Porównanie hamulców tarczowych i bębnowych

Czy warto zamienić hamulec bębnowy na tarczowy?

Technologia związana z hamulcem bębnowym znana i wykorzystywana jest już od blisko dwóch stuleci. Rozwiązanie to stosowane jest do dnia dzisiejszego w wielu gałęziach przemysłu. Zasada działania hamulców bębnowych polega na zaciskaniu i rozwieraniu szczęk na bębnie hamulca. Ich prosta budowa i sprawdzona od lat technologia sprawiają, że tego typu hamulce zyskały wielu zwolenników.

Współcześnie jednak na popularności zyskuje również nowsze rozwiązanie – hamulec tarczowy, w którym proces hamowania zachodzi przez zacisk na tarczy hamulcowej. Rozwiązanie to, ze względu na swoje liczne zalety, w wielu przypadkach wyparło hamulce bębnowe, nawet w branży automotive.

Relatywnie podobna metoda działania i łatwy dobór zamiennika sprawiają, że hamulce tarczowe mogą być stosowane wszędzie tam, gdzie zastosowanie mają również hamulce bębnowe.

W poniższej części artykułu opisane zostały najważniejsze cechy obu rodzajów hamulców. Takie zestawienie pozwoli dać szerszą perspektywę na wady i zalety zastosowania hamulców tarczowych w szeroko rozumianym rynku przemysłowym oraz czy podobnie jak w branży automotive będą w zdecydowanej większości przypadków lepszym rozwiązaniem niż hamulce tarczowe.

1. Waga

Masa konkretnego elementu jest bardzo często kluczowym czynnikiem podczas projektowania danego urządzenia. Porównując ze sobą obydwa rozwiązania (przy założeniu jednakowej siły hamowania, wynoszącej np. 2000 Nm) otrzymujemy bardzo ciekawy wynik świadczący o tym, iż kompletny hamulec tarczowy (zacisk i tarcza hamulcowa) może być nawet dwunastokrotnie lżejszy od kompletnego hamulca bębnowego. Jest to bardzo duża różnica, a zarazem jeden z ważniejszych aspektów przemawiających za wyborem hamulca tarczowego.

2. Gabaryt

Na poniższym grafie przedstawiono obydwa typy hamulców zamontowanych na przekładni, aby w łatwy i czytelny sposób móc uświadomić sobie różnicę gabarytową danych rozwiązań. O ile sama średnica tarczy hamulcowej w większości przypadków przewyższa średnicę bębna hamulcowego, o tyle kompletny układ tarczowy jest zdecydowanie bardziej kompaktowy i zajmuje znacznie mniej miejsca niż klasyczny hamulec bębnowy. Powyższy fakt z pewnością czyni hamulec tarczowy łatwiejszym w montażu czy też adaptacji.

3. Rozpraszanie ciepła

Zadaniem hamulca jest rozpraszanie energii kinetycznej poprzez tarcie – przy tej okazji wydziela się duża ilość ciepła, która musi zostać odprowadzona do atmosfery. Hamulec tarczowy radzi sobie z tym znacznie lepiej niż bębnowy, m.in. ze względu na otwartą budowę oraz podwoją powierzchnię umożliwiającą jego rozpraszanie. Jest on dzięki temu bardziej skuteczny w działaniu, ponieważ wysoka temperatura w większości przypadków prowadzi do spadku współczynnika tarcia, a tym samym do spadku skuteczności hamowania.

4. Zanik hamulca

Zanik hamulca to zdarzenie powstałe na skutek zanikania siły tarcia w następstwie znacznego wzrostu temperatury elementów ciernych – zjawisko to dotyczy w głównej mierze hamulców bębnowych (dzieje się tak z uwagi na ich budowę). Hamulce tarczowe, jako bardziej odporne na to zjawisko, stały się standardem w zastosowaniach motoryzacyjnych czy lotniczych.

5. Bezwładność

Ze względu na niski moment bezwładności hamulce tarczowe zapewniają znaczną oszczędność energii oraz zmniejszają czas cyklu, w stosunku do hamulców bębnowych. Najłatwiej jest tego doświadczyć w aplikacjach wymagających częstego startu i zatrzymania. Pracujące w parze bębny hamulcowe mogą dawać większą bezwładność niż kompletna maszyna napędzająca bądź napędzana.

6. Nieosiowość

Wiele modeli zacisków hamulca tarczowego nadaje się do konfiguracji „pływającej”, zdolnej do kompensacji dużych ruchów osiowych oraz automatycznego dopasowywania się do tarczy hamulcowej. Istnieje również opcja montażu tarczy hamulcowej zintegrowanej ze sprzęgłem elastycznym lub oponowym.

7. Mnogość konfiguracji

Hamulce tarczowe dostępne są w wersji pneumatycznej, hydraulicznej lub elektrycznej. Ich niewątpliwą zaletą jest fakt, iż w przypadku zmiany rodzaju zasilania wystarczy wymiana jednego elementu jakim jest aktywator – dzięki temu nie zachodzi potrzeba wymiany całego zacisku. Sam zacisk może oferować różne siły hamowania i być połączony z wieloma rozmiarami tarcz hamulcowych. Mocowanie wielu zacisków na tej samej tarczy pozwala w łatwy i szybki sposób sprostać wymaganiom dotyczącym momentu hamującego.

8. Bezpieczeństwo

Hamulce tarczowe występują w dwóch wersjach: negatywnej lub pozytywnej. Większa liczba zacisków na tarczy zapewnia dodatkowe czynniki bezpieczeństwa i spełnia założenia redundancji. Dlatego też losowe zanieczyszczenia na jednej ścieżce hamowania nie powodują całkowitej utraty skuteczności hamowania. W przypadku tego rodzaju hamulców nie występuję opisane powyżej zjawisko zaniku hamulca.

9. Serwis

Hamulce bębnowe zazwyczaj wymagają częstszego przeglądu, regulacji oraz znacznego demontażu w celu wymiany okładzin. W tym przypadku czas wymiany może oscylować nawet w granicach 1 godziny. W przypadku hamulców tarczowych zadania serwisowe ograniczone są do minimum – zazwyczaj obejmują one prostą (5-10 minutową) wymianę klocków.

10. Części zamienne

Elastyczność i modułowość hamulców tarczowych pozwala na wyeliminowanie zbędnego zapasu części zamiennych — jeden zacisk może pokryć szeroki zakres momentu hamującego. Dodatkowym ważnym czynnikiem jest fakt, iż poszczególne aktywatory są kompatybilne z różnymi rodzajami zacisków. W sprzedaży dostępna jest każda, nawet najmniejsza cześć zamienna hamulca.

 
Powyższe zestawienie ukazuje, że hamulce tarczowe w zdecydowanej większości przypadków wygrywają pod względem zalet na szeroko rozumianym rynku przemysłowym. Zdarzają się jednak aplikacje, w których hamulce bębnowe są nadal bardziej odpowiednim rozwiązaniem.
Artykuł powstał na podstawie materiałów uzyskanych od naszego dostawcy, firmy TWIFLEX. Zachęcamy do zapoznania się z ofertą.