制动摩擦材料高速摩擦学性能的主要影响因素Ξ
马东辉张永振陈跃官宝
(河南科技大学材料科学与工程学院河南洛阳 471039
摘要 :综述了高速条件下速度、温度、压力对制动材料摩擦学性能的影响。重点讨论了摩擦表面的相对滑动速度对摩擦学性能的影响。
关键词 :相对滑动速度压力温度
The Main Influencing F actor of H igh 2speed Friction
Ma Donghui Zhang Y ongzhen Chen Y ue Shangguan Bao
(Department of Materials Science , Henan University of Science &T echn ology , Lu oyang 471039, China
Abstract :The in fluence of friction under different pressure , temperature and slide velocity condition introduced , and the in fluence of relative slide velocity on the frictional interfaces was discussed.
K eyw ords :R elative Slide V elocity Pressure T emperature
高速摩擦学 , 是研究摩擦副处在相对高的滑动速度时 , 两个表面之间相互作用、践的学科。 , 对制动装置及制动材料的性能也提出了更高的要求。例如制动材料要有足够而稳定的摩擦系数 , 动、静摩擦系数之差小 ; 良好的导热性、较大的热容量和一定的高温机械强度 ; 良好的耐磨性和抗粘着性 , 不易擦伤对偶件 , 无噪声 ; 低成本 , 对环境无污染等。传统的制动材料已不能满足高速条件下的需要 , 这就必须开发新的摩擦制动材料 , 研究高速摩擦条件下各种因素对材料摩擦学性能的影响。但这方面前人的研究工作不多 , 本文综述了这方面的研究进展 , 着重讨论了高速条件下速度、温度、正压力对材料摩擦学性能的影响。
1速度对材料摩擦学性能的影响
(1 相对滑动速度 v 对摩擦系数μ的影响
一般情况下 , 相对滑动速度 v 越大 , 摩擦系数μ越小。具体减小的程度 , 不同的学者根据各自的实验条件得出的结论也不一致。如法国人 Boehet 通过机车车辆的制动试验得出了摩擦系数与滑动速度的关系表达式为 [1]
μ=k/(1+0173v
(1
式中 :k 为系数 , 对于干燥钢轨 k =0145, 潮湿钢轨
0v (m/s 。
Frank G 提出了摩擦系数与速度
的经验公式
μ=μ0+e -cv
(2 式中:μ0—
——静摩擦系数 ; C ———常数。对铁基烧结闸片在速度 10~32m/s 和压力01005~1MPa 范围内进行的摩擦试验得出 :
图 1摩擦系数与滑动
速度的关系 [2]
1 当速度增大时摩擦系数随着减小 (图 1 。
2 当压力增大时摩擦系数增大 ; 但在较高压力下 , 随速度增大摩擦系数减小更快。对摩擦系数的影响主要是由于摩擦发热升
温引起的 , 如果配偶材料的导热率较高及温升较小 , 那么影响不大。
对于 Pb 、 Sn 等导热率和熔点都较低的金属 , 高速下 , 由于表面层熔化或软
化 , 滑动摩擦系数随着相
对速度增加会出现最小值。
μ值最小时 , 摩擦表面开始形成熔化膜 , 摩擦系数回升的快慢取决于熔化膜的粘度、厚度、速度、接触面积等因素 [3]。
在低的和中等的滑动速度时 , 摩擦主要是由于接触区的局部粘着和剪切引起的 , 摩擦阻力表现为表
44《润滑与密封》
Ξ基金项目 :河南科技大学基金项目 (20020003 1
作者简介 :马东辉 , 男 , 1976年生 , 硕士研究生 1E -
mail :mdh760509@1631com 1
面发热 , 可以认为这种发热效应对总的摩擦机理不会有大的影响 , 但在很高滑动速度下 , 金属表面产生极为强烈的摩擦热 , 它将从本质上改变滑动的表面状态。
(2 相对滑动速度对材料磨损率的影响
通常情况下 , 磨损率随相对滑动速度的增大而减小 , 达到一定程度 , 开始随速度的增大而增大。在这个过程中 , 磨损机理可能发生了变化。
居毅 [4]对碳钢表面 C 2N 共渗层在高速干摩擦状态下进行了研究 , 得出其磨损率随载荷和滑动速度变化的关系如图 2。可见在不同载荷下 , 随着滑动速度的增加 , 磨损率逐渐降低 , 当滑动速度达到 35m/s 时 , 随着滑动速度的增加 , 磨损率明显增大。由此可以推测 , 当滑动速度在 35m/s 左右 , 磨损机理可能发生了
转变。 2与磨损率的关系 [1]
通过 SE M 观察可以发现 , 当滑动速度在 25~35m/s 之间变化时 , 试样磨损表面的“ 凹坑” 尺寸随着滑动速度的增加而减小 , 减小。 35m/s 时随着滑动速度
的进一步提高 , 试样磨损表面出现了“流线”特征 , 这是因为随着滑动速度的提高 , 试样磨损表面温度提高 , 试样表层和亚表层软化 , 产生塑性变形。磨损表
面的微突体在高速摩擦状态的“ 闪点”温度可能接近
熔点 , 而在宏观观察时 , 其磨损表面很平整。当滑动速度达到 45m/s , 此时试样磨损表面出现了大量的微裂纹和熔斑 , 大量的微裂纹对应于较高的磨屑剥落几率 , 亦意味着磨损率增大。
通过磨损表面的 XPS 分析表明 :当滑动速度为 25m/s 时 , 试样磨损表面形成的氧化膜主要由 Fe 2O 3组成。当滑动速度增大至 45m/s 时 , 试样磨损表面的氧化膜主要由 FeO 组成。另一方面 , 从摩擦副接触表面温度的变化也可以推测试样表面的氧化物类型。当摩擦表面平均温度大于 500℃时才可能形成 FeO , 而摩擦表面
平均温度大于 200℃ , 即可以形成 Fe 2O 3。由此可以得出结论 :当滑动速度为
25m/s 时 , 试样磨损表面主要含有 Fe 2O 3; 45m/s 时 , , , 20#钢 , 当滑动速度达到, 磨损率最小 ; 此后随着速度的进一步
提高 , 磨损率显著提高 , 共渗层经历从轻微磨损向严重磨损的转变。
(3 制动初速度对磨损率、摩擦系数的影响
对于不同的材料 , 制动初速度对磨损率、摩擦系数的影响不同。例如 C/C 复合材料与特种铸铁。杨勇 , 吴洁君等人研究了制动初速度对 C/C 复合材料
摩擦学性能影响 [5~7]
, 结果表明
(表 1 :表 1不同制动速度下 C/C 复合材料的摩擦性能 [5]
制动速度 v (m/s 平均摩擦系数μcp 单位面积能量 W S (J/cm 2
平均功率 P S (W/m 2 稳定系数 S 尺寸损失(μm 磨损质量损失 (mg
50118163124116017501090157100129684171501201781124514915013519871428 713015711065104200140279512405130167618240147250140436116499150176161251 121062801354501104951401663610016312730
0135
401510
50511
0166
39104
186130
1 随着制动初速度的增大 , C/C 复合材料制动
盘的摩擦系数逐渐增大 , 当制动初速度在 20~25m/s 范围内时摩擦系数出现峰值。此后随着制动初速度的继续增大 , 摩擦系数仍维持较高值。
2 当制动初速度小于 15m/s 时 , 线性磨损和磨损质量损失均较小 , 当制动初速度大于 15m/s 时 , 磨损质量损失明显增大 , 当制动初速度达到 30m/s 时制动盘的磨损质量损失最大。
