- Diskiniai stabdžiai
Trumpas diskinių stabdžių sistemos aprašymas. Veikimo principas. Teigiamos ir neigiamos savybės bei kita glausta informacija apie šio tipo stabdžių sistemas.
Kaip žinote stabdžiai automobilyje yra skirti tam, kad sulėtintų ar sustabdytų automobilį. Diskiniai stabdžiai į automobilius masiškai buvo pradėti montuoti apie 1960-1970 metus, tiesa tuo metu dažniausiai pasitaikydavo mišrus stabdžių sistemų variantai kai priekyje būdavo montuojami diskiniai stabdžiai, o gale būgniniai (būgniniai stabdžiai buvo pigesni nei diskiniai stabdžiai, toks sprendimas montuoti būgninius stabdžius ne žymiai sumažindavo stabdymo kokybę, bet automobilio ir jo stabdžių sistemos priežiūros kainą sumažindavo ženkliai). Šiais laikais diskiniai stabdžiai montuojami ir ant priekinės ir galinės ašies, tai natūralu, nes automobiliai šiais laikais galingesni ir išvysto didesnius greičius, o stabdyti nuo didelių greičių saugu tik su diskiniais stabdžiais.
Veikimo principas
Pačių diskinių stabdžių konstrukcija yra itin paprasta. Stabdžių diskas sujungtas su ratu, kartu su juo ir sukasi. Priklausomai nuo stabdžių modelio iš priekio arba iš galo dalį disko gaubia suportas (laikiklis) kuriame sumontuoti stabdžių sistemos cilindrai ir paslėptos stabdžių kaladėlės. Kaladėlės randasi iš abiejų disko pusių ir stabdant jos tiesiog tarpusavyje suspaudžia (kaladėles prie disko prispaudžia stabdžių stūmokliai kuriuos iš stabdžių cilindro išspaudinėja stabdžių skystis) stabdžių diską, taip atsiranda trintis tarp disko ir kaladėlių, tai sukelia stabdymą. Stabdžių skysčio spaudimą sudaro specialus stabdžių stiprintuvas, paspaudus stabdžių pedalą iš talpos kurioje yra suslėgtas stabdžių skystis vožtuvui atsidarius slėgis patenka į stabdžių sistemos žarneles, pasiekia stabdžių cilindrus ir stumia stūmoklius, o jie savo ruožtu spaudžia stabdžių kaladėles.
Diskas yra sujungtas su ratu. Buvo ir tokių sprendimų kai diskiniai stabdžiai galinėje ašyje buvo montuojami arčiau diferencialo tam, kad sumažintų amortizuojamą svorį (šis techninis sprendimas buvo realizuotas sportiniuose automobiliuose, bet vėliau jo buvo atsisakytą).
Diskinių stabdžių istorija
Pirmi eksperimentai su diskiniais stabdžiais prasidėjo dar 1890 metais Anglijoje, pirmas užpatentavęs diskinius automobilio stabdžius buvo Frederick William Lanchester. Gamyba buvo pradėta 1902 metais, tuo metu kai Louis Renault sukūrė būgninius stabdžius. Modernaus techninio dizaino diskiniai stabdžiai atsirado kur kas vėliau, maždaug apie 1940-1950‘us metus. Diskiniai stabdžiai jau tuo metu buvo daug pranašesni už būgninius, nes būgniniai stabdžiai buvo neatsprūs stipriems stabdymams, tai sukeldavo juose aukštą temperatūrą ir metalo deformaciją, taip pat pervažiavus per balą būgniniai stabdžiai kurį laiką būdavo ne efektyvūs, nes vanduo juose išlikdavo tol kol ne išgaruodavo savaime ar nuo stabdžių trinties sukeltos temperatūros. Taip pat būgniniai stabdžiai būdavo nenuspėjami dėl savaiminio užsirakinimo, jų konstrukcija turėjo tokia tendencija didinti kaladėlių prispaudimą neatsižvelgiant į stabdžių pedalo paspaudimą ir, be abejo, būgninius stabdžius reguliuoti būdavo itin sudėtinga. Diskiniai stabdžiai savo ruožtu nebijojo stiprių stabdymų, nes buvo atviri ir ventiliuodavosi pastoviai, pravažiavus per balą ar purvą disko paviršius neilgai likdavo drėgnas, paspaudus stabdžius staigiai išdžiūdavo ar nusivalydavo. Reguliuoti diskinius stabdžius buvo paprasčiau, jei neturėjo tos neigiamos savybės savaime didinti kaladėlių prispaudimą kas buvo būdinga būgniniais stabdžiams, todėl stabdymas būdavo tikslus ir nuspėjamas ir, be abejo, diskiniai stabdžiai buvo žymiai galingesni nei analogiški būgniniai.
