Всичко което трябва да знаем за спирачките
Спирачни накладки и дискове за мотоциклети
Всички знаят, че рано или късно трябва да сменяме спирачките. Но как да изберем новите, знаят не всички. Надявам се, че тази статия ще допълни вашите знания и ще ви помогне в избора.
1. Състав на спирачните накладки
Съвременната фрикционна подложка е сложна смес, в чийто състав влизат около 20 вещества. На спирачните качества на накладките влияят състава и процентното съотношение на използваните компоненти. В производството процентното съотношение между елементите се контролира с точност до 0.5%. Макар, че състава на накладките е различен, може да се отделят основните компоненти присъщи на всяка накладка:
• абразиви
• модификатори на триенето
• Вещества “създаващи” триенето
• пълнители
• заздравители на структурата
• свързващи елементи
Такова разделение е условно, защото компонентите имат застъпващи се функции
| 1.1 Абразиви Абразиите почистват трищите се повърхности, помагайки да се формира фрикционен слой на границата на триещите се диск и накладка. Втората функция на абразива е увеличение на коефициента на триене, особенно в началният момент на спирането, когато абразивът от накладката силно влияе на „началната хватка“. Силната начална хватка на накладките подсказва за силно пориста и твърда структура, свойства, присъщи на абразивите. |
|
| Материл | Коментар |
| алуминиеви окиси | Използват се няколко вида с различно ниво на твърдост. В мотоциклетните накладки, обикновенно се използва средната форма – анихидратната. Шлифовайки диска и придавайки допълнителна твърдост на накладките, абразива може да стане причина за увличане на материала и бързо износване на диска. Производителите са принудени да търсят компромис при избор на абразивите. Ако абразивът е твърде много, се износва ротора, ако е твърде малко ротора се полира. Коефициента на триене на полираният диск намалява. Полираният диск е признак за неработещи накладки. |
| железни окиси | Хематит, магнетит |
| кварц | Смлян на прах кварц |
| циркониев силикат |
| 1.2 Модификатори и материали създаващи триенетоМатериалите създаващи триенето имат две функции: • управляват фрикционният слой между триещите се повърхности • “създават” по-голямата част от коефициента на триене на накладките
|
1.3 ПълнителиФормират структурата. Служат за запълване на пространството на накладките между другите компоненти в накладката. Допълнителна роля – създават триене.
|
1.4 Заздравители на структуратаПридават по-висока износоустойчивост на композицията. По правило това са фибри от метали и техни сплави или синтетични фибри, например кевлар. Имат и допълнителна роля като създаващи триенето. Някои материали, използвани като заздравители:
|
1.5 Свързващи елементи (матрица) По своему това е лепило, свързващи компонентите в едно. Допълнителна роля – създаващи триенето.
|
1.6 Типичен състав на накладките Точното процентно съдержание на елементите в накладката е предмет на изследвания и търговска тайна, обобщен състав на органична или полуметална накладка е посочен в таблицата:
органичните накладки съдържащи метал имат не по-малко от 30%. метални сплави. Наличието на метал не пречи на съдържанието на органични елементи. Даже металокерамичните накладки Sintered, могат да съдържат голям процент органични вещества. |
2. Спирачни накладки под микроскопЗа демонстрация на влиянието на матрицата съдържаща фибри за заздравител на структурата, като съставна част от накладките, на физическата здравина на накладките погледнете фотографиите.. Фибрите на N 1 лошо се държат в матрицата, лесно се вадят. Структурата не е издържлива и има ниска износоустойчивост, заздравителите/сътавящите триенето, в чиято роля са фибрите, се отделят от общата част при контакт със спирачните дискове. Матрица номер 2. Фибрите добре се държат от матрицата на накладката – има добра износоустойчивост. |
3. Код на коефициента на триенеSAE са разработили система за идентификация на нивото на триене. Основава се на две букви. Първата буква – това е усредненият нормален кофициент на триене, “взет” от четири точки- 90С, 122С, 149С, 205С след нормално загряване на спирачките от начална температура 20С. Втората буква това е усредненият “горещ” коефициент на триене, взет от 10 точки след възстановяването на накладките от прегряване. По-подробно с методиката на измерване на коефициента на триения може да се запознаете, прочитайки описанието на метод на тестване J661 „Chase Machine“.
|
В номерата на накладките често има буквите HH, GG, GF – това са и резултатите на тестването по метода J661 . На накладките, нуждаещи се от подгряване, първата буква е по-малка от втората(азбучна последователнос). На нискотемпературните накладки (органични), пред вид неустойчивостта им към високи температури втората буква е по-малка от първата. На накаладките, устойчиво работещи на различни температури двете букви са еднакви. Метода J661 има и своите недостатъци. Понякога, използвайки алтернативни методи на тестване се (Fast Machine) получават противоречиви резултати. Но SAE J661 се явява официален стандарт за качество на накладките.
