främre bilbroms med rektangulära öppna slitsar synliga mellan skivans friktionsytor
bromsskivan (eller rotorn) är den roterande delen av ett hjuls skivbromsenhet, mot vilken bromsbeläggen appliceras. Materialet är typiskt grått järn, en form av gjutjärn. Skivans design varierar något. Vissa är helt enkelt fasta, men andra är urholkade med fenor eller vanes som förenar skivans två kontaktytor (vanligtvis ingår som en del av en gjutningsprocess)., Fordonets vikt och effekt bestämmer behovet av ventilerade skivor. Den” ventilerade ” skivdesignen hjälper till att sprida den genererade värmen och används ofta på de mer tungt laddade frontskivorna.
skivor för motorcyklar, cyklar och många bilar har ofta hål eller slitsar som skärs genom skivan. Detta görs för bättre värmeavledning, för att hjälpa ytvattenspridning, för att minska buller, minska massan eller för marknadsföring av kosmetika.
slitsade skivor har grunda kanaler bearbetas i skivan för att hjälpa till att ta bort damm och gas., Slotting är den föredragna metoden i de flesta racingmiljöer för att avlägsna gas och vatten och att deglasera bromsbelägg. Vissa skivor är både borrade och slitsade. Slitsade skivor används i allmänhet inte på standardfordon eftersom de snabbt slits ner bromsbelägg; dock är detta avlägsnande av material fördelaktigt att tävla fordon eftersom det håller dynorna mjuka och undviker förglasning av deras ytor. På vägen har borrade eller slitsade skivor fortfarande en positiv effekt under våta förhållanden eftersom hålen eller slitsarna förhindrar en film av vattenuppbyggnad mellan skivan och dynorna.,
exempel på tvådelad skiva i ett eftermarknadsprogram
tvådelade skivor (rotorer) är en skiva där skivans mittmonteringsdel tillverkas separat från den yttre friktionsringen. Den centrala sektionen som används för montering kallas ofta klockan eller hatten och tillverkas vanligen av en legering som en 7075-legering och hård anodiserad för en bestående finish. Den yttre skivringen eller rotorn är vanligtvis tillverkad av grått järn men i speciella applikationer kan vara av stål., Härstammar från Motorsport men nu vanligt i högpresterande applikationer och eftermarknadsuppgraderingar. Tvådelade skivor kan levereras som en fast montering med vanliga muttrar, bultar och brickor eller ett mer komplicerat flytande system där drivspolar tillåter de två delarna av bromsskivan att expandera och kontrahera i olika takt, vilket minskar chansen att en skiva kommer att varpa från överhettning. Viktiga fördelar med en tvådelad skiva är en besparing i kritisk un-sprung vikt och värmeavledning från skivytan genom legeringsklockan (hatten)., Både fasta och flytande alternativ har sina nackdelar och fördelar, flytande skivor är benägna att rattle och insamling av skräp och bäst för lämpad för Motorsport medan fast är bäst för väganvändning.,
motorcyklar och scootersEdit
flytande skivbroms på Kawasaki W800
radiellt-monterad bromsok på en Triumph Speed Triple
Lambretta introducerade den första högvolymsproduktionen av en enda flytande, främre skivbroms, innesluten i ett ventilerat gjutet legeringsnav och manövrerad av kabel, på 1962 tv175, följt av intervallet-topping GT200 i 1964., 1969 Honda CB750 introducerade hydrauliska skivbromsar i stor skala till den breda motorcykeln allmänheten, efter den mindre kända 1965 MV Agusta 600, som hade kabeldriven mekanisk manövrering.
Till skillnad från bilskivbromsar som är begravda i hjulet, är cykelskivbromsar i luftströmmen och har optimal kylning. Även om gjutjärnskivor har en porös yta som ger överlägsen bromsprestanda, rostar sådana skivor i regnet och blir fula. Följaktligen är motorcykelskivor vanligtvis rostfritt stål, borrade, slitsade eller vågiga för att sprida regnvatten., Moderna motorcykelskivor tenderar att ha en flytande design där skivan ”flyter” på spolar och kan röra sig något, vilket möjliggör bättre skivcentrering med en fast tjocklek. En flytande skiva undviker också skivvarpning och minskar värmeöverföringen till hjulnavet. Bromsok har utvecklats från enkla enkelkolv enheter till två -, fyra-och även sex – kolv objekt. Jämfört med bilar har motorcyklar ett högre masscentrum: hjulbasförhållande, så de upplever mer viktöverföring vid bromsning., Främre bromsar absorberar de flesta bromskrafterna, medan bakbromsen huvudsakligen tjänar till att balansera motorcykeln under bromsning. Moderna sportcyklar har vanligtvis dubbla stora främre skivor, med en mycket mindre enkel bakre skiva. Cyklar som är särskilt snabba eller tunga kan ha ventilerade skivor.
