Jeżeli zawiodą podczas jazdy, pojazd zmieni się w śmiertelnie niebezpieczną pułapkę.
Spośród wielu układów, z których składają się samochody, najważniejsze są dwa: hamulcowy i kierowniczy. Awaria silnika, sprzęgła czy komputera pokładowego może uczynić samochód bezużytecznym, ale jeśli podczas jazdy zawiodą hamulce lub układ kierowniczy, pojazd zmieni się w śmiertelnie niebezpieczną pułapkę.
Jeśli zapytamy kierowcę, jaki silnik ma auto, które prowadzi, zazwyczaj dostaniemy wyczerpującą odpowiedź. Spróbujmy zapytać o hamulce, a w większości wypadków odpowie nam milczenie. Hamulce to przecież tylko… hamulce. Kto zna nazwę producenta tarczy, bębnów i klocków hamulcowych? A przecież mają one fundamentalne znaczenie dla naszego bezpieczeństwa. Od jakości ich wykonania i kontroli stanu technicznego zależy, czy w sytuacji awaryjnej zatrzymamy pojazd na czas.
Układ hamulcowy może być albo bardzo prosty, albo szalenie skomplikowany. Producenci wyposażają pojazdy w systemy wspomagania, bez których trudno wyobrazić sobie dzisiaj prowadzenie samochodu: wiele odmian systemu ABS regulującego siłę hamowania i zapobiegającego blokowaniu kół, system ESP stabilizujący tor jazdy, system ASR kontrolujący trakcję.
Bez względu na elektroniczną i informatyczną otoczkę, centrum bezpieczeństwa zawsze są elementy wykonawcze: klocki i tarcze albo bębny hamulcowe. Z punktu widzenia kontroli technicznej skuteczność hamowania zależy od trzech czynników: skuteczności napędu, to znaczy zacisków hydraulicznych lub linek i układu dźwigni (w hamulcach bębnowych współpracujących z hamulcem pomocniczym/ręcznym), stanu okładzin ciernych i klocków hamulcowych, grubości oraz prawidłowej geometrii tarczy lub bębna.
Jak to działa?
Żeby zrozumieć zasadę działania hamulców i poznać przyczyny awarii, trzeba sięgnąć do fizyki i opowiedzieć o przemianach energii. Na początku mamy nośnik energii. Może to być paliwo (benzyna lub olej napędowy) albo akumulator trakcyjny. W silniku pojazdu energia paliwa (albo energia elektryczna zgromadzona w akumulatorze) jest zamieniana na pracę mechaniczną i ciepło. Ciepło jest odprowadzane do atmosfery i bezpowrotnie tracone, natomiast dzięki pracy silnika samochód jest wprawiany w ruch (pomińmy straty związane z pokonaniem oporów ruchu).
Możemy przyjąć, że samochód zamienia pracę silnika na dwa rodzaje energii mechanicznej: potencjalną (im wyżej wyjedziemy, tym jest ona większa) oraz kinetyczną (rosnącą wraz prędkością pojazdu i jego masą). Energia potencjalna może się zamieniać w kinetyczną i odwrotnie. Rozpędzony pojazd z wyłączonym silnikiem może wjechać pod górę, a pojazd stojący na pochyłości może się stoczyć bez udziału silnika. Dwukrotny wzrost prędkości oznacza czterokrotny wzrost energii kinetycznej.
Rozpędzamy samochód. Silnik spala paliwo albo pobiera prąd z akumulatora, wykonuje pracę, rośnie prędkość pojazdu, a wraz z nią energia kinetyczna, która towarzyszy mu tak długo, jak długo pozostaje w ruchu. Jedynym sposobem zatrzymania pojazdu jest zamiana zgromadzonej energii kinetycznej w coś innego, najczęściej w ciepło. Do tego właśnie służą hamulce.
Klasyczne hamulce składają się z ruchomego elementu związanego z kołem pojazdu (może to być tarcza albo bęben) oraz elementu wyposażonego w chropowatą powierzchnię (klocki albo okładzina cierna), który pozostaje nieruchomy względem koła i w razie potrzeby jest dociskany do powierzchni tarczy albo bębna. W tej chwili zaczyna działać tarcie, dzięki któremu energia kinetyczna pojazdu zamienia się w ciepło, które jest odprowadzane do atmosfery.