4. Температурен диапазон
Не трябва да се хвърляте на спортни наклади, работещи във висок температурен диапазон, разчитайки че ще спирате добре. Спортните накладки изискват загряване, започвайки да работят от 177С, което напълно обезценява техните качества в града. Даже при много агресивна улична езда, температурата на накладките не превишава 370С. Необходимостта от загряване обяснява нелинейната, прогресивна хватка присъща на спортните накладки проявяваща се веднага след загряването. На студено, спортните накладки произвеждат коефициент на триене, по-малък от обикновената нискотемпературна органична накладка. След загряване до170 градуса има скокообразен ръст на коефициента на триене достигайки работния. Ако накладката регулярно се загрява (което и става на пистата по естествен начин), то високият коефициент на триене ще е устойчив, независимо от екстремалните температурни условия. Добрите, но не спортни накладки се държат по противоположен начин. Те съхраняват своят коефициент на триене практически от 0 до 350 градуса, след това настъпва момент на рязко намаляване на коефициента на триене, под въздействие на високата температура, по-нататъшното прегряване на накладките може да доведе до нейното разрушаване.
Температурен диапазон:
Екстремална експлоатация по улиците: <= 370C
писта: 483-648С
5. Типове спирачни накладки
В статията няма място за анализ на цялото многообразие на накладките на пазара. Но запознавайки се с най-разпространените накладки може да се ориентираме.
| 5.1 ОрганичниЕдни от най-разпространените накладки.Съдържат органичен (естествен) пълнител. Обикновено графит(вместо азбест). Такава накладка е с черен цвят. В качеството на матрица се използват фенол – алдехидни полимери, в качество на заздравители на структурата – метални или синтетични фибри (кевлар, бронз). Типичен представител на такава накладка – EBC Black. В голяма степен накладката наследява своите качества от графита – линеен коефициент на триене и температурен диапазон до 400С. Накладките, в чийто състав влизат някои подвидове органични смоли, изискват начално подгряване за окончателното формиране (това се съпътства от миризма). Бъдете внимателни и не ги прегрявайте първите 100км, иначе те могат да се разрушат. |
EBC Black
Вещества създаващи триене/заздравител: Кевлар, бронзови влакна.
Матрица: фенолалдехиден полимер (органична смола)
Пълнител: Графит
Коефициент на триене: 0.45
Работна температура: до 400C
Особености: Линейност
Повечето органични накладки притежават свойства, подобни на EBC Black . За накладки от подобен тип коефициента на триене варира от 0.30 до 0.50. Накладките не са прогресивни и имат линейни свойства при спиране. Много меки. Дополнителна износоустойчивост придават заздравители/вещества повишаващи триенето – бронзови стружки и фибри кевлар. Идеално подхождат за използване с чугунен диск отзад. Недостатъците – относително нисък коефициент на триене, ниска износоустойчивост и ниска работна температура – не позволяват използването на органичните накладки на основа графит за предни на писта. За съжаление, няма информация за EBC Green Stuff, позволяващи да ги отнесем към органичните или синтетичните. Косвените признаци (ниска работна температура, нивото на коефициента на триене, говори за това, че те са органични, с малък процент графит или без такъв).
EBC Green Stuff
Вещества създаващи триене/заздравител: Дюпоннт Кевлар, малък процент метал
Матрица: Органична смола
Пълнител: Графит
Коефициент на триене: 0.46
Работна температура: до 537C
Особенности: Относителна линейност, антикорозионен състав, голям процент на съдържание на метал в сравнение с EBC Black, а също тока друг пълнител – води до увеличение на температурният диапазон на цената на малка загуба на хватка на ниски температури.
| 5.2 Полуметални- органични накладки съдържащи метал Представител на този тип накладки е EBC Red Stuff, Yellow StuffВещества създаващи триене/заздравител: Стоманени фибри Матрица: Органична смола Коефициент на триене: 0.33-0.36 Работна температура: 704-900C |
Характерна черта на полуметалните накладки е способността да съхраняват коефициента на триене под въздействието на високи температури. Недостатък е ниската (в сравнение с органичните) начален коефициент на триене, а също така необходимостта от загряване. Необходимостта от загряване обяснява и високата прогресивност на накладките, при използването им в града има загуба на време до достигането на работна температура и, съответно, след това разък първоначален захват ( характерно за спортните накладки). Независимо от голямото разнообразие на органични накладки съдържащи метал за писта и за в града, на всички са присъщи тези свойства в различна степен.
От накладките EBC само Yellow Stuff, може да се причислят към спортните полуметални накладки. Red Stuff са нещо средно между спорт и град. И двата типа накладки изискват начално подгряване, за достигане на работен коефициент на триене – първата в по-голяма степен.
Може да наблюдаваме работата на високотемпературните накладки на съревнования. Състезателите предварително подгряват както и гумите, така и накладките. Освен това, техниката на спиране с тези накладки е различна. Състезателите отначало стискат спирачката, загрявайки накладките, след това, с нарастване на коефициента на триене на двойката накладка – диск ги отпускат, за да не намалят скоростта повече от необходимото. За съжаление, производителите не могат да съвместят висок коефициент на триене и широк диапазона на работна за органичните и полуметаллическите накладки. Състезателите, по разбираеми причини, предпочитат устойчивост към температури със съхранение на удовлетворителен коефициент на триене. По-добре е да подгреят накладките, отколкото да ги прегреят и да загубят спирачките.
