W publikacjach o układach hamulcowych, ich konstrukcjach, użytkowaniu i serwisowaniu wiele już napisano. Natomiast relatywnie mało informacji można znaleźć na temat projektowania kinematycznej pary tarcza-klocek. Spróbujmy się przyjrzeć temu zagadnieniu.

Zadanie jest proste – zatrzymać pojazd. W tym celu należy wykorzystać zjawisko tarcia zachodzącego na styku tarcza-klocek, dzięki któremu energia kinetyczna pojazdu zamieniana jest w energię cieplną. Niestety, zbyt wysoka temperatura układu może okazać się szkodliwa dla komponentów i bezpieczeństwa pasażerów. Dzisiejsze techniki numeryczne pozwalają symulować obciążenia i kalkulację pola rozkładu temperatur na tarczach i klockach hamulcowych. Za pomocą technik elementów skończonych w środowiskach, takich jak Matlab, symuluje się różne modele procesu hamowania do wymiarowania hamulców we wczesnych fazach projektowania samochodu. Nie jest to proste, ponieważ w trakcie eksploatacji pojazdu występuje wiele zmiennych, wymagających uwzględnienia przez techniki modelowania. Pomijając indywidualne współczynniki tarcia charakterystyczne dla konkretnych materiałów, jedne modele zakładają idealny kontakt między dwoma współpracującymi elementami, inne kontakt niedoskonały. Każdy z przypadków musi być także rozpatrywany pod kątem siły nacisku klocka na tarcze lub nierównomiernego ich zużycia.

Założenie równomiernego nacisku klocka na tarczę hamulcową rodzi dwie konsekwencje. Po pierwsze – podczas kontaktu, w którym dochodzi do uślizgu tarczy pod klockiem, prędkość względna wzrasta wraz z oddalaniem się od środka tarczy w kierunku jej obrzeży. Ta różnica prędkości generuje wyższą temperaturę na promieniu zewnętrznym. Po drugie – wzdłuż klocka hamulcowego także dochodzi do rozkładu temperatury. Poza powierzchnią, która bezpośrednio styka się z tarczą, jego pozostała część również wymaga ostygnięcia, zanim dojdzie do ponownego kontaktu, a ponieważ prowadzi to m.in. do zużycia elementu, potrzebny jest model jego zużycia.

Jeśli to brzmi dobrze, szybko udowodnimy, że to za mało. Powyższe modele zakładałyby identyczne temperatury tarczy hamulcowej i klocka w momencie ich zetknięcia, a tak nigdy nie będzie. W rzeczywistości „idealny kontakt termiczny” nie jest możliwy ze względu na powstające zużycie (najczęściej klocka) i rozszerzalność cieplną materiałów, z których są wykonane komponenty układu hamulcowego (głównie tarcza i klocek). Trudności w zbadaniu rozkładu temperatur między tarczą a klockiem zmuszają do stworzenia modeli opartych o standardowe wskaźniki, jak współczynnik podziału ciepła. Współczynnik ten odnosi się do ilości ciepła wytworzonego przez tarczę i rozproszonego, przekazanego do klocka. I znów, nie stanowiłoby to większego problemu, gdyby nie fakt emisji ciepła do zacisku, który ze względu na swój kształt i materiał ma określoną zdolność do dalszej emisji ciepła, zawiera w sobie płyn hamulcowy absorbujący ciepło i tak dalej, i tak dalej...

Żadne modele nie dają jednak 100% pewności ani jednoznacznych odpowiedzi. Szczególnie w temacie bezpieczeństwa. Dlatego też niezastąpione okazują się empiryczne testy podzespołów (najpierw laboratoryjne, później drogowe), bazujące na przyjętych geometrycznych wymiarach czy materiałach. W klockach i tarczach montuje się termopary pomiarowe (służące do pomiaru temperatury), w pojeździe czujniki przeciążenia, a także oczujnikowanie mierzące nacisk na pedał hamulca, ciśnienie i temperaturę płynu hamulcowego. Następnie doprowadza się układ do warunków typowych dla eksploatacji pojazdu, w tym skrajnych, silnie obciążających, jak np. 10 kolejnych cykli bardzo mocnego hamowania z dużej prędkości. Dzisiejsze, stale udoskonalane modele matematyczne pozwalają na osiąganie wyników różniących się zaledwie o 16% od rzeczywistości. Biorąc pod uwagę złożoność problemu, jest to dobry wynik.

Sprawny układ hamulcowy jest gwarancją bezpieczeństwa nie tylko naszego, ale także innych uczestników ruchu drogowego. Pewność i niezawodność w każdej sytuacji dają podzespoły układu hamulcowego MaXgear, wytwarzane z najwyższą starannością, potwierdzoną przez liczne kontrole jakości.

Szeroka oferta układu hamulcowego MaXgear to ponad 6000 referencji, w tym ponad 1000 indeksów klocków hamulcowych, 3000 tarcz hamulcowych i ponad 1200 zacisków hamulcowych.

Tweet

Artykuł sponsorowany