Diskiniai stabdžiai labai išpopuliarėjo automobilių sporte vos tik jiems pasirodžius, daugelis iškart suprato ir įvertino visas teigiamas diskinių stabdžių savybes ir pranašumus prieš būgninius stabdžius. Taip nuo sporto prasidėjęs populiarumas sudarė sąlygas diskiniams stabdžiams pasiekti ir serijinius automobilius.
Konstrukciniai ir technologiniai sprendimai
Daugelis diskinių stabdžių sistemų yra aprūpintos tiesiog plieniniais stabdžių diskais, bet tobulėjant automobiliams palaipsniui tobulėjo ir stabdžių sistemos bei jų komponentai. Šiais laikais nieko nenustebinsime ventiliuojamais stabdžių diskais (diskas yra išlietas taip, kad atrodo jog tai yra du sujungti diskai ir tarpe tarp jų yra mentelės per kurias laisvai cirkuliuoja oras, tokie diskai mažiau bijo temperatūros staigių pasikeitimu, nes jei aušinami iš abiejų pusių tolygiai ir greičiau), taip pat galingesniuose automobiliuose galime aptikti ventiliuojamų-perforuotų stabdžių diskų (tas pats ventiliuojamas stabdžių diskas tik jo darbinio paviršiaus plokštumos yra pragręžiotos arba prafrezuotos tam tikra tvarka, tai užtikrina dar didesnį aušinimą ir trintį tarp disko ir stabdžių kaladėlių). Neskaitant pačių konstrukcinių pakitimų stabdžių diskų gamybai pradėta naudoti ne tik plieną, kadangi stipresnis stabdymas nuo didesnių greičių (ypač aktualu automobilių sporte) reikalaują didesnės trinties, o tai neišvengiamai generuoja daugiau šilumos kuri plieninius stabdžių diskus labai stipriai gadina, deformuoja ir sukelia greitesnį jų dėvėjimąsi. Tam, kad stabdžiai galėtų dirbti efektyviau reikia sugeneruoti daugiau trinties, tai pasiekiama keliais būdais: a) naudojant stabdžių disko ir stabdžių kaladėlių gamybai kitokias medžiagas; b) didinant trinties plotą, tai gaunama naudojant didesnius stabdžių diskus ir stabdžių kaladėles; c) didinant kaladėlių suspaudimo galią. Bet padidėjus trinčiai savaime atsiranda daug daugiau stabdymo metu sugeneruojamos šilumos kuri stipriai įkaitina stabdžių diską ir kaladėles. Todėl itin galingos stabdžių sistemos turi ne tik didelio diametro stabdžių diskus su didesniu kiekiu cilindrų spaudžiančių didesnes kaladėles prie disko, bet pats diskas ir kaladėlės yra gaminamos pasitelkiant tokias medžiagas kaip titanas, anglies ir kevlaro pluoštas, metalo keramikos įvairios atmainos, berilis, aliuminis ir t.t. Metalo keramikos stabdžiai yra itin brangūs ir montuojami tik ypač galinguose automobiliuose (metalo keramikos stabdžių diskus turi tokie automobiliai kaip: Mercedes-Benz McLaren SLR, Perrari Enzo, Porsche GT, Audi A8 W12 ir kiti.). Pagrindinis metalo keramikos stabdžių diskų privalumas tai yra jų atsparumas itin aukštoms temperatūroms, tiesa automobilių sporte naudojami kai kurie metalo keramikos diskai darbines