| 5.3 Металокерамични (Изпечени/Пресовани накладки). (Sintered)Възможно е, дългоочакваният компромис между широкият диапазон на работна температураии устойчивият коефициент нам триене е намерен в металокерамичните накладки Sintered.Тези накладки са дошли в мотоспорта от авиацията. Първоначално са се използвали на военните самолети в двойка със стоманени дискове/барабани. Благодарение на порестата си структура те са ефективни както и в дъжд така и в сухо време. Това е метализирана накладка, с малко съдържание на графит. Накладката малко се различава по технология на производството от накладките, в чийто състав влизат органични смоли. Ключов елемент е медта (Cu). |
Медта е във въд на прах. Праха се смесва с други метали (обикновенно окиси на алуминия) и неметали (графит или негов аналог). Получената смес се изпича под налягане и се получава метализирана накладка. Всеки елемент в сместа изпълнява някоя от функциите – абразив, модификатор/създател на триенето и т.н. Такава накладка е много твърда и здрава, с пробег до три пъти повече от органичните накладки! Силна страна е и високата якост, коефициента на триене е в пределите 0.65-0.7, висок температурен диапазон – до 750С, относителна устойчивост на коефициента на триене. Недостатък на накладките са нейните предимства – твърдост и висок коефициент на триене. От високата твърдост накладката не може да се използва на различните чугунени (90% заводските/серийни дискове на мотоциклети произведени до 2003 г.) и дискове от ковко желязо. Високият коефициент на триене води до това, че температурата на старият фабричен диск (не предназначен за метализирани накладки) се повишава с 90С-120С, което потенциално може да доведе до излизане от строя на работната повърхност използвана на пределни температури. Метализираните синтетични накладки, изискват по-голяма износоустойчивост на повърхностите контактуващи с накладка от тази която може да даде сивият чугун. Затова повечето нови спортбайкове, на които са поставени Sintered накладки, са оборудвани със стоманени работни повърхности.
6. Типове спирачни дискове
Най-разпространени са два типа дискове. С плаващ ротор и с твърдо закрепен такъв. Повечето съвременни шосейни мотоциклети са оборудвани с дискове с плаващ ротор. Тези дискове се състоят от две части – ротор – (частта непосредственно триеща се с накладката ) и основа. Първите (от две части) са предложени от Brembo, в които основата се крепи към ротора с помощта на занитване. Те са се наричали „полуплаващи“ дискове, защото ротора е занитен към короната. Днес полуплаващите дискове вече са минало, сменени от плаващи дискове, чиято характерна черта е свободно закрепеният ротор към основата чрез специални връзки. Такъв подход позволява на ротора да се „самопозиционира“ и да е още по устойчив към въздействието температурите.
Преимущества на плаващият ротора над монолитният:
- устойчивост към температури, свързана с ниска топлопроводимост, (топлината от ротора преминава към основата само през точките на връзката)
- устойчивост на короната към усукване под действието на температурата.
- малка маса. Обикновенно за олекотяване основата се прави от по-леки материали, като алуминий.
Недостатъци:
- висока себестойност
- от предаването на спирачният момента през връзките се губи от първоначалната хватка
- механическо износване на връзките
Предназначение на отворите в ротора.
- вентилация на ротора. Колкото е по-ниска температурата на ротора, толкова по-малко се нагрява накладката и спирачките са по-устойчиви към прегряване и по-бързо накладката се възстановява от прегряване. Ефективната вентилация, като средство за понижение на температурата на спирачната система е основната причина за сложната геометрия на отворите в ротора.
- вентилация на супорта (спирачният апарат) и непосредствено на накладките по време на бездействие - отвеждане на газовете, образувани във фрикционният слой по време на екстремно спиране. Като следствие – намаляване на ефекта на аквапланинг на накладките спрямо ротора
- служат за абразив за накладките. След спиране, накладката се покрива с гланцов слой. Този слой трябва да се отдели. Отворите в ротора изпълняват ролята на абразив, отделяйки гланца.
6.1 Чугунени дискове (от сив чугун) едни от най-разпространенените ротори (90% от фабричните ротори на мотоциклети произведени преди 2002г.) Трудността за подбор на накладки за тези дискове произтича и от разнообразието на сплави, използвани от производителите на мотоциклети. Типичните сплави на сивият чугун използвани за производство на дискове са в таблицата:
|
Плътността на сплавите варира от 7.15-7.2 гр/см3, температура на топене от 1150 до 1142С. Максималната, безопасна работна температура на ротори от сив чугун: 800-900С (зависи от качеството на сплавта, наличието на дефекти в метала).
На практика, сплавта за дискове на всеки производител – е негова собственна, освен това, е възможна вариации на сплавта не само на различните мотоциклети на един производител , но и от годината на производство.
Роторите от сив чугун са предназначени за работа с органични или полуметални накладки. Поради това не се препоръчва да се използват на твърди металокерамични накладки Sintered поради много силно износване.
Силните страни са – сивият чугун притежава не само по-висока топлоемкост в сравнение с дисковете от неръждаема стомана но и три пъти по-добра топлопроводимост. Тези качества осигуряват линейност и устойчива работа на високи температури, благодарение на бързото и равномерно разпределение на температурата във всички точки на диска. Един от водещите производители на висококачествени чугунени спирачни дискове е – Beringer.
