Bremseklods - Brake pad
Bremseklodser er en komponent i skivebremser, der bruges i bilindustrien og andre applikationer. Bremseklodser består af stålplader med friktionsmateriale bundet til overfladen, der vender mod skivebremserotorerne.
Fungere
Bremseklodser konverterer køretøjets kinetiske energi til termisk energi gennem friktion . To bremseklodser er indeholdt i bremsen med deres friktionsoverflader vendt mod rotoren. Når bremserne aktiveres hydraulisk , klemmer eller klemmer tykkelsen de to puder sammen på den roterende rotor for at bremse og stoppe køretøjet. Når en bremseklods opvarmes på grund af kontakt med rotoren , overfører den små mængder af dets friktionsmateriale til skiven og efterlader en kedelig grå belægning på den. Bremseklodsen og skiven (begge nu med friktionsmaterialet) "klæber" derefter til hinanden, hvilket giver den friktion, der stopper køretøjet.
I skivebremser er der normalt to bremseklodser pr. Skiverotor. Disse holdes på plads og aktiveres af en tykkelse fastgjort til hjulnavet eller affjedringen lodret. Racerkalibre kan dog bruge op til seks puder med varierende friktionsegenskaber i et forskudt mønster for optimal ydeevne. Afhængig af materialets egenskaber, køretøjets vægt og de hastigheder, det køres med, kan slidhastigheder på skiver variere. Bremseklodserne skal normalt udskiftes regelmæssigt (afhængigt af belægningens materiale) for at forhindre bremsefade. De fleste bremseklodser er udstyret med en metode til at advare føreren, når dette skal gøres. En almindelig teknik er fremstilling af en lille central rille, hvis eventuelle forsvinden ved slid angiver slutningen på en pads levetid. Andre metoder omfatter anbringelse af en tynd strimmel blødt metal i en rille, således at bremserne hviner hørbart når de udsættes (på grund af slid). En blød metalslidfane kan også være indlejret i belægningsmaterialet, der lukker et elektrisk kredsløb, når bremseklodsen slides tyndt og tænder et advarselslys på instrumentbrættet.
Historie
Begrebet bremseklodser eller skivebremser som et alternativ til tromlebremser havde eksisteret mindst lige så tidligt som et patent af FW Lanchester i 1902. På grund af høje omkostninger og ineffektivitet i forhold til tromlebremser blev de imidlertid normalt ikke implementeret før efter World 2. krig . Når først skivebremse -teknologien blev forbedret, overgik bremseevnen hurtigt tromlebremsernes. Ydelsesforskellen blev mest markant udstillet i 1953, da en Jaguar udstyret med bremseklodser vandt 24 timers Le Mans Grand Prix of Endurance -løb. Jaguars succes skyldes almindeligvis bilens skivebremser, som gjorde det muligt for bilisterne at nærme sig sving hurtigere og bremse senere end deres modstandere, hvilket i sidste ende førte til dens sejr. Så sent som 1963 var størstedelen af biler, der brugte skivebremser, fremstillet i Europa, hvor amerikanske biler tog teknologien i slutningen af 1960'erne efter opfindelsen af faste kalibre, der gjorde installationen billigere og mere kompakt.
Teknologi
Skivebremse fordele
Skivebremser giver bedre standseffekt i forhold til tromlebremser . De giver bedre modstand mod " bremsefade " forårsaget af overophedning af bremseklodser og er også i stand til hurtigt at komme sig efter nedsænkning (våde bremser er mindre effektive). I modsætning til en tromlebremse har skivebremsen ingen selvservoeffekt-bremsekraften er altid proportional med det tryk, der påføres bremsepedalhåndtaget. Mange skivebremsesystemer har dog servoassistance ("Brake Booster") til at reducere førerens pedalindsats.
Skivebremseklodser er lettere at inspicere og udskifte end tromlebremsefriktionsforing.
Typer
Der er mange typer bremseklodser afhængigt af køretøjets tilsigtede anvendelse, fra meget bløde og aggressive (f.eks. Racerapplikationer) til hårdere, mere holdbare og mindre aggressive forbindelser. De fleste bilproducenter anbefaler en bestemt slags bremseklodser til deres køretøj, men forbindelser kan ændres (enten ved at købe et andet mærke af klodser eller opgradere til en præstationspude i en producents sortiment) i henhold til personlig smag og køremåde. Der skal altid udvises forsigtighed, når man køber ikke-standardiserede bremseklodser, da driftstemperaturområderne kan variere, f.eks. At ydeevne-bremseklodser ikke bremser effektivt, når koldt eller standard-klodser falmer under hård kørsel. I biler, der lider af overdreven bremsefade , kan problemet minimeres ved at installere bedre kvalitet og mere aggressive bremseklodser.