3 低速时 C/C 复合材料制动盘磨损表面由较薄的磨屑层所覆盖 , 磨损较轻微 ; 随着制动速度的增加
(大于 15m/s , 磨屑不断增多并形成较厚的表面膜
层。在高速 (28~30m/s 下 , 由于剧烈的氧化和剪切作用 , 大量的基质炭发生氧化剥落 , 同时碳纤维被磨断和拔出 , 因此磨损剧烈。
钱坤才等人对高速列车特种铸铁制动盘进行了研究 [8]
, 用特种铸铁制动盘和半金属合成闸片进行台架试验。结果表明 , 随着制动初速度的提高 , 平均摩擦系数降低。制动初速度从 120km/h 提高到 250km/h , 平均摩擦系数μ从 01331降到 01303。 2温度对材料摩擦学性能的影响
5
42003年第 6期
摩擦制动过程是将物体的运动动能转化为热能和其他形式的能量 , 从而达到制动的目的 , 其中约有 90%使物质内部的分子动能增加 , 表现为温度的升高。由于摩擦热效应产生的温升和接触应力 , 它们对摩擦副表层的结构与性能会产生一定的影响。 (1 对表面膜的影响
从物理吸附膜和化学吸附膜看 [3], 摩擦使被吸附分子的热运动加快 , 随温升发生失向、散乱、脱附 , 而失去作用。
从反应膜看 , 摩擦热补给化学反应所需的活化能 , 不仅提高反应速率 , 增加反应膜的厚度 ; 还可能在超过反应温度之后 , 出现新的化学反应物。例如铁的氧化 , 温升加快了氧离子向里扩散和铁离子向外扩散 , Fe 2O 3减少而 Fe 3O 4增多 ; 并且氧化膜在超过 750℃时出现 FeO 层 , 相应的显微硬度由 4900N/mm 2降低到2940N/mm 2。
(2 对基体表层的影响
温升活化基体表层 ,
属 , ,
六方在 417℃
由 03增到 017。对于固熔体 , , 例如淬火钢中 , 体心立方的马氏体在
750~800℃很快通过共格转变的方式转为面心立方的奥氏体 ; 温升还可能使有序转变为无序 ; 使摩擦副之间易于相互扩散 , 发生粘着。鲍登 (Bowdon 等人的试验表明 [3]:大多数金属摩擦系数对应于环境 700-800℃出现最小值。
高聚物是弹性材料 , 对温度很敏感。随着温度升温由玻璃相转变为橡胶相 , 因粘着作用加强而使μ增大 ; 温度进一步升高 , 因力学性能下降而使μ下降。
此外温度对材料表面变形性能和表层应力也有一定的影响。
刘佐民在对 M 50高速钢进行高温摩擦试验表明 [9]:当试验温度处于
100~300℃范围时 , 材料的磨损率随着温度的上升而明显增大 , 而摩擦因数的增大甚微 , 基本保持在 0164左右 ; 当温度高于 400℃时 , M 50高速钢的摩擦和磨损都明显减小 , 主要原因是界面微接触点处材料发生软化融熔而在摩擦面上形成了一层金属膜 , 使材料的磨损由微切削向金属膜间对摩转变。在这种情况下 , 材料的磨损率主要取决于表面膜的承载能力。
随着摩擦表面的温度变化 , 磨损机理发生变化 ; 不同的摩擦副 , 磨损机理变化也不相同。 3压力对材料摩擦学性能的影响
钢、铁等金属材料与摩擦材料所构成的摩擦副随着压力的增加摩擦系数不断增大。但颗粒增强铝基复合材料随压力增加 , 摩擦系数变化规律与钢、铁等金属材料有所不同。
S iC 颗粒增强 6061铝合金复合材料与添加铜颗粒的碳基材料 (颗粒体积分数20%, 平均粒径20μm
图磨擦系数平均值随法 [10]配副的摩擦磨损试验结
果表明 :法向载荷与稳
定阶段摩擦系数平均值
的关系如图 3所示 , 随
着载荷的增加 , 摩擦系
数的平均值先后经历急
剧增大、
阶
010时 , 摩擦系数的平均值由 0013; 大约在 0125MPa 时 , 摩擦系 , 在
012~013MPa 范围内 , 摩擦系数的平均值基本保持不变 ; 随着法向载荷的进一步增大 , 摩擦系数呈减小的趋势 , 但减小的幅度较小 , 而且 , 在 015~018MPa 范围内 , 摩擦系数的变化很小。吴洁军等人认为 [12]:颗粒增强铝基复合材料磨损过程随载荷的变化经历三个阶段 , 第一个阶段是磨合阶段 [13], 这是开始磨损阶段 , 载荷较低 , 相对运动距离短 (一般≤ 50m , 摩擦系数μ不是常数 , 磨损率先较快增长 , 然后缓慢增长 , 磨粒磨损是这一阶段的主要磨损机理。第二个阶段是稳定磨损 [13~15]阶
段 , 在较低载荷、较低运动速度的情况下 , 磨损率较低 , 摩擦系数保持不变 , 第二阶段非常关键 , 它的长短决定了材料的磨损失效寿命。第三阶段是严重磨损阶段 , 如果继续增加载荷 , 材料将进入严重磨损阶段 , 磨损率突增近两个数量级 , 摩擦系数达到最大值 , 占主导的磨损机理是粘焊 , 磨屑是由剥层和擦伤造成的。
颗粒增强铝基复合材料在正压力由小到大时 , 磨损率由大变小 , 超过临界载荷又突然增大 ; 摩擦系数随滑动速度增大而减小 , 压力愈高则摩擦系数越小。 4结束语
随着速度的不断提高 , 制动摩擦材料正经历着从黑色金属钢铁———陶瓷颗粒增强铝基复合材料———碳纤维增强碳基复合材料和陶瓷的变化。其中 C/C 复合材料与陶瓷可以作为发展 350km/h 的超高速列车的制动系统 [16~18]。
一般情况下 , 低速下是摩擦系数增大 , 磨损也增
64《润滑与密封》
大 , 随着摩擦速度的增大并达到某一极限 , 摩擦系数开始减小 , 磨损更加严重。现有的研究集中在单一因素对高速摩擦磨损的研究 , 还缺乏系统性的研究。然而高速摩擦的影响因素是复杂的 , 不能只看单一因素 , 必须综合考虑各因素对摩擦的影响 , 同时还必须更深入的研究高速摩擦。
目前 , 对摩擦速度在 40~100m/s 的研究比较少 , 对这么高的速度条件下的摩擦磨损研究是将来摩擦学的主要工作方向之一。
参考文献
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(上接第 43页
值即可在 90%的概率下反映相应谱片的磨屑群体特征参数数值 [2,6]; 对于任一个油样而言 , 只须利用旋转式铁谱仪 , 按照制谱规范 [2]制得一张谱片 , 并按谱片上磨屑群体特征参数的提取规范 , 提取谱片的磨屑群体特征参数数值 , 则该数值即可在 99%的概率下反映出相应油样磨屑群体特征参数的数值 , 即旋转式铁谱仪制得的谱片具有很好的重复性 [2]。
4结论
旋转式铁谱仪的磁场磁力线方向与制谱时油样的流动方向一致 , 从根本上改变了分析式铁谱仪由于油流方向与磁力线方向垂直带来的弊端。
旋转式铁谱仪制得的谱片上磨屑的沉积区域远大于分析式铁谱仪制得谱片上磨屑的沉积区域 , 且具有等几率沉积的特点 , 为数理统计、模糊数学、时间序列等数学工具的应用 , 提供了大量可供分析的样本数据。
旋转式铁谱仪制得的谱片具有很高的统计规律性和重复性。
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2003年第 6期
编号：SY-AQ-06715 ( 安全管理) 单位：_____________________ 审批：_____________________ 日期：_____________________ WORD文档/ A4打印/ 可编辑 汽车制动性能测试方法分析Analysis on test method of automobile braking performance