| 6.2 Дискове от ковко желязоПо-малко разпространени са дисковете произвеждани от компаниите BrakeTech, Spiegler, EBC (Pro), За съжаление, информация за точният състав на железният ротор EBC Pro няма. Счита се, че технологично валцуваните/изтеглени дискове от ковко желязо, са по-здрави от лятите от сив чугун и притежават сходни термични характеристики. На тези дискове, могат да се използват както и меки органични накладки, така и по-твърдите – полуметалн. Производителите потвърждават, че ковкото желязо поглъща и разсейва топлината по-добре от неръждаемата стомана и сивият чугун, придавайки на спирачките линейност и устойчивост към аквапланинг на спирачките. По думите на състезатели, използващи този тип дискове с метални (Sintered) накладки – дисковете от ковко желязо притежават висока устойчивост и линейна зависимост на коефициента на триене от температурата, но накладките бързо ги износват. Но от гледна точка на спирачната ефективност, използването на комбинация ковко желязо и метална накладка е едно от най добрите решения за момента. |
Ковко желязо:- виж наклеп, желязо-въглеродна диаграма.
| 6.3 Дискове от неръждаема стоманаПовечето дискове са произведени от аустенитна неръждаема стомана.Независимо на ниската топлоемкост на стоманата, нейната безопасна работна температура достига 1200С. Твърдост –на аустенитна стомана по Бринел – 217. Плътност – 7.93 гр/см2
Като правило, именно тези дискове се препоръчват от производителите за накладки Sintered, Само някой чугунени сплави постигат същата износоустойчивост. |
Аустенит:- виж желязовъглеродна диаграма.
Характерна особеност на стоманените дискове е силната начална хватка на студено, след това предвид на свойствата на материала (ниска топлоемкост и топлопроводимост) диска силно се загрява и настъпва “аквапланинг” (използвам познатият термин, всъщност накладките плуват върху газове и разтопената органична материя).
Основните проблеми на стоманените дискове директно зависят от термичните свойства на неръждаемата стомана. Високата температура на работната повърхност, води до “аквапланинг” на накладките на накладките и неравномерно загряване на ротора, което води до образуване на неравности по повърхността и като следствие – появяване на разрушителни вибрации. От гореизложеното следва жизненоважно условие за този тип дискове – ефективно охлаждане на ротора. А доброто охлаждане помага за по-дълго запазване на първоначалният силен спирачен момент, характерен за стоманените ротори. В това направление са и насочени усилията на производителите.
| 6.4 Къдрав/венчелистоподобен диск от неръждема стомана.Темата е в отделелна точка, поради големият интерес от страна на мотолюбителите.Диска, в голяма степен е предназначен за работа с пресовани/изпечени -металокерамични/синтетични/силиконови накладки. Необичайната форма не е прищявка на конструктора, а жизнена необходимост.
Основното предимство на тази форма е по-доброто охлаждане. Металокерамичнитее накладки работещи с стоманени дискове се загряват по-силно отколкото тези които работят с дискове от сив чугун или ковко желязо. |
Причината е в ниската топлоемкост и топлопроводимост. При цялата си якост стоманеният ротор има недостатък – по-висока работна температура с всички типове накладки, особенос със синтетичните/металокерамични накладки, за които е предназначен принципно. Търсенето на ефективно охлаждане на стоманените ротори, водещо до увеличение на якостта му при високо натоварване(устойчивост към усукване), и ефективност при спиране (намаляване на “аквапланинга” на накладката ), доведе до създаването на ротора с тази форма. Освен намаляване на работната температура, този ротор е и по-лек от обикновените, формата и прорезите в ротора влияят положително на поведението на накладките в момента на нейното плуване върху отделените газове.
За роторите от сив чугун проблема с прегряването и последващото неравномерно разпределение на топлината отсътства, така че едва ли някога ще видим тази форма на ротор от сив чугун.
7. Избор на накладки на практика
Подбора на накладки е индивидуален. Накладката трябва да съответства не само на мотоциклета, но и на стила на езда.
| 7.1 Задни накладкиЗадното колело е подложено на блокиране. Това е свързано с физиката на мотоциклета. При спиране 80% и повече от масата на мотоциклета е на предното колело, ратоварвайки по такъв начин задното. Като добавим и към това и спирачният момент на двигателя, което не е рядкост при екстремно спиране то лесно може да прекалим с усилието и да го блокираме. |
(Ако главният спирачен цилиндър позволява, махнете пружинат от педала на задната спирачка – тя пречи на дозирането на усилието). Колкото по-малка е началната хватка и е пропорционална работата на задната спирачка – толкова по-добре. Някои производители на стоманени (особено на къдрави) роторов, настоятелно не препоръчват използването на спортни високотемпературни и Sintered накладки отзад, поради силната начална хватка, характерна за стоманата. Освен това, ако вие обърнете внимание на комплектите накладки (предни-задни), произведени от Lucas за някой конкретен мотоциклет, ще видите, че задните накладки имат по-нисък коефициент на триене от предните и са от различен клас. Това не е случайно.
За задната спирачка не е важен толкова коефициента на триене, колкото началната хватка и последващата линейност. Спортните модели рязко повишават коефициента на трине след загряване, и трябва да се отпускат спирачките, или като минимум да не се прилага нарастващо усилие, което при спиране с крак не винаги може да се почувства. Накладките Sintered, особено със стоманен роторе имат силна начална хватка, което не е удобно за използването им за задните спирачки. Идеалната задна спирачка трябва да е линейна и без силна начална хватка.
