Наукові доповіді Національного університету біоресурсів і природокористування України

Технічний огляд основних типів, конструкцій та матеріалів гальмівних колодок мобільної сільськогосподарської техніки

Андрій Загурський
Завантажити статтю
Анотація

Гальмівні колодки є критично важливим елементом будь-якої техніки, оскільки вони безпосередньо впливають на безпеку її використання. Відповідно якість гальмівних колодок, їх стійкість та  довговічність є ключовими аспектами які обов’язково потрібно враховувати при розробці гальмівних систем мобільної сільськогосподарської техніки. Метою роботи було здійснити огляд наукових джерел  пов’язаних з дослідженнями трибологічних властивостей гальмівних колодок, режимів їх функціонування та фрикційних матеріалів, які входять до складу гальмівних накладок. Проаналізовано основні параметри, що впливають на ефективність гальмівних колодок та визначено головні критерії щодо вибору матеріалів для гальмівних колодок мобільної сільськогосподарської техніки, а саме: зносостійкість, температурна стійкість та корозійна стійкість. Відповідно матеріали що застосовуються при виробництві гальмівних колодок для такої техніки мають бути працездатним за будь яких умов, мати високу теплопровідність, сприяти зниженню швидкості зносу, мати стабільний коефіцієнт тертя та бути екологічно стійким. Основну увагу в дослідженні приділено огляду типів та конструкції гальмівних колодок, їх систематизації за різними ознаками (за призначенням; за конструктивними особливостями; за складом фрикційного матеріалу; за наявністю датчиків зносу) та складом (напівметалеві, органічно-безасбестові та керамічні). Проведено опис сучасних компонентів фрикційних матеріалів гальмівних накладок у якому визначено, що вони зазвичай являють собою композитиви утворені шляхом гарячого пресування грубих порошків, що включають багато різних компонентів: сполучну речовину (термореактивні фенольні смоли, часто з додаванням каучуку), конструкційні матеріали (металеві, вуглецеві, скляні та/або кевларові волокна), наповнювачі (слюда та вермікуліт), фрикційні добавки (графіт та різні сульфіди металів). Також в роботі дано оцінку основним характеристикам компонентів фрикційних матеріалів, що застосовуються при виготовлені гальмівних накладок. Результати цього дослідження можуть надати дослідникам і вченим корисну інформацію щодо типів та конструкції гальмівних колодок та основних матеріалів, що застосовуються при виготовлені гальмівних накладок і бути корисними для подальших практичних розробок гальмівних механізмів

Ключові слова

гальмівна система, композитні матеріали, тертя, трибологічні властивості, фрикційні матеріали

ЦИТУВАТИ
Zagurskiy, A. (2024). Technical overview of the main types, designs, and materials of brake pads for mobile agricultural machinery. Scientific Reports of the National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, 20(4),119-130. https://doi.org/10.31548/dopovidi/3.2024.119
Використані джерела

[1] Aleksendrić, D., & Carlone, P. (2015). Soft computing in the design and manufacturing of composite materials. In Applications to brake friction and thermoset matrix composites (pp. 1-5). Amsterdam: Woodhead Publishing. doi: 10.1533/9781782421801.1.

[2] Arman, М., Singhal, S., Chopra, Р., & Sarkar, М. (2018). A review on material and wear analysis of automotive Break Pad. Materials Today Proceedings, 5(14-2), 28305-28312. doi: 10.1016/j.matpr.2018.10.114.

[3] Aulin, V., Rogovskii, I., Lyashuk, O., Tykhyi, A., Kuzyk, A., Dvornyk, A., Derkach, O., Lysenko, S., Banniy, O., & Hrynkiv, A. (2024). Revealing patterns of change in the tribological efficiency of composite materials for machine parts based on phenylone and polyamide reinforced with arimide-T and fullerene. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(12(129)), 6-19. doi: 10.15587/1729-4061.2024.304719.

[4] Baklouti, M., Cristol, A.L., Desplanques, Y., & Elleuch, R. (2015). Impact of the glass fibers addition on tribological behavior and braking performances of organic matrix composites for brake lining. Wear, 330-331, 507-514. doi: 10.1016/j.wear.2014.12.015.

