Pęknięcie tarczy hamulcowej
Opis uszkodzenia
Na powierzchni roboczej tarczy hamulcowej występują pęknięcia promieniowe (rys. a i b) lub pęknięcie obwodowe pomiędzy częścią roboczą tarczy hamulcowej a jej częścią wewnętrzną, zamocowaną do piasty koła.
Objawy i przyczyny
powstania uszkodzenia
Jeśli tarcza hamulcowa ulegnie pęknięciu promieniowemu (rys. a i b), od strony koła dobiegają odgłosy o częstotliwości rosnącej wraz ze wzrostem prędkości obrotowej. Może wystąpić również pulsacja momentu hamującego, mimo stałego nacisku na pedał hamulca. Są dwa typy pęknięć, spowodowane różnymi przyczynami. Pęknięcia powstałe wskutek wysokich temperatur tarczy hamulcowej (rys. a). Podczas gwałtownego hamowania z dużej prędkości lub długotrwałego używania hamulców przy zjeździe na dół, w strefie współpracy tarczy z klockami hamulcowymi, czyli w części roboczej tarczy hamulcowej, występują wysokie temperatury, natomiast w miejscach, w których tarcza hamulcowa nie współpracuje z klockami hamulcowymi, temperatury są znacznie niższe. Ta różnica temperatur powoduje występowanie naprężeń mechanicznych, będących przyczyną powstawania pęknięć, zwanych też termicznymi. Występujący na części roboczej tarczy hamulcowej niebieskawy nalot (warstwa utlenionego materiału tarczy) to dowód, że tarcza hamulcowa uległa przegrzaniu. Pęknięcia powstałe wskutek nadmiernych obciążeń mechanicznych (rys. b). Mogą pojawić się one wskutek nadmiernego mechanicznego zużycia tarczy hamulcowej. Gdy jej grubość części roboczej jest za mała, nie jest ona w stanie przenieść obciążeń występujących podczas hamowania. Pęknięcia takie mogą być również następstwem wad odlewniczych tarczy. Za mała grubość części roboczej tarczy hamulcowej może również spowodować pęknięcie obwodowe tarczy hamulcowej, a w konsekwencji nawet odpadnięcie części roboczej tarczy hamulcowej (o kształcie pierścieniowym) od części zamocowanej do piasty koła.
Utleniona (pokryta niebieskawym nalotem) powierzchnia robocza tarczy hamulcowej
Opis uszkodzenia
Powierzchnia robocza tarczy hamulcowej jest pokryta warstwą utlenionego materiału o niebieskawym kolorze.
Objawy i przyczyny powstania uszkodzenia
Następuje wydłużenie drogi hamowania w stosunku do długości drogi hamowania uzyskiwanej przy podobnej sile nacisku na pedał hamulca, gdy tarcza hamulcowa była sprawna.
Powstaniu uszkodzenia sprzyja wszystko to, co powoduje osiąganie granicznych, dopuszczalnych dla tarczy hamulcowej temperatur (ok. 600 do 700OC):
- dynamiczna jazda obciążonym samochodem, jazda w górach i jazda sportowa;
- nieprawidłowe dotarcie (ułożenie się) klocka do tarczy hamulcowej;
- współpraca klocka z tarczą hamulcową tylko częścią swojej powierzchni, wskutek blokowania się klocka hamulcowego w prowadnicach lub jego nieprawidłowego prowadzenia.
Obniżenie skuteczności hamulców wynika z tego, że klocek hamulcowy współpracuje z warstwą tlenków materiału, z którego wykonana jest część robocza tarczy hamulcowej (wysoka temperatura sprzyja utlenianiu), a nie z właściwym materiałem.
Wskazówka
Warstwa utleniona tarczy występuje tylko na powierzchni tarczy. Można ją usunąć przez toczenie lub szlifowanie powierzchni roboczej tarczy hamulcowej, jeśli jej grubość na to pozwala.
Rowki na powierzchni roboczej tarczy hamulcowej
Opis uszkodzenia
Na powierzchni roboczej tarczy hamulcowej, w miejscu, w którym współpracuje ona z klockiem hamulcowym, występują obwodowe, współśrodkowe rowki (rys. a i b).