Отбелязвам, че линейността в съвременният свят е утопическо понятие. Даже при графитните органични накладки, след известно загряване коефициента на триене се повишава, поради използването на модификатори на триене и метални уплътнители на структурата, но не толкова силно както при полуметалните спортни накладки или металните синтетични Sintered.
| 7.2 Предна накладкаПередната спирачка е ангел хранител на живота на мотоциклетиста. Преди да изберем компонентите и е нужно да определим своя стил на езда. Отначало – езда в града. Вие, разбира се, можете да иската да използвате в града пистови накладки, изискващи предварително загряване, но аз изключвам този вариант като неуместен и опасен за града. Остава ни органичните, обикновените полуметални или Sintered. Да определим класа на вашият мотоциклет. |
Ако сте с лек шосеен мотоциклет или чопър с диск от сив чугун, то вие можете да поставите както органични, така и полуметални. Няма смисъл да поставяте Sintered накладки, те ще износят вашият диск, а вие вече сте свикнали много да пътешествате. Да сменяте дисковете на 30 000 км. е скъпо. Ако мотоциклетът ви е със стоманени ротори, ви можете да използвате всякакви накладки освен органични. Органичните на стоманен ротор работят лошо, поради ниската топлоемкост на стоманения ротор, нагряват се по-силно, а графитните органични накладки имат склонност към аквапланинг, щом температурата на накладките се доближи до пределният работен предел, който не е висок.
Ако имате тежът шосеен мотоциклет или чопър сдиск от сив чугун то препоръката е да използвате органични накладки с ниско съдържание на графит или полуметални накладки, такива се произвеждат от повечето фирми Ferodo, Brembo, EBC, Nissin. За производителят EBC – това са GreenSuff. Ако сте със стоманен ротор, то най-добре е да поставите Sintered.
Най-лошият вариант е спортен мотоциклет и чугунен ротор. Накладките Sintered показват отличен резултат на ротор от сив чугуна, но едновременно го унищожават. Ако сте решили да използвате Sintered за предни накладки то бъдете внимателни, измерете дебелината на ротора в началото на използването на накладките и го измервайте с микрометър през 5 хиляди километра. Ако установите, силно износване на ротора, то не ви е провървяло и вашият ротор е направен от мека сплав (обикновено е така). Не прегрявайте ротора! Износването, след което е необходима замяна за чугунен ротор е 0.3-0.5мм, в зависимост от теглото и кубатурата на мотоциклета. Може да препоръчаме използването на същите накладки, както и за тежките шосейни мотоциклети – полуметални, органични с ниско съдържание на графит с коефициент на триене 0.4- 0.5 и максимална температура на работа 550-600C.
Ако мотоциклетът ви е оборудован с дискове от неръждаема стомана, то вашият вариант е металните Sintered. За съжаление, плътността на накладките е толкова голяма, че и стоманените дискове са податливи на износване от тези накладки, макар и в по-малка степен от чугунените.
| 7.3 Накладки за дискове от ковко желязоТези дискове са някаква спортна алтернатива на неръждаемата стомана. Диск от ковко желязо + Sintered накладка = внушителен спирачен момент. Много състезатели предпочитат мекият диск пред стоманения, заради превъзходният контрол и наистина внушителният спирачен момент. За съжаление, тази конфигурация, повече подхожда за състезания, тъй като износването на ротора е внушителено. Да отбележа, че ковкото желязо се различава по качество. Може да се окаже, че силното износване е само за ротори на EBC Pro. BrakeTech твърдят, че техните ротори от ковко желязо могат да се използват на Sintered накладки. В същото време Ferodo предупреждават, че техните накладки SinterGrip не трябва да се използва на железни ротори, в това число и Brake Tech. Затова при избор на накладки за дискове от ковко желязо е нужно точно да определим целта. |
Ако целта е съревнование и тя оправдава средствата – накладките Sintered са идеалният вариант (диск от неръждаема стомана на такива накладки) Ако целта е да увеличим живота на ротора срещу неголяма загуба на спирачен момента или езда в града – тогава полуметална органична или органична с ниско съдържание на метал.
Дисковете от ковко желязо е лесно да се определят по външно. Те много силно корозират, много по-силно от чугуна. За това, за да избягнат корозията в накладките се добавят често антикорозийни добавки, възпрепятстващи окислението на ротора (например – EBC Green)
| 7.4 Спирачна течностНе забравяйте от време на време да сменяте спирачната течност в системата. Спирачната течност поема влага (хидроскопична е) от околната и среда в резултат на което, температурата и на кипене пада. Старайте се да избирате спирачна течност с най-висока температура на кипене и ниска киселинност, но съвместима с типа, използван във вашата спирачна система. |
8. Речник
8.1 Аквапланинг на спирачките
Всички накладки съдържат някакъв процент органични вещества. Свързващата смола е нефтопродукт, който при прегряване отделя или се превръща в газ образувайки тънък слой, на който «аквапланира» накладката.
8.2 Температурен диапазон
Температурата на накладките рядко превишава 370С при езда в града, даже ако интензивно спирате. На писта температурата на накладките се колебае в диапазон 480-800С.