汽车制动性能测试方法分析 导语：进行安全管理的目的是预防、消灭事故，防止或消除事故伤害，保护劳动者的安全与健康。在安全管 理的四项主要内容中，虽然都是为了达到安全管理的目的，但是对生产因素状态的控制，与安全管理目的关 系更直接，显得更为突出。 汽车制动性能是汽车性能检测中极其重要的指标，关系着汽车行驶安全，为此应加强汽车制动性能测试方法研究，为更好的检测汽车制动性能奠定基础。本文着重探讨了汽车制定性能检测方法，以期为汽车制动性能的检测提供参考。 截止去年年底我国汽车保有量已达到2.4亿辆，由此引发的汽车安全问题越来越引起人们的重视，不断提高汽车制动性能检测水平，对减少汽车事故保证行车安全具有重要意义。 汽车制动性能指标 汽车制动性能指汽车在短距离内能够稳定停车，以及在长坡时维持一定车速的能力。用于评判汽车制动性能优劣的重要参数称为汽车制动性能指标，包括制动稳定性、制动效能恒定性以及制动效能，下面逐一对其进行阐述。 1.1.制动效能
制动效能即汽车的制动减速度或制动距离，其优劣与否常用汽车在路面良好的条件下，以一定的速度行驶制动至完全停止的距离评定。汽车制动后行驶的距离越短，表示制动性能越佳。另外，为保证交通安全，国家对不同车型的制动减速度和制动距离做了明确规定，如表1所示： 表1不同车辆类型制动距离和速度 机动车类型 制动初速度/（km·h-1 ） 满载减速度/（m·s-2 ） 满载制动距离/m 空载减速度/（m·s-2 ） 空载制动距离/m 空载t1/s
摩擦材料（盘式片、鼓式片、制动蹄） ——指点行业运作迷津 （一）摩擦材料的应用领域及重要性 摩擦材料是用于运动中起传动、制动、减速、驻车等作用的功能配件，主要用于汽车、火车、飞机、摩托车、工程机械、船舶机械等的制动器、离合器中的刹车片、离合器面片、闸瓦（片）等，其中60%以上用于汽车工业。 汽车用制动器衬片俗称“刹车片”，按用途可分为两类：行车制动和驻车制动刹车片。行车制动又分为盘式制动和鼓式制动刹车片。 汽车用制动刹车片在汽车工业中属于关键的安全件，汽车的制动和驻车都离不开它，刹车片质量的优劣直接关系到使用者的生命财产安全，摩擦材料质量性能的好坏，直接影响这整车、整机的使用效果，虽然在主机中所占成本较小，但功能和地位十分显赫。 （二）摩擦材料行业现状 A—国外摩擦材料行业现状 1897年，在英国，一个名叫Aerber Frood的人创造行的发明了摩擦材料，并成立了FERODO公司，从此奠定了摩擦材料的发展基石。 100多年的发展，现状国外发达国家的刹车片行业已经发展到了一个全新的高度，无论是在制动刹车片的生产设备、技术及工艺上，还是在产品的质量个管理等方面均处于世界绝对领先地位，刹车片的生产已经精细化、完美化，甚至于艺术品化。 最重要的，同时也是中国摩擦材料行业基本上很难做到的一点：发达国家的刹车片生产企业和整车汽车生产商对刹车片的开发是同步的，从刹车片的选定到出样品，要经过噪声检测、台架试验、匹配试验以及冬、夏季路试等反复测试，直到其性能均达到要求并稳定后，才批量生产。 目前，从世界范围来看，摩擦材料行业早已经品牌化、规模化、标准化。对于先进的生产刹车片的技术工艺而言，国外大致分为三块：北美（半金属配方）；欧洲（少金属配方）日本（NA——无石棉有机物配方）。国外行业规范，想进入其市场，刹车片生产企业的设备、技术、工艺、产品的质量都应匹配，同时通过其市场的质量认证标准。 B—中国摩擦材料行业现状 据不完全统计，我国国内现有摩擦材料生产企业超过600多家（若包括无生产许可证或小作坊式的，估计有800多家以上），销售产值约180亿人民币，其中70%产品为汽车用摩擦材料占30%，国外需求的摩擦材料占70%，产值前50各生产企业中，国外、合资、独资占30家。
车辆工程专业课程设计题目：鼓式制动器设计 学院机械与能源工程学院专业车辆工程 年级车辆10级班级车辆1012 姓名李开航学号 2010715040 成绩指导老师赖祥生
精品文档 目录 第1章绪论....................................................... 1.1制动系统设计的目的 (1) 1.2制动系统设计的要求 (1) 第2章鼓式制动器的设计计算及相关说明 (2) 2.1鼓式制动器有关计算 (2) 2.1.1基本参数 (2) 2.1.2确定前后轴制动力矩分配系数β (2) 2.1.3鼓式制动器制动力矩的确定 (3) 2.2鼓式制动器的结构参数与摩擦系数的选取 (4) 2.2.1制动鼓半径 (4) 2.2.2制动鼓摩擦衬片的包角、宽度、和起始角 (4) 2.2.3张开力作用线至制动器中心的距离 (4) 2.2.4制动蹄支销中心的坐标位置 (5) 2.2.5摩擦片的摩擦系数 (5) 2.3后轮制动轮缸直径与工作容积的设计计算 (5) 2.4摩擦衬片的磨损特性计算 (6) 2.5驻车计算 (8) 第3章鼓式制动器主要零件的结构设计 (10) 3.1制动鼓 (10) 3.2制动蹄 (11) 3.3制动底板 (12) 3.4支承 (12) 3.5制动轮缸 (13) 3.6摩擦材料 (13) 3.7制动器间隙 (13) 第4章鼓式制动器的三维建模 (14) 第5章结论 (15) 参考文献 (16)
第1章绪论 1.1制动系统设计的目的 汽车是现代交通工具中用得最多，最普遍，也是最方便的交通运输工具。汽车制动系是汽车底盘上的一个重要系统,它是制约汽车运动的装置。而制动器又是制动系中直接制约汽车运动的一个关键装置，是汽车上最重要的安全件。汽车的制动性能直接影响汽车的行驶安全性。随着公路业的迅速发展和车流密度的日益增大,人们对安全性、可靠性要求越来越高，为保证人身和车辆的安全,必须为汽车配备十分可靠的制动系统。 1.2制动系统设计的要求 本次的课程设计选择了鼓式制动器，制定出制动系统的结构方案，确定计算制动系统的主要设计参数制动器主要参数设计和液压驱动系统的参数计算。利用CATIA绘制装配图，布置图和零件图。最终进行制动力分配编程，对设计出的制动系统的各项指标进行评价分析。 第2章鼓式制动器的设计计算及相关说明 2.1鼓式制动器有关计算
( 安全管理 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 2020版汽车制动性能与行车安 全 Safety management is an important part of production management. Safety and production are in the implementation process
2020版汽车制动性能与行车安全 制动性能主要指汽车按照驾驶员的指令，减速以至停车的能力。汽车动力性能越好，对其制动性能要求也越高。资料统计表明，重大交通事故中，隐制动距离太长或紧急制动时侧滑失控等情况而产生的占40%-50%。只有良好的制动性才能保证在安全行车的条件下提高行车速度，获得较高的运输效率。 汽车制动性能的评价包括： （1）制动效能，即制动距离或者制动减速运动。制动距离最直接影响行车安全，是人们最关心的指标。但是，制动距离受车速影响，也受道路条件、驾驶员反应灵敏程度等非汽车本身结构因素的影响。检测汽车制动距离和制动减速度需要较高的道路条件，检测效率较低，很难适应大量汽车的检测。制动减速度是由地面制动力产生的，故可以利用车轮的地面制动力来计算出汽车的减速度，即可以用制动力的检测来代替汽车制动减速度的测量。
（2）制动效能的恒定性。主要检查连续制动后，汽车制动效能下降的程度，这对连续下坡的汽车的安全也很重要。 （3）制动时的方向稳定性。这是指制动时汽车不能跑偏，侧滑及失去转向的能力。 以上三个方面对汽车行驶安全又影响，是汽车制动性能的重要指标，其中制动效能的影响是最经常、最重要的。随着道路的改善，汽车动力性能的提高，制动跑偏、侧滑对安全的影响也十分突出，因此方向稳定性也是一个必须保证的重要指标。新型的轿车制动系统要求在制动时不抱死跑偏，其制动系装有车轮制动自动防抱死装置，可在保证一定制动效能的前提下紧急制动而不会侧滑，并且驾驶员还有一定的方向控制能力。 云博创意设计 MzYunBo Creative Design Co., Ltd.