Objawy i przyczyny powstania uszkodzenia
Jeśli klocki hamulcowe 1 (rys. b) stykają się częścią roboczą tarczy hamulcowej 2 (jest to przekrój tarczy hamulcowej wentylowanej), na której są współśrodkowe rowki, to powierzchnia ich rzeczywistego styku jest mniejsza niż powierzchnia klocków hamulcowych. Powoduje to wzrost wartości nacisku jednostkowego, z którym klocek hamulcowy 1 jest dociskany do tarczy hamulcowej 2. W następstwie pogarszają się warunki współpracy klocka i tarczy hamulcowej. Może być to powodem pisków, drgań koła kierownicy i pedału hamulca podczas hamowania. Przyczyną drgań i pisków są duże, nagłe i nieregularne zmiany wartości momentu hamującego hamulca podczas hamowania, mimo stałej siły nacisku na pedał hamulca, a więc stałej sile docisku klocka hamulcowego do tarczy hamulcowej, co pokazuje rysunek poniżej. Proszę zauważyć, że zmiany wartości momentu hamowania dochodzą do 30% (wykres 1). Dla porównania, wykres 2 pokazuje jak zmienia się wartość momentu hamującego hamulca, jeśli klocki hamulcowe współpracują z gładką powierzchnią roboczą tarczy hamulcowej. Tu zmiany wartości momentu hamowania są kilkuprocentowe.
Proszę zauważyć, że tak jak zmienia się wartość momentu hamowania, tak zmienia się również wartość sił hamowania na styku opon z drogą.
Rowki na powierzchni roboczej tarczy hamulcowej mogą być spowodowane:
- niską jakością klocków hamulcowych;
- za miękkim materiałem tarczy hamulcowej;
- zanieczyszczeniami dostającymi się pomiędzy klocek i tarczę hamulcową, wskutek np. eksploatacji pojazdu w terenie;
- zużyciem korozyjnym tarczy hamulcowej.
Wskazówki
Często nie ma żadnych objawów świadczących o tym, że na powierzchni roboczej tarczy hamulcowej są rowki. Nie występuje wyraźne zmniejszenie skuteczności hamulców, bowiem jeśli tarcza hamulcowa ma rowki, ale współpracuje przez dłuższy czas z tym samym zestawem klocków hamulcowych, to elementy te są wzajemnie dopasowane. Jeśli natomiast tarcza hamulcowa z rowkami na powierzchni roboczej, szczególnie jeśli są one głębsze niż dopuszczalna wartość od 0,3 do 0,4 mm, będzie współpracować z nowymi klockami hamulcowymi (tylko one zostaną wymienione), to obniżenie skuteczności hamulców będzie wyraźne. Hamulce będą podatne na przegrzanie (mniejsza powierzchnia współpracy klocek/tarcza hamulcowa), co może spowodować dalsze problemy, np. tzw. fading, czyli nadmierną utratę skuteczności hamulców w wyniku wzrostu temperatury klocków hamulcowych. „Układanie” się klocków do tarczy hamulcowej z głębokimi rowkami obniża ich żywotność i nie gwarantuje prawidłowej pracy po ułożeniu. Bezpośrednio po wymianie klocków hamulcowych hamulce są trochę mniej skuteczne. To zmniejszenie skuteczności jest wyczuwalne szczególnie, jeśli wymienione były tylko klocki hamulcowe a tarcza hamulcowa pozostała niewymieniona. Należy uprzedzić o tym kierowcę. W przeciętnych warunkach ruchu, aby klocki hamulcowe dopasowały się do tarczy hamulcowej, konieczny jest przebieg ok. 300 km.
Całkowite zużycie klocków hamulcowych i zniszczenie części roboczej tarczy hamulcowej
Opis uszkodzenia
Wskutek całkowitego starcia materiału ciernego klocków hamulcowych, podczas hamowania z częścią roboczą tarczy hamulcowej współpracowała stalowa podstawa klocka hamulcowego (rys. a), powodując całkowite zniszczenie powierzchni roboczej tarczy hamulcowej (rys. b).
Objawy i przyczyny powstania uszkodzenia
Pierwszym symptomem, który powinien zwrócić uwagę diagnosty, jest niski poziom płynu hamulcowego w zbiorniku pompy hamulcowej, co może wskazywać, że klocki hamulcowe mają już znaczny stopień zużycia.
