14.11.2009

Тормозные колодки и безопасность

Износостойкость – одно из важных потребительских свойств, а при испытаниях на безопасность оно вторично, так как во многом определяется манерой вождения и состоянием тормозных механизмов. Какие еще существуют критерии оценки тормозных колодок именно с точки зрения безопасности управления автомобилем? Наши эксперты – опытные специалисты Испытательного центра продукции автомобилестроения (ИЦПА) ФГУП «НАМИ» – заведующий лабораторией № 5 Сергей БАТУРОВ и ответственный испытатель Михаил БОЛТОВСКИЙ. МЕЖДУ ЦЕНОЙ И КАЧЕСТВОМ Технология изготовления фрикционного материала для тормозных колодок достаточно сложна. В ней используются новейшие достижения науки по созданию композиционных материалов, которые производители автомобилей и автокомпонентов дополняют большим количеством собственных исследований и испытаний. Внешняя однородность фрикционного материала обманчива, на самом деле он может включать в себя до 350 различных компонентов. Причем каждый из них выполняет свои функции. Одни являются наполнителями – химически инертными или активными, которые участвуют в химических процессах, происходящих при изготовлении и в ходе эксплуатации материала. Другие компоненты играют роль связующих. Есть также вещества, улучшающие процессы газо- и теплообмена или ускоряющие процесс вулканизации при формовании фрикционного материала. Какие-то компоненты обеспечивают долговечность тормозного диска и барабана, а также противозадирные и противошумные свойства. Можно отметить две тенденции в изготовлении тормозных колодок. Первая предполагает использование одной и той же рецептуры фрикционного материала для широкой гаммы автомобилей, вторая – подбор индивидуальной рецептуры фрикционной смеси для каждой модели или узкой группы моделей автомобилей одного класса. И та и другая имеют свои преимущества и недостатки. Первый подход позволяет проще и быстрее наладить производство и, соответственно, установить на продукцию невысокую цену. Второй – более хлопотный для изготовителя, зато дает возможность получить фрикционный материал с лучшими свойствами для конкретного автомобиля и продать его потребителю дороже. Как всегда, производители ищут компромисс между технологичностью и качеством продукции. НОРМЫ И КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ Испытания тормозных колодок проводятся в соответствии с международными Правилами ЕЭК ООН № 13 (ГОСТ Р41.13-99) «Единые предписания, касающиеся официального утверждения механических транспортных средств категорий М, N и O в отношении торможения» (согласно этому документу, тормозные испытания на инерционном стенде равнозначны испытаниям на автомобиле наполигоне) или по Правилам ЕЭК ООН № 90 (ГОСТ Р 41.90-99). Нормированная процедура проверки на безопасность фрикционного материала тормозных колодок, предназначенных для комплектации новых автомобилей на заводе-изготовителе (так называемых оригинальных), складывается из нескольких этапов. Сначала производитель подбирает компоненты фрикционного материала и, изготовив его, испытывает в виде миниатюрного образца (модели) на машинах трения. В ходе этих испытаний первично оцениваются фрикционные свойства (коэффициент трения). При получении положительного результата на моделях переходят к испытаниям материала уже «в составе» тормозной колодки в натурных узлах, то есть на инерционном стенде с использованием реального тормозного механизма. Если и здесь результаты положительные, колодки отправляются для тестирования на автомобильный полигон. Для колодок категории запасных частей процедура испытаний несколько упрощена. В общем случае тестирование проводится согласно вышеупомянутым Правилам № 90 или № 13. Кроме того, существует ряд специальных испытаний, тоже определяющих параметры безопасности конструкции фрикционных материалов. Например, проверка качества приклейки тормозной накладки к металлическому каркасу (для барабанных тормозов). ПЕРВИЧНЫЕ ДАННЫЕ При поступлении тормозных колодок на испытания в лабораторию ИЦПА в первую очередь проверяется их внешний вид и геометрия. Вся информация, которую предусматривает Закон РФ «О защите прав потребителей», должна быть в наличии как на упаковке (и/или в прилагаемой инструкции), так и на самом изделии. Это реквизиты изготовителя, включая его обратный адрес, знаки сертификации, данные о применяемой на предприятии системе качества, о свойствах материала и так далее. Геометрические размеры колодок, измеренные штангенциркулем, сверяются с теми, что указаны в технической документации изготовителя. Важное значение имеют следующие параметры: соблюдение одинаковой толщины фрикционных накладок, их плоскостности; отсутствие смещения фрикционной матрицы относительно каркаса (перекос может привести к замедлению процесса приработки фрикционной накладки для обеспечения требуемой эффективности торможения, а также к преждевременному износу колодки либо диска, так как отбой колодки и возвращение поршня осуществляются за счет биения тормозного диска). Затем приступают к определению параметров безопасности. О ГЛАВНОМ Параметров безопасности несколько, но самым важным из них является эффективность торможения (коэффициен трения), которая может характеризоваться тормозным моментом, замедлением или величиной тормозного пути. Испытания проводятся на инерционном стенде. Тормозные колодки устанавливаются в натурный узел тормоза (тормозной механизм). Скорость вращения и инерционные