制动摩擦材料高速摩擦学性能的主要影响因素‘ 马东辉张永振陈跃官宝 （河南科技大学材料科学与工程学院河南洛阳４７１０３９） ；摘要：综述了高速条件下速度、温度、压力对制动材料摩擦学性能的影响。重点讨论了摩擦表面的相对滑动；；速度对摩攘学性能的影响。；÷关键词：相对滑动速度压力温度一『一ｌｒ］Ａ÷ ＇ ＴｈｅＭａｉｎＩｎｎｕ蛐ｄｎｇＦ神ｔｏｒｏｆ磷ｇｈ－ｓｐｅｅｄＦｄｃｔｉｏｎ ＭａＤｏｎｇｈｕｌＺｈａｎｇＹＯｎｇｚｈｅｎＣｈｅｎＹｕｅＳｈａｎｇｇｕａｎＢ∞ （Ｄ８ｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＭａｔｅ血１８ｓｃｉ明ｃｅ，ＨｅｎａｎｕＪｌｉｖ郴ｉｔｙ０ｆｓｃｉｅｎｃｅ＆１ｋｈｎｏｌｏ盯，Ｌｕｏｙ卸９４７１０３９，ｃｈｉＭ）Ａｂ出ｔｃｔ：Ｔｈｅｉｎｎｕｅｎｃｅｏｆ衔ｃｔｉ叫ｕｎｄｅｒｄｉ瓶ｒｅｎｔｐｍ８ｓｕ陀，ｔｅｍｐｅｒ且ｔｕｒｅａｎｄｄｉｄｅｖｅｌｏｃｉｌｙｃ蚰ｄｉｔｉｏｎｗ聃ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄｔｈｅｉＩｌｆｌｕｅｎｃｅｏｆｒｅｌ砒ｉｖｅ８ｌｉｄｅｖｅｌｏｃｉＩｖ０ｎｔ｜ｌｅ衔ｃｔｉｏｎａｌｉｎｔｅ—ａｃ∞ｗ船ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ． Ｋ哪ｒｄｓ：Ｒｅｌａ妇＂ＳＩｉｄｅｖｅｌｏｄｔｙＰＩ髑蛐ｎＴ叫Ｉ弹均ｔｑ件 高速摩擦学，是研究摩擦副处在相对高的滑动速度时，两个表面之间相互作用、变化及有关理论和实践的学科。通常人们将制动摩擦线速度大于４０ｍ／ｓ的制动工况认为是高速摩擦。 随着科学技术的发展，对交通运输工具和动力机械的速度和安全性要求越来越高，对制动装置及制动材料的性能也提出了更高的要求。例如制动材料要有足够而稳定的摩擦系数，动、静摩擦系数之差小；良好的导热性、较大的热容量和一定的高温机械强度；良好的耐磨性和抗粘着性，不易擦伤对偶件，无噪声；低成本，对环境无污染等。传统的制动材料已不能满足高速条件下的需要，这就必须开发新的摩擦制动材料，研究高速摩擦条件下各种因素对材料摩擦学性能的影响。但这方面前人的研究工作不多，本文综述了这方面的研究进展，着重讨论了高速条件下速度、温度、正压力对材料摩擦学性能的影响。 １速度对材料摩擦学性能的影响 （Ｉ）相对滑动速度口对摩擦系数ｐ的影响 一般情况下，相对滑动速度口越大，摩擦系数卢越小。具体减小的程度，不同的学者根据各自的实验条件得出的结论也不一致。如法国人Ｂｏｅｈｅｔ通过机车车辆的制动试验得出了摩擦系数与滑动速度的关系表达式为“。 ｐ＝∥（１＋Ｏ．７３口）（１）式中：＾为系数，对于干燥钢轨＆＝０．４５，潮湿钢轨 ＋基盘项目：河南科技大学基金项目（２咖０３） 作者简介：马东辉，男，１９７６年生．硕士研究生＾＝Ｏ．２５；口为滑动速度（ｍ＾）。 １８８２年德国学者Ｆｒ∞ｋＧ提出了摩擦系数与速度的经验公式 肛＝‰＋ｅ～（２）式中：ｐ。——静摩擦系数；ｃ＿—一常数。 对铁基烧结闸片在速度１０一３２ｍ／ｓ和压力０．∞５～１ＭＰａ范围内进行的摩擦试验得出： 对摩擦系数的影响速度的关系。 主要是由于摩擦发热升 温引起的，如果配偶材料的导热率较高及温升较小，那么影响不大。 对于Ｐｂ、ｓｎ等导热率和熔点都较低的金属，高速下，由于表面层熔化或软化，滑动摩擦系数随着相对速度增加会出现最小值。肛值最小时，摩擦表面开始形成熔化膜，摩擦系数回升的快慢取决于熔化膜的粘度、厚度、速度、接触面积等因素”。。 在低的和中等的滑动速度时，摩擦主要是由于接触区的局部粘着和剪切引起的，摩擦阻力表现为表 《润滑与密封》 万方数据
汽车制动系统摩擦片材料基本知识 摩擦材料 一、概论 摩擦材料就是一种应用在动力机械上,依靠摩擦作用来执行制动与传动功能的部件材料。它主要包括制动器衬片(刹车片)与离合器面片(离合器片)。刹车片用于制动,离合器片用于传动。 任何机械设备与运动的各种车辆都必须要有制动或传动装置。摩擦材料就是这种制动或传动装置上的关键性部件。它最主要的功能就是通过摩擦来吸收或传递动力。如离合器片传递动力,制动片吸收动能。它们使机械设备与各种机动车辆能够安全可靠地工作。所以说摩擦材料就是一种应用广泛又甚关键地材料。 摩擦材料就是一种高分子三元复合材料,就是物理与化学复合体。它就是由高分子粘结剂(树脂与橡胶)、增强纤维与摩擦性能调节剂三大类组成及其它配合剂构成,经一系列生产加工而制成的制品。摩擦材料的特点就是具有良好的摩擦系数与耐磨损性能,同时具有一定的耐热性与机械强度,能满足车辆或机械的传动与制动的性能要求。它们被广泛应用在汽车、火车、飞机、石油钻机等各类工程机械设备上。民用品如自行车、洗衣机等作为动力的传递或制动减速用不可缺少的材料。 二、摩擦材料发展简史 自世界上出现动力机械与机动车辆后,在其传动与制动机构中就使用摩擦片。初期的摩擦片系用棉花、棉布、皮革等作为基材,如:将棉花纤维或其织品浸渍橡胶浆液后,进行加工成型制成刹车片或刹车带。其缺点:耐热性较差,当摩擦面温度超过120℃后,棉花与棉布会逐渐焦化甚至燃烧。随着车辆速度与载重的增加,其制动温度也相应提高,这类摩擦材料已经不能满足使用要求。人们开始寻求耐热性好的、新的摩擦材料类型,石棉摩擦材料由此诞生。石棉就是一种天然的矿物纤维,它具有较高的耐热性与机械强度,还具有较长的纤维长度、很好的散热性,柔软性与浸渍性也很好,可以进行纺织加工制成石棉布或石棉带并浸渍粘结剂。石棉短纤维与其布、带织品都可以作为摩擦材料的基材。更由于其具有较低的价格(性价比),所以很快就取代了棉花与棉布而成为摩擦材料中的主要基材料。1905年石棉刹车带开始被应用,其制品的摩擦性能与使用寿命、耐热性与机械强度均有较大的提高。1918年开始,人们用石棉短纤维与沥青混合制成模压刹车片。20世纪20年代初酚醛树脂开始工业化应用,由于其耐热性明显高于橡胶,所以很快就取代了橡胶,而成为摩擦材料中主要的粘结剂材料。由于酚醛树脂与其她的各种耐热型的合成树脂相比价格较低,故从那时起,石棉－酚醛型摩擦材料被世界各国广泛使用至今。 20世纪60年代,人们逐渐认识到石棉对人体健康有一定的危险性。在开采或生产过程中,微细的石棉纤维易飞扬在空气中被人吸入肺部,长期间处于这种环境下的人们比较容易患上石棉肺一类的疾病。因此人们开始寻求能取代石棉的其它纤维材料来制造摩擦材料,即无石棉摩擦材料或非石棉摩擦材料。20世纪70年代,以钢纤维为主要代替材料的半金属材料在国外被首先采用。80年代－90年代初,半金属摩擦材料已占据了整个汽车用盘式片领域。20世纪90年代后期以来,NAO(少金属)摩擦材料在欧洲的出现就是一个发展的趋势。无石棉,
