Współczynnik tarcia w zależności od temperatury

Współczynnik tarcia w zależności od temperatury

Współczynnik tarcia zmienia się w zależności od temperatury,

dlatego porównując współczynniki różnych materiałów należy pamiętać o takich samych warunkach.

Każda wartość współczynnika tarcia podana jest dla określonych, niezmiennych warunków.

Najlepszym przykładem na pokazanie zależności temperatury i współczynnika tarcia są elementy stosowane w samochodach. W przypadku zwykłych samochodów osobowych najlepszy (czytaj najwyższy) współczynnik tarcia w hamulcach osiągany jest przy stosunkowo niskich temperaturach. Okładziny klocków hamulcowych specjalnie są stworzone z takich materiałów, aby od początku do końca podróży zapewnić jak największe tarcie między klockami i tarczą, dzięki czemu droga hamowania jest krótsza, a podróż bezpieczniejsza.

Współczynnik tarcia 
O tym jak ważny jest wysoki współczynnik tarcia dla bezpieczeństwa jazdy niech świadczą poniższe obliczenia.
Przyjmijmy, że samochód o masie 1500 kg porusza się z prędkością 100 km/h. Jego energia kinetyczna wynosi zatem 59 103 kGm. Przy założeniu sumarycznego nacisku klocków na tarcze hamulcowe rzędu 3000 kG, nietrudno wykazać, że:

• przy niskim współczynniku tarcia materiału ciernego, równym 0,25 (przeciętny klocek) droga hamowania wyniesie s = 59 103 kGm/(3000 kG x 0,25) = 78,8 m;

• przy współczynniku tarcia równym 0,45 (dobry klocek) droga hamowania wyniesie s = 59 0103 kGm/(3000 kG x 0,45) = 43,8 m

A zatem różnica w drodze hamowania to aż 35 metrów! Jakie mogą być tego konsekwencje w przypadku, gdy na drodze nagle pojawi się przeszkoda nikomu nie trzeba tłumaczyć.  
Już tylko tytułem pewnej ciekawostki dodajmy, że np. materiał DS2.11 opracowany ostatnio przez Ferodo dla klocków stosowanych w sporcie wyczynowym cechuje się współczynnikiem tarcia o wartości 0,8 i to w temperaturze 700 oC. W sporcie kwestia ceny, a tym bardziej trwałości ma jednak drugorzędne znaczenie... 
Dla każdego istotne jest natomiast, jak zmienia się współczynnik tarcia w zależności od temperatury klocków. Od tego wszak zależy skuteczność hamulców podczas jazdy w górach czy przy którymś z kolei gwałtownym hamowaniu. Oto wyniki takich badań dla kilku rodzajów klocków spotykanych na rynku polskim.

 Trwałość   
Słyszy się czasami, że ktoś przejechał 100 000 km lub więcej na 1 komplecie klocków. W rekordach tego typu celują ponoć taksówkarze. Tak duże przebiegi zaliczyć jednak trzeba raczej do pewnych anomalii niewiele mających wspólnego z racjonalnym, skutecznym użytkowaniem hamulców. Zalecenia fabryczne są z reguły odmienne, np. BMW serii 3 w swoim komputerze pokładowym ma wpisany wymóg zmiany klocków przednich po 30 tys. km, a tylnych po 40 tys. km. Oczywiście niektórzy kierowcy mogą osiągać dłuższe dystanse - zależy to głównie od stanu tarcz hamulcowych oraz stylu jazdy. Nie bez znaczenia są też cechy materiału ciernego na co wskazuje poniższy wykres:

Jak na wykresie widać materiał T w niskich temperaturach ma podobną charakterystykę zużycia jak materiał P. Wraz ze wzrostem temperatury, czyli przy intensywnym korzystaniu z hamulców, ściera się jednak dużo szybciej. A zatem przy eksploatacji samochodu w górach klocki z okładzinami z materiału T będzie trzeba wymienić znacznie wcześniej niż gdyby miały okładziny z materiału P.
Generalnie można przyjąć, że nowocześniejsze, bardziej zaawansowane materiały cierne mają lepsze charakterystyki przebiegu współczynnika tarcia w wysokich temperaturach. A zatem różnice miedzy nimi a materiałami opracowanymi przed wielu laty lub po prostu gorszymi, szczególnie uwypuklają się wraz ze wzrostem intensywności hamowania.