массы стенда подбираются в соответствии с угловой скоростью реального автомобильного колеса и нагрузкой, возникающей при торможении на колесе данной конкретной модели автомобиля. Тем самым достигается полная эквивалентность стендовых и дорожных испытаний. Причем тестирование на стенде имеет свои преимущества, исключая ряд случайных факторов, связанных с влиянием погодных условий и коэффициента сцепления шины с дорогой. А поскольку современные стенды имеют автоматизированные системы для создания определенного тормозного усилия и регистрации данных, результаты испытаний мало зависят от испытателя. Тем самым обеспечивается высокая объективность стендовых испытаний. Эффективность торможения тормозных колодок проверяется в так называемом «холодном» состоянии (при 50 °С во фрикционном материале колодки или при 100 °С на поверхности тормозного диска). Это так называемые испытания «тип 0». Сначала проводится приработка поверхностей трения для достижения необходимой степени прилегания колодки к диску. При этом их температура должна находиться в заданных пределах. Испытания эффективности торможения проводятся в четырех режимах. Первый: угловая скорость «колеса» устанавливается постоянной в момент начала торможения в соответствии с нормативами, но варьируется «усилие на педаль» (давление в приводе тормозного механизма). Второй: «усилие на педаль» (давление в приводе тормозов) остается неизменным, но варьируется угловая скорость «колеса» на момент начала торможения. Третий режим является одной из проверок колодки на термостойкость (испытания «тип 1»). На стенде имитируется работа тормозного механизма при движении автомобиля на крутом спуске. Осуществляется «разгон» до скорости 0,8 от максимальной по заводской технической документации на автомобиль. Например, для вазовской «классики» это 120 км/ч. Далее осуществляется торможение до половины значения скорости 0,8 от максимальной (в нашем примере до 60 км/ч), при этом давление в приводе поддерживается таким, чтобы обеспечить нормативное замедление (3 м/с2 для данной категории авто). Цикл осуществляется путем 15-ти торможений («нажатий на тормозную педаль»), после чего выполняется 16-е контрольное торможение, по которому определяется остаточная эффективность торможения. В четвертом, заключительном, режиме проводится проверка способности колодок восстанавливать фрикционные свойства после нагрева. Бывает, что колодки после нагрева тормозят более эффективно или менее эффективно, либо почти теряют фрикционные свойства. Чтобы обеспечить необходимую статистику данных, испытывают не менее пяти пар колодок. Это обязательное условие, так как разброс значений коэффициента трения фрикционного материала может достигать 40%! К сожалению, такие особенности технологии изготовления тормозных колодок. Для оценки результатов испытаний в лаборатории ИЦПА используют эталонные параметры, полученные опытным путем. Они были определены на основе испытаний серийных тормозных колодок, которые прошли приемочные испытания на автополигоне и были признаны годными для заводской комплектации автомобилей ВАЗ-2101. Серийные колодки использовали в качестве базы для получения необходимых коридоров параметров, которым должны соответствовать любые тормозные колодки для данной марки автомобиля. Речь идет именно об определенном допустимом диапазоне параметров, так как слишком большая разница между наиболее и наименее эффективными колодками, если вдруг они случайно окажутся, например, на разных осях автомобиля, может привести к потере управления при торможении. Также важно, чтобы фрикционная накладка даже при экстренных торможениях в процессе эксплуатации не отделилась от каркаса. Качество присоединения фрикционного материала к металлическому каркасу в зависимости от температуры тоже можно отнести к понятию «термостойкость». Этот параметр регламентируется ГОСТ Р ISO 6311-93 и ГОСТ Р ISO 6312-93. Испытания проводятся в двух режимах. В «холодном» (при 50 °С) и в горячем (после нагрева в печке до 400 °С). И в том и в другом случаях накладку отрывают от каркаса на отрывной машине, фиксируя, при каком усилии она отделяется от каркаса. Затем сравнивают полученные показатели с нормативными. ОСОБЫЕ СЛУЧАИ Оценка термостойкости может производиться по нескольким критериям. Один из них – способность материала не изменять свои фрикционные свойства в зави- симости от температуры или изменять их в заданных пределах так, чтобы потребитель мог управлять процессом торможения. Например, у некоторых колодок проявляется «эффект зимнего утра» – они обладают малой эффективностью при первом-втором торможении после длительной стоянки автомобиля в холодное время года. Так как поверхность колодок пористая (для обеспечения термостойкости), она может вбирать в себя влагу, которая изменяет фрикционные свойства. Как только влага испарится, эффективность торможения восстанавливается. В заключение – несколько слов об оценке такого сугубо потребительского свойства тормозных колодок, как износостойкость. Хотя нормативов для этого параметра как таковых нет, в лаборатории ИЦПА проводят специальные исследования колодок на износостойкость, которые требуют много времени, трудозатрат и применения особых методик либо оценивают износостойкость ком-плексно: измеряют толщину колодок до начала испытаний, после завершения всего цикла исследований и вычисляют величину износа. Эта величина не нор- мируется. dpmedi.ru
Количество показов: 1225