摩擦材料 一、概论 摩擦材料是一种应用在动力机械上，依靠摩擦作用来执行制动和传动功能的部件材料。它主要包括制动器衬片（刹车片）和离合器面片（离合器片）。刹车片用于制动，离合器片用于传动。 任何机械设备与运动的各种车辆都必须要有制动或传动装置。摩擦材料是这种制动或传动装置上的关键性部件。它最主要的功能是通过摩擦来吸收或传递动力。如离合器片传递动力，制动片吸收动能。它们使机械设备与各种机动车辆能够安全可靠地工作。所以说摩擦材料是一种应用广泛又甚关键地材料。 摩擦材料是一种高分子三元复合材料，是物理与化学复合体。它是由高分子粘结剂（树脂与橡胶）、增强纤维和摩擦性能调节剂三大类组成及其它配合剂构成，经一系列生产加工而制成的制品。摩擦材料的特点是具有良好的摩擦系数和耐磨损性能，同时具有一定的耐热性和机械强度，能满足车辆或机械的传动与制动的性能要求。它们被广泛应用在汽车、火车、飞机、石油钻机等各类工程机械设备上。民用品如自行车、洗衣机等作为动力的传递或制动减速用不可缺少的材料。 二、摩擦材料发展简史 自世界上出现动力机械和机动车辆后，在其传动和制动机构中就使用摩擦片。初期的摩擦片系用棉花、棉布、皮革等作为基材，如：将棉花纤维或其织品浸渍橡胶浆液后，进行加工成型制成刹车片或刹车带。其缺点：耐热性较差，当摩擦面温度超过120℃后，棉花和棉布会逐渐焦化甚至燃烧。随着车辆速度和载重的增加，其制动温度也相应提高，这类摩擦材料已经不能满足使用要求。人们开始寻求耐热性好的、新的摩擦材料类型，石棉摩擦材料由此诞生。 石棉是一种天然的矿物纤维，它具有较高的耐热性和机械强度，还具有较长的纤维长度、很好的散热性，柔软性和浸渍性也很好，可以进行纺织加工制成石棉布或石棉带并浸渍粘结剂。石棉短纤维和其布、带织品都可以作为摩擦材料的基材。更由于其具有较低的价格（性价比），所以很快就取代了棉花与棉布而成为摩擦材料中的主要基材料。1905年石棉刹车带开始被应用，其制品的摩擦性能和使用寿命、耐热性和机械强度均有较大的提高。1918年开始，人们用石棉短纤维与沥青混合制成模压刹车片。20世纪20年代初酚醛树脂开始工业化应用，由于其耐热性明显高于橡胶，所以很快就取代了橡胶，而成为摩擦材料中主要的粘结剂材料。由于酚醛树脂与其他的各种耐热型的合成树脂相比价格较低，故从那时起，石棉－酚醛型摩擦材料被世界各国广泛使用至今。 20世纪60年代，人们逐渐认识到石棉对人体健康有一定的危险性。在开采或生产过程中，微细的石棉纤维易飞扬在空气中被人吸入肺部，长期间处于这种环境下的人们比较容易患上石棉肺一类的疾病。因此人们开始寻求能取代石棉的其它纤维材料来制造摩擦材料，即无石棉摩擦材料或非石棉摩擦材料。20世纪70年代，以钢纤维为主要代替材料的半金属材料在国外被首先采用。80年代－90年代初，半金属摩擦材料已占据了整个汽车用盘式片领域。20世纪90年代后期以来，NAO（少金属）摩擦材料在欧洲的出现是一个发展的趋势。无石棉，采用两种或两种以上纤维（以无机纤维为主，并有少量有机纤维）只含少量钢纤维、铁粉。NAO（少金属）型摩擦材料有助于克服半金属型摩擦材料固有的高比重、易生锈、易产生制动噪音、伤对偶（盘、鼓）及导热系数过大等缺陷。目前，NAO （少金属）型摩擦材料已得到广泛应用，取代半金属型摩擦材料。2004年开始，随汽车工业飞速发展，人们对制动性能要求越来越高，开始研发陶瓷型摩擦材料。陶瓷型摩擦材料主要以无机纤维和几种有机纤维混杂组成，无石棉，无金属。其特点为： 1. 无石棉符合环保要求； 2. 无金属和多孔性材料的使用可降低制品密度，有利于减少损伤制动盘（鼓）和产生制动噪音的粘度。 3. 摩擦材料不生锈，不腐蚀； 4. 磨耗低，粉尘少（轮毂）。 三、摩擦材料分类 在大多数情况下，摩擦材料都是同各种金属对偶起摩擦的。一般公认，在干摩擦条件下，同对偶摩擦系数大于0.2的材料，称为摩擦材料。 材料按其摩擦特性分为低摩擦系数材料和高摩擦系数材料。低摩擦系数材料又称减摩材料或润滑材料，其作用是减少机械运动中的动力损耗，降低机械部件磨损，延长使用寿命。高摩擦系数材料又称摩阻材料（称为摩擦材料）。
第一节制动性能的评价指标 制动性能：指汽车行驶时，能在短时间内停车，并维持行驶方向稳定。下长坡时能维持一定车速的能力。 评价指标： 1、制动效能：即制动距离与制动减速度。 2、制动效能的恒定性：抵抗制动效能的热衰退和水衰退的能力。 3、制动时，汽车方向的稳定性：即制动时，不跑偏、侧滑，即失去转向能力的性能。 第二节制动时车轮受力 一、地面制动力（T——车轴的推力；W——车轮垂直载荷）FXb=Tu/r?N 因为：FXb受到轮胎与地面附着力，Fφ=Fzφ的限制。 所以：FXb=Tu/r≤Fzφ，当FXb=Fzφ（Xb=zφ）时，Tu上升，则FXb不再上升，即：FXbmax=Fzφ 二、制动器制动力：在轮胎周缘克服制动器摩擦力矩所需的力Fu（Fu=Tu/r）。 取决于制动器的型式，结构尺寸、摩擦片摩擦系数、车轮半径与踏板力——制动系的油压（气压）成 正比。 三、地面制动力FXb，制动器制动力Fu及附着力Fφ之间的关系。 1、当FXb小于Fφ时，踏板力上升则Fu上升。 2、当Xb=Fφ时，踏板力上升，则Fu上升，而FXb=Fφ，此时，车轮抱死不转而出现滑拖现象。如果要提高地面制动力FXb，只有提高附着系数φ。即：FXbmax=Fzφ 所以：地面制动力FXb首先取决于Fu，同时又受Fφ的限制，只有Fu、Fφ都足够大时，FXb才比较大。 例：Fu很大，但在结冰路上FXb几乎为0。 四、硬路面上的附着系数φ，φ与车轮的运动状况（滑动程度）有关。 1、滑动率S：S=Vw-rωw/Vw Vw——车轮中心速度 ωw——车轮角速度 r——不制动时的滚动半径 （1）车轮纯滚动时：Vw≈rωw，S=0，制动印痕与胎纹基本一致。 （2）车轮边滚边滑时，Vw大于rωw，0小于S小于100%，胎迹逐渐模糊。 （3）车轮纯滑动时，ωw=0，Un>>roωw，S=100%，制动印痕形成粗黑的印痕。 S的数值说明了制动过程中，滑动成分的多少，S越大，滑动越多，S不同时，φb不同（obi=制动系数）。 2、φb——S关系曲线 （1）纵向φ，沿车轮旋转平面方向。因为：FXb=Fzφb，所以：φb=FXb/Fz （2）φb峰值附着系数S=15——20%时，纵向φ的最大值——φp。 （3）φs滑动附着系数S=100%时的纵向φ——φs。（滑动附着系数） 干路面φp与φs相差不大； 湿路面φp与φs相差很大。 r =φs/φp=1/3——1