tidiga skivbromsar (till exempel på de tidiga Honda fours Och Norton Commando) placerade bromsok ovanpå skivan, före gaffelreglaget., Även om detta gav bromsbeläggen bättre kylning, är det nu nästan universell praxis att placera bromsok bakom reglaget (för att minska gaffelmonteringens vinkelmoment). Bakre bromsok kan monteras ovanför (t. ex. BMW R1100S) eller under (t.ex. Yamaha TRX850) den svängande armen: ett lågt fäste ger en marginellt lägre tyngdpunkt, medan en övre placering håller bromsok renare och bättre skyddade från väghinder.,
ett problem med motorcykel skivbromsar är att när en cykel kommer in i en våldsam tank-slapper (hög hastighet svängning av framhjulet) bromsbeläggen i bromsok tvingas bort från skivorna, så när ryttaren tillämpar bromsspaken bromsok kolvarna driva dynorna mot skivorna utan att faktiskt göra kontakt. Ryttaren bromsar omedelbart hårdare, vilket skjuter dynorna på skivan mycket mer aggressivt än vid normal bromsning. Till exempel Michele Pirro incident på Mugello,Italien 1 juni 2018., Minst en tillverkare har utvecklat ett system för att motverka dynorna tvingas bort.
en modern utveckling, särskilt på inverterade gafflar (”upp och ner” eller ”USD”) är den radiellt monterade bromsok. Även om dessa är Moderna, finns det inga bevis för att de förbättrar bromsprestandan, och inte heller lägger de till gaffelns styvhet. (Saknar möjlighet till en gaffelstång, kan USD gafflar bäst förstyvas av en överdimensionerad framaxel).,
BicyclesEdit
mountainbike främre skivbroms
bakre skivbromsok och skiva på en mountainbike
mountain bike skivbromsar kan sträcka sig från enkla, mekaniska (kabel) system, till dyra och kraftfulla, flera kolv hydrauliska skivsystem, vanligen används på downhill racing cyklar., Förbättrad teknik har sett skapandet av ventilerade skivor för användning på mountainbikes, liknande dem på bilar, infördes för att undvika värme blekna på snabba alpina nedgångar. Även om mindre vanligt används skivor också på vägcyklar för cykling i alla väder med förutsägbar bromsning, även om trummor ibland föredras som svårare att skada i trångt parkering, där skivor ibland böjs. De flesta cykelbromsskivor är gjorda av stål. Rostfritt stål föredras på grund av dess rostskyddsegenskaper. Skivorna är tunna, ofta ca 2 mm., Vissa använder en tvådelad flytande skivstil, andra använder en flytande tjocklek, andra använder dynor som flyter i bromsok, och vissa använder en rörlig dyna som gör att bromsok glider på sina fästen och drar den andra dynan i kontakt med skivan. Eftersom energieffektivitet är så viktigt i cyklar är en ovanlig egenskap hos cykelbromsar att dynorna dras tillbaka för att eliminera kvarvarande drag när bromsen släpps. Däremot drar de flesta andra bromsar dynorna lätt när de släpps för att minimera den första operativa resan.,
tunga fordonredigera
skivbromsar används alltmer på mycket stora och tunga vägfordon, där tidigare stora trumbromsar var nästan universella. En anledning är att skivans brist på självhjälp gör bromskraften mycket mer förutsägbar, så toppbromskraften kan höjas utan större risk för bromsinducerad styrning eller jackknife på ledade fordon., En annan är skivbromsar blekna mindre när det är varmt, och i ett tungt fordon luft och rullande dra och motorbromsning är små delar av total bromskraft, så bromsar används hårdare än på lättare fordon, och trumbroms blekna kan förekomma i ett enda stopp. Av dessa skäl kan en tung lastbil med skivbromsar stanna i ca 120% avståndet till en personbil, men med trummor stannar tar cirka 150% avståndet. I Europa kräver bestämmelser om stoppavstånd i huvudsak skivbromsar för tunga fordon. I USA,, trummor är tillåtna och är vanligtvis föredragna för deras lägre inköpspris, trots högre total livstidskostnad och mer frekventa serviceintervaller.
