Керамічні колодки: плюси і мінуси, відгуки

З моменту створення самохідних транспортних засобів виникла необхідність в розробці механізму, який дозволяв би водієві вчасно зупиняти машину. У сучасному транспорті це вже не механізм, а ціла система, що складається з великої кількості різних елементів, які забезпечують максимально швидке зниження швидкості автомобіля або мотоцикла.

У систему активної і пасивної безпеки входить багато компонентів, включаючи і гальмо. В їх пристрій входить магістраль, по якій переміщається гальмівна рідина, гальмівні циліндри (один головний з вакуумним підсилювачем і по одному на кожне колесо), диск (в бюджетних автомобілях на задній осі використовується барабанний тип, про який докладно можна голосити в іншому огляді), Супорт (якщо використовується дисковий тип) і колодки.

Коли автомобіль уповільнює свій хід (не використовується гальмування двигуном), робота гальмівної системи супроводжується сильним нагріванням колодок. Сильне тертя і висока температура призводять до прискореного зносу матеріалу контактних елементів. Звичайно, це залежить від швидкості транспорту і сили натискання на педаль гальма.

З цих причин гальмівна колодка потребує періодичної заміни. Експлуатація транспортного засобу з відпрацьованими свій ресурс гальмівними елементами рано чи пізно призведе до аварії. Швидкий знос елементів ТС, високе навантаження при екстреному гальмуванні і інші умови спонукають автомобілістів замислюватися над придбанням більш якісних гальмівних систем. Серед них - керамічний варіант.

Розглянемо, чим ця система відрізняється від класичної, які бувають її різновиди, а також в чому плюси і мінуси такої модифікації.

Історія створення керамічних гальм

Сама технологія виготовлення керамічних модифікацій ТС з'явилася на американському виробництві автозапчастин. Незважаючи на те, що багато європейських автовиробників теж намагаються освоїти дану розробку, саме американський аналог має максимальною ефективністю і надійністю. Така гальмівна система завойовує все більше популярності по всьому світу. Ця технологія широко використовується при складанні спецтранспорту: машини поліції, швидкої допомоги, пожежників авто. Як видно, в деяких країнах ця технологія визнана кращою на державному рівні.

Перші гальма були розроблені інженерами, які займалися виготовленням якісних кінних екіпажів. Спочатку це були дерев'яні черевики, які за допомогою важільного механізму щільно притискалися до зовнішньої частини обода. Так, такі гальма працювали, але вони були небезпечними. Перший мінус був пов'язаний з тим, що матеріал не витримував тривалого тертя, і міг спалахнути. Другий недолік стосувався частої заміни відпрацьованих свій ресурс черевиків. По-третє, мощена бруківкою дорога часто деформувала обід, через що гальмівний елемент мав неефективний контакт з поверхнею, тому для уповільнення транспорту потрібно було докладати багато зусиль.

Наступною розробкою, яка стала застосовуватися в транспорті, це металевий елегантний черевик зі шкіряною накладкою. Даний елемент все так же контактував з зовнішньою частиною колеса. Від того, наскільки великими були зусилля водія на важіль, залежало якість гальмування. Але і у цій моделі був істотний недолік: покришка колеса в місці контакту з колодкою сильно зношувалися, через що потрібно було часто її міняти. Прикладом таких систем є Panhard & Levassor (кінець XIX століття), а також ідентична модель 1901 го року.

Через один рік англійський інженер Ф. У. Ланчестера реєструє патент на першу модифікацію дискового гальма. Так як метал в ті часи був розкішшю (сталь в основному використовувалася на військові потреби), то в якості гальмівних колодок використовувалася мідь. Водіння транспорту з такими гальмами супроводжувалося сильним шумом, а колодки через м'яких властивостей міді швидко стирається.

У тому ж році французький розробник Л.Рено спроектував гальмо барабанного типу, всередині якого розташовувалися напівкруглі колодки (додатково про те, як налаштовувати такі гальма, читайте тут). При активації системи ці елементи розтискалися, впираючись в бічні бортики барабана з внутрішньої сторони. За тим же принципом працюють сучасні гальма барабанного типу.

У 1910-му році така конструкція була визнана найнадійнішою з усіх тих, що були на той час (крім перерахованих вище також тестувалися стрічкові гальма, які встановлювалися як на кінні екіпажі, так і на 425 моделей Oldsmobile, що з'явилися протягом 1902 го року). Ці елементи встановлювалися на кожне колесо. На відміну від попередніх розробок цей виріб був здатне витримати інтенсивне гальмування в межах однієї-двох тисяч кілометрів пробігу.