半金属汽车制动衬片的摩擦性能 摘要：目的—本文的目的是要找到与刹车制动衬片的摩擦性能的变化情况以及它们对汽车的制动安全性和可靠性的影响。设计方法—半金属制动衬片目前广泛应用于汽车，它被选为实验材料。通过模拟汽车的制动条件和环境，当搭配的摩擦盘是灰口铸铁时，在X-DM摩擦试验机上对一些制动衬片的摩擦磨损进行了试验研究。发现当表面温度自然上升时，摩擦系数随着滑动速度的增加逐渐降低制动压力。随着表面温度的上升，首先上升然后下降，极大值出现在近2008°C 左右。摩擦系数的稳定性明显下降时，滑动速度超过30m/s，制动压力超过1.8MPa 和表面温度超过2008摄氏度。根据实验结果，作者认为当汽车高速行驶时，只通过加大制动压力来执行紧急制动是不可靠的。为了减少高温对摩擦性能的不良影响，应采取一些有效的措施来冷却摩擦盘。更重要的是，特别要注意在高速、高压和高温时制动摩擦稳定性的降低。创意/价值—本文研究制动条件对摩擦系数的影响及其稳定性的半金属制动衬片汽车。相信本研究对提高汽车的制动安全性和可靠性可能有一些实际的指导性。 关键词：汽车零部件工业；刹车系统；摩擦系数；摩擦系数稳定性；半金属刹车片；汽车制动条件； 1介绍 由于盘式制动器有许多优点，如稳定的制动性能，快速冷却能力，低重量，结构简单等等。它已广泛应用于汽车的制动系统。汽车在制动过程中，制动衬片的摩擦性能不仅受到自身材料特性的影响，也受很多其他因素影响，如变化的环境等等。因此，在实际制动过程中，必须改变复杂的摩擦性能。有时，因为一些异常变化的摩擦性能，制动距离长，虽然刹车装置执行紧急制动，但不能及时停止汽车。因此，交通事故由此而生，威胁着司机的生命安全。为了研究汽车衬片的摩擦制动性能，许多人通过摩擦磨损入手进行实验。举个例子，为了研究材料性能对摩擦性能的影响，Xiong在2004年分析了树脂的摩擦机制并指出了对摩擦片材料的要求。Kim，Hee,Filip.Yan,Cao和Yang分别调查了前卫的形式和内容
制动器摩擦片材料介绍 目前，国内外用于制动的摩擦材料主要有石棉树脂(国家法规已限制使用)型摩擦材料、无石棉树脂型摩擦材料、金属纤维增强摩擦材料、半金属纤维增强摩擦材料和混杂纤维增强摩擦材料等，国内以半金属纤维增强摩擦材料的应用最为普遍。上述这些摩擦材料的基本成分是增强纤维摩擦材料的生产过程一般为： 原料储存→称重→混合→预成型(常温模)→高温压模→样品修饰处理→检视→包装出厂。 1、石棉、钢纤维及克维拉(芳纶纤维)制动片的典型配方 a.石棉制动片配方一般为：50%石棉、15%树脂、20%耐磨粒、15%填充料。 b.钢纤维制动片配方一般为：30%钢纤维、15%树脂,10%氧化锌,10%金属粉,15%陶瓷,10%橡胶粒、10%石墨。 c.芳纶纤维制动片配方一般为：5%芳纶纤维、15%金属粉、15%耐磨粒、15%树脂、50%填充料。 2、摩擦材料中各组分的作用 2.1增强纤维 纤维在摩擦材料中作为增强剂，对制动片的强度、摩擦和磨损性能起着重要作用。 2.2粘结剂树脂和纤维材料、填充料等各组分能否良好粘结，取决于树脂对这些材料的浸润性能以及与它们形成化学键的可能性。目前，摩擦材料最常用的粘结剂是各种酚醛树脂及其改性树脂，常用酚醛树脂的性能如表3所示，它的作用是将增强纤维与其他组分粘合在一起。粘结剂是摩擦材料的基体，直接影响到材料的各种性能，因此粘结剂应满足以下性能要求。 a.在一般温度(100℃以下)下，保证摩擦材料有足够的机械强度(抗击强度、冲击强度、压缩强度、剪切强度以及一定的伸长率)。 b.当制动摩擦表面温度在200~300℃时，树脂不发生粘流、分解，应保持一定的强度，以支持摩擦表面层的工作要求，且与对偶件有良好的贴合性。
汽车制动性能评价指标 Final approval draft on November 22, 2020
3-2 汽车制动性能评价指标 导入新课：制动性能的评价指标包括制动效能、制动效能的恒定性、制动时的方向稳定性三个方面。 一、制动效能 制动效能是指汽车迅速降低行驶速度直至停车，或在下坡时维持一定车速及坡道驻车的能力，是制动性能最基本的评价指标。一般用制动减速度、制动力、制动距离等来评价。 1、制动减速度 是指制动时单位时间内车速的变化量。它反映了地面制动力的大小，与制动器制动力及附着力有关。 2、制动力 1）地面制动力 2）制动器制动力 3）地面制动力、制动器制动力和附着力之间的关系 汽车的地面制动力越大，制动减速度越大，制动距离越短；而地面制动力首先取决于制动器制动力，同时受地面附着条件的限制。因此只有汽车具有足够的制动器制动力，同时地面又能提供高的附着力时，才能获得足够的地面制动力 3、制动距离 是指车辆在规定的出速度下，以规定踏板力急踩制动踏板时，从驾驶员右脚接触到制动踏板到车辆停止时车辆所使的距离。 影响制动距离的主要因素：制动器起作用的时间、最大制动减速度
（有附着力和制动器制动力决定）、制动出速度。因此及时维护车辆能缩短制动器起作用时间以及制动性能的稳定。 二、制动效能的恒定性 1）热衰退性 制动效能的稳定性是指汽车制动的抗热衰退性，是指汽车高速制动、短时间重复制动或下长坡连续制动时制动效能的热稳定性。因为制动产生大量的热量，使制动器温度上升，制动器在热状态下能否保持有效的制动效能是衡量制动性能的重要指标。 2）水衰退性 当制动器被水浸湿时，应在汽车涉水后多踩几次制动踏板，是制动蹄和制动鼓摩擦生热迅速干燥。 三、制动时的方向稳定性 制动时方向的稳定性是指汽车制动时不发生跑偏、侧滑及失支转向能力。 1、制动跑偏 主要是由于左、右轮（尤其是前轴）制动器制动力不相等。为限制制动跑偏，要求前轴左、右制动力之差不大于该轴符负荷的5%，后轴为8% 2、制动侧滑与制动时转向能力的丧失 侧滑是指制动时汽车的某一轴或两轴发生横向滑移。 制动时转向能力丧失是指弯道制动时。汽车不再按原来的弯道行驶而沿前线方向驶出，或直线行驶制动时转动转向盘不能改变方向的现象。原因是转向轮抱死。
