Hur länge håller bromsbelägg?

De två kuddarna längst upp på fotot är cirka 2 millimeter tjocka och dåligt slitna. Bottenunderlaget, färskt från lådan, är 12 millimeter tjockt. Vindrutorna på de gamla dynorna (ett typiskt problem) minskade deras friktionskapacitet. Se fler bilder av bromsar. Foto av Eric Baxter

Livslängden för en viss uppsättning bromsbelägg är beroende av en mycket bred uppsättning variabler som sträcker sig från personlig körstil till fysiska lagar om opersonlig lagstiftning. Mekanik och tillverkare har en lösta överenskomna körsträcka som sträcker sig från cirka 30 000 till 70 000 miles (48,280 till 112,654 kilometer), men berättelser om kuddar som bara sträcker sig till 100 mil (160,9 kilometer) till en häpnadsväckande 160 000 kilometer (160 934 kilometer) finns i överflöd.

Dessa långtgående siffror är förståeliga. Kuddar finns i en mängd typer och kompositioner - från komposit till metallisk till keramik - och är fästa vid en ännu mer förvirrande mängd bromssystem och rotorer, som alla påverkar dynans livslängd. Till blandningen läggs värme, tryck och friktion i mängder som skulle förbluffa de flesta förare. Faktum är att bromsarna, särskilt kuddarna, är några av de hårdast arbetande komponenterna i din bil.

I den här artikeln syftar vi endast till bromsbelägg, vilket innebär att dynorna används i bromsok i stället för trumbromsar. Kuddarna som används i trumbromsar benämns "skor". De tjänar samma syfte och är ofta konstruerade av samma eller liknande material, men de fungerar på något annorlunda sätt.

Låt oss börja ta itu med livslängdsfrågan genom att titta på vad bromsbelägg är tillverkade av eller deras friktionsmaterial. Kuddar finns i allmänhet i fyra typer: organiska, semimetalliska, metalliska och syntetiska. Var och en av dessa typer har sina egna egenskaper som måste vägas mot bromsbeläggens livslängd:

• Organisk: Tillverkad av icke-metalliska fibrer bundna i ett sammansatt material. Materialet behandlas sedan med friktionsmodifierare inklusive grafit, pulverformiga metaller och till och med nötskal. Fyllmedel tillsätts för att minska brus och påverka bland annat värmeöverföring.
• halvmetallisk: Denna dyna är en blandning av organiskt material och metaller - allt från stål och järn till koppar - gjutna och bundna för att bilda dynan. Dessa kuddar är hårdare och mer motståndskraftiga mot värme.
• Metallisk: Detta material, bildat av en variation och blandning av tryckbundna metaller, användes en gång i stor utsträckning i tävling. Framstegen i organisk och semimetallisk kuddesammansättning har gjort metalliska kuddar nästan föråldrade.
• Syntetisk: Det är detta som ofta kallas keramiska kuddar. Dessa kuddar är gjorda av en komposit av icke-organiskt och icke-metalliskt material, vanligtvis fiberglas och aramidfibrer. Dessa kuddar väger ungefär hälften av vikten på den genomsnittliga dynan, de är starkare, har bättre kall och varm stoppkraft och de håller mycket längre än den genomsnittliga dynan. De kostar också ungefär dubbelt så mycket.

För vaddmaterialet ovan finns den bästa stoppkraften i de organiska dynorna. Men samma stoppkraft innebär att mer av dynmaterialet slits bort under ett stopp. På grund av detta håller organiska kuddar i genomsnitt minst tid. Semimetalliska kuddar, de kuddar som nu finns på de flesta bilar, är svårare och håller längre men de slutar inte lika effektivt som organiska kuddar. Detsamma gäller keramiska kuddar, även om dessa kuddar ofta håller längre om föraren är villig att betala priset och har något längre stoppavstånd.

Och eftersom kuddar handlar om att stoppa är det dags att titta på massan. Verkligheten av massa eller specifikt stoppa en viss massa - som en bil - tar oss till fysiken bakom slitage.

Detta foto visar en typisk skivbromsenhet med rotor, dynor och bromsok. Denna enhet byttes ut efter att bromsok fryst och kuddarna bar ner till nästan ingen tjocklek. Värme varpade rotorn och förhindrade bromsarna från att fungera effektivt. Foto av Eric Baxter

På det mest grundläggande konverterar ett bromssystem bilens kinetiska energi till värmeenergi genom friktionsanordningar - nämligen dynorna. Hur mycket kinetisk energi som är i arbete i en bil bestäms av dess vikt (jag använder detta omväxlande med massatanke de två är inte exakt samma), dess hastighet och hur mycket hastigheten ändras. Ur fysiksynpunkt beräknas kinetisk energi genom att multiplicera bilens vikt gånger kvadratet för dess hastighet. Produkten delas sedan upp med 29,9 och resultatet är mängden kinetisk energi i fotpund.

