Comparative examination of disc brake friction pairs with brake pads of different types in respect of their tribological properties

• Autorzy: Chłopek Z. , Suchocka K. , Zawistowski A.

Identyfikatory

DOI

doi.org/10.14669/AM.VOL72.ART1

Warianty tytułu

PL

Badania porównawcze par ciernych hamulca tarczowego z różnymi rodzajami klocków ze względu na ich właściwości trybologiczne

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

Results of the examination of disc brake friction pairs with conventional and ceramic brake pads have been presented. The friction pairs were examined in respect of the wear of their elements as well as the dust emission related to the friction pair wear. The empirical tests were carried out on a test stand designed for the testing of friction characteristics of brake linings and brake pads. The immission of specific size fractions of the particulate matter was measured with the use of a dust monitor. Moreover, friction surface temperature was measured with the use of a camera. The tests were carried out in three series (one series run during the bedding-in process and two series of tests run on the pairs having been bedded-in), with the test cycles consisting of intermittent braking, where the interruptions were controlled by various factors, e.g. the friction surface temperature. The wear of the friction pair with ceramic brake pads was found to be lower than that of the pair with conventional pads and the relative difference was almost 40% and somewhat more than 25% when defined by the friction pair thickness and mass, respectively. In the dust dispersed in the ambient air in the measuring room, the PM1 particulate matter fraction (of the equivalent particle size being below 1 μm) was found to predominate. The particulate matter immission was found to be much lower (by about 50%) for the ceramic pads compared with the conventional pads. The temperature of the friction pair was not considerably affected by the type of the brake pads used. In general terms, it was ascertained that the use of ceramic pads resulted in a measurable improvement in the tribological properties of the disc brake friction pair.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań par ciernych hamulca tarczowego z klockami: klasycznymi i typu ceramicznego. Badania wykonywano ze względu na zużycie elementów par ciernych oraz ze względu na emisję pyłów związanych ze zużyciem par ciernych. Badania empiryczne wykonano na stanowisku do badań właściwości ciernych okładzin hamulcowych. Do pomiarów imisji frakcji wymiarowych cząstek stałych zastosowano pyłomierz. Wykonywano również pomiary temperatury powierzchni ciernej z zastosowaniem kamery. Badania wykonywano w trzech seriach (docierania i dwóch seriach badań par dotartych) z cyklami pracy obejmującymi hamowanie z przerwami, sterowanymi m.in. przez temperaturę powierzchni ciernej. Względna różnica zużycia, oceniana na podstawie grubości pary ciernej, była dla klocków typu ceramicznego mniejsza o prawie 40%, a na podstawie masy – większe niż 25%. Stwierdzono, że w pyle rozproszonym w powietrzu pomieszczenia pomiarowego dominująca była frakcja cząstek stałych PM1 – o wymiarach charakterystycznych mniejszych od 1 μm. Względna różnica imisji cząstek stałych okazała się rzędu 50% w wypadku zastosowania klocków typu ceramicznego. Zastosowanie różnych rodzajów klocków hamulcowych nie miało znaczącego wpływu na temperaturę pary ciernej. Ogólnie stwierdzono, że zastosowanie materiału typu ceramicznego na klocki hamulcowe ma wymierny wpływ na poprawę właściwości trybologicznych pary ciernej hamulca tarczowego.

Słowa kluczowe

EN

disc brakes; ceramic materials; tribological properties; particulate matter immission

PL

hamulce tarczowe; materiały ceramiczne; właściwości trybologiczne; imisja cząstek stałych

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe Sieci Badawczej Łukasiewicz - Przemysłowego Instytutu Motoryzacji
• Czasopismo: Archiwum Motoryzacji
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 72, nr 2
• Strony: 15--28
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., wykr., tab.

Twórcy

autor

Chłopek Z.

• Warsaw University of Technology, Institute of Vehicles, ul. Narbutta 84, 02-524 Warszawa, Poland

autor

Suchocka K.

• Automotive Industry Institute, Material Testing Laboratory, ul. Jagiellońska 55, 03 301 Warszawa, Poland

autor

Zawistowski A.

• Automotive Industry Institute, Material Testing Laboratory, ul. Jagiellońska 55, 03 301 Warszawa, Poland

Bibliografia

• [1] Agricola G. De re metallica. Froben. Basilaea MDLXI. [cited 09 March 2016] Available from: https://archive.org/details/ deremetallica50agri
• [2] Capes C E. Particle size enlargement. Elsevier Sci. Publ. Co. Amsterdam 1980.
• [3] Chan D, Stachowiak G W. Review of automotive brake friction materials. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering. 2004; 218(9): 953–966.
• [4] Chłopek Z, Jakubowski A, Kieracińska A. Examination of a laboratory system to reduce dust emission from braking systems of automotive vehicles. The Archives of Automotive Engineering – Archiwum Motoryzacji. 2011; 53(3): 5–17, 103–115.
• [5] Chłopek Z, Suchocka K. Modelowanie emisji i imisji frakcji wymiarowych cząstek stałych związanych z ruchem samochodowym. Zeszyty Naukowe Instytutu Pojazdów. 2014; 97(1): 5–20.
• [6] Chłopek Z, Suchocka K. Risk posed by particulate master to the human and environment near transport router. The Archives of Automotive Engineering – Archiwum Motoryzacji. 2014; 63(1): 3–22, 109–129.
• [7] Eriksson M, Jacobson S. Tribological surfaces of organic brake pads. Tribology International 33, 2000. 817–827.
• [8] Fisz M. Probability theory and mathematical statistics. Wiley. New York 1963.
• [9] Ghazaly N M, Faris W F. Optimal design of a brake pad for squeal noise reduction using response surface methodology. International Journal of Vehicle Noise and Vibration. 2012; 8(2): 125–135,.
• [10] Jakubiak-Lasocka J, Lasocki J, Siekmeier R, Chłopek Z. Impact of traffic-related air pollution on health. In “Environment Exposure to Pollutants”. Series Title: “Advances in Experimental Medicine and Biology”. Springer International Publishing Switzerland. 2015; 834: 21–29
• [11] Kittelson D B: Engines and nanoparticles: a review. J. Aerosol Sci. Vol. 29, No. 5/6. Elsevier Science Ltd. 1998; 575–588.
• [12] MacNee W, Donaldson K. Exacerbations of COPD – environmental mechanism. Chest 2000; 117: 390–397.
• [13] Ostermeyer G P, Müller M. New insights into the tribology of brake systems. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering, 2008; 222(7): 1167–1200.
• [14] Rashid A. Overview of disc brakes and related phenomena – a review. International Journal of Vehicle Noise and Vibration. 2014; 10(4): 257–301.
• [15] Stadler Z, Krnel K, Kosmac T. Friction and wear of sintered metallic brake linings on a C/C-SiC composite brake disc. 2008; Wear 265: 278–285.
• [16] Wasserman L. All of nonparametric statistics. Springer. 2007.