Materialer
De vigtigste egenskaber, der tages i betragtning ved valg af bremseklodsmateriale, er som følger:
- Materialets evne til at modstå bremsefade, forårsaget af en temperaturstigning, materialet vil opleve ved omdannelse af kinetisk energi til termisk energi.
- Virkningen af fugt på bremsen falmer. Alle bremser er designet til at modstå mindst midlertidig udsættelse for vand.
- Evnen til hurtigt at komme sig efter forøget temperatur eller fugt og udvise omtrent de samme friktionsniveauer på ethvert tidspunkt i tørre- eller køleprocessen.
- Den friktionskoefficient af moderne bremseklodser skal være lav nok forhindrer låsning af hjulene, men høj nok til at tilvejebringe tilstrækkelig bremseevne. Friktionskoefficienter er typisk mellem 0,3 og 0,5 for bremseklodser.
- Evnen til at modstå slid på grund af friktion, men ikke i det omfang, rotorslitage forekommer hurtigere end bremsemateriale ofres.
- Materialets evne til at give en jævn og jævn kontakt med rotoren eller tromlen i stedet for et materiale, der går i stykker eller forårsager gruber, buler eller andre skader på overfladen ved kontakt.
- Evnen til at anvende passende friktionskraft, mens den også fungerer stille.
Et andet materielt krav, der overvejes, er, hvor bremseklodser der er komprimerbare; Hvis de er for komprimerbare, kan bremsekørsel være for stor. Bremseklodsmateriale skal også være porøst, så vand ikke påvirker friktionskoefficienten.
Asbest blev tilføjet som en almindelig ingrediens til bremseklodser efter WWI, da bilhastighederne begyndte at stige, fordi forskning viste, at dets egenskaber tillod det at absorbere varmen (som kan nå 500 ° F), mens den stadig gav den nødvendige friktion for at stoppe en køretøj. Da de alvorlige sundhedsrelaterede farer ved asbest til sidst begyndte at blive tydelige, måtte der imidlertid findes andre materialer. Asbestbremseklodser er stort set blevet erstattet af ikke-asbestorganiske (NAO) materialer i lande i første verden. I dag klassificeres bremseklodsmaterialer i en af fire hovedkategorier som følger:
- Ikke -metalliske materialer - disse er fremstillet af en kombination af forskellige syntetiske stoffer, der er bundet til en komposit, hovedsageligt i form af cellulose , aramid , PAN og sintret glas. De er skånsomme mod rotorer, men producerer en rimelig mængde støv og har dermed en kort levetid.
- Halvmetalliske materialer - syntetisk blandet med varierende mængder af flagerede metaller. Disse er hårdere end ikke-metalliske puder, mere fade-resistente og længerevarende, men på bekostning af øget slid på rotoren/tromlen, som derefter skal udskiftes før. De kræver også mere aktiveringskraft end ikke-metalliske klodser for at generere bremsemoment.
- Fuldt metalliske materialer - disse puder bruges kun i racerkøretøjer og er sammensat af sintret stål uden syntetiske tilsætningsstoffer. De er meget langvarige, men kræver mere kraft til at bremse et køretøj, mens de hurtigere slides af rotorerne. De har også en tendens til at være meget højt.
- Keramiske materialer - Bestående af ler og porcelæn, der er knyttet til kobberflager og filamenter, er disse et godt kompromis mellem metalpudernes holdbarhed, greb og fadebestandighed af den syntetiske sort. Deres største ulempe er imidlertid, at i modsætning til de tre foregående typer, på trods af tilstedeværelsen af kobberet (som har en høj varmeledningsevne), afleder keramiske puder generelt ikke varmen godt, hvilket i sidste ende kan forårsage bremseklodser eller andre komponenter i bremsningen system til fordrejning. Men fordi de keramiske materialer får bremselyden til at blive forhøjet ud over menneskelig hørelse, virker de usædvanligt stille.
Phenolformaldehydharpiks bruges ofte som bindemiddel . Grafit kan tjene som et friktionsmateriale såvel som bindemiddel. Et andet friktionsmateriale, der almindeligvis anvendes, er zirconiumsilicat . En italiensk producent forsker i at bruge cement som et billigt og mindre energikrævende bindemiddel. Tabellen herunder skitserer sammensætningen af en almindelig bremseklods.
| Bestanddel | vægtprocent |
| Hvilling (kridt) | 31.6 |
| Bronzepulver | 15 |
| Grafit | 10 |
| Vermiculite | 16 |
| Fenolharpiks | 16 |
| Stålfibre | 6 |
| Gummipartikler | 5 |
| "Friktionsstøv" | 5 |
| Sand | 3 |
| Aramidfibre | 2 |
Der er miljøfaktorer, der styrer valget af bremseklodser. For eksempel begrænser lovforslaget SSB 6557, der blev vedtaget i staten Washington i 2010, den mængde kobber, der må bruges i friktionsmaterialer, og som i sidste ende skal udfases til sporing af mængder på grund af den negative indvirkning af høje kobberniveauer på vandlevende organismer. Til substitution er forskellige materialekombinationer blevet udviklet, selvom der ikke er nogen direkte udskiftning endnu. Andre materialer, såsom forbindelser fremstillet med antimon, undersøges.