Wynika stąd kilka wniosków. Po pierwsze, hamulce działają tylko wtedy, kiedy siła tarcia jest wystarczająca. Jeśli powierzchnia klocków, okładziny ciernej albo części ruchomych (tarczy lub bębna) zostanie uszkodzona, zabrudzona olejem lub nadmiernie zużyta, to tarcie będzie zbyt małe, żeby „rozładować” energię kinetyczną i zatrzymać pojazd.
Po drugie, elementy hamulca, trąc o siebie, wytwarzają dużą ilość ciepła. W rezultacie temperatura hamulców i ich bezpośrednich okolic gwałtownie wzrasta. W skrajnym przypadku może to doprowadzić do całkowitego zniszczenia hamulców albo pożaru. Dotyczy to przede wszystkim samochodów sportowych i ciężarowych oraz autobusów.
Po trzecie, im częściej i energiczniej hamujemy, tym więcej energii rozpraszamy w postaci ciepła. Nie byłoby to aż tak istotne, gdyby nie fakt, że płacimy za nią, tankując pojazd albo ładując akumulatory trakcyjne. Oszczędne używanie hamulców oznacza mniejsze straty i bardziej ekonomiczną jazdę, zatem wniosek jest prosty: nie rozpędzaj samochodu, jeśli wiesz, że za chwilę i tak musisz zahamować. W ten sposób wydłużysz czas życia hamulców i zaoszczędzisz paliwo.
Po czwarte i być może najważniejsze: nigdy nie wolno pomijać pomiaru siły i symetrii hamowania podczas badań technicznych.
Po piąte, wymieniając zużyte elementy układu hamulcowego, wybierajmy części pochodzące z pewnego źródła, wyprodukowane przez renomowane firmy specjalizujące się w tym segmencie rynku motoryzacyjnego.
Ekstremalne hamowanie
Jak wielkim problemem może być zatrzymanie pojazdu, czyli pozbycie się energii kinetycznej, wiedzą doskonale kierowcy samochodów ciężarowych i autobusów. Gwałtowne i długotrwałe hamowanie 40-tonowego zestawu (np. ciągnika siodłowego z naczepą) musi doprowadzić do zniszczenia hamulców i całkowitej utraty zdolności hamowania. W górach kierowcy zawodowi muszą używać pomocniczych urządzeń zmniejszających prędkość pojazdu – hamulców górskich i retarderów. Zamieniają one energię kinetyczną pojazdu w ciepło poza układem hamulcowym. Jeden z częściej spotykanych sposobów polega na obciążeniu wału napędowego silnika turbiną zanurzoną w oleju hydraulicznym.
Odzyskiwanie energii
W samochodach elektrycznych i hybrydowych układ hamulcowy wygląda nieco inaczej. Podczas hamowania możliwie największa część energii jest zamieniana na prąd elektryczny i służy do ładowania akumulatorów trakcyjnych, dzięki czemu zauważalnie rośnie zasięg pojazdu.
W bolidach F1 od lat montuje się system KERS (Kinetic Energy Recovery System) odzyskujący energię hamowania, którą następnie kierowca może wykorzystać w chwili, gdy potrzebuje większego przyspieszenia.
Hamowanie samolotu
Najbardziej gwałtownym manewrem, jaki może wykonać pilot przed oderwaniem samolotu od pasa startowego, jest przerwanie startu i użycie pełnej siły hamowania. W języku angielskim ten manewr nazywa się „rejected take-off”. W Internecie można znaleźć wiele filmów pokazujących, jak potężne ilości energii uwalniają się podczas hamowania ciężkich samolotów pasażerskich rozpędzonych do prędkości ok. 180 km/h. Często kończy się to pożarem, więc kiedy pilot zgłasza kontrolerom zamiar przerwania startu, na pas startowy wysyłane są szybkie samochody gaśnicze.
Szeroka oferta tarcz i klocków hamulcowych, a także innych części zamiennych dla motoryzacji, dostępna jest w internetowym sklepie ELIT Polska: www.sklep.elitpolska.pl
Fot.Shutterstock.com
Napisz komentarz: