Які колодки гальм відповідають європейським стандартам для комерційного транспорту?

Сертифікація ECE R90: обов’язковий базовий рівень для гальмівних колодок комерційного транспорту

Що вимагає Регламент ЄЕК № 90 щодо типового схвалення гальмівних колодок

Регламент № 90 ЄЕК — це, по суті, збірник правил, встановлений Організацією Об’єднаних Націй, який визначає, чи відповідають колодки гальм стандартам для комерційного транспорту в усіх країнах Європейського Союзу. Цей регламент передбачає ретельне випробування, щоб забезпечити надійну роботу гальм за різних температур, стійкість до зносу протягом тривалого часу та збереження фізичної міцності. Замінні гальмівні колодки повинні мати параметри, дуже близькі до заводських: різниця у коефіцієнті тертя не повинна перевищувати 15 %. Виробники піддають ці колодки інтенсивним циклам нагрівання до температур, що наближаються до 700 °C, а також високій вологості, щоб імітувати реальні умови експлуатації на дорозі. Якщо гальмівні колодки не відповідають вимогам Р90, їх просто не буде схвалено для продажу в будь-якій країні Європи, де експлуатуються комерційні транспортні засоби, тож цертифікація Р90 є абсолютно обов’язковою для всіх, хто працює з нормами безпеки транспортних засобів.

Основні відмінності у випробуваннях за Р90 для барабанних та дискових гальмівних колодок

R90 застосовує єдині порогові значення безпеки, але адаптує протоколи випробувань до архітектури системи:

• Барабанні гальмівні колодки проходять розширені оцінки відновлення ефективності гальмування після занурення у воду, щоб підтвердити здатність до зупинки після потопу — це враховує реальні ризики затоплення.
• Дискові гальмівні колодки підлягають більш суворим оцінкам термічного спаду ефективності гальмування, що вимагає стабільного уповільнення після повторних зупинок із високою енергетичною навантаженістю.
• Випробування сумісності матеріалів відрізняються: колодки барабанних гальм перевіряються на відповідність кривизни барабану, тоді як колодки дискових гальм оцінюються за взаємодією з диском у стані механічного й термічного навантаження.

Хоча дискові системи зараз становлять 78 % сучасних комерційних автопарків Європи, R90 забезпечує, що обидві технології забезпечують однакову узгодженість гальмівних шляхів і структурну міцність під час регуляторного контролю.

Інновації в матеріалах: розробка відповідних гальмівних колодок у рамках обмежень ЄС

Заборона міді, азбесту та важких металів — та їх вплив на формулювання фрикційних матеріалів

З 1999 року, коли ЄС заборонив азбест у всіх країнах-членах, а також у зв’язку з останнім поштовхом до обмеження вмісту міді до максимум 0,5 % до 2025 року, а також повною забороною кадмію, свинцю та кількох інших важких металів, виробникам довелося повністю переглянути склад своїх фрикційних матеріалів для гальм. Традиційні напівметалеві формули практично повністю покладалися на мідь для управління тепловиділенням та контролю зносу. У наш час ми спостерігаємо, як їх замінюють керамічні композити, арамідні волокна, а також деякі органічні матеріали рослинного походження, які починають з’являтися в цих сумішах. Проте інженерам досі доводиться вирішувати одну велику проблему: для того щоб нові безазбестові органічні (NAO) гальмівні колодки забезпечили таку саму ефективність, як старі, їм потрібно приблизно на 15–30 % більша робоча поверхня, оскільки вони просто гірше витримують зсувні навантаження. Керамічні матеріали в поєднанні з арамідними волокнами частково допомагають зменшити цей розрив у продуктивності, але існує й інша проблема, пов’язана з експлуатацією в холодну погоду. Коли температура опускається нижче точки замерзання, ці нові матеріали часто мають проблеми з ефективністю гальмування «на холодну», що залишається справжньою головною болісю для команд розробників, які працюють над гальмівними рішеннями нового покоління.