Гідність барабанних гальм було в тому, що вони були захищені від агресивного впливу навколишнього середовища на їх окремі елементи. Дорога в ті часи була далека від ідеалу. Часто автомобілі піддавалися впливу сильних нерівностей, бруду, води і пилу. Всі ці фактори негативно впливали як на стан коліс і ходової, так і на працездатність колодок. Завдяки тому, що механізм був закритий, він був захищений від такого впливу. Також механізм мав на увазі менше зусиль з боку водія, щоб зупинити машину (гідравлічні модифікації тоді ще не були розроблені).

Незважаючи на ці переваги, у механізму був серйозний недолік - він погано охолоджувався, а якщо гальмування активізувалося на високій швидкості, цей фактор може привести до швидкого зносу фрикційних накладок. Ще перші розробки барабанних гальм складалися з великої кількості вузлів (50) і величезної кількості деталей (200). Така ТС складалася з двох контурів. Перший (задній) наводився в роботу за допомогою педалі, а другий (передні барабани) - ручним важелем. Вперше такий гальмівною системою оснащувався автомобіль Isotta-Fraschini Tipo KM (1911г.в.).

У період між 1917-му і 1923-м роками патентується кілька різновидів гідравлічних систем. Вони засновані на принципі передачі зусиль від головного гальмівного циліндра на виконавчі через гальмівну рідину (детально про те, що це таке, і які властивості у даної речовини, читайте в іншому огляді).

Після Другої світової війни виробники автомобілів оснащували свої моделі більш потужними силовими агрегатами, які дозволяли розвивати транспорту дедалі більші швидкості. Прикладом тому служить Pontiac Bonnevile 1958 року. Його 6-літровий восьмициліндровий ДВС дозволяв йому розганятися до 210км / год. Класичні гальмівні системи барабанного типу занадто швидко виходили з ладу, і не могли впоратися із збільшеним навантаженням. Особливо якщо водій використав спортивний стиль їзди.

Щоб транспорт був безпечним, замість барабанних гальм стали використовуватися дискові аналоги. Раніше цією розробкою оснащувався тільки гоночний, залізничний та авіаційний транспорт. Така модифікація складалася з чавунного диска, який з двох сторін затискався гальмівними колодками. Ця розробка показала свою ефективність, тому автовиробники оснащують преміальні і люксові моделі саме такими гальмами.

Різниця сучасних систем в тому, що в них використовуються різні компоненти і конструкції супортів (детально про те, що це таке, які бувають різновиди і як працюють, читайте окремо).

Понад 25 років тому в гальмівних системах застосовувався азбест. Цей матеріал мав непоганими характеристиками. Його особливість в тому, що він здатний витримувати високі температури і сильне тертя, а це основне навантаження, з якою стикається накладка в момент міцного контакту з гальмівним диском. За агов причини дана модифікація довгий час користувалася популярністю, і мало які аналоги могли скласти справжню конкуренцію цієї продукції.

Однак у азбесту, що входить до складу накладок ТС, є істотний недолік. Через сильного тертя неможливо повністю усунути утворення пилу. Згодом було доведено, що подібного роду пил дуже шкідлива для здоров'я людей. З цієї причини застосування таких колодок різко скоротилося. Практично всі виробники по всьому світу припинили виготовлення подібної продукції. Замість цього став використовуватися інший матеріал з органічних речовин.

В кінці 1990-х років інженери деяких автовиробників стали розглядати керамічний варіант в якості альтернативи азбестовому. На сьогоднішній день цей матеріал використовується в преміальних гальмівних системах, якими оснащуються спортивні автомобілі, а також моделі з потужним мотором.

Особливості керамічних гальм

Щоб оцінити особливості керамічних гальм, необхідно порівняти їх з класичним аналогом, який використовується за умовчанням у всіх машинах.