[5] Balaji, P., Surya Rajan, B., Sathickbasha, K., Baskara Sethupathi, P., & Magadevan, D. (2024). The significance of low and high temperature solid lubricants for brake friction applications and their tribological investigation. Tribology International, 191, article number 109109. doi: 10.1016/j.triboint.2023.109109.

[6] Carlevaris, D., Leonardi, М., Straffelini, G., & Gialanella, S. (2023). Design of a friction material for brake pads based on rice husk and its derivatives. Wear, 526-527, article number 204893. doi: 10.1016/j.wear.2023.204893.

[7] Chan, D., & Stachowiak, G.W. (2004). Review of automotive brake friction materials. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering, 218, 953-966. doi: 10.1243/0954407041856773.

[8] Cho, K.H., Cho, M.H., Kim, S.J., & Jang, H. (2008). Tribological properties of potassium titanate in the brake friction material; morphological effects. Tribology Letters, 32, 59-66. doi: 10.1007/s11249-008-9362-x.

[9] Dante, R. (2015). Handbook of friction materials and their applications. Sawston: Woodhead Publishing.

[10] Eriksson, М., & Jacobson, S. (2000). Tribological surfaces of organic brake pads. Tribology International, 33(12), 817-827. doi: 10.1016/S0301-679X(00)00127-4.

[11] Faga, M.G., Casamassa, E., Iodice, V., Sin, A., & Gautier, G. (2019). Morphological and structural features affecting the friction properties of carbon materials for brake pads. Tribology International, 140, article number 105889. doi: 10.1016/j.triboint.2019.105889.

[12] Gautier di Confiengo, G., & Faga, M.G. (2022). Ecological transition in the field of brake pad manufacturing: an overview of the potential green constituents. Sustainability, 14(5), article number 2508. doi: 10.3390/su14052508.

[13] Ghosh, P., Banerjee, S.S., & Khastgir, D. (2020). Performance assessment of hybrid fibrous fillers on the tribological and thermo-mechanical behaviors of elastomer modified phenolic resin friction composite. SN Applied Sciences, 2(5), article number 788. doi: 10.1007/s42452-020-2424-x.

[14] Ige, O.Е., Freddie, I.L., & Adewumi, G. (2019). Biomass-based composites for brake pads: A review. International Journal of Mechanical Engineering and Technology, 10(3), 920-943.

[15] Irawan, A.P., Fitriyana, D.F., Tezara, C., Siregar, J.P., Laksmidewi, D., Baskara, G.D., Abdullah, M.Z., Junid, R., Hadi, A.E., & Hamdan, M.H.M. (2022). Overview of the important factors influencing the performance of eco-friendly brake pads. Polymers, 14, article number 1180. doi: 10.3390/polym14061180.

[16] Jankauskas, V., & Kairiūnas, D. (2021). Investigation of tribological characteristics of brake pairs elements of mobile machine. Problems of Tribology, 26(3/101), 26-30. doi: 10.31891/2079-1372-2021-101-3-26-30.

[17] Jeganmohan, S., Sugozu, B., Kumar, M., & Selvam, D.R. (2020). Experimental investigation on the friction and wear characteristics of palm seed powder reinforced brake pad friction composites. Journal of the Institution of Engineers (India) Series D, 101, 61-69. doi: 10.1007/s40033-020-00210-9.

[18] Kashkanov, A.A., Rebedajlo, V.M. & Kashkanov, V.A. (2010). Estimation of operational braking properties of cars in the conditions of inaccuracy of the initial data. Vinnytsia: VNTU.

[19] Kchaou, M., Sellami, A., Elleuch, R., & Singh, H. (2013). Friction characteristics of a brake friction material under different braking conditions. Materials & Design, 52, 533-540. doi: 10.1016/j.matdes.2013.05.015.

[20] Khan, F., Hossain, N., Mim, J.J., Rahman, SM M., Iqbal, J., Billah, М., Chowdhury, М.А. (2024). Advances of composite materials in automobile applications – a review. Journal of Engineering Research. doi: 10.1016/j.jer.2024.02.017.