stabdymo savybes įgyja tik prie tam tikros temperatūros. Naudojant metalo keramikos stabdžius tuo pačiu naudojamos ir šiek tiek kitokios stabdžių kaladėlės, nes tradicinės neduotų jokio efekto stabdymui. Metalo keramikos stabdžių diskai itin gražiai atrodo prietemoje, nes stipriai stabdant stabdžių diskas pradeda šviesti raudonai nuo itin didelės temperatūros susidarančios dėl trinties. F1 automobiliai naudoja anglies pluošto stabdžių diskus kurie yra itin efektyvūs netgi esant mažam disko diametrui, bet turi tokias neigiamas savybes kaip greitas dilimas ir užsidegimas (tokie stabdžių diskai išlaiko dideles temperatūras, bet jei yra viršijama tam tikra riba jie tiesiog užsidega ).
Diskinių stabdžių kaladėlės gaminamos iš įvairių medžiagų kurios nebijo ugnies, aukštų temperatūrų ir turi geras trinties ir dėvėjimosi santykio savybes. Pats darbinis stabdžių kaladėlių paviršius yra tvirtinamas ant plieninių plokštelių. Diskinių stabdžių suportai irgi yra įvairių konstrukcijų, turinčių nuo vieno iki kelių cilindrų. Suportai dažniausiai gaminami iš plieno, tausojant svorį kai kurie automobiliai yra aprūpinti stabdžių suportais pagamintais iš titano.
Keli įdomūs faktai
* Perkaitinti plieniniai stabdžių diskai dažniausiai susikraipo, stabdant pradedamas jausti mušimas per vairą arba vibracija. Dažnai perkaitintus plieninius stabdžių diskus galima atskirti dėl atsiradusio melsvo atspalvio darbiniame paviršiuje.
* Plieniniai stabdžių diskai gali deformuotis ne tik nuo perkaitimo bet ir nuo staigaus temperatūros pasikeitimo, pavyzdžiui ant įkaitusio disko patekus pakankamai dideliam kiekiui vandens važiuojant per balą. Tokiu būdu disko paviršius gali skirtingu greičiu ataušti skirtingose vietose ir dėl to deformuotis.
* Po ekstremalaus stabdymo jei yra galimybė nelaikykite stabdžiu nuspaustų, nes dalį stabdžiu disko dengiančios kaladėlės neleidžia vienodai ataušti visam diskui, o temperatūrų skirtumas gali deformuoti stabdžių diskus.
* Kai kurie automobiliai būna aprūpinti stabdžių kaladėlėmis turinčiomis elektrinį pašildymą, dažniausiai tokios kaladėlės montuojamos automobiliuose skirtuose toms šalims kur yra itin šaltas oras ir yra didelė tikimybė apledėti stabdžių kaladėlėms ir stabdžių suportams.
* Kai kurie automobiliai yra aprūpinti stabdžių kaladėlėmis turinčiomis nusidėvėjimo daviklius. Kai kaladėlė prasitrina iki tam tikros ribos daviklis duoda signalą į automobilio kompiuterį kuris uždega indikatorių skydelyje ir įspėja vairuotoja, jog laikas keisti stabdžių kaladėles.
* Plaunant automobilį rekomenduojama praplauti ir stabdžius aukšto slėgio srove, nes susikaupusios stabdžių kaladėlių dulkės gali ilgainiui pradėti trukdyti kaladėlių judėjimui arba esant aukštai temperatūrai ekstremaliai stabdant užsidegti.