制动摩擦片的常见问题的分析解决 制动摩擦片的摩擦系数过高或过低都会影响汽车的制动性能。尤其是汽车在高速行驶中需紧急制动时，摩擦系数过低就会出现制动不灵敏，而摩擦系数过高就会出现轮胎抱死现象，进而造成车辆甩尾和打滑，对行车安全构成严重威胁。按照国家标准，制动摩擦片的适宜工作温度为100~350℃。但许多劣质制动摩擦片在温度达到250℃时，其摩擦系数就会急剧下降，而此时制动就会完全失灵。一般来说，按照SAE标准，制动摩擦片生产厂商都会选用FF级额定系数，即摩擦额定系数为0.35~0.45。相关阅读：汽车防抱死制动系统(ABS)检修七要点专家详解汽车制动系日常性维护 制动摩擦片的寿命与硬度的关系是怎样的？ 制动摩擦片的寿命与表面硬度并没有一定的关系。但如果表面硬度高时，制动摩擦片与制动盘的实际接触面积小，往往会影响使用寿命。而影响制动摩擦片寿命的主要因素包括硬度、强度、摩擦材料的磨损性等。一般情况下，前制动摩擦片的寿命为3万km，后制动摩擦片的使用寿命为12万km。 制动时为什么会产生抖动现象？ 往往是由于制动摩擦片或制动盘的变形造成的，这与制动摩擦片和制动盘的材质、加工精度及使用受热变形有关，其主要原因有制动盘厚薄不匀、制动鼓的圆度差、制动摩擦片的不均匀磨损，以及热变形和热斑等。 除此之外，制动卡钳的变形或安装不当，以及制动摩擦片的摩擦系数不稳定也会引起制动时抖动。另外，如果制动摩擦片在制动时产生的振动频率与悬挂系统产生共振时，也会产生抖动现象。 涉水后对制动性能的影响？ 由于涉水后制动摩擦片/蹄与制动盘/鼓之间有一层水膜，减小了摩擦力，会影响制动效果，而且制动鼓内的水也不容易散出。 对于盘式制动器来说，这种涉水对于制动效果带来的影响会低一些，因为盘式制动器的制动摩擦片接触面积小，而且是暴露在外，不会存留水滴。在车轮转动时由于离心力的作用，制动盘片上的水滴会很快散失，只要涉水后猛踩几脚制动就会去除残留的水层。 但对于鼓式制动器来说，在涉水后必须要边走边踩制动，即边踩油门边踩制动，连续几次后可将制动蹄与制动鼓之间的水份蒸发掉，进而恢复制动效果。 为什么制动时会产生噪声？
中国摩擦材料发展方向 我国摩擦材料的未来发展方向,主要体现在三个大的领域方面，随着我国汽车产业的不断发展,做为汽车制动系统关键零部件之一的刹车片也得到了突飞猛进的发展。而今新能源时代到来之际,我国企业须认清国际摩擦材料行业的发展形势。以下是刹车片的三种重要材料：首先是纤维增强材料,纤维做为摩擦材料的骨架材料，不但对摩擦片的强度起着至关重要的作用，同时也对摩擦片的性能有着重要的影响。目前在欧美等发达国家和地区又开始对纤维的结构和理化性能提出了更为严格的要求,而木质纤维、无机晶须(硫酸钡晶须;碳酸钙晶须;钛酸钾晶须等)、矿物纤维、陶瓷纤维、碳纤维、各种有机合成纤维等给我们提供了大量的选择余地,但从成本等综合因素上来看晶体结构和水溶性纤维材料等将是我们未来摩擦材料中 的首选纤维。?刹车片的另一个重要材料是粘合剂。粘合剂是我们生产摩擦材料必不可少的材料，人们从最早利用纯酚醛树脂(固态和液态），到后来采用各种橡胶通过多种工艺对酚醛树脂进行改性,发展到今天使用多种无机物或有机物对树脂进行改性。目前已经不再是单纯的追求摩擦系数和磨损性能的稳定和提高,而是从摩擦片与刹车盘表面的相互作用去分析摩擦材料的工作原理。所以做为摩擦材料的粘合剂材料,不再仅限于树脂与橡胶,而是已经拓展到了利用金属粉末或金属硫化物在高温下所具有的特殊性能,来 减少树脂在摩擦材料中的使用比例,弥补树脂及橡胶在高温条件下的不足，改善高温时在刹车片与刹车盘之间形成的转移膜的结构与性能,进而提高摩擦片的摩擦性能以及其与刹车盘的磨损性能，从而达到提高制动的安全性能、舒适性能和环保性能。?因此,我们在采用高性能的树脂来提高摩擦材料性能的同时，应更多地关注和利用一些金属粉末或金属硫化物以改善摩擦过程中形成的转移膜的形状与结构，使静态摩擦系数与动态摩擦系数达到相对的平衡,确保刹车片与刹车盘具有良好的磨损性能的同时，达到提高摩擦材料的速度与压力敏感性、消除高温衰退、减少噪音、减少落灰的目的。最后就是摩擦性能调节剂:摩擦性能调节剂在改善摩擦材料综合性能过程中起着非常关键的作用,过去我们的摩擦材料技术工作者在材料品种 的选择上做了大量的研究，并且对其形状和结构也做了相应的探讨,但与世界先进的水平相比还有很大的差距，今后的研究工作不但要在选材上不断扩大应用范围，而且要对每种材料的粒度分布做出明确的规定, 并且对其理化性能提出详细的技术参数，同时在配方的研究过程中,对于同一种材料的应用，要根据其形状与粒度的进行多种型号的搭配使用，以确保其优点在摩擦材料中得到充分的发挥。 汽车刹车材料的发展趋势
3-2-汽车制动性能评价指标
3-2 汽车制动性能评价指标 导入新课：制动性能的评价指标包括制动效能、制动效能的恒定性、制动时的方向稳定性三个方面。 一、制动效能 制动效能是指汽车迅速降低行驶速度直至停车，或在下坡时维持一定车速及坡道驻车的能力，是制动性能最基本的评价指标。一般用制动减速度、制动力、制动距离等来评价。 1、制动减速度 是指制动时单位时间内车速的变化量。它反映了地面制动力的大小，与制动器制动力及附着力有关。 2、制动力 1）地面制动力 2）制动器制动力 3）地面制动力、制动器制动力和附着力之间的关系 汽车的地面制动力越大，制动减速度越大，制动距离越短；而地面制动力首先取决于制动器制动力，同时受地面附着条件的限制。因此只有汽车具有足够的制动器制动力，同时地面又能提供高的附着力时，才能获得足够的地面制动力 3、制动距离 是指车辆在规定的出速度下，以规定踏板力急踩制动踏板时，从驾驶员右脚接触到制动踏板到车辆停止时车辆所使的距离。 影响制动距离的主要因素：制动器起作用的时间、最大制动减速
