Анализ на принципа на работа на спирачните накладки
Спирачните накладки са основните изпълнителни компоненти на спирачната система на автомобила. Тяхната работа изисква координация с педала на спирачката, главния цилиндър, цилиндъра на колелото и спирачния диск и реализира забавяне на автомобила чрез веригата от „предаване на сила - фрикционно спиране - преобразуване на енергия“. Основният принцип може да бъде разделен на следните четири стъпки:
1. Предаване на сила: „Процесът на усилване“ от педала до спирачните накладки
Усилване на лоста на педала
Когато педалът на спирачката е натиснат, педалът образува лост с въртящия се вал като опорна точка, като първоначално усилва силата на въртене на педала 2-4 пъти, която след това се предава към главния спирачен цилиндър чрез тласкащия прът.
Хидравлично вторично усилване
Буталото вътре в главния спирачен цилиндър компресира спирачната течност, за да генерира високо налягане (10-15MPa). Според закона на Паскал течността под високо налягане се предава към цилиндрите на колелата през тръбопроводите. Тъй като площта на буталото на цилиндъра на колелото е по-голяма (съотношението на площта към главния цилиндър е 4-6:1), силата се усилва отново, като в крайна сметка се образува силна тяга, която да избута спирачните накладки.
2. Фрикционно спиране: Ключът към генериране на спирачна сила
След като течността под високо{0}}налягане избута буталото на цилиндъра на колелото, спирачните накладки (разделени на вътрешни и външни накладки) притискат спирачния диск от двете страни и фрикционният слой влиза в контакт със спирачния диск, за да генерира сила на триене. Спирачната сила следва формулата F=μ×N (където μ е коефициентът на триене, определен от материала на спирачната накладка; N е нормалното налягане, прилагано от цилиндъра на колелото). Силата на триене възпрепятства въртенето на спирачния диск, като по този начин намалява скоростта на колелото и постига забавяне на превозното средство.
Трябва да се отбележи, че високите температури ще доведат до намаляване на коефициента на триене (известно като „топлинно избледняване“), което е основна скрита опасност от повреда на спирачката.
3. Преобразуване на енергия: Основната логика на преобразуване на кинетичната енергия в топлинна енергия
Кинетичната енергия на движещо се превозно средство (изразена с формулата ½mv²) се преобразува в топлинна енергия чрез триенето между спирачните накладки и спирачния диск (с коефициент на преобразуване над 95%), след което топлината се разсейва по три начина:
Проводимост: Топлината се предава към цилиндрите на колелата и тялото на превозното средство през задната плоча на спирачните накладки;
Радиация: Топлината се излъчва директно във въздуха;
Конвекция: Въздушният поток отнема топлината от повърхността на спирачния диск.
Ако разсейването на топлината не е навременно, прекомерната температура ще причини термично избледняване и ще повлияе на спирачната ефективност.
4. Механизъм за нулиране: Дизайнът "връщане" след спиране
Когато педалът се освободи, възвратната пружина на главния цилиндър дърпа буталото обратно в първоначалното му положение, спирачната течност се връща обратно и налягането в цилиндъра на колелото изчезва. Възвратната пружина на цилиндъра на колелото (или еластичността на уплътнителния пръстен) задвижва спирачните накладки да се отделят от спирачния диск (с разстояние от 0,1-0,3 mm), като се избягва непрекъсната загуба на триене. За моделите от висок клас електронната ръчна спирачка (EPB) прецизно контролира празнината за нулиране чрез мотор.
Работата на спирачните накладки е цялостен ефект на "лост + хидравлика + физика на триене". Разбирането на този процес може да помогне да се идентифицира състоянието на спиране (напр. плавно спиране при високи температури) и да се избегнат неправилни операции като често аварийно спиране, като по този начин се гарантира безопасността на спирачната система.