En mer praktisk tillämpning är detta: Två bilar reser med 30 miles per timme (48,3 kilometer per timme). Den ena väger 2 000 pund (907,2 kilogram), den andra 4 000 pund (1 814 kilo). Den lättare bilen genererar kinetisk energi 60.200 fotpund (81 620 meter), den tyngre bilen genererar 120 400 fotpund (163,240 fotton) kinetisk energi.

Vår teoretiska bil reser och genererar vridmoment och egentligen händer ingenting förrän föraren stiger på bromsen. Sedan händer en hel massa saker. Bromsarna måste övervinna dynamisk tröghet (bilen i rörelse) och införa statisk tröghet (få bilen att stoppa). Det gör detta genom att byta kinetisk energi till termisk energi eller värme - och det genererar mycket. Kuddarna på den mindre bilen som går 60 miles per timme (96,6 kilometer per timme) kommer att nå cirka 450 grader Fahrenheit (232,2 grader Celsius) under ett nödstopp. Detta kan naturligtvis påverka dynans livslängd. Eller, mer enkelt uttryckt, varje gång en förare stannar eller rider bromsarna, släpper dynorna, värms upp och dör bara lite.

Den sista delen av denna långa ekvation om livslängden har ingenting att göra med kuddarna direkt. Kom ihåg att kuddarna måste trycka mot en rotor för att bromsa bilen. Detta åstadkoms med hjälp av en uppsättning bromsok, och dynorna pressas mot en rotor.

En rotor kan se ut som en enkel metallbit men den är utformad mycket specifikt för att arbeta med bromsok och dynor. Rotorns massa såväl som inbyggda värmefina hjälper till att sprida en del av den värmeenergi som utvecklats under bromsning och förlänga dynans livslängd. Ytan har också en specifik yta som är tillräckligt slät för att förlänga dynans livslängd, men tillräckligt grov för att möjliggöra effektiv bromsning.

På samma sätt måste bromsokarna arbeta för att applicera kolven korrekt och trycka på kuddarna vid behov och släppa om de inte behövs också. En fast eller stickande bromsok kan innebära att en dyna är i konstant eller alltför ofta tryckkontakt med en rotor. Detta ökar värmeenergin och för tidigt slitage av dynan.

Variablerna i en bromsbeläggs livslängd är så breda att det är nästan omöjligt att ställa in en specifik livslängd - även om 30 000 till 50 000 miles (48,280 till 80,467 kilometer) för semimetalliska dynor är en bra mått. Även den typ av transmission som en bil har kan påverka livslängden på pad. Manuella växellåddrivrutiner som vet hur man växlar till kontrollhastighet kommer att få längre bromslivslängd än automatdrivrutiner. I den andra änden av spektrumet ser människor som kör bromsarna eller bromsar mycket hårt ofta att deras livslängd halverades när en enkel förskjutning i körstil kan spara pengar.

Med tanke på denna variation är det bästa sättet att hantera dynans livslängd att kontrollera dem under rutinmässiga oljebytningar. En uppsättning bromsbeläggsmätare kan användas för att mäta slitage, och en bra butik kan berätta hur mycket friktionsmaterial du har kvar på dynan och hur länge de ska hålla. Många kuddar har också hörbara indikatorer. En liten metallbit, vanligtvis en fjäderklämma, fäst vid en av kuddarna. När dynan slits ner gnuggar klämmorna mot rotorn och gör ett skrikande ljud.

Oavsett hur länge typiska bromsbelägg kan vara, var alltid uppmärksam på att tecken på bromsar går illa - blekande kraft, förlust av kraft när bromsarna blir heta eller drar åt en eller annan sida under bromsning. Alla dessa skyltar är en indikation på att bromsbelägg går illa och bromsarna är avgörande för att bilens funktion fungerar bra.

För mer information om bromsbelägg och andra relaterade ämnen, följ länkarna på nästa sida.

Relaterade artiklar

• Topp 10 dagliga bilteknologier som kom från Racing
• Kan du montera din egen bil?
• Hur länge håller fordonsmotorer?
• Hur länge håller sändningarna?
• Hur länge ska bilens luftkompressor pågå?
• Skulle bildäck ha ett säljdatum?
• Vad är en oljelivsindikator?
• Vad är nytt i syntetisk oljeteknologi?
• Kommer bilreparationer i framtiden att skada dig?

källor

• Baxter, Eric. Chrysler Certified Brake Technician - Level 3. July 2010.
• Chamberlain, Kenneth. Chrysler Certified Brake Technician - Level 4. Personlig intervju. Genomförd 6 - 8 juli 2010.
• Erjavec, Jack. "Bilbromsar." Delmar Learning. 2004. (juli 2010)