Rail and aircraftEdit
a railroad bogie and disc brakes
fortfarande större skivor används för järnvägsvagnar, spårvagnar och vissa flygplan. Personbilar och lätta järnvägsfordon använder ofta skivbromsar utombordare av hjulen, vilket bidrar till att säkerställa ett fritt flöde av kylluft. Vissa moderna personbilar, som amfleet II-bilarna, använder inombords skivbromsar., Detta minskar slitage från skräp, och ger skydd mot regn och snö, vilket skulle göra skivorna hala och opålitliga. Det finns dock fortfarande gott om kylning för tillförlitlig drift. Vissa flygplan har bromsen monterad med mycket lite kylning, och bromsen blir ganska varmt i ett stopp. Detta är acceptabelt eftersom det finns tillräckligt med tid för kylning, där den maximala bromsenergin är mycket förutsägbar.Om bromsenergin överstiger det maximala, t.ex. under en nödsituation som inträffar under start, kan flygplanshjulen förses med en smältbar plugg för att förhindra att däcket spricker., Detta är en milstolpe test i flygplansutveckling.
Automotive useEdit
för fordonsindustrin är skivbromsskivor vanligen gjorda av gråjärn. SAE har en specifikation för tillverkning av gråjärn för olika tillämpningar. För vanliga bil-och lätta lastbilstillämpningar dikterar SAE-specifikationen J431 G3000 (ersatt till G10) rätt hårdhetsområde, kemisk sammansättning, draghållfasthet och andra egenskaper som är nödvändiga för den avsedda användningen. Vissa racerbilar och flygplan använder bromsar med kolfiberskivor och kolfiberkuddar för att minska vikten., Slitage tenderar att vara hög, och bromsning kan vara dålig eller grabby tills bromsen är varm.
RacingEdit
förstärkt kolbromsskiva på en Ferrari F430 utmaning racerbil
i racing och mycket högpresterande vägbilar har andra skivmaterial använts. Förstärkta kolskivor och dynor inspirerade av flygplansbromssystem som de som används på Concorde introducerades i Formel 1 av Brabham i samband med Dunlop 1976., Kol-kol bromsning används nu i de flesta toppnivå motorsport över hela världen, vilket minskar unsprung vikt, vilket ger bättre friktions prestanda och förbättrade strukturella egenskaper vid höga temperaturer, jämfört med gjutjärn. Kolbromsar har ibland applicerats på vägbilar, till exempel av den franska sportbilstillverkaren Venturi i mitten av 1990-talet, men måste nå en mycket hög Driftstemperatur innan de blir verkligt effektiva och är därför inte väl lämpade för väganvändning. Den extrema värme som genereras i dessa system är synlig under natten racing, särskilt på kortare spår., Det är inte ovanligt att bromsskivorna lyser rött under användning.
Ceramic compositesEdit
Mercedes-Benz AMG Carbon ceramic brake
Porsche Carrera S komposit keramisk broms
keramiska skivor används i vissa högpresterande bilar och tunga fordon.
den första utvecklingen av den moderna keramiska bromsen gjordes av brittiska ingenjörer för TGV-applikationer 1988. Målet var att minska vikten, antalet bromsar per axel, samt ge stabil friktion från höga hastigheter och alla temperaturer. Resultatet blev en kolfiberförstärkt keramisk process som nu används i olika former för bil -, järnvägs-och flygplansbromsapplikationer.,
på grund av den höga värmetoleransen och mekaniska styrkan hos keramiska kompositskivor används de ofta på exotiska fordon där kostnaden inte är oöverkomlig. De finns också i industriella applikationer där den keramiska skivans lätta vikt och låga underhållsegenskaper motiverar kostnaden. Kompositbromsar tål temperaturer som skulle skada stålskivor.,
Porsches komposit keramiska bromsar (PCCB) är silikoniserad kolfiber, med hög temperatur kapacitet, en 50% viktminskning över järnskivor (därmed minska fordonets unsprung vikt), en betydande minskning av damm generation, väsentligt utökade underhållsintervall, och förbättrad hållbarhet i frätande miljöer. Finns på några av deras dyrare modeller, är det också en valfri broms för alla gatu verandor på extra bekostnad. De kan kännas igen av den ljusgul färg på aluminium sex-kolv bromsok., Skivorna är internt ventilerade mycket som gjutjärn och korsborrade.
