Почему “керамика” бесполезна в пробках и как выбрать колодки по цвету
04.05.2019 Автор: Мастер Сервис 10764
Покажите современному водителю деревянные колодки с кожаной накладкой и скажите, что ЭТИМ можно что-то остановить, — он покрутит пальцем у виска. Чтобы эффективно и безопасно остановить современный автомобиль, нужно рабочее давление 80 бар и невероятная сила трения. На привычных для нас скоростях деревяшки и кожаные лоскуты сотрутся в прах и сгорят за секунды.
Тормоза автомобиля — система, состоящая из нескольких узлов. Элементы, которые участвуют в механическом процессе торможения за счет силы трения, — это диск (барабан) и колодки. Гидравлическая часть системы позволяет скобам суппортов двигаться быстро, а колодкам прижиматься с силой, достаточной, чтобы остановить автомобиль. Но колодку мало прижать — будь она гладкой, металл просто скользил бы о металл диска, нагреваясь и эффектно разбрасывая искры. На этом все.
Строение тормозной колодки
Чтобы колодка была эффективной, ее рабочая поверхность должна быть не гладкой.
Однако тормозная колодка — это не просто металлическая пластина, на которую сверху прилеплен кусок шершавого материала. Хорошая колодка — это многослойный пирог, в котором каждый слой выполняет свою функцию.
Учитывая, что тормоза работают в экстремальных условиях, к колодкам предъявляются особые требования. Они:
- эффективны при любых погодных условиях — в дождь, снег, в грязи;
- не “плывут” от интенсивного нагрева;
- показатели трения не меняются даже при резких перепадах температуры;
- не крошатся, фрикционный слой остается равномерным;
- устойчивы к коррозии, в том числе, химической под действием масел, антифриза, тормозной жидкости;
- не пропускают тепло через себя, отводят тепло от суппорта (не позволяют нагреться цилиндрам и закипеть тормозной жидкости);
- не портят диск/барабан;
- не шумят.
Основные компоненты колодки
Структура тормозной колодки
Основные слои, из которых состоит любая колодка: стальная основа, адгезивный (клеевой) и фрикционный слои.
Производители премиум-сегмента добавляют противошумное и антикоррозийное покрытие, притирочный и теплоизолирующий слои, а также делают дополнительные пропилы на рабочей поверхности, через которые с поверхности колодки отводится тепло и продукты износа (у особо продвинутых — перфорация).
Очень важно, какой клей использует производитель, — будет неожиданно и неприятно, если фрикционная накладка отвалится в самый ответственный момент.
Большое значение имеет и форма колодки, по сути, пятно контакта с диском, — колодка должна идеально прилегать к диску, обеспечивать эффективное торможение и изнашивать диск равномерно.
Также на колодке обязательно должен быть хотя бы механический датчик износа.
Самый важный элемент тормозной колодки — фрикционная накладка (компаунд), которая определяет тормозящие свойства, срок службы самой колодки и насколько быстро будет изнашиваться тормозной диск.
Эффективность компаунда напрямую зависит от “рецепта” — и многие производители экспериментируют, добавляя в состав те или иные материалы, чтобы усовершенствовать определенные свойства колодок. Стандартный состав фрикциона может включать до 50 компонентов в четко выдержанных пропорциях. Понятно, что полным рецептом не поделится ни один производитель, можно только сказать, что поддерживается некий баланс между преимуществами и недостатками. Например, можно повысить износоустойчивость колодки, но шуметь она будет сильнее.
Виды компаундов тормозных колодок
Колодки делят на виды по армирующему материалу — основе фрикционной смеси. От него зависит термостойкость, прочность и стабильность колодки.
Раньше колодки делились на асбестовые и безасбестовые. Уже писано-переписано о вреде асбеста, поэтому ни один уважающий себя современный производитель не использует его.
Сейчас колодки делятся на:
- Полуметаллические. От 30 до 65% основы составляют металлические компоненты, которые улучшают показатели теплоотдачи: стальная проволока, стружка, медный порошок, железо, которые связываются графитовым композитом. Такие колодки отлично выдерживают высокие температуры, но сильно шумят, плохо работают на морозе, требуют предварительного прогрева, быстро изнашиваются сами и убивают тормозной диск. Стоят недорого, и на этом преимущества заканчиваются.
- Органические. В основе волокна кевлара, стекла, резина и другие полимеры, которые усилены мелкой стальной стружкой, которая и выступает основным тормозящим элементом. Связующая масса — органическая смола. В качестве сухой смазки используют графит, который защищает колодки от преждевременного износа. Органические колодки мягкие и тихие, но очень пыльные и недолговечные — ходят около 20 тысяч км, не любят влагу и сильный нагрев. Если вдруг решили поактивничать на дороге, органика может подставить и банально поплывет: при высоких температурах уменьшается коэффициент трения и сцепление диска с колодкой, а тормозной путь увеличивается. К тому же, их приходится докатывать, чтобы рабочий слой сформировался окончательно. Подойдут, если вы всегда ездите спокойно.
