Jak długo wytrzymują klocki hamulcowe?

Dwie nakładki na górze zdjęcia mają około 2 milimetry grubości i są mocno zużyte. Dolna wkładka, świeżo po wyjęciu z pudełka, ma grubość 12 milimetrów. Przeszklenie starych klocków (typowy problem) zmniejszyło ich tarcie. Zobacz więcej zdjęć hamulców. Zdjęcie: Eric Baxter

Żywotność danego zestawu klocków hamulcowych zależy od bardzo szerokiego zestawu zmiennych, od osobistego stylu jazdy po bezosobowe prawa fizyki. Mechanicy i producenci mają luźno uzgodniony zakres przebiegu od około 30 000 do 70 000 mil (48 280 do 112 654 kilometrów), ale wiele jest opowieści o klockach trwających od zaledwie 100 mil (160,9 km) do zdumiewających 100 000 mil (16 934 km)..

Te dalekosiężne liczby są zrozumiałe. Klocki są dostępne w różnych typach i składach - od kompozytów po metaliczne i ceramiczne - i są przymocowane do jeszcze bardziej oszałamiającego zestawu układów hamulcowych i tarcz, z których wszystkie mają wpływ na żywotność klocka. Do mieszanki dodaje się ciepło, ciśnienie i tarcie w ilościach, które zdumiewałyby większość kierowców. Rzeczywiście, hamulce, zwłaszcza klocki, to jedne z najciężej pracujących elementów twojego samochodu.

Na potrzeby tego artykułu zajmiemy się wyłącznie klockami hamulcowymi, to znaczy okładzinami używanymi w hamulcach szczękowych, a nie hamulcami bębnowymi. Klocki stosowane w hamulcach bębnowych nazywane są „szczękami”. Służą temu samemu celowi i często są zbudowane z tego samego lub podobnego materiału, ale działają w nieco inny sposób.

Zacznijmy od odpowiedzi na pytanie dotyczące długowieczności, patrząc na to, z czego wykonane są klocki hamulcowe lub z jakiego materiału ciernego. Zazwyczaj występują cztery rodzaje klocków: organiczne, półmetaliczne, metaliczne i syntetyczne. Każdy z tych typów ma swoją własną charakterystykę, którą należy porównać z trwałością klocków hamulcowych:

• Organiczny: Wykonane z niemetalicznych włókien połączonych w materiał kompozytowy. Materiał jest następnie poddawany obróbce modyfikatorami tarcia, w tym grafitem, sproszkowanymi metalami, a nawet łupinami orzechów. Dodawane są wypełniacze, aby zmniejszyć hałas i wpłynąć między innymi na wymianę ciepła.
• Półmetaliczne: Ta podkładka to mieszanka materiałów organicznych i metali - od stali i żelaza po miedź - formowana i łączona w celu utworzenia podkładki. Te podkładki są twardsze i bardziej odporne na ciepło.
• Metaliczny: Materiał ten, utworzony z różnych i mieszanki metali połączonych ciśnieniowo, był kiedyś szeroko stosowany w wyścigach. Postęp w dziedzinie organicznej i półmetalicznej kompozycji klocków sprawił, że metalowe klocki stały się prawie przestarzałe.
• Syntetyczny: To jest często określane jako podkładki ceramiczne. Te podkładki są wykonane z kompozytu nieorganicznego i niemetalicznego materiału, zwykle z włókna szklanego i włókien aramidowych. Te klocki ważą około połowę wagi przeciętnej klocka, są mocniejsze, mają lepszą siłę hamowania na zimno i na gorąco oraz wytrzymują znacznie dłużej niż przeciętny klocki. Kosztują też około dwa razy więcej.

W przypadku powyższych materiałów klocków najlepszą siłę hamowania można znaleźć w okładzinach organicznych. Ale ta sama siła hamowania oznacza, że ​​podczas postoju zużywa się więcej materiału klocka. Z tego powodu wkładki organiczne trwają średnio najmniej czasu. Pady półmetaliczne, które są obecnie stosowane w większości samochodów, są twardsze i trwalsze, ale nie zatrzymują się tak skutecznie, jak klocki organiczne. To samo dotyczy klocków ceramicznych, chociaż te klocki często działają dłużej, jeśli kierowca jest skłonny zapłacić cenę i mają nieco dłuższą drogę hamowania.

A ponieważ w elektrodach chodzi o zatrzymanie się, czas przyjrzeć się masie. Rzeczywistość masy lub specyficzne zatrzymanie danej masy - jak samochód - przenosi nas do fizyki stojącej za zużyciem klocków.

To zdjęcie pokazuje typowy zespół hamulca tarczowego z tarczą, klockami i zaciskiem. Zespół ten został wymieniony po zamarznięciu zacisku, a klocki zużyły się prawie do zerowej grubości. Ciepło wypaczyło wirnik i uniemożliwiło skuteczne działanie hamulców. Zdjęcie: Eric Baxter

Najprościej mówiąc, układ hamulcowy przekształca energię kinetyczną samochodu w energię cieplną za pośrednictwem urządzeń ciernych - czyli klocków. To, ile energii kinetycznej pracuje w samochodzie, zależy od jego masy (używam tego zamiennie z masą, myśląc, że nie są one dokładnie takie same), jego prędkości i tego, jak bardzo zmienia się prędkość. Z fizycznego punktu widzenia energia kinetyczna jest obliczana przez pomnożenie masy samochodu przez kwadrat jego prędkości. Iloczyn jest następnie dzielony przez 29,9, a wynikiem jest ilość energii kinetycznej w stopofuntach.