justeringsmekanismedit
i biltillämpningar har kolvtätningen ett kvadratiskt tvärsnitt, även känt som en fyrkantig tätning.
när kolven rör sig in och Ut drar tätningen och sträcker sig på kolven, vilket gör att tätningen vrids. Tätningen snedvrider ungefär 1/10 millimeter., Kolven får röra sig fritt, men den lilla mängd drag som orsakas av tätningen stoppar kolven från att helt dra tillbaka till sin tidigare position när bromsarna släpps och tar så upp slacken som orsakas av bromsbeläggets slitage, vilket eliminerar behovet av returfjädrar.
i vissa bakre bromsok aktiverar parkeringsbromsen en mekanism inuti bromsok som utför en del av samma funktion.
Disc damage modesEdit
skivor är vanligtvis skadade på ett av fyra sätt: ärrbildning, sprickbildning, varpning eller överdriven rostning. Servicebutiker kommer ibland att svara på eventuella skivproblem genom att byta ut skivorna helt, detta görs främst där kostnaden för en ny skiva faktiskt kan vara lägre än kostnaden för arbetskraft för att återuppliva den gamla skivan., Mekaniskt är detta onödigt om inte skivorna har nått tillverkarens minsta rekommenderade tjocklek, vilket skulle göra det osäkert att använda dem, eller vane rosting är svår (endast ventilerade skivor). De flesta ledande fordonstillverkare rekommenderar bromsskiva skimming (US: turning) som en lösning för lateral slut, vibrationsproblem och bromsljud. Bearbetningsprocessen utförs i en bromsvarv, som tar bort ett mycket tunt skikt från skivans yta för att rensa bort mindre skador och återställa jämn tjocklek., Bearbetning av skivan efter behov kommer att maximera körsträckan ur de aktuella skivorna på fordonet.
Run-outEdit
Run-out mäts med hjälp av en rattindikator på en fast stel bas, med spetsen vinkelrätt mot bromsskivans yta. Det mäts typiskt ca 1 m 2 i (12,7 mm) från skivans ytterdiameter. Skivan snurrade. Skillnaden mellan lägsta och högsta värde på ratten kallas lateral utkörning. Typiska nav – / skivmonteringsspecifikationer för passagerarfordon är cirka 0,002 i (0,0508 mm)., Runout kan orsakas antingen av deformation av själva skivan eller av runout i den underliggande hjulnavet eller av förorening mellan skivytan och den underliggande navmonteringsytan. Bestämning av grundorsaken till indikatorförskjutning (lateral runout) kräver demontering av skivan från Navet. Disc face runout på grund av navytan runout eller kontaminering kommer vanligtvis att ha en period av 1 minimum och 1 maximum per varv av bromsskivan.
skivor kan bearbetas för att eliminera tjocklek variation och lateral avrinning., Bearbetning kan göras på plats (på bil) eller off-car (bänk svarv). Båda metoderna kommer att eliminera tjocklek variation. Bearbetning på bil med rätt utrustning kan också eliminera lateral utkörning på grund av NAV-ansikte icke-vinkelrätt.
felaktig montering kan förvränga (warp) skivor. Skivans låsbultar (eller hjul/lockmuttrarna, om skivan är inklämd på plats av hjulet) måste spännas gradvis och jämnt. Användningen av luftverktyg för att fästa klackmuttrar kan vara dålig praxis, om inte en momentnyckel används för slutlig åtdragning., Fordonshandboken anger det korrekta mönstret för åtdragning samt ett momentbetyg för bultarna. Lugmuttrar ska aldrig spännas i en cirkel. Vissa fordon är känsliga för den kraft bultarna gäller och åtdragning bör göras med en momentnyckel.
