Kai kalbama apie stabdžių kaladėles, sukurtas didelės spidometro greičio našumui, rasti tinkamą medžiagų mišrą yra visiškai kritiškai svarbu. Idealus junginys turi susidoroti su trintimi be perkaitimo, išlaikyti stiprumą esant slėgiui ir, esminis dalykas, nebūti sunaikintas, kai yra stipriai stumiamas. Pusiau metalinės parinktys gauna jų stiprumą maišant plieno ir vario pluoštus su įvairiomis rišančiosiomis medžiagomis. Šios veikia gana gerai virš 120 mylių per valandą, kur įprasti stabdžiai jau pradėtų kentėti. Keraminės stabdžių kaladėlės pasirenka kitokį metodą – naudoja sustiprintas keramines struktūras, kurios iš tikrųjų sumažina diskų nubrozdinimą ir sumažina erzinantį girgždėjimą. Kai kurios pažengusios versijos taip pat įtraukia anglies pluoštą, kuris leidžia jiems išlaikyti temperatūrą iki 1800 laipsnių pagal Farenheitą prieš pradėjant skilinėti. Rimtesnėms lenktynių paskirtims gamintojai dažnai naudoja specialius mišinius, kurie sujungia metalo lydinius su tam tikromis organinėmis dervomis. Ši kombinacija suteikia vairuotojams maksimalią stabdymo jėgą būtent tada, kai jos labiausiai reikia intensyvaus stabdymo momentais.
| Medžiagos tipas | Frikcijos lygis | Šilumos varžymas | Geriausias naudojimo atvejis | Šalto lygis |
|---|---|---|---|---|
| Pusiau metalinės | Aukštas (0,4–0,5 ¼) | Vidutinis | Dinamiškas gatvės važiavimas | Vidutinis |
| Keramika | Vidutinis (0,3–0,4 ¼) | Aukštas | Kasdienis naudojimas | Mažas |
| Anglis-keramika | Kintamas (0,35–0,6 ¼) | Ekstremalus | Super automobiliai/trasos naudojimas | Minimalus |
| Lenktynių mišiniai | Agresyvus (0,5–0,7 ¼) | Labai Aukštas | Konkurencingos lenktynės | Aukšta (esant apkrovai) |
Didžesnis trinties koeficientas pusiau metalinėse ir lenktynių kaladėlėse užtikrina iškart stabdymą, tačiau pagreitina rotorinio stabdžio dėvėjimą. Keraminės kaladėlės siūlo sklandesnį jungimą ir geresnį atsparumą išsijungimui, todėl jos yra ideali lenktynių sustojimams esant dideliems greičiams. Anglies keramikos sistemos suteikia adaptuojamą trinties našumą, išlaikydamos stabilumą net po 15 ar daugiau kartotinių sunkių stabdymų.
Kai kalbama apie aukštos kokybės stabdymą per ilgus atstumus, tikrai reikia tokių medžiagų, kurios parodytų gerą trinties progresavimą ir efektyviai išlaikytų šilumą. Lenktynininkų bendruomenė nustatė, kad padų, pagamintų naudojant vario prisotintas matricas, naudojimas sumažina stabdžių praradimą apie 40 procentų lyginant su įprastomis stabdžių padų medžiagomis, kaip parodyta naujausiuose našumo testuose. Visgi, automobiliai, važiuojantys greičiau nei 150 mylių per valandą, niekas negali pranokti anglies keramikos stabdžių. Šios sistemos turi nepaprastą gebėjimą valdyti šilumą, be to, jos yra kur kas lengvesnės nei tradicinės alternatyvos, todėl tampa pirmuoju pasirinkimu rimtai trasų veiklai nepaisant aukštesnės kainos.
Greituose automobiliuose stabdžių tarpinės dažnai veikiamos daugiau nei 650 laipsnių Celsijaus temperatūros, kai vairuotojai stipriai paspaudžia stabdžius. Jei šios detalės nėra sukurtos išlaikyti tokios intensyvios temperatūros, trinties medžiaga pradeda skilinėti dėl reiškinio, vadinamo stiklinimu. Tai atsitinka, kai paviršius perkaista ir sukuria tvirtą išorinę sluoksnį, kuris iš tikrųjų daro sunkiau sustabdyti automobilį. Yra ir kitų problemų. Ekstremali temperatūra gali sukelti metalo deformaciją ir greitesnį nubrozdinimą nei įprastai. Lenktynių komandoms tai reiškia, kad reikės išleisti daugiau pinigų kasmet tik remontuojant stabdžius, o ne tiesiogiai pirkiant naujus.