8.3 Спиране
Спирането превръща кинетичната енергия на мотоциклета в топлина, която се разсейва в околната среда. Колкото е по-висока скоростта или масата, толкова повече кинетична енергия има мотоциклета и толкова повече енергия се освобождава при спирането и преминава като топлина в дисковете и накладките. Така способността на мотоциклета да спира изцяло се определя от максималната температура на спирачната система, при която не се наблюдава ефект на “аквапланинг”. Ролята на накладките и супорта в тази система като елементи отвеждащи топлината е незначителна. Основният елемент, който разсейва топлината е диска. Затова, колкото по-добре се вентилира , издържа и отвежда топлината , толкова са по-надеждни вашите спирачки
8.4 Пропорционален отговор
Основният проблем, с който се сблъскват производителите днес е пропорционалният отговор на спирачките в целият температурен диапазон. А именно зависимостта между приложената сила и спирачния момент трябва да е линейна. За състезателите е много важно да са сигурни, че прилагайки сила от 5 N, към ръчката той получава два пъти по-малък спирачен момент отколкото прилагайки сила от 10 N, независимо от условията, студени или горещи спирачки, мокри или сухи. Достигането на линейност на работата на спирачките при всеки тунинг е по-важно от увеличението на спирачният момент.
8.5 Избор на накладки
Преди изборът е нужно внимателно да анализирате прочетените материали приложими за вашата спирачна система. Способността на системата да спира се определя от типа накладки и типа ротор. Спирачните качества на накладките практически напълно се определят от типа накладки. Модификаторите и усилителите, макар че оказват влияние на нейните характеристики не могат да изменят съществено границите определени от веществата създаващи триенето, пълнителя и матрицата.
8.6 Интересно
Искам да обърна внимание на интересна закономерност. Колкото е по-висок температурният диапазон на накладките, на толкова по-висока температура те почват да работят.
9. В помощ
9.1 Таблица „Ротор-Тип накладки“
| Мат. ротор/накладка | Металокерамична/синтетична накладка Sintered | Органична с високо съдържание на метал (полуметални) | Органична с ниско съдържание на метал |
| сив чугун | Х | да | да |
| ковко желязо | Х | да | да |
| неръждаема стомана | да | да | Х |
Х – използваните комбинации не се препоръчват
9.2 Таблица „Фирма-Тип накладки“
В таблицата са класифицирани някои накладки от различни фирми производители.
| Металокерамична накладка Sintered | Номер |
| BRAKING USA CM | CM44, CM55 |
| BREMBO-FERODO Sinter Grip | FDBxxxxST, FDBxxxxXR (Race) |
| EBC DoubleH | FAxxxHH |
| LUCAS | SV |
| NISSIN | ST |
| VESRAH | JL |
| Органична накладка с високо съдържание на метала(полуметални) | Номер |
| BRAKING USA CM66. KS | CM66, KC10 (Race) |
| BREMBO-FERODO CP911 | FDBxxxxCP911 (Race) |
| EBC Green, Red, Yellow * | DP2xx, DP3xx, DP4xx (Race) |
| LUCAS | - |
| NISSIN | NS, RS (Race) |
| VESRAH | SD |
* Възможно е несъответствие на номерата
| Органична накладка с ниско съдържание на метал | Номер |
| BRAKING USA | SM15 |
| BREMBO-FERODO Platinum | FDB xxxxP, xxxxSS, xxxxSR, xxxxR |
| EBC Black | FAxxx |
| LUCAS | - |
| NISSIN | NS, RS (Race) |
| VESRAH | SD |
Статията е публикувана благодарение трудът на „CrazyDent“ , адрес на оригинала: http://www.ta4ek.net/portal
- Част 2-ра Спирачна система - дискове, накладки, маркучи и тръби
1.Свързващи елементи (маркучи и тръби)
Свързващите елементи в спирачната система пренасят хидравличната сила (налягане) от сервоусилватела към спирачните бутала на апараттие. Свързващите елементи трябва да са възможно най-здрави, за да удържат на налягането с което работи спирачната система при натискане на апаратите, както и да не се раздуват (примерно ако са меки маркучи и се раздуват ще пада налягането постъпващо към спирачката). По тези причини подвижни свързващи елементи (маркучи) трябва да се използват възможно най малко и само където са наистина нужни (при предните спирачки например) На останалите места трябва да се ползват твърди елементи (тръби).
Тръби. За свързващи елементи на неподвижни части на каросерията на колата се ползват твърди стомамени тръбички които в някои случаи са обвити с пластамаса или гума (за по добра защита от механични повреди). Повърхността на тръбите е допълнително поцинкована за да се избегне корозия.
Маркучи. На подвижните части на спирачките (например предните колела) се ползват маркучи които гарантират безпроблемното действие на спирачната система като провеждат налягането на спирачната течност при всякакви условия. Освен здравината на маркуча срещу механични повреди е нужно да бъде устойчив срещу химични реакции (сол, маслоустойчив, устойчив при допир с различни горива).
Flex маркучи {flexible line with steel braided outer hose).
Флекс маркучите са подобни на нормалните маркучи. По-слабо подвижни са. Използват се в спортни коли вместо нормалните маркучи на предните спирачки. От към налягане обаче са по здрави и при използването им спирачките реагират по бързо. По слабо подвижни са заради матерялът от който са направени PTFE (Poly-Tetrafluor-Ethylen) оплетени с поцинкована стомана. Флекс маркучите намаляват промяната на спирачното поведение при високи температури. С други думи при спортни коли с силни спирачки които греят много нормалните маркучи не са оптималният варянт. Ползват се Флекс маркучи.