ofta ojämn pad överföring är förvirrad för skiva skevhet. Majoriteten av bromsskivor diagnostiseras som ”skev” är faktiskt resultatet av ojämn överföring av pad material. Ojämn pad överföring kan leda till tjocklek variation av skivan., När den tjockare delen av skivan passerar mellan dynorna, kommer dynorna att röra sig ifrån varandra och bromspedalen kommer att höja något; Detta är pedalpulsering. Tjockleken variationen kan kännas av föraren när det är ungefär 0,17 mm (0,0067 i) eller större (på bil skivor).
tjocklek variation har många orsaker, men det finns tre primära mekanismer som bidrar till spridning av skiv tjocklek variationer. Den första är felaktigt val av bromsbelägg., Dynor som är effektiva vid låga temperaturer, såsom vid bromsning för första gången i kallt väder, är ofta gjorda av material som sönderdelas ojämnt vid högre temperaturer. Denna ojämna sönderdelning resulterar i ojämn avsättning av material på bromsskivan. En annan orsak till ojämn materialöverföring är felaktig inbrott i en pad / skivkombination. För korrekt inbrott ska skivytan uppdateras (antingen genom att bearbeta kontaktytan eller genom att byta ut skivan) varje gång dynorna byts ut. När detta är gjort, bromsarna är kraftigt tillämpas flera gånger i följd., Detta skapar ett smidigt, jämnt gränssnitt mellan dynan och skivan. När detta inte görs på rätt sätt bromsbeläggen kommer att se en ojämn fördelning av stress och värme, vilket resulterar i en ojämn, till synes slumpmässig, avsättning av pad material. Den tredje primära mekanismen för ojämn pad materialöverföring är ” pad imprinting.”Detta inträffar när bromsbeläggen värms upp till den punkt som materialet börjar bryta ner och överföra till skivan., I ett korrekt inbrutet bromssystem (med korrekt valda dynor) är denna överföring naturlig och är faktiskt en viktig bidragsgivare till bromskraften som genereras av bromsbeläggen. Men om fordonet kommer till ett stopp och föraren fortsätter att anbringa bromsarna, kommer dynorna att deponera ett lager av material i form av bromsbelägg. Denna lilla tjocklek variation kan börja cykeln av ojämn pad överföring.,
när skivan har en viss nivå av variation i tjocklek kan ojämn dynavsättning accelerera, vilket ibland resulterar i förändringar i kristallstrukturen hos metallen som komponerar skivan. När bromsarna appliceras glider dynorna över den varierande skivytan. När dynorna passerar den tjockare delen av skivan tvingas de utåt. Förarens fot applicerad på bromspedalen motstår naturligtvis denna förändring, och därmed appliceras mer kraft på dynorna. Resultatet är att de tjockare sektionerna ser högre stressnivåer., Detta orsakar ojämn uppvärmning av skivans yta, vilket orsakar två stora problem. Eftersom bromsskivan värms ojämnt expanderar den också ojämnt. De tjockare delarna av skivan expanderar mer än de tunnare sektionerna på grund av att se mer värme, och därmed är skillnaden i tjocklek förstorad. Den ojämna fördelningen av värme resulterar också i ytterligare ojämn överföring av padmaterial. Resultatet är att de tjockare varmare sektionerna får ännu mer padmaterial än de tunnare kylare sektionerna, vilket bidrar till en ytterligare ökning av variationen i skivans tjocklek., I extrema situationer kan denna ojämna uppvärmning orsaka att skivmaterialets kristallstruktur förändras. När skivornas varmare delar når extremt höga temperaturer (1 200–1 300 °F eller 649-704 °C) kan metallen genomgå en fasomvandling och kolet som löses upp i stålet kan fällas ut för att bilda koltunga hårdmetallområden som kallas cementit. Denna järnkarbid skiljer sig mycket från gjutjärnet resten av skivan består av. Det är extremt svårt, sprött och absorberar inte värme bra., Efter att cementit har bildats äventyras skivans integritet. Även om skivans yta bearbetas kommer cementiten i skivan inte att bära eller absorbera värme i samma takt som gjutjärnet som omger det, vilket gör att skivans ojämna tjocklek och ojämna värmeegenskaper återgår.