- Низкометаллическая органика. По составу похожи на органические, плюс, немного чермета или его оксидов (30%), которые обеспечивают лучшее торможение и устойчивость к температурам 600-800°С. Не слишком хорошо отводят тепло, достаточно шумные, изнашивают диски — чтобы их уберечь, повышают содержание графита. Эффективны для интенсивной езды.
- Керамические. Самые продвинутые. Нет, они сделаны не из глины, а называются керамическими от названия технологии, по которой изготавливаются. По керамической технологии материалы сначала измельчают в порошки, которые затем перемешивают, формуют и спекают. При спекании частицы соединяются в монолит, поэтому керамические колодки достаточно твердые, устойчивы к высоким температурам, хорошо отводят тепло и не портят диски. В керамических компаундах меньше металла и графита. Дорогие.
Сочетают преимущества органических и полуметаллических колодок. Не мягкие и не твердые, хорошо работают на высоких температурах, которые в условиях города развить невозможно.
Как подобрать колодки
Сначала напомним, что в подавляющем большинстве случаев на колеса передней и задней оси устанавливают разные колодки. Почему?
Все просто: эффективность торможения распределяется по осям не одинаково. Поэтому на многих легковых автомобилях популярна схема — впереди дисковые, сзади барабанные тормоза. Дисковые тормоза более стабильны, поэтому их и ставят вперед. Значит, передние колодки принимают на себя до 70% нагрузки и изнашиваются в среднем в три раза быстрее.
Соответственно, фрикционные накладки в тормозных механизмах тоже отличаются — и по форме, и по способу изготовления, и по составу. Тем не менее, передние и задние тормоза должны правильно взаимодействовать и останавливать колеса одновременно, т.к. преждевременно заблокированные колеса любой оси делают автомобиль неуправляемым.
Чтобы выбрать и купить колодки, не нужно изучать состав компаунда — производители уже позаботились обо всем и размещают на самой колодке и упаковке исчерпывающую информацию.
Итак, на что обратить внимание.
- Маркировка по температуре. Рабочая температура предопределяет условия использования колодок — неспешная езда, гонки, передвижение по городу разной интенсивности.
- Черные — обычные повседневные, рабочая температура до 400°С.
- Зеленые — высокотемпературные, увеличенный коэффициент трения, 600-650°С. Подходят для активного, агрессивного вождения.
- Красные — для трековых и гоночных авто, максимальная температура 750°С. Подходят для частого прерывистого торможения на высокой скорости.
- Желтые (голубые, синие) — эксплуатируются в тяжелых условиях, для стритрейсинга, трека. У них повышенный коэффициент трения, максимальная рабочая температура 900°С. Эти колодки начинают эффективно работать после 100-200°С, т.е. требуют предварительного нагрева.
- Оранжевые — узкоспециализированные трековые, до 1000°С.
- Маркировка по коэффициенту трения
Коэффициент трения — главный показатель, именно сила трения останавливает автомобиль.
Средний показатель трения — 0,35 — 0,45.
Ну с показателем ниже 0,35 все ясно — плохое трение = плохое торможение. Показатель выше 0,45/0,55, казалось бы, отлично — хорошее трение, хорошее торможение. Отлично, но не всегда.
Колодки с высоким показателем трения созданы останавливать автомобиль, который мчится с огромной скоростью, мгновенно. Теперь представьте, где вы окажетесь, затормозив на таких колодках, например, на VW Polo? Правильно, в кювете вверх колесами. Потому что передняя часть авто уже остановилась, а задняя еще едет (точнее, уже оторвалась от земли в кувырке).
На таких колодках нельзя ездить по покрытиям, где чередуются участки с хорошим и плохим сцеплением — например, асфальт-гололед-асфальт и так постоянно. Плюс, колодки с высоким показателем трения требуют от водителя особого мастерства и отличной реакции. Поэтому такие колодки ставят на спортивные автомобили.
На колодке коэффициент трения обозначается двумя буквами: первая показывает коэффициент при температуре колодки 95°С в пятне контакта с диском, вторая — при температуре 316°С.
Что еще должно быть на колодке?
- логотип фирмы-производителя;
- каталожный номер производителя;
- номер партии;
- международный номер по классификации WVA;
- знак соответствия сертификату ЕС с номером одобрения ЕСЕ-R90.
От чего зависит цена тормозных колодок?
Условно тормозные колодки делятся на несколько категорий:
- І, поставки на конвейер, О.Е — изготавливаются для автозаводов, соответствуют всем требованиям автопроизводителей. Часть партий поступает и в свободную продажу. Продаются в упаковке автобренда или компании-производителя (например, PAGID или VAG/Audi). Это самые дорогие колодки, продавцы называют их “оригинал”.
