Má phanh có tuổi thọ bao lâu?

Hai miếng đệm trên cùng của bức ảnh dày khoảng 2 mm và bị mòn rất nặng. Miếng đệm dưới cùng, mới từ hộp, dày 12 mm. Việc dán kính trên các tấm đệm cũ (một vấn đề điển hình), làm giảm khả năng ma sát của chúng. Xem thêm hình ảnh của hệ thống phanh. Ảnh của Eric Baxter

Tuổi thọ của một bộ má phanh nhất định phụ thuộc vào một loạt các yếu tố khác nhau, từ phong cách lái xe cá nhân đến các định luật vật lý phi cá nhân. Cơ khí và các nhà sản xuất có phạm vi số dặm được thỏa thuận lỏng lẻo từ khoảng 30.000 đến 70.000 dặm (48.280 đến 112.654 km), nhưng những câu chuyện về các tấm đệm chỉ kéo dài từ 100 dặm (160,9 km) đến 100.000 dặm (160.934 km) là rất nhiều.

Những con số này có thể hiểu được. Miếng đệm có rất nhiều loại và thành phần - từ composite đến kim loại đến gốm - và được gắn vào một loạt hệ thống phanh và rôto thậm chí còn gây hoang mang hơn, tất cả đều ảnh hưởng đến tuổi thọ của miếng đệm. Thêm vào hỗn hợp là nhiệt, áp suất và ma sát với số lượng sẽ khiến hầu hết các lái xe kinh ngạc. Quả thực, phanh, đặc biệt là các tấm đệm, là một số bộ phận hoạt động khó khăn nhất trên ô tô của bạn.

Đối với mục đích của bài viết này, chúng tôi sẽ chỉ đề cập đến má phanh, nghĩa là các miếng đệm được sử dụng trong phanh caliper thay vì phanh tang trống. Các miếng đệm được sử dụng trong phanh tang trống được gọi là "giày". Chúng phục vụ cùng một mục đích và thường được làm bằng vật liệu giống nhau hoặc tương tự, nhưng chúng hoạt động theo một cách hơi khác.

Hãy bắt đầu giải quyết câu hỏi về tuổi thọ bằng cách xem má phanh được làm bằng gì, hoặc vật liệu ma sát của chúng. Miếng đệm thường có bốn loại:hữu cơ, bán kim loại, kim loại và tổng hợp. Mỗi loại này có những đặc điểm riêng phải cân nhắc đến tuổi thọ của má phanh:

• Không phải trả tiền: Được làm từ các sợi phi kim loại liên kết thành một vật liệu composite. Vật liệu sau đó được xử lý bằng các chất điều chỉnh ma sát bao gồm than chì, kim loại dạng bột và thậm chí cả vỏ hạt. Các bộ lọc được thêm vào để giảm tiếng ồn và ảnh hưởng đến quá trình truyền nhiệt, trong số các yếu tố khác.
• Bán kim loại: Tấm đệm này là hỗn hợp của vật liệu hữu cơ và kim loại - từ thép, sắt đến đồng - được đúc và liên kết để tạo thành tấm đệm. Những miếng đệm này cứng hơn và chịu nhiệt tốt hơn.
• Kim loại: Vật liệu này, được tạo thành từ nhiều loại và hỗn hợp kim loại ngoại quan chịu áp lực, đã từng được sử dụng rộng rãi trong các cuộc đua. Những tiến bộ trong thành phần tấm lót hữu cơ và bán kim loại đã khiến tấm lót kim loại gần như lỗi thời.
• Tổng hợp: Đây là những gì thường được gọi là miếng đệm bằng sứ. Những miếng đệm này được làm từ hỗn hợp vật liệu phi kim loại và phi hữu cơ, thường là sợi thủy tinh và sợi aramid. Những tấm đệm này nặng khoảng một nửa trọng lượng của tấm lót trung bình, chúng chắc chắn hơn, có khả năng dừng nóng và lạnh tốt hơn và chúng tồn tại lâu hơn nhiều so với tấm lót trung bình. Chúng cũng đắt gấp đôi.