Оптимізація стійкості до втрати ефективності, рівня шуму, вібрації та дрижання (NVH) та терміну служби у низькометалевих і керамічних гальмівних колодках

Вибір оптимального співвідношення між рівнем шуму, вібрації та жорсткості (NVH), стійкістю до перегріву гальмівних колодок і терміном їхньої служби залежить насамперед від розумного вибору матеріалів. Колодки з низьким вмістом металу (менше 10 % сталі) часто містять спеціальні залізні частинки з графітовим покриттям, що сприяє зменшенню неприємних вібрацій. Керамічні варіанти йдуть ще далі: у них вбудовані волокна карбіду кремнію, що значно підвищує їхню стійкість до нагрівання. Результати випробувань у незалежних лабораторіях показують, що керамічні колодки втрачають лише близько 20 % своєї силової тертя навіть при нагріванні до 650 °C. Це набагато кращий показник порівняно зі звичайними колодками, які можуть втратити від 35 до 50 %. Деякі нові гібридні керамічні суміші також демонструють реальний потенціал — вони зменшують знос приблизно на 40 % порівняно з традиційними органічними матеріалами. Звичайно, початкова вартість керамічних колодок на 50–70 % вища, але в умовах міського руху з постійними зупинками та стартами вони зазвичай служать удвічі довше. Для компаній, що експлуатують великі автопарки, це означає зниження витрат на заміну в довгостроковій перспективі, незважаючи на вищі початкові інвестиції.

Поза стандартом R90: додаткові стандарти, що забезпечують ефективність колодок у реальних умовах експлуатації

Як стандарти DIN 72552 та ISO 26867 підтверджують стабільність та довговічність

Стандарт ЄЕК R90 встановлює базові вимоги щодо безпеки, однак фактична ефективність у реальних умовах залежить від додаткових стандартів, таких як DIN 72552 та ISO 26867. Щодо випробувань у складних навколишніх умовах, стандарт DIN 72552 оцінює стійкість фрикційних матеріалів до агресивних умов. Виробники піддають ці матеріали суворим випробуванням у солоному тумані та циклам вологи, щоб перевірити їхню стійкість до корозії під час тривалих зим у таких регіонах, як Скандинавія чи узбережжя Північного моря. Стандарт ISO 26867, у свою чергу, зосереджений на аналізі зносу. Цей стандарт імітує приблизно 1800 інтенсивних гальмівних подій, під час яких температура може перевищувати 500 °C. Такі екстремальні випробування допомагають визначити, чи зможуть компоненти витримувати реальні умови експлуатації без раптового виходу з ладу.

• Стабільність коефіцієнта тертя (допустиме відхилення ±0,05)
• Узгодженість швидкості зношення в умовах термічних циклів
• Цілісність конструкції після впливу екстремально високих температур

Разом ці стандарти забезпечують передбачувану ефективність гальмування під час спусків із гір, у щільному міському русі та в умовах високої вологості — що сприяє зафіксованому зниженню кількості передчасних замін на 30 % в ході випробувань автопарків. Виробники все частіше посилаються на обидва стандарти — не лише задля відповідності вимогам, а й для підтвердження заяв про тривалу стійкість за допомогою емпіричних даних.

Євро-7 та обмеження на частинки гальмівного порошку: новий рубіж вимог до гальмівних колодок

Від 7 мг/км до 3 мг/км: як контроль абразивного зношення змінює конструювання гальмівних колодок

Євро-7 вводить перший у світі регуляторний ліміт на викиди частинок гальмівного порошку — вимагаючи зниження з 7 мг/км до 3 мг/км, тобто на 57 %, що кардинально змінює пріоритети розробки гальмівних колодок. Цей поріг змушує впроваджувати системні інновації, що виходять за межі лише зміни складу матеріалу:

• Переформулювання складу фрикційного матеріалу прискорений перехід до керамічних і низькометалевих матриць, розроблених для мінімізації утворення пилу без втрати термічної стабільності або реакції на холодне натискання
• Сучасне інженерне наповнення поверхонь лазерна текстурування поверхонь тертя та інтеграція мастильних матеріалів на основі наночастинок зменшують відшарування частинок під час циклів включення
• Редизайн на рівні системи попереднє дослідження замкнутих барабанних конфігурацій та електростатичних систем захоплення частинок для локалізованого утримання виділених частинок біля джерела

Ці технологічні покращення мають працювати в поєднанні з існуючими обмеженнями, такими як норми щодо вмісту міді та регуляторні вимоги щодо важких металів, одночасно забезпечуючи виконання ключових експлуатаційних стандартів, зокрема стійкості до перегріву, управління шумом, вібрацією та жорсткістю (NVH) та достатньої гальмівної сили. Сьогодні дослідники матеріалів значну увагу приділяють досягненню однорідної мікроструктури та покращених характеристик зносостійкості. Йдеться не лише про збільшення терміну служби деталей. Ці властивості насправді допомагають виробникам виконувати більш суворі вимоги Євро-7 щодо викидів повітряних частинок. Розробники гальмівних колодок знаходять способи зменшити негативний вплив на навколишнє середовище, не жертвуючи при цьому гальмівною потужністю, від якої щодня залежать оператори комерційного транспорту, коли їм потрібно безпечно зупинитися під навантаженням.