Bardziej praktyczne zastosowanie jest następujące: dwa samochody jadą z prędkością 30 mil na godzinę (48,3 km na godzinę). Jedna waży 2000 funtów (907,2 kilograma), druga 4000 funtów (1814 kilogramów). Lżejszy samochód generuje 60200 stóp-funtów (81,620 niutonometrów) energii kinetycznej, cięższy samochód generuje 120 400 stóp-funtów (163,240 niutonometrów) energii kinetycznej.

Nasz teoretyczny samochód jedzie i generuje moment obrotowy, aw zasadzie nic się nie dzieje, dopóki kierowca nie naciśnie hamulca. Wtedy dzieje się cała masa rzeczy. Hamulce muszą przezwyciężyć bezwładność dynamiczną (samochód w ruchu) i wymusić bezwładność statyczną (spowodować zatrzymanie samochodu). Czyni to poprzez zmianę energii kinetycznej na energię cieplną lub ciepło - i generuje bardzo dużo. Nakładki na mniejszym samochodzie jadącym 60 mil na godzinę (96,6 kilometrów na godzinę) osiągną około 450 stopni Fahrenheita (232,2 stopni Celsjusza) podczas zatrzymania awaryjnego. Może to oczywiście wpłynąć na żywotność podkładki. Lub mówiąc prościej, za każdym razem, gdy kierowca zatrzymuje się lub jedzie na hamulcu, klocki zużywają się, nagrzewają się i giną tylko trochę.

Ostatnia część tego długiego równania dotyczącego żywotności klocków nie ma bezpośredniego związku z klockami. Pamiętaj, że klocki muszą dociskać się do wirnika, aby spowolnić samochód. Odbywa się to za pomocą zestawu zacisków, a klocki są dociskane do wirnika.

Wirnik może wyglądać jak prosty kawałek metalu, ale został specjalnie zaprojektowany do współpracy z zaciskami i klockami. Masa wirnika, a także wbudowane żebra cieplne pomagają rozproszyć część energii cieplnej powstałej podczas hamowania i wydłużają żywotność klocka. Powierzchnia ma również specyficzne wykończenie, które jest wystarczająco gładkie, aby przedłużyć żywotność klocka, ale wystarczająco szorstkie, aby umożliwić skuteczne hamowanie.

Podobnie zaciski muszą działać, aby prawidłowo przyłożyć tłok i docisnąć klocki w razie potrzeby, a także zwolnić, gdy nie są potrzebne. Zakleszczony lub zakleszczony zacisk może oznaczać, że okładzina jest w stałym lub zbyt częstym kontakcie ciśnieniowym z wirnikiem. Zwiększa to energię cieplną i przedwczesne zużywanie się podkładki.

Zmienne dotyczące żywotności klocków hamulcowych są tak szerokie, że ustawienie określonej żywotności jest prawie niemożliwe - chociaż 30 000 do 50 000 mil (48 280 do 80 467 kilometrów) dla klocków półmetalicznych to dobry szacunek. Nawet rodzaj przekładni, jaką dysponuje samochód, może wpływać na żywotność klocka. Kierowcy z manualną skrzynią biegów, którzy wiedzą, jak zmienić bieg, aby kontrolować prędkość, zobaczą dłuższą żywotność hamulca niż kierowcy z automatyczną skrzynią biegów. Z drugiej strony, ludzie, którzy jeżdżą na hamulcach lub bardzo mocno hamują, często widzą, że żywotność klocków zmniejsza się o połowę, gdy prosta zmiana stylu jazdy może zaoszczędzić im pieniądze.

Biorąc pod uwagę tę różnorodność, najlepszym sposobem radzenia sobie z żywotnością klocków jest sprawdzanie ich podczas rutynowych wymian oleju. Zestaw mierników zużycia klocków hamulcowych można wykorzystać do pomiaru zużycia, a dobry sklep może powiedzieć, ile materiału ciernego pozostało na klocku i jak długo powinny one wytrzymać. Wiele padów ma również wskaźniki dźwiękowe. Mały kawałek metalu, zwykle zacisk sprężynowy, przymocowany do jednej z klocków. Kiedy okładzina się zużywa, klipsy ocierają się o wirnik i wydają piszczący dźwięk.

Niezależnie od tego, jak długo wytrzymują typowe klocki hamulcowe, zawsze zwracaj uwagę na oznaki zepsutego hamulca - zanikanie mocy, utratę mocy, gdy hamulce się nagrzewają, czy szarpanie na jedną lub drugą stronę podczas hamowania. Wszystkie te oznaki wskazują, że klocki hamulcowe się zepsują, a hamulce mają kluczowe znaczenie dla dobrego działania samochodu.

Aby uzyskać więcej informacji na temat klocków hamulcowych i innych powiązanych tematów, skorzystaj z łączy na następnej stronie.

Powiązane artykuły

• 10 najlepszych technologii samochodów codziennego użytku pochodzących z wyścigów
• Czy możesz złożyć własny samochód?
• Jak długo działają silniki samochodowe?
• Jak długo trwają transmisje?
• Jak długo powinna działać sprężarka powietrza w samochodzie?
• Czy opony samochodowe powinny mieć datę ważności?
• Co to jest wskaźnik żywotności oleju?
• Co nowego w technologii olejów syntetycznych?
• Czy naprawy samochodów w przyszłości okaleczą Cię finansowo??

Źródła

• Baxter, Eric. Chrysler Certified Brake Technician - poziom 3, lipiec 2010.
• Chamberlain, Kenneth. Chrysler Certified Brake Technician - Poziom 4. Osobisty wywiad. Prowadzone w dniach 6-8 lipca 2010 r.
• Erjavec, Jack. „Hamulce samochodowe”. Delmar Learning. 2004. (lipiec 2010)