- ІІ, поставки на рынок запчастей, Aftermarket — производятся для свободной продажи. Дешевле “оригиналов” на 30-70%. Чтобы снизить цену, производители несущественно меняют рецептуру смесей для компаундов. Кстати, один концерн может выпускать колодки и І, и ІІ класса.
- ІІІ, поставки на экспорт — стоят на 70-80% дешевле оригиналов. Используются максимально простые смеси для фрикционов.
Если вы выбираете колодки для себя, покупайте деталь І или ІІ категории. Для авто на продажу сгодятся колодки из ІІІ категории (только не забудьте предупредить об этом покупателя).
Грустно, но факт: универсальных колодок не существует. Выбирая колодки, вы должны отталкиваться от того, как вы ездите, где вы ездите, какой у вас автомобиль, чтобы потом не пенять на колодки. Потому что, например, для неспешных перемещений по городу и движения в пробках совершенно не нужны дорогущие спортивные Brembo — они будут просто неэффективны. Так же, как мягкие органические — на треке, которые просто сотрутся в пыль и сгорят.
В принципе, производители указывают всю необходимую информацию, чтобы вы могли выбрать оптимальные колодки. Но на всякий случай понимать взаимосвязь материалов, температур и коэффициентов трения все-таки стоит — кто предупрежден, тот вооружен.
Источник
Состав тормозных колодок: конструкция и нагрузки
Тормозные колодки – наиболее важный элемент тормозной системы. Именно от них зависит эффективность работы тормозов. Хорошие, правильные колодки будут не только долго и надежно выполнять свои функции, но и сохранят тормозной диск или барабан целым и невредимым долгие годы. Наоборот, плохие, некачественные колодки могут испортить тормозной диск, проделав в нем глубокие канавы, и т. д.
Тормозные колодки для дисковых тормозов
Тормозные колодки бывают разными. Причем речь идет не о конструкции и дизайне, а в первую очередь о материале фрикционных накладок, которые собственно и осуществляют торможение. Фрикционных смесей на сегодня существует превеликое множество. У каждой фирмы своя рецептура и свои ингредиенты. В состав смеси могут входить 15 и более различных компонентов. Их пропорции четко выдержаны. Любое изменение доли того или иного компонента может существенно изменить свойства будущих тормозных накладок, вплоть до их полной неработоспособности.
Основа фрикционной смеси – армирующий компонент. Именно от него зависит прочность, термостойкость и стабильность тормозных свойств изделия. В последние годы сложились устойчивые виды фрикционных изделий, получивших свое название, именно основываясь на их армирующем компоненте. Выделяются асбестовые, безасбестовые и органические (на основе органических волокон) компоненты.
Первые, как видно из названия, в качестве армирующего элемента используют асбест. Вредность этого материала для человека уже стала притчей во языцех. Во многих руководствах по ремонту и обслуживанию автомобилей говорится, что менять асбестосодержащие тормозные колодки и даже снимать колеса (если у вас такие тормоза) необходимо предельно осторожно, заблаговременно позаботившись о защите органов дыхания и зрения.
Безасбестовые представляют собой фрикционный материал, в котором роль армирующего компонента выполняют иные составляющие. Это может быть стальная вата, медная, латунная стружка, различные полимерные композиции и т. д. В бюджетных колодках производители используют смесь органических и неорганических волокон, балансируя между коэффициентом трения, изностойкостью и конечной ценой колодки. Если речь идет о дорогих колодках, хотя и предназначенных для дорожных автомобилей, то производители могут включать гранулы мягких металлов и искусственного графита, кевларовых и карбоновых волокон, таким образом увеличивая термостабильность фрикционного материала.
Самые современные на данный момент фрикционные материалы выполняют на основе органических волокон. У таких колодок наилучшие тормозные свойства. Недаром именно они устанавливаются на современные болиды Формула-1, где нагрузки на тормоза (по меркам городских автомобилей) просто запредельные. Ведь им приходится за считанные секунды или даже доли секунды снижать скорость машины с 300 до 60 км/ч. К сожалению, как и любых высокотехнологичных и наукоемких изделий, стоимость таких колодок доступна лишь таким «денежным» видам автоспорта.
И еще раз вспомним о тепле. Колодки также должны охлаждаться, но, в отличие от дисков, они как раз должны не пропускать тепло через себя. Нагреваясь, сами, они обязательно начнут греть рабочие тормозные цилиндры, а они, в свою очередь, тормозную жидкость, и если она закипит, тормоза перестанут работать, со всеми вытекающими последствиями. Вот почему столь важно обеспечить тепловой барьер между фрикционными накладками и металлической основой тормозной колодки.