Đối với các vật liệu đệm ở trên, công suất dừng tốt nhất được tìm thấy trong các miếng đệm hữu cơ. Nhưng cùng một công suất dừng này có nghĩa là nhiều vật liệu đệm bị mòn hơn trong quá trình dừng. Do đó, các miếng đệm hữu cơ có tuổi thọ trung bình ít nhất. Miếng đệm bán kim loại, miếng đệm hiện có trên hầu hết các xe hơi, cứng hơn và tồn tại lâu hơn nhưng chúng không dừng lại hiệu quả như miếng đệm hữu cơ. Tương tự đối với các miếng đệm bằng sứ, mặc dù những miếng đệm này thường tồn tại lâu hơn nếu người lái xe sẵn sàng trả giá và có khoảng cách dừng xe dài hơn một chút.

Và khi tất cả các miếng đệm đều muốn dừng lại, đã đến lúc xem xét khối lượng. Thực tế về khối lượng hoặc cụ thể là dừng một khối lượng nhất định - giống như một chiếc ô tô - đưa chúng ta đến vật lý đằng sau sự mài mòn của miếng đệm.

> Vật lý của má phanh

Bức ảnh này cho thấy một cụm phanh đĩa điển hình với rôto, miếng đệm và thước cặp. Cụm này đã được thay thế sau khi thước cặp đóng băng và các miếng đệm bị mòn gần như không còn độ dày. Nhiệt làm cong rôto và cản trở phanh hoạt động hiệu quả. Ảnh của Eric Baxter

Về cơ bản, hệ thống phanh chuyển động năng của ô tô thành nhiệt năng thông qua các thiết bị ma sát - cụ thể là các tấm đệm. Động năng của một ô tô khi làm việc là bao nhiêu được xác định bởi trọng lượng của nó (tôi sử dụng phương pháp này thay thế cho khối lượng vì nghĩ rằng cả hai không hoàn toàn giống nhau), tốc độ của nó và tốc độ thay đổi bao nhiêu. Theo quan điểm vật lý, động năng được tính bằng cách nhân trọng lượng của ô tô với bình phương tốc độ của nó. Sau đó, tích được chia cho 29,9 và kết quả là lượng động năng tính bằng foot-pound.

Một ứng dụng thực tế hơn là:Hai ô tô đang di chuyển với tốc độ 30 dặm một giờ (48,3 km một giờ). Một con nặng 2.000 pound (907,2 kg), chiếc còn lại 4.000 pound (1.814 kg). Chiếc ô tô nhẹ hơn tạo ra động năng 60.200 foot-pound (81.620 newton-mét), ô tô nặng hơn tạo ra động năng 120.400 foot-pound (163.240 newton-mét).

Chiếc xe lý thuyết của chúng tôi đang di chuyển và tạo ra mô-men xoắn và về cơ bản không có gì xảy ra cho đến khi người lái đạp phanh. Sau đó, một loạt các điều xảy ra. Phanh phải khắc phục được quán tính động (xe đang chuyển động) và quán tính tĩnh (làm cho xe dừng lại). Nó thực hiện điều này bằng cách thay đổi động năng thành nhiệt năng hoặc nhiệt lượng - và nó tạo ra rất nhiều. Các tấm đệm trên chiếc xe nhỏ hơn đi 60 dặm một giờ (96,6 km một giờ) sẽ đạt khoảng 450 độ F (232,2 độ C) khi dừng khẩn cấp. Tất nhiên, điều này có thể ảnh hưởng đến tuổi thọ của miếng đệm. Hay nói một cách đơn giản hơn, mỗi khi người lái xe dừng lại, hoặc đạp phanh, các tấm đệm sẽ bị mòn, nóng lên và chết đi một chút.

Phần cuối cùng của phương trình dài này về tuổi thọ miếng đệm không liên quan trực tiếp đến miếng đệm. Hãy nhớ rằng, các tấm đệm phải ép vào cánh quạt để làm chậm xe. Điều này được thực hiện bằng cách sử dụng một bộ thước cặp và các tấm đệm được ép vào rôto.