2. Накладки
Две решаващи неща за избора на накладки са коефициента им на триене и температурното им поведение. Колкото по-висок е коефициента на триене толкова по добре спира спирачката. Висок коефициент на триене води до по силно износване на спирачния диск. При използване на накладки с нисък коефициент е много добра дозировката на спирачното усилие. Накладки с висок коефициент се дозират трудно и захапват от веднъж. (подобен е случай и при нормален и спортен съединител)
Накладките имат температурен диапазон в който успяват да работят оптимално. Това значи че когато спирачките не са загряли (температура под характерния температурен диапазаон) не спират добре или когато са прегряли (температура над характерния диапазон) също не спират. Различните накладки имат различни температурни диапазони. Сериините накладки са около 100 до 600 градуса както и 200 до 750 градуса (зависи от автомобила и спирачната му система).
Процес на улегване на накладките.
При слагане на нови накладки силата им на спиране в началото е слаба. Нови накладки трябва да бъдат покарани малко докато стигнат оптималното си състояние (широко разпространено изказване е да улегнат Cheesy ) По време на улегване на накладките се образува слой на триене по контактната повърхност. Този слой е няколко микрометра дебел. Слоят на триене е определящ за качествата на тирене на накладката и спирачния диск, както и износването им. Образувания слой на триене пак повтарям е няколко микрометра дебел и е различен от вътрешността на феродото (спирачния камък) Накладките могат да се натоварват максимално едва когато са улегнали. При улегването на накладки не трябва да се ползват чисто нови спирачни дискове. Следната графика показва как се променя коефициента на триене на накладката по време на улегването като функция от броя натискане на спирачките с еднаква сила на натискане. Вижда се че след 500 натискания коефициента на триене се е повишил.
Причината за промяната на коефициента на триене по време на улегването на накладките са фисикохимически реакции по контактната повърхност. Изключително финни частици метал от диска се наслагват на повърхността на накладката. Едва след като се постигне равновесие между забиващите се метални частици в накладката и металът който изпада при износването на спирачния диск улегването на накладките е приключило.
Дебелината на накладките варира между 10 и 25 мм (зависи от модела им)
Накладката трябва да е правилно подбрана към диска и да не е прекалено твърда за него. Такова нещо може да доведе до редица проблеми.
Следните правила се препоръчват при избор на накладки.
- при автомобили със задно предаване или с 4 по 4 (AWD) се слагат накладки с еднакъв коефициент на всички колела
- – автомобили с предно задвижване. Накладките на предните колела трява да са с по висок коефоциент на триене в сравнение със задните
Прекалено загряване на спирачната течност може да се намали като между накладката и буталцето се постави топлинен щит предотвратяващ нагряването на буталцето. Този щит представялва нещо като пластина на гърба на накладката. ето една илюстрация на такъв щит
Между накладки за сериини коли и съзтезателни коли има голяма разлика. Спортните накладки спират много добре но много често са шумни (свирят яко) което ги прави негодни за ежедневна кола. Има накладки на състезателни коли които издържат от 300 до 400 км . това значи че след всяко съзтезания трябва да се сменят.
На следната графика са показани средните стоиности на спиране на различни видове накладки при една и съща кола и условия. Става дума за Голф 2 КР 90та година. Всички видове накладки са ползвани с едни и същи дискове. Улегнали на въпросните дискове. Направени са 15 спирания след което се взима средната аритметична стойност от тези 15 опита. Спирането се прави при 90 км в час. Някои накладки достигат най добрите си стойности едва след няколко опита (тоест са неефективни при слабо загряли спирачки).
Матереали:
Метериалът от който е направен спирачния камък (познат като феродо на накладката) зависи от това какъв спирачен диск ще се ползва. Органични накладки се ползват с метални спирачни дискове (отлят метал). Керамични накладки (карбон) се използват само с керамични дискове.
Карбона има много предимства пред нормалните накладки
- Тегло. Плътността на карбона е едва 1/5 от плътността на стоманата или желязото. Това води до редуциране на тегло (особено при керамични дискове с голям диаметър)
- Топлопроводимост. Карбона има много по добра топлопроводимост.
- Температурно поведение. Карбона е много по стабилен и устойчив на високи температури. Качествата му си остава същите дори при високи температури. Това води до много по слаб Фадинг при спиране както и по голяма повтаряемост на екстремни спирания. Примерно на писта като се кара с нормални накладки в началото е добре но на петия завой сме запалили накладките и спирачките стават все по неефективни, като така водача незнае кога да намалява скоростта (защото спричаките работят все по зле с всяко натискане).
Подобно поведение на спирачките е важно и при „заяждане“ по аутобана. Понякога се случва двама водача да се заядът на аутобана и да карат с висока скорост и изключително малка дистанция. Така при първите 2 намалявания от 210 км в час на 100 км в час (един смарт тръгна да изпреварва пред нас) всичко беше наред но при третото силно намаляване (от 170 км в час на 120 км в час) нещата станаха много драматични.
- Захапване. Керамичните спирачки захапват много бързо още в началото на спирането. Тоест пипаш педала и венага се лепят за дисковете (по същата причина керамичните съединители захапват от веднъж)
Недостатък на керамичните спирчки е единствено цената. Един комплект Кабон дискове плюс карбон спирачки струва около 10 пъти повече от „добри“ метални спирачки с органични накладки.