Майже 95 відсотків ринку колодок для гальм займають органічні варіанти. Залежно від технології виготовлення до складу накладки на колодку може входити до 30 компонентів, які скріплюються органічної смолою. Незалежно від того, суміш яких компонентів використовує той чи інший виробник, класична гальмівна колодка на основі органіки буде складатися з:

• Органічної смоли. Цей матеріал здатний забезпечувати міцну фіксацію всіх компонентів накладки. У процесі гальмування колодка починає виділяти тепло, температура якого здатне підвищуватися до 300 градусів. Через це починає виділятися їдкий дим і матеріал горить. Ця умова в значній мірі знижує коефіцієнт зчеплення накладки з диском.
• Металу. Цей матеріал використовується в якості основи для уповільнення обертового гальмівного диска. Найчастіше для виготовлення даного елемента використовується сталь. Даний матеріал не так швидко зношується. Ця властивість робить ефективної бюджетну гальмівну систему. Але воно ж є і ключовим недоліком металевих колодок - інтенсивне гальмування призводить до швидкого зносу самого диска. Плюс такого матеріалу в низькій вартості і стійкості до високої температури. Однак у нього є і кілька істотних мінусів. Один з них - поганий теплообмін з гальмівним диском.
• Графіту. Даний компонент невід'ємний у всіх органічних колодках. Причина в тому, що він забезпечує зниження зносу гальмівного диска через постійного контакту з металом в колодках. Але його кількість не повинна перевищувати певне процентне співвідношення з металевою частиною. Занадто м'які колодки утворюють сильний наліт на колісних дисках. Додатково про те, як з ним боротися, читайте окремо.

Отже, до особливостей органічних колодок відноситься низька вартість, ефективна робота на невеликих швидкостях, збереження гальмівного диска при помірному використанні гальма. Але недоліків у даного варіанту більше:

1. Наявність графітового нальоту псує зовнішній вигляд колісних дисків;
2. Швидко їздити і використовувати гальмо в останній момент не рекомендується, так як через високу температуру колодки можуть «плисти». У таких ситуаціях краще використовувати гальмування двигуном, але гальмівний шлях при цьому в будь-якому випадку буде більше (про те, як вимірюється цей параметр, читайте в іншій статті);
3. При частому залученні екстреного гальма прискорюється знос диска, так як графіт з елемента швидко випаровується, і метал починає тертися об метал.

Тепер що стосується особливостей керамічних гальм. В першу чергу не слід плутати звичайну кераміку з даною розробкою. Технологія, за якою виготовляється ця продукція, ще називається порошкової. Всі компоненти, що входять до складу подібної колодки, подрібнюються в порошок, завдяки чому всі вони міцно з'єднуються між собою. Ця особливість не тільки запобігає швидкий знос колодки при частому використанні гальма, але і не утворює графітовий наліт на дисках (цього матеріалу в складі керамічних гальм набагато менше).

Крім відсотка графіту, до складу цих виробів також входить менше металу. Але замість стали в таких колодках використовується мідь. Цей матеріал більш якісно відводить тепло при нагріванні гальм. Дана особливість виявиться практичною для тих автомобілістів, хто звик їздити за принципом «гальма придумали труси», тому задіє їх в самий останній момент. Хоча ми не підтримуємо такого підходу до управління транспортними засобами, керамічні гальма можуть запобігти деяким аварійні ситуації, які виникають через те, що колодки не впоралися з великим навантаженням.

Ще одна причина, по якій в керамічних колодках використовується не сталь, а мідь, полягає в м'якості металу. Завдяки цьому вони не деформується при критичному нагріванні, що в значній мірі збільшує робочий ресурс елемента.

Отже, на відміну від органіки, кераміка не утворює пилу, коефіцієнт зчеплення накладки з диском набагато вище, що значно скорочує гальмівний шлях авто. При цьому система здатна витримати досить високі температури.

Відмінності керамічних гальм

Ось невелика таблиця, яка допоможе порівняти органічний тип колодок з керамічним аналогом:

Параметр порівняння:	органіка:	кераміка:
Освіта пилу	максимальне	мінімальне
Строк служби	середній	максимальний
нагрівання диска	сильний	мінімальний
Природний знос диска	сильний	мінімальний
Освіта скрипів	середня	мінімальна
Максимальний температурний режим	350 градусів	600 градусів
ефективність	середня	максимальна
Ціна	низька	висока

Звичайно, дана таблиця не відображає повної картини на рахунок всіх гальмівних систем, в яких використовується кераміка або органіка. Спокійна їзда з мінімальним гальмуванням на великих швидкостях здатна продовжити ресурс стандартних колодок і дисків. Тому дане порівняння більше стосується максимальних навантажень.