[21] Kharytonova, N.M., & Khrutba, V.O. (2021). Classification of sources of micropollutants as components of pollution of surface road runoff. Roads and Bridges, 23, 251-258. doi: 10.36100/dorogimosti2021.23.251.

[22] Kumar, V.V., & Kumaran, S.S. (2019). Friction material composite: Types of brake friction material formulations and effects of various ingredients on brake performance – a review. Materials Research Express, 6(8), article number 082005. doi: 10.1088/2053-1591/ab2404.

[23] Kumar, V.V., & Selvaraj, S.K. (2019). Friction material composite: types of brake friction material formulations and effects of various ingredients on brake performance – a review. Materials Research Express, 6, article number 2404. doi: 10.1088/2053-1591/ab2404.

[24] Li, W., Yang, Х., Wang, S., Xiao, J., & Hou, Q. (2021). Research and prospect of ceramics for automotive disc-brakes. Ceramics International, 47(8), 10442-10463. doi: 10.1016/j.ceramint.2020.12.206.

[25] Li, В., Li, Р., Zhou, R., Feng, X-Q., & Zhou, K. (2022). Contact mechanics in tribological and contact damage-related problems: a review. Tribology International, 171, article number 107534. doi: 10.1016/j.triboint.2022.107534.

[26] Manoharan, S., Vijay, R., Singaravelu, L.D., & Kchaou, M. (2019). Experimental investigation on the tribo-thermal properties of brake friction materials containing various forms of graphite: a comparative study. Arabian Journal for Science and Engineering, 44, 1459-1473. doi: 10.1007/s13369-018-3590-7.

[27] Mohyla, V.I., & Aldokimov, M.H. (2018). Brake pad and ways to improve it. Scientific Journals of Volodymyr Dahl East Ukrainian National University, 2(243), 160-162.

[28] Mulani, S.M., Kumar, А., Shaikh, A.H.N.E.A., Saurabh, А., Singh, Р.К., & Verma, P.C. (2022). A review on recent development and challenges in automotive brake pad-disc system. Materials Today Proceedings, 56(1), 447-454. doi: 10.1016/j.matpr.2022.01.410.

[29] Nazarov, O.I., Kryvoshapov, S.I., Serhiienko, M.Ye., Pavlova, N.M., Ivanchenko, Ye.I., & Kulaj, V.P. (2023). Modeling the resource of brake mechanisms of passenger cars based on the relative wear of their friction surfaces. Bulletin of the National Technical University “KhPI”. Series: Automobile and Tractor Construction, 2, 36-42. doi: 10.20998/2078-6840.2023.2.04.

[30] Rogovskii, I.L. (2021). Resource of removal expenses for strong agricultural period of volume of operations. Machinery and Energetics, 12(2), 123-131. doi: 10.31548/machenergy2021.02.123.

[31] Saindane, U.V., Soni, S., & Menghani, J.V. (2020). Recent research status on synthesis and characterization of natural fibers reinforced polymer composites and modern friction materials – an overview. Material Today Proceeding, 26, 1616-1620. doi: 10.1016/j.matpr.2020.02.334.

[32] Singh, T., Patnaik, A., & Chauhan, R. (2016). Optimization of tribological properties of cement kiln dust-filled brake pad using grey relation analysis. Materials and Design, 89, 1335-1342. doi: 10.1016/j.matdes.2015.10.045.

[33] Sinha, A., Ischia, G., Menapace, C., & Gialanella, S. (2020). Experimental characterization protocols for wear products from disc brake materials. Atmosphere, 11, article number 1102. doi: 10.3390/atmos11101102.

[34] Sundarkrishnaa, K.L. (2015). Friction material composites: Materials perspective. Berlin/Heidelberg: Springer International Publishing. doi: 10.1007/978-3-319-14069-8.

[35] Venkatesh, S., & Murugapoopathiraja, K. (2019). Scoping review of brake friction material for automotive. Material Today Proceeding, 16(2), 927-933. doi: 10.1016/j.matpr.2019.05.178.

[36] Wei, L, Choy, Y.S., & Cheung, C.S. (2019). A study of brake contact pairs under different friction conditions with respect to characteristics of brake pad surfaces. Tribology International, 138, 99-110. doi: 10.1016/j.triboint.2019.05.016.