Следната графика показва сравнение на спиране от 300 км в час до 0. както и от 220 км в час до нула. В единия случай с нормални дискове в другия с керамични. Вижда се, че керамичните имат високо триене още в началото на спирането. Органичните накладнки повишават коефициента си на триене с времето. Керамичните спирачки имат константен коефициент и позволяват много по добро управление на колата и модулиране на спирачният процес. Органичните накладки променят ефективноста си с времето и затова са много по трудни за преценка в условие на съзтезание. Тези разлики се дължат главно на различните температурни качества между карбона и „феродото“.
Органичните накладки са с по висок коефициент на триене от керамиката. Това наистина е така но все пак това не е причина зарад която да се каже че с такива накладки ще се спира по добре. Коефициентът много се променя по време на спирането и това е голям недостатък. Керамика най добре се ползва при спирачки с големи дискове, като така имаме силно и константно спиране. Константноста на керамичните спирачки е от решаващо значение за сигурността на водача, така той може да разчита на спирачките по всяко време а еднаквото им поведение при различно натоварване и температури допринася за правилната преценка на водача (което е и най важното)
3.Спирачен диск.
Диаметарът на спирачния диск е решаващ за постигнатите резултати при спиране. Когато ъпгреидваме спирачките си монтираме възможно най голям диаметър диск който пасва в съответните джанти на колата.
С увеличаване диаметъра на диска се увеличава и дебелината му. Има специални дискове които са сравнително тънки (за пестене на тегло) но се използват при състезателни коли. По голямата дебелина на диска означава и по дълъг живот на диска както и по-добро температурно разпределяне на топлината по диска.
На пазара се намират дискове от 7,10 до 35,50 мм дебелина , като диаметъра им варира от 256 до 380 мм.
При съзтезания може по регламент да бъдат ограничени размерите на дисковете. При формула 1 максималните разрешени размери на спирачните дискове са 28мм дебелина и 278 мм диаметър на диска. При FIA SR1 диаметъра е ограничен на 380мм а при FIA SR2 на 356мм.
Най-простите спирачни дискове са масивни и целите са отляти като една част (самия диск и тавата за която се закрепват болтовете са едно цяло) Такива най често се ползват при малки мотоциклети (както и в миналото при по слаби автомобили). При по-мощни машини се слагат вентилирани дискове (в самия диск има празно простанство) което позволява по добро охлаждане на диска. При някои вентилирани дискове празните пространства са така направени че да имат турбинна геометрия и по този начин да засмукват свеж въздух от едната страна а от другата да го изкарват (вече загрят от самия диск) при такива дискове е много важна посоката на въртене!
Нарязани дискове.
Има спирачни дискове при които контактната повъркност с накладките е нарязана като са направени 4,8 или повече тангенциялни или радиални канали. Такива канали служат за по добро чистене на накладките, като по този начин се постига по равномерен спирачен процес и по-добро поведение при наличие на вода (шофиране в силен дъжд). Чрез каналите се намалява малко и температурата на накладките. Нарязани дискове имат по дълъг живот от надупчени дискове. При качествени нарязани дискове размерите на каналите обикновено са 1,5мм ширина и 0.8мм дълбочина. Ето няколко примера
Надупчени дискове.
Надупчените дискове достигат малко по-голяма сила на спиране (предимно в началото на спиране захапват по здраво) както и температурата им е винаги по ниска. Поведението им на мокро е много добра. Масата на дисковете е доста по малка от на останалите, но дупките са причина много лесно такива дискове да се пукат.
От значение е дали дупките на дисковете са правени още при отливането на диска (скъпи калявани дискове с много дупки и добро качество) или дупките са пробивани в последствие (за гъзария и отслабване на диска като цяло).
Захващане. Както вече казахме повечето дискове са отляти заедно с тавата за захващане. Спортните дискове обаче най често се състоят от 2 части. Към самият диск посредством болтове се закрепва тавата (тавата към която се захващат болтовете на гумата). Тавичката е направена от алуминий като по този начин се пести тегло както и е възможно коригиране на баланса на диска. Закрепването на тавичката към диска може да бъде направено по два начина. Твърдо или плаващо лагеруване (захващане) . Плаващото захващане се предпочита при дискове ползвани при РАЛИ автомобили защото при тях може да има много боклук около спирачките (пясък камъни и прочие) и диска е малко или много подвижен и може да се напасва на много условия.При плаващо захващане тавата и диска имат съвсем малък аксиален и радиялен луфт. Това позволява по голяма подвижост на диска спрямо дадени условия и се намалява вероятността да се спука. При дискове с диаметър над 330 мм при всички случаи е необходимо такова захващане. Допустимия луфт между тавата и диска е 0,15-0,2 аксиално и 0,5-0,1 радиално. Болтовете за захващане обикновено са М6. При днешните големи мотоциклети също се ползват такива дискове.
Материали. Изборът на материалът на дисковете зависи от изборът на накладки. Следните материали се ползват за направата на спирачни дискове
• Метални (GG15, GG15 HC, GG25, GGG60, GGG70),
• Керамични C/SiC (CMC ceramic matrix composite ),
• Керамични CFC . CFRC (carbonfibre reinforced carbon)
Цената на керамични спирачки е около 10 пъти по висока от на нормалните. Предимствата обаче са неоспорими. Керамичните спирачки са 4 пъти по леки и топлонното им разширение е много по малко отколкото на металните.Трябва да се прави разлика обаче между CMC и CFC керамика. CFC се ползва само за състезателни коли защото когато са студени много зле спират. CFC трябва първо да загреят и едва тогава си вършат работата.