Нагрузки на передние и задние тормозные колодки
При торможении передние тормозные колодки испытывают основную нагрузку, поэтому они изнашиваются быстрее задних тормозных колодок. Часто приходится слышать, что пока поменяешь задние тормозные колодки, износишь три раза передние тормозные колодки. В принципе, соотношение 1:3 верное.
Многие производители ставят на передние и задние тормозные колодки специальные устройства, предупреждающие об износе этого компонента. Они бывают механические и электронные. В первом случае изношенная задняя или передняя тормозная колодка начинает неприятно скрипеть. Во втором – в случае износа передней или задней тормозной колодки на панели приборов зажигается специальный индикатор.
При замене тормозных колодок лучше поменять все колодки. Например, если вы меняете задние тормозные колодки, то поменяйте колодки сразу на обоих задних колесах. В случае передних тормозных колодок поступайте аналогично. Это позволит избежать ситуации, когда новые и уже износившиеся колодки будут по-разному тормозить колеса, отчего автомобиль будет терять в управляемости.
Фрагменты статьи Ю.Буцкого и В.Карпицкого “О тормозных колодках потребителю – только факты”
Физика безопасности
Фрикционная накладка- важнейшая деталь тормозной колодки. Основные ее задачи- получение необходимых сил трения в процессе торможения и обеспечение стабильности коэффициента трения при изменении скорости вращения тормозного диска и давления в системе. Естественное желание изготовителей автомобилей (как, впрочем, и разработчиков и производителей тормозных накладок)- получение коэффициента трения, близкого к константе при любых условиях эксплуатации. Выполнить это требование нелегко, о чем свидетельствует весь мировой опыт. Можно говорить лишь о поиске оптимального сочетания свойств накладки.
Большинство современных тормозных накладок имеет коэффициент трения 0,35-0,45. Почему так? Чем плохи значения 0,28 или, положим, 0,55? С первой цифрой все понятно: заниженные фрикционные свойства приводят к увеличению времени торможения и тормозного пути, что отрицательно сказывается на безопасности. А хороши ли высокие фрикционные свойства? На первый взгляд — да. Но только на первый. На деле же увеличение коэффициента трения сужает диапазон воздействий на педаль от начала торможения до блокировки колес. И начинаются неприятности.
Судите сами: блокировка приводит к скольжению или юзу. Это недопустимо, как минимум, по двум причинам. Во-первых, ухудшаются устойчивость и управляемость автомобиля. Ведь сцепление колес с дорогой становится одинаковым во всех направлениях — что в курсовом, что в боковом. Во-вторых, увеличивается тормозной путь, поскольку сцепление с дорогой при скольжении колес значительно меньше, чем при качении.
Поэтому при высоком коэффициенте трения накладок требуется осторожность в «топтании педали», определенные навыки вождения и быстрая реакция. Особо опасны дороги, где чередуются участки с хорошим и плохим сцеплением колеса. Например, асфальт, гололед, асфальт, снег, снова гололед и это тянется на много километров. Или так: слева асфальт, а справа, ближе к обочине, жидкая грязь. В подобных ситуациях на машинах без ABS торможение может привести к потере управляемости и непредсказуемым последствиям. Такие случаи особенно опасны в условиях интенсивного движения с высокой скоростью.
О конструкции: взаимодействие осей
В подавляющем большинстве случаев на передней и задней осях автомобиля устанавливаются разные тормозные механизмы. Секрет прост: осям требуется неодинаковая эффективность торможения. Сегодня на многих легковых автомобилях и легких грузовиках наиболее распространена система Д-Б — то есть с дисковыми механизмами на передней оси и барабанными — на задней. Тормозные накладки в этих схемах различны — и по технологии изготовления и по набору компонентов фрикционной композиции. Однако они должны правильно взаимодействовать, то есть иметь согласованные фрикционные характеристики.
Напомним, что опережающая блокировка колес передней оси нарушает управляемость автомобиля, а опережающая блокировка колес задней оси приводит к потере устойчивости, провоцируя занос и опрокидывание. Поэтому эффективность торможения каждой из осей должна находиться строго в своих рамках — это и есть основа безопасности. Коэффициент трения зависит от давления между накладкой и контртелом (диском или барабаном), от скорости и, конечно, от температуры.
Более стабильными являются дисковые тормозные механизмы. Они в меньшей степени теряют эффективность с ростом указанных факторов. Кроме того, им не так страшно попадание воды, масла и грязи на поверхности трения. А вот накладки барабанных тормозов более капризны. Многие знакомы с ситуацией, когда после форсирования большой лужи барабанные тормозные механизмы просто-напросто перестают работать. При интенсивном пользовании тормозами эффективность торможения каждой из осей автомобиля изменяется — причем (внимание!) не пропорционально друг другу. Отсюда видно, сколь легко может быть нарушено правильное взаимодействие передних и задних механизмов в процессе торможения.
Источник