Keraminiais kompozitais sustiprintos medžiagos išlaiko 92 procentus jų šlyties stiprio esant 800°C, pranokdamos tradicinius pusiau metalinius stabdžius 34 procentais, kaip rodo tyrimai iš Kompozitinių medžiagų mokslo žurnalo .
Ilgam laikui stabdant esant greičiui virš 200 km/h, kyla šiluma greičiau nei daugelis sistemų gali išsklaidyti, todėl atsiranda stabdžių praradimas —pavojingas trinties efektyvumo sumažėjimas.
| Medžiaga | Praradimo riba (°C) | Atstatymo laikas po 10 s esant 600°C |
|---|---|---|
| Pusiau metalinės | 500 | 45 sekundės |
| Anglis-keramika | 850 | 12 sekundžių |
Dėl jų atsparumo karščiui keramikos su anglis pados puikiai tinka lenktynių aplinkai atsparumas karščio įsiskverbimui , išlaikydamos stabilų trintį net po daugelio kartų aukštos energijos stabdymo.
Šiuolaikinės aukštos temperatūros stabdžių padėklės naudoja daugiapakopės kompozitų įtraukiant:
Šie inovacijai sumažina maksimalią darbo temperatūrą iki 28 % lyginant su vienmedžiais padais , kaip parodyta prototipų sistemų trasų bandymuose.
Kai kalbama apie stabdžių darbą esant dideliam greičiui, svarbu, kad šiluma būtų efektyviai perduodama. Kai medžiagos greitai šilumą pašalina iš vietos, kur stabdžių kaladės liečiasi su diskais, link metalinės atramos už jų, moksliniame portale ScienceDirect 2024 m. nurodyta, kad tai sumažina išlinkusius rotorius maždaug 38 %. Taip pat didelę įtaką daro nauji keraminių pagrindų konstrukcijų sprendimai. Kai kurie gamintojai pradėjo integruoti specialius aušinimo kanalus, sukurtus remiantis termoelektrinio tyrimų idėjomis. Tokios savybės neleidžia stabdžių sistemai perkaiti net po kelių stabdymų, kai greitis mažėja iš virš 200 mylių per valandą, o tai yra būtent tai, ko reikia lenktynininkams.
| Medžiaga | Šilumos laidumo koeficientas (W/m·k) | Maksimali darbo temperatūra (°C) | Atsparumo išsijungimui balas* |
|---|---|---|---|
| Pusiau metalinės | 45–55 | 650 | 6,8/10 |
| Keraminis junginys | 60–75 | 800 | 8,9/10 |
| *Pagrįsta trasos modeliavimu, viršijančiu 15 nuosekliai sunkių stabdymų iš 150 mylių/valandą |
Keraminiai kompozitai išlaiko 25–35 % didesnį šilumos laidumą esant ekstremaliam apkrovimui, dėl ko ilgalaikio greito stabdymo metu stabdžių paminos jausmas būna stabilomesnis.
2024 m. analizė, atlikta su ištvermės lenktynių prototipais, parodė, kad keraminės stabdžių plokštelės išlaikė 92 % pradinio trinties koeficiento po 10 ratų Laguna Seca trasoje, tuo tarpu pusiau metalinės plokštelės prarado 22 %. Infraraudonųjų spindulių nuotraukos parodė, kad keraminės plokštelės pasiekė šiluminę pusiausvyrą 40 % greičiau, o tolygesnis šilumos pasisklaidymas neleidžia susidaryti vietiniams „karštiems taškams“ ir padeda ilgiau tarnauti plokštelėms.
Nuoseklus trinties koeficientas esant skirtingai temperatūrai yra kritiškai svarbus stabdant didelėmis kryptinėmis. Anglies keramikos komponentai išlaiko trinties koeficientą virš 0,45 net esant 800°C temperatūrai, užtikrindami patikimą stabdymą nuo 150+ mylių per valandą. 2024 m. SAE International tyrimas parodė, kad hibridinės grafito matricos padėklai sumažino trinties skirtumus 22 % lyginant su konvenciniais pusiau metaliniais dizainais atliekant pakartotinius stabdymus nuo 100 iki 0 mylių per valandą.
Sinteruoti metaliniai padėklai sumažina stabdymo atstumą 15 % esant 120 mylių per valandą greičiui, tačiau padidina rotorinio nubrozdinimo rodiklį 40 % (FISITA 2023). Keraminės alternatyvos siūlo subalansuotą sprendimą su trinties koeficientu tarp 0,38 ir 0,42 bei 30 % mažesniu abrazyviniu nubrozdinimu – idealus pasirinkimas gatvės naudotojams reikalaujantiems ir reakcingumo, ir ilgaamžiškumo.
