно превосходят любые другие колодки, используемые с железными дисками. Хотя эти колодки с высоким μ изнашиваются быстрее, а вместе с ними и диски, они все же являются хорошей экономически эффективной альтернативой более экзотическим и дорогим материалам. В качестве примера можно привести типичный велосипедный тормоз: подложкой является металлическая оболочка, обеспечивающая механическую поддержку, а накладкой – резиновая часть, которая контактирует с ободом при нажатии на тормоз. В большинстве современных транспортных средств система концептуально идентична, за исключением того, что обода заменены на цельные стальные (или иногда изготовленные из экзотических металлов) диски. Кроме того, в сборку колодки обычно встроен металлический язычок. Когда накладка изнашивается, язычок контактирует с ротором, создавая раздражающий звук, предназначенный для предупреждения водителя о необходимости обслуживания тормозов. Поскольку накладка является частью тормозной системы, преобразующей кинетическую энергию транспортного средства в тепло, она должна выдерживать высокие температуры без чрезмерного износа (что приводит к частой замене) или выделения газов (что вызывает потерю эффективности тормозов, то есть снижение тормозной силы). Благодаря своей эффективности, хризотиловый асбест часто использовался в составе тормозных накладок. Однако исследования, такие как исследование Национального института здоровья 1989 года, показали, что необычно высокий процент механиков, работающих с тормозами, страдает мезотелиомой плевры и брюшины, обе из которых связаны с воздействием хризотила и асбеста. Органы общественного здравоохранения обычно не рекомендуют вдыхать тормозную пыль, хризотил был запрещен во многих развитых странах, например, в Австралии в конце 2003 года, и постепенно заменяется в большинстве тормозных накладок и колодок другими волокнами, такими как синтетические арамиды. Большинство стран мира сейчас запрещают использование тормозных накладок, содержащих асбест, в целях защиты здоровья людей и окружающей среды. Безасбестовые составы являются предпочтительным выбором для большинства потребителей.
Содержание
Когда тормозная накладка изнашивается, основание или заклепки могут соприкасаться с роторами или барабанами во время торможения, что часто приводит к повреждениям, требующим восстановления или замены барабанов или роторов. Раздражающий скрип, издаваемый предупреждающим язычком, предназначен в качестве типичного звукового сигнала о необходимости замены колодок; некоторые транспортные средства также могут быть оснащены электрическими датчиками износа тормозов. Если скрип или датчик износа игнорируются слишком долго, это приведет к повреждению барабана или ротора (обычно сопровождаемому неприятным скрежещущим звуком или ощущением) вместе со снижением тормозной эффективности. Тормозная накладка также может быть загрязнена маслом или утечкой тормозной жидкости. Типичными симптомами является «биение» тормозов, когда колодки вибрируют, захватывая и отпуская поверхность ротора. Решение заключается в устранении и очистке источника загрязнения, замене поврежденных колодок и, возможно, повторной проточке или замене роторов, если они повреждены. В автомобильной отрасли потребители могут приобрести тормозные колодки с пожизненной гарантией. Эти колодки используют гораздо более твердую накладку, чем традиционные тормозные колодки, и, как правило, вызывают повышенный износ гораздо более дорогих роторов или барабанов. По этой причине потребителям следует убедиться, что новые установленные тормозные колодки соответствуют спецификациям или поставляются производителем транспортного средства. Тормозные колодки всегда следует заменять парами с обеих сторон транспортного средства, поскольку разная толщина накладок (и, возможно, типы материалов) может вызвать неравномерное торможение, заставляя транспортное средство отклоняться в сторону более эффективного тормоза. Для большинства транспортных средств замена колодок (и, следовательно, накладок) проста для механика, требует минимального количества инструментов и времени — накладки разработаны как расходный материал и, следовательно, должны быть простыми в обслуживании. Тормозные накладки также можно найти практически везде, где есть тормозные системы и сцепления, от тормозов безопасности лифтов до шпиндельных тормозов внутри видеомагнитофона. Форма и материалы часто различаются, но принцип остается тем же.
Каталогизация
Существуют различные системы каталогизации тормозных колодок. Наиболее часто используемой системой в Европе является система нумерации WVA.