ScarringEdit
ärrbildning (US: Scoring) kan uppstå om bromsbelägg inte ändras snabbt när de når slutet av deras livslängd och anses slitna. När tillräckligt av friktionsmaterialet har slitits bort, kommer pads stålunderlagsplatta (för limmade dynor) eller padhållarnitarna (för nitade dynor) att bära på skivans slityta, minska bromskraften och göra repor på skivan., Generellt kommer en måttligt ärrad / skårad skiva, som fungerade tillfredsställande med befintliga bromsbelägg, att vara lika användbar med nya dynor. Om ärrbildningen är djupare men inte överdriven kan den repareras genom bearbetning av ett lager av skivans yta. Detta kan endast göras ett begränsat antal gånger eftersom skivan har en minsta nominell säker tjocklek. Minimitjocklekvärdet kastas vanligtvis i skivan under tillverkningen på navet eller kanten på skivan., I Pennsylvania, som har en av de mest rigorösa auto säkerhetsinspektionsprogram i Nordamerika, en fordonsskiva kan inte passera säkerhetsinspektion om någon poäng är djupare än .015 inches (0,38 mm), och måste bytas ut om bearbetning kommer att minska skivan under dess minsta säkra tjocklek.
för att förhindra ärrbildning är det klokt att regelbundet inspektera bromsbeläggen för slitage. En däckrotation är en logisk tid för inspektion, eftersom rotation måste utföras regelbundet baserat på fordonets drifttid och alla hjul måste avlägsnas, vilket möjliggör klar visuell åtkomst till bromsbeläggen., Vissa typer av legeringshjul och bromsarrangemang kommer att ge tillräckligt med öppet utrymme för att visa dynorna utan att ta bort hjulet. När det är praktiskt bör dynor som ligger nära slitagepunkten bytas omedelbart, eftersom fullständigt slitage leder till ärrbildning och osäker bromsning. Många skivbromsbelägg kommer att innehålla någon form av mjukt stålfjäder eller dragflik som en del av padaggregatet, som drar på skivan när dynan är nästan utsliten. Detta ger ett måttligt högt skrikande ljud och varnar föraren att service krävs., Detta kommer normalt inte att ärr skivan om bromsarna servas snabbt. En uppsättning dynor kan övervägas för ersättning om tjockleken på padmaterialet är densamma eller mindre än tjockleken på stödstålet. I Pennsylvania är standarden 1/32″.
CrackingEdit
sprickbildning är främst begränsad till borrade skivor, som kan utveckla små sprickor runt kanterna av hål borrade nära kanten av skivan på grund av skivans ojämna expansionstakt i svåra arbetsmiljöer., Tillverkare som använder borrade skivor som OEM brukar göra det av två skäl: utseende, om de bestämmer att den genomsnittliga ägaren av fordonsmodellen kommer att föredra utseendet medan de inte alltför betonar hårdvaran; eller som en funktion för att minska bromsaggregatets unsprungvikt, med det tekniska antagandet att tillräckligt med bromsskivmassa återstår för att absorbera racingtemperaturer och påfrestningar. En bromsskiva är en kylfläns, men förlusten av kylfläns massa kan balanseras av ökad yta för att utstråla bort värme., Små hårlinjesprickor kan förekomma i någon tvärborrad metallskiva som en normal slitmekanism, men i det svåra fallet kommer skivan att misslyckas katastrofalt. Ingen reparation är möjlig för sprickorna, och om sprickbildning blir svår måste skivan bytas ut.Dessa sprickor uppstår på grund av fenomenet lågcykelmattning som ett resultat av upprepad hård bromsning.
RustingEdit
skivorna är vanligtvis gjorda av gjutjärn och en viss mängd ytrost är normalt., Skivkontaktområdet för bromsbeläggen kommer att hållas rent med regelbunden användning, men ett fordon som lagras under en längre period kan utveckla betydande rost i kontaktområdet som kan minska bromskraften under en tid tills det rostiga skiktet slits av igen. Rostning kan också leda till skivvarpning när bromsarna aktiveras igen efter lagring på grund av differentiell uppvärmning mellan otillförlitliga områden som lämnas täckta av dynor och rost runt majoriteten av skivans yta., Med tiden kan ventilerade bromsskivor utveckla allvarlig rostkorrosion inuti ventilationsöppningarna, vilket äventyrar styrkan i strukturen och behöver bytas ut.