Rotor có thể trông giống như một miếng kim loại đơn giản nhưng nó được thiết kế rất đặc biệt để hoạt động với calip và miếng đệm. Khối lượng của rôto, cũng như các cánh tản nhiệt tích hợp, giúp tiêu tán một phần nhiệt năng phát sinh trong quá trình phanh và kéo dài tuổi thọ của đệm. Bề mặt cũng có một lớp hoàn thiện cụ thể đủ mịn để kéo dài tuổi thọ của tấm lót, nhưng cũng đủ thô để cho phép phanh hiệu quả.

Tương tự như vậy, các thước kẹp phải hoạt động để áp dụng chính xác pít-tông và ấn các tấm đệm khi cần thiết, cũng như nhả ra khi không cần thiết. Thước cặp bị kẹt hoặc dính có thể có nghĩa là một miếng đệm tiếp xúc với áp suất liên tục hoặc quá thường xuyên với rôto. Điều này làm tăng nhiệt năng và làm mòn miếng đệm sớm.

Các biến số trong tuổi thọ của má phanh rất rộng nên việc thiết lập một tuổi thọ cụ thể là gần như không thể - mặc dù 30.000 đến 50.000 dặm (48.280 đến 80.467 km) cho miếng đệm bán kim loại là một ước tính tốt. Ngay cả loại hộp số mà ô tô có cũng có thể ảnh hưởng đến tuổi thọ của đệm. Người lái xe hộp số tay biết cách chuyển số để kiểm soát tốc độ sẽ thấy tuổi thọ của phanh lâu hơn người điều khiển hộp số tự động. Ở một khía cạnh khác, những người đạp phanh, hoặc phanh gấp, thường thấy tuổi thọ đệm của họ giảm đi một nửa khi một sự thay đổi đơn giản trong phong cách lái xe có thể giúp họ tiết kiệm tiền.

Với sự đa dạng này, cách tốt nhất để xử lý tuổi thọ của đệm là kiểm tra chúng trong quá trình thay dầu định kỳ. Một bộ đồng hồ đo má phanh có thể được sử dụng để đo độ mòn và một cửa hàng tốt có thể cho bạn biết bạn còn lại bao nhiêu chất ma sát trên miếng đệm và chúng sẽ tồn tại trong bao lâu. Nhiều miếng đệm cũng có các chỉ số âm thanh. Một miếng kim loại nhỏ, thường là một kẹp lò xo, được gắn vào một trong các miếng đệm. Khi miếng đệm bị mòn, các kẹp cọ xát vào rôto và tạo ra tiếng kêu.

Bất kể má phanh điển hình có thể tồn tại trong bao lâu, hãy luôn chú ý đến các dấu hiệu phanh sắp hỏng - mất điện, mất lực khi phanh nóng hoặc bị kéo sang bên này hoặc bên kia trong quá trình phanh. Tất cả những dấu hiệu này là dấu hiệu cho thấy má phanh đang hỏng và phanh rất quan trọng đối với hoạt động tốt của ô tô.

Để biết thêm thông tin về má phanh và các chủ đề liên quan khác, hãy theo các liên kết trên trang tiếp theo.

> Nhiều thông tin hơn

Các bài viết liên quan về HowStuffWorks

• 10 công nghệ xe hơi hàng ngày đến từ đua xe
• Bạn có thể tự lắp ráp ô tô của mình không?
• Tuổi thọ của động cơ ô tô là bao lâu?
• Quá trình truyền kéo dài bao lâu?
• Máy nén khí của ô tô nên sử dụng được bao lâu?
• Lốp ô tô có nên bán theo ngày không?
• Chỉ báo tuổi thọ của dầu là gì?
• Công nghệ dầu tổng hợp có gì mới?
• Việc sửa chữa ô tô trong tương lai có làm bạn tê liệt về mặt tài chính không?

> Nguồn

• Baxter, Eric. Kỹ thuật viên phanh được chứng nhận của Chrysler - Cấp độ 3 tháng 7 năm 2010.
• Chamberlain, Kenneth. Kỹ thuật viên Phanh được Chứng nhận Chrysler - Cấp độ 4. Phỏng vấn Cá nhân. Được thực hiện vào ngày 6 - 8 tháng 7 năm 2010.
• Erjavec, Jack. "Phanh ô tô." Học tập Delmar. 2004. (tháng 7 năm 2010)