До виконавчих елементів гальмівної системи відносяться:

• Гальмівні диски (по одному на кожне колесо, якщо автомобіль оснащений повністю дискової ТЗ, в іншому випадку їх два - спереду, а ззаду використовуються барабани);
• Колодки (їх кількість залежить від типу ТЗ, але в основному їх по два на один диск);
• Супорти (по одному механізму на гальмівний диск).

Як вже говорилося раніше, в процесі гальмування колодки і диски піддаються сильному нагріванню. Щоб знизити цей ефект більшість сучасних гальмівних систем проектується так, щоб ці елементи добре вентилювалися. Якщо автомобіль експлуатується в звичайних умовах, цього обдування досить, щоб гальма добре справлялися зі своїм завданням.

Але в більш складних умовах стандартні елементи швидко зношуються і не справляються зі своїм завданням при високих температурах. З цієї причини компанії з виробництва ТЗ впроваджують нові матеріали, які при високих температурах не втрачали своїх фрикційних властивостей, а також не так швидко зношувалися. До таких матеріалів як раз і відноситься керамічна колодка, а в деяких типах ТЗ ще і керамічний диск.

В процесі виготовлення порошок керамічного матеріалу під великим тиском з'єднується з порошкоподібної мідної стружкою. Ця суміш піддається високотемпературній обробці в обпалювальної печі. Завдяки цьому вони не боїться сильного нагріву, а в процесі тертя його складові частини не розсипаються.

Крім цих властивостей, керамічний гальмо здатний:

• Видавати менше шуму і в процесі активації ТЗ не так вібрувати;
• Забезпечити високий коефіцієнт тертя в значно більших температурних режимах;
• Менш агресивно впливати на гальмівний диск (це досягається тим, що сплав стали замінений міддю).

Типи керамічних колодок

Перш ніж вибрати керамічні колодки для свого транспортного засобу, слід врахувати, що їх існує кілька типів. Класифікуються вони по стилю їзди, для якого призначаються:

• Street - міський режим з підвищеними навантаженнями на гальмівну систему;
• Sport - спортивний стиль їзди. Ця модифікація зазвичай використовується на спорткарах, які можуть пересуватися як по дорогах загального користування, так і на закритих треках;
• Extreme - призначені виключно для екстремальних заїздів на закритих трасах, наприклад, змагання з дрифтингу (докладно про цей вид змагань читайте тут). Керамічні гальма цієї категорії не дозволено використовувати на транспорті, що пересувається по звичайних дорогах.

Якщо говорити про перший тип колодок, то вони відмінно підходять для щоденного використання. Так звана «вулична кераміка» не так сильно зношує сталевий гальмівний диск. Для їзди вони не потребують попереднього прогріванні. Що стосується «трекових колодок», то їх ефективність проявляється після попереднього прогріву, тому їх не можна використовувати для щоденної експлуатації. Через це диск буде набагато сильніше зношуватися.

Ось кілька найпоширеніших міфів щодо використання кераміки в звичайних автомобілях:

1. Керамічні колодки призначені виключно для спортивних авто, тому що звичайний гальмівний диск в парі з ними швидко зношується. Насправді існують модифікації, адаптовані для використання на звичайних машинах. Це аматорські керамічні колодки. Купуючи нові витратні матеріали, необхідно уточнювати, в якому режимі вони будуть експлуатуватися.
2. Матеріал, з якого виготовляється гальмівна колодка і диск, повинен бути ідентичним. Розробляючи даний тип колодок, інженери тестували їх саме на сталевих гальмівних дисках і адаптували під них.
3. Керамічна колодка швидше зносить диск. Заяви зворотного - це не маркетинговий хід автовиробників. Досвід багатьох автомобілістів підтверджує хибність цього твердження.
4. Надійність колодок проявляється тільки при екстремальному гальмуванні. Насправді ця модифікація зберігає свої властивості в значно більшому температурному діапазоні. Але звичайні гальма в екстрених ситуаціях можуть бути більш небезпечними (через перегрів можуть перестати гальмувати). Якщо виріб правильно підібране, воно буде відмінно справлятися з навантаженням в залежності від стилю їзди.
5. Занадто висока вартість. Хоча в порівнянні зі звичайними колодками і спостерігається розбіжність, ця різниця не настільки велика, щоб автомобіліст із середнім матеріальним достатком не зміг їх собі дозволити. З огляду на, що даний елемент має збільшений робочий ресурс, мета виправдовує засоби.