Całkowite zużycie klocków hamulcowych objawia się:
- obniżeniem skuteczności hamulców;
- szumem, piskami dobiegającymi od strony koła podczas hamowania.
Główną przyczyną całkowitego zużycia klocków hamulcowych jest za długi okres eksploatacji jednego kompletu klocków hamulcowych. Zużycie klocków hamulcowych zależy głównie od sposobu eksploatacji samochodu. Szybciej zużyją się one np. w taksówce, a znacznie wolniej w samochodzie eksploatowanym głównie na długich trasach. Ponadto, niebagatelną rolę ma styl jazdy kierowcy – jeśli często używa on hamulców, np. nadużywa ich zjeżdżając z góry, stale przy tym hamując, zamiast utrzymywać prędkość na zjeździe za pomocą odpowiednio niskiego biegu, jedynie od czasu do czasu hamując.
Wskazówki
Firmy samochodowe walcząc o klienta wydłużają okresy międzyobsługowe, ale pamiętać należy, że są to przebiegi dla przeciętnych warunków jazdy. Jeśli ktoś często i ostro hamuje, musi w serwisie zjawić się nie co np. 30 000 km, ale powiedzmy co 15 000 km, aby sprawdzić stan klocków hamulcowych, bowiem gdy dopuści się do ich nadmiernego zużycia, prócz stworzonego dla siebie zagrożenia, wymiany mogą wymagać również tarcze hamulcowe.
Piski podczas hamowania
Opis uszkodzenia
Podczas hamowania, od strony kół dobiegają piski o wysokich częstotliwościach.
Objawy i przyczyny powstania uszkodzenia
Prócz pisków, trudno jest podać jakieś inne objawy. Charakterystyczne jest to, że przeważnie piski te występują podczas normalnych, łagodnych hamowań, natomiast nie słychać ich przy gwałtownych hamowaniach. Piski dobiegające od hamulca przy kole to akustyczny dowód na drgania jakiegoś elementu hamulca, który pobudza do drgań inne elementy hamulca lub samochodu. Jeśli będą to tzw. drgania rezonansowe, to będą one głośne i odczuwane jako szczególnie silne (o dużej amplitudzie).
Podstawowym źródłem drgań są:
- drgania klocka hamulcowego;
- drgania tarczy hamulcowej.
- podczas hamowania.
Może się to wydawać niemożliwe, ale współpracująca z klockami hamulcowymi tarcza hamulcowa, pod wpływem zmieniającej się siły tarcia również wpada w drgania. Ilustrują je poniższe rysunki (a, b, c, d).
Normalnie płaska powierzchnia tarczy hamulcowej zostaje pobudzona do drgań przez zmienną siłę tarcia na styku tarcza- -klocek hamulcowy. Drgania te można „zobaczyć” dzięki symulacji komputerowej.
Drganiom w hamulcach tarczowych sprzyjają:
- niewłaściwy materiał klocka hamulcowego lub zła współpraca klocka z tarczą hamulcową;
- zużycie tarczy hamulcowej;
- bicie części roboczej tarczy hamulcowej w wyniku skrzywienia;
- bicie części roboczej tarczy hamulcowej w wyniku niewłaściwego zamocowania na piaście;
- nadmierne różnice grubości części roboczej tarczy hamulcowej;
- nadmierne zużyte klocki hamulcowe;
- przesuwanie się klocków hamulcowych w prowadnicach z oporem;
- osłabienie, pęknięcie sprężyn rozpierających, zapobiegających drganiom klocków hamulcowych;
- niewłaściwe ustawienie tłoka zacisku hamulcowego z odsadzeniem;
- nadmierny luz łożysk kół lub za słabe zamocowanie korpusu zacisku do zwrotnicy lub obudowy osi;
- nowo zamontowany klocek hamulcowy współpracuje z tarczą hamulcową w strefie, w której poprzedni klocek hamulcowy nie pracował.
mgr inż. Stefan Myszkowski
W artykule wykorzystałem zdjęcia firm: Brembo S.p.A., Continental Teves A.G., Pietro Pilenga S.p.A i TMD Friction/Textar).
Komentarze (0)