Køretøjer har forskellige bremsekrav. Friktionsmaterialer tilbyder applikationsspecifikke formler og designs. Bremseklodser med en højere friktionskoefficient giver god bremsning med mindre krav til bremsepedalens tryk, men har en tendens til at miste effektivitet ved højere temperaturer. Bremseklodser med en mindre og konstant friktionskoefficient mister ikke effektivitet ved højere temperaturer og er stabile, men kræver højere bremsepedaltryk.
Vedligeholdelse og fejlfinding
Bremseklodser bør kontrolleres mindst hver 5000 km for overdreven eller ujævn slitage. Selvom slid på bremseklodser er unikt for hvert køretøj, anbefales det generelt, at bremseklodser udskiftes hver 50.000 miles.
Fejl ved bremseklodser kan have mange virkninger på et køretøjs ydeevne. Følgende diagram skitserer nogle almindelige problemer, der kan skyldes funktionsfejl i bremseklodser:
| Problem | Mulig årsag |
|---|---|
| Bremsning kræver en unormal mængde kraft
på bremsepedal |
Slidte bremseklodser, forurenet bremsevæske, defekt bremsekaliper, defekt hovedcylinder, tab af vakuum, tab af bremsevæske |
| Bilen trækker til siden ved bremsning | Defekt bremsekaliper, begrænsning i hydrauliksystemet, bremsebelægning (er) forurenet med olie eller bremsevæske, bremseklodser udskiftes ikke i par, bremseklodser er ikke monteret korrekt, |
| Dårlig bremseevne | Bremsebelægning (er) gennemblødt med vand, olie eller
bremsevæske; Overophedede bremsebelægninger, slidte bremseklodser, defekt hovedcylinder, lækage af bremsevæske, luft i bremsevæske, forkert justerede bremsesko, kogende bremsevæske |
| Følsom bremsning | Forkert bremsebelægning; Fedtet bremseklodser, defekt doseringsventil, forkert justeret hovedcylinderstang |
| Støjende bremsning (slibning eller skrigende lyde
ved bremsning) |
Ekstremt slidte bremseklodser, bremseklodser er ikke korrekt monteret, defekt eller manglende bremseklodser |
| Vibrationer under opbremsning | Forurenede rotorer eller puder, skæve rotorer, runde tromler, ABS -aktivering |
Test af materialer
Den National Bureau of Standards (NBS) begyndte at teste af bremse materiale i USA i 1920. teste opsætningen blev derefter delt med producenter, der ønskede dem, så de kunne begynde at teste deres egne produkter. Over tid fortsatte NBS med at udvikle nye instrumenter og procedurer til test af elektroder og foring, og disse standarder blev til sidst standarderne for American Engineering Standards Committee's Safety Code for Brakes and Brake Testing.
SAE J661 -test bruges til at bestemme friktionen af forskellige bremseklodsmaterialer ved at teste en 25 mm (1 tommer) firkant med en bremsetromle. Denne test giver værdier både en varm og kold friktionskoefficient, som derefter parres med en bogstavbetegnelse. Tabellen nedenfor skitserer, hvilket bogstav der går med hvert område for friktionskoefficienten. Et eksempel på betegnelsen ville være "GD", hvor "G" er den normale koefficient, mens "D" repræsenterer opvarmet.
| Brevbetegnelse for friktionskoefficienter | |
| C | <0,15 |
| D | 0,15 til 0,25 |
| E | 0,25 til 0,35 |
| F | 0,35 til 0,45 |
| G | 0,45 til 0,55 |
| H | > 0,50 |
| Z | uklassificeret |
Katalogisering
Der er forskellige systemer til katalogisering af bremseklodser. Det mest anvendte system i Europa er WVA -nummereringssystemet .
Det katalogiseringssystem, der bruges i Nordamerika og anerkendes over hele verden, er det standardiserede delnummereringssystem til bremser og koblingsbelægninger udstedt af Friction Materials Standards Institute (FMSI). FMSI's mission er at "vedligeholde og forbedre dette standardiserede delnummereringssystem for alle på motorvejskøretøjer, der er i brug i Nordamerika."
Patron bremseklodser
En type bremseklods bruges på fælgbremser .