Кераміку можна купувати, якщо водій часто тисне на гальмо на високих швидкостях. Необхідності в її установці на звичайну гальмівну систему немає, так як звичайні органічні елементи зі сталевим диском відмінно витримують міської режим і їзду по дорогах на середніх швидкостях.

Сильні сторони гальмівних керамічних колодок

Якщо розглядати плюси керамічних гальм, то можна виділити наступні фактори:

• Кераміка менше зношує диск за рахунок низького абразивного складу. Менша кількість металевих частинок не дряпають диск, завдяки чому виріб має великий робочий ресурс. Природно, чим частіше потрібно міняти елементи гальмівної системи, тим дорожче обслуговування автомобіля. У разі керамічних колодок планове ТО гальм має збільшений період.
• Керамічні гальма набагато тихіше працюють. Причина тому - низький вміст металевих частинок, які дряпають поверхню диска.
• Збільшений діапазон робочих температур. Вироби витримують підвищення температури до 600 градусів і швидке охолодження, але при цьому не втрачають своїх властивостей. У трекового типу колодок цей параметр ще більше.
• Утворюється менше пилу. Завдяки цьому автомобілісту не потрібно купувати засоби для очищення колісних дисків від графітового нальоту.
• Швидше виходять на потрібний температурний режим. Завдяки цьому при повторному натисканні на педаль не знижується якість гальмування.
• При сильному нагріванні колодки не деформуються, що виключає необхідність в частому ремонті ТЗ.

Керамічні гальмівні колодки з успіхом застосовуються не тільки в спортивних автомобілях. Дана модифікація відмінно зарекомендувала себе і в гальмівних системах вантажних автомобілів.

Мінуси керамічних гальмівних колодок

У порівнянні з позитивними сторонами, мінусів у кераміки для гальм набагато менше. Наприклад, один з параметрів, на який спираються деякі автомобілісти, зупиняючи свій вибір саме на керамічному варіанті, це відсутність пилу. Насправді це не зовсім вірно. У процесі тертя колодок про диск вони обов'язково будуть зношуватися, а це означає, що пил все-таки утворюється. Просто її не така велика кількість, так і на світлих дисках її не так помітно, тому що в її складі набагато менше або взагалі не присутній графіт.

Деякі автомобілісти, підбираючи змінні запчастини, виходять тільки з ціни виробу. Вони думають: чим вище ціна, тим вище і якість. Часто це вірно, але це не основний параметр, на який потрібно спиратися. Так, якщо підбирати найдорожчу кераміку, є велика ймовірність, що буде куплена різновид для спортивного автомобіля.

Установка на стандартний автомобіль, який експлуатується в звичайних умовах, принесе мало користь, а в деяких випадках навіть може стати причиною аварії, так як професійні колодки потребують попереднього прогріванні, перш ніж вони досягнуть максимального ККД. З цієї причини слід уважно підбирати деталі, відштовхуючись від того, в яких умовах вони будуть експлуатуватися.

Висновок

Отже, як видно, керамічні гальма мають більшою надійністю та ефективністю в порівнянні з класичними колодками. Багато автомобілістів зупиняють свій вибір саме на цій продукції. Однак слід також враховувати, який навантаженні зазвичай піддає водій гальмівну систему.

Правильно підібрані гальма дозволяють підвищити безпеку транспорту в жвавому потоці, а також зменшити частоту заміни колодок при інтенсивному гальмуванні. Ще один важливий фактор - вибирати слід тільки продукцію перевірених виробників.

На завершення пропонуємо подивитися кілька відео-тестів керамічних гальм:

Керамічні гальма - НАВІЩО?

Питання та відповіді:

Чим краще керамічні гальма? Чудово підходять для агресивного стилю їзди. Чи здатні витримати нагрівання до 550 градусів без втрати ефективності. Низька кількість пилу та шуму. Чи не пошкоджують диск.

Як відрізнити керамічні гальма? На упаковці вказується тип колодок. Якщо не зазначено інакше, вони мають високу температуру. Вони коштують набагато дорожче звичайних колодок.

Скільки ходять керамічні колодки? Порівняно із звичайними такі колодки набагато довговічні (залежить від частоти різких гальмування). Колодки відходжують від 30 до 50 тисяч при частому гальмуванні.