Automobilių lenktynių mašinų tyrimai parodė, kad organinės padangos po trijų stiprių stabdymų iš 100 mylių per valandą praranda daugiau nei 35 % jų sukibimo. Palyginti, lenktynių technologijomis sukurtos padangos su volframo karbido armatūra išlaikė ±5 % sukibimo stabilumą tose pačiose sąlygose, kas patvirtino jų tinkamumą 200 mylių per valandą ir daugiau hiper automobiliams.
Didelio kiekio vario metalo padangos pasiekia sukibimo reikšmes iki 0,55 naudojimui trasuose, tačiau nubildamos 2,5 mm per 1 000 mylių – dažnai reikia keisti jau po 3–5 renginių. Pažengę anglies keramikos mišiniai šiuo metu suteikia 0,48–0,52 ¼ su nubildymo rodikliu iki 0,8 mm per 1 000 mylių, nustatant naujus ilgaamžiškumo standartus dvifunkcėse našumo mašinose.
Greito stabdymo metu padangos yra veikiamos ekstremalios terminės įtampos, kai temperatūra viršija 650°C (Motorsport Engineering Journal 2023) . SAE J2689 testas imituoja kartotinus stabdymo nuo 240 iki 0 km/h manevrus siekiant įvertinti dėvėjimą:
| Stabdžių Kolodėlių Tipas | Vidutinis Dėvėjimo Norma (mg/stabdymas) | Maksimali Temperatūros Atsparumas |
|---|---|---|
| Anglis-keramika | 12.7 | 1 100°C |
| Lenktynių klasės | 18.9 | 950°C |
Dinaminis bandomasis bandymas parodė, kad anglies keramikos kolodėlės išlaiko 93% trios stabilumą po 1 000 stiprių stabdymų, pranokstant pusiau metalinius analogus, kurie išlaiko 79 %.
Anglies keramikos padai naudoja 3D sustiprintas anglies struktūras kurios sumažina abrazyvinį nubrozdinimą 41 % lyginant su tradicinėmis kompozitų medžiagomis (Fraunhofer Institute, 2022). Lenktynių kompozitai pasiekia ilgaamžiškumą dėl sluoksninės konstrukcijos:
Automobilių gamintojai vis dažniau naudoja lenktynių trasose patikrintas technologijas, tokias kaip išpjautos būgnų konstrukcijos ir daugiapakopės trinties sluoksniai naudojami našumo modeliuose. 2023 m. Automobilių inžinerijos apklausa nustatė 78 % OEM gamintojų šiuo metu naudoja iš lenktynių technologijų perimtus stabdžių klosčių mišinius, kurie padidina tarnavimo laiką 32–50 % lyginant su tradiciniais dizainais.
Išbandymo pastaba: realaus pasaulio patikimumo rodikliai apjungia laboratorinius modelius su daugiau nei 20 000 km lenktynių trasų ir kelio išbandymų esant kintamai apkrovai ir drėgmei.
Aukšto našumo stabdžių klosčių dažnai naudojamos pusiau metalinės, keraminės, anglis-keramika ir specializuotos lenktynių formulės. Šios medžiagos parenkamos dėl jų gebėjimo atlaikyti aukštą trintį ir temperatūros lygį.
Šilumos atsparumas yra svarbus, nes greito stabdymo metu susidaro stipri šiluma, kuri gali sukelti klosčių stiklinimąsi ir dėvėjimąsi, jei medžiaga negali atlaikyti tokių temperatūrų.
Keraminės stabdžių padelės užtikrina šlaidesnį jungimąsi ir didesnį atsparumą stabdžių perkaitimui, tuo tarpu pusiau metalinės padeda stipresnį stabdymo efektą, tačiau gali pagreitinti diskų nubrozdinimą.
Stabdžių perkaitimas – tai pavojingas trinties efektyvumo sumažėjimas, atsirandantis dėl stabdžių perkaistimo, dažniausiai vykstant ilgalaikiam stabdymui esant didelėms greičiui.
Hebei Chengen Huanbao Technologija siūlo inovatyvius įrangos sprendimus pramonei. Mūsų kokybės kontrolė, patyrę inžinieriai ir klientų aptarnavimas užtikrina patenkinimą. Susisiekite su mumis šiandien.
EN