现象。原因是转向轮抱死。 四、影响汽车制动性的主要因素 1、轴间负荷的分配： 负荷与制动力是成比例的，在制动过程中，轴间负荷发生改变，制动力分配也发生改变，最佳状态是前后轮同时接近滑移状态，可达到最好的制动效果。如前轮滑移，汽车不能改变方向，失去操纵；如后轮滑移，汽车甩尾，失去稳定性。 2、制动力的调节和车轮防抱死： 现代汽车运用了一些压力调节装置如限压阀、比例阀等，用来调节汽车后轮的制动力，防止后车轮侧滑。而防抱死装置主要防止车轮完全抱死，筒称ABS。而现代的汽车可以将车轮的滑移率控制在10%-20%的最佳状况。 3、汽车载重 汽车载重增加，制动距离增加，重心改变，制动距离改变。 制动时的车速： 制动时汽车速度越高，动量越大，制动距离越长。 4、发动机制动 充分利用发动机制动可以可使制动更加平均分配到车轮上，同时使车轮制动器的减少负担。 5、道路条件 道路条件决定了附着系数。在泥泞路面、冰雪路面，附着系数小，
汽车制动摩擦材料的性能要求及影响因素分析 发表时间：2018-09-12T14:20:56.057Z 来源：《科技新时代》2018年7期作者：张国华 [导读] 本文围绕汽车制动摩擦材料的相关议题进行了探讨，分别论述了汽车制动摩擦材料摩擦磨损性能的影响因素。 杭州优纳摩擦材料有限公司浙江省杭州市 311404 摘要：本文围绕汽车制动摩擦材料的相关议题进行了探讨，分别论述了汽车制动摩擦材料摩擦磨损性能的影响因素，汽车制动摩擦材料热衰退性能的影响因素，以及启辰制动摩擦材料噪音及振动的影响因素，供相关人士参考。 关键词：摩擦材料、汽车、摩擦性能、热性能、影响因素 1引言 对于汽车生产来说，制动摩擦材料在汽车制动器、汽车离合器以及摩擦传动装置中起着关键的作用，在制动摩擦材料性能要求方面，不仅需要摩擦材料具备良好的摩擦磨损性能，同时在热衰退性能、振动性能以及减噪性能上也应有较良好的表现。在某种程度上制动摩擦材料性能的优劣将直接影响到汽车系统运行的安全性和可靠性。为此对汽车制动摩擦材料的性能进行分析和研究是十分重要且十分必要的。 2汽车制动摩擦材料摩擦磨损性能的影响因素 汽车制动摩擦材料的摩擦磨损性能主要与摩擦系数，摩擦稳定性以及磨损率有关，通常来说，摩擦材料需要在稳定适中的摩擦系数下尽可能拥有较低的材料磨损率。 （一）摩擦材料自身组分的影响 汽车制动摩擦材料是由多种材料所制成的复合型材料，因此在制作过程中各物料组分的不同会对摩擦材料的摩擦性能造成不同的影响。 磨料的影响。比如在摩擦材料中添加氧化铝、硫酸钡、锆英石、铬铁矿粉、硫化锑等金属填料，添加石墨等减磨材料，均可以使摩擦材料本身的摩擦性能得到改善和提升。根据添加物质性能的不同，也会对摩擦材料的性能产生不同的影响。比如添加氧化铝、锆英石、铬铁矿粉、硫化锑可以提高摩擦材料的高温摩擦系数；添加硫酸钡可以提高摩擦材料的热稳定性；添加石墨可以有效改善摩擦材料的热衰退性能，增加抗摩擦性能。 添加纤维的影响。在摩擦材料的制作过程中通过添加增强纤维可以提高材料的摩擦性能。在实际生产中，添加纤维有多种类型，如铜纤维、钢纤维等金属型纤维；玻璃纤维、陶瓷纤维等无机型纤维；芳纶纤维、纤维素纤维等有机型纤维等。金属型纤维在摩擦材料中起着骨架支撑的作用，但是由于金属的密度较大且对环境有一定的负面影响，因此在摩擦材料的制作中往往含量较低。有机型纤维在性能上具有较好的亲水性，同时在混合的过程中分散均匀度较好，因此可以提高摩擦材料的抗裂性能。此外由于该类型纤维对环境无污染，与其他物质的适应性好，因此应用较为普遍。无机型纤维在隔热性和减噪性方面表现良好，对环境无污染，但是在传热性上表现稍差，一般在应用时适当加入一些良好导热性的材料作为平衡。另外，无机纤维加入量过多容易导致摩擦材料的开裂，降低其摩损性能。 固体润滑剂的影响。固体润滑剂主要包括石墨、炭黑、氟化物等炭材料；硫、硒等硫族化合物；氮化硼；二硫化钼、硫化铅、硫化锌等金属硫化物。这些固体润滑剂有较低的莫氏硬度，可以在摩擦材料使用过程中发生有效的转移，以此来稳定摩擦材料的摩擦系数，减少摩擦噪音，提高摩擦材料的耐磨损性能。 （二）摩擦材料制作工艺的影响 不同的烧蚀或成型制作工艺也会对摩擦材料的摩擦性能造成影响。目前在摩擦材料的制作过程中多采用热压成型工艺。在热压成型过程中主要由加压、排气和固化三个基本环节。对于热压温度的控制需要参考模压树脂的差示扫描热量曲线中固化温度的变化情况。良好的热压成型工艺可以使树脂材料和其他物料结合程度得到改善，有效排出材料中的气体，控制摩擦材料成品中的含胶量，使摩擦材料成品拥有较好的密实度，提高摩擦材料的耐磨损性能。 3汽车制动摩擦材料热衰退性能的影响因素 摩擦材料的热衰退性能是影响摩擦材料使用寿命以及汽车运行安全与否的重要性能。通常情况下，高温会提高材料的热衰退性，若材料的热衰退十分严重，极容易导致汽车制动失效等故障，尤其是上下坡行驶过程中，摩擦材料的抗热衰退性对于行驶的安全十分必要。 （一）摩擦材料生产原料的影响 目前在摩擦材料的生产制造中，通常采用对树脂进行性能的优化，通过性能改良和优化来提高树脂的热分解温度，使摩擦材料能够在较高的温度条件下摩擦系数更加稳定，提高摩擦材料的抗热衰退性能。比如利用纳米金属材料对树脂进行导热性能的改良，纳米金属材料本身导热性能优异，与树脂原料结合后可以将摩擦表面产生的热量迅速地传递到材料内部，减少摩擦材料自身的温度差，减少树脂的热分解反应，提高摩擦材料的稳定性。另外，基于硫化锑在高温条件下容易生产硬度更高的氧化物，因此在原料中加入硫化锑不仅能够提高材料的耐磨损性，同时也起到了抗热衰退性的作用。 （二）摩擦材料制作工艺的影响 烧蚀技术涉及到摩擦材料的炭化，因此可以通过对烧蚀工艺优化来改善摩擦材料的抗热衰退性。为避免摩擦材料在高温过程中剧烈炭化，可以在烧蚀工艺前线对摩擦材料进行高温预处理，使材料在经过高温烧蚀过程中能够降低炭化的速率，提高摩擦材料的抗热衰退性。 4汽车制动摩擦材料噪音及振动的影响因素 随着汽车行业的不断发展，汽车制造技术也越来越贴合消费者的需求，从过去的功能性，美观性逐渐走向功能性、美观性、舒适性、环保性。对于汽车制动摩擦材料而言，越来越注重材料的降噪性能和抗振动性能。在降噪性能方面，可从摩擦材料的生产配方入手，通过降低原料中金属的含量来提高降噪性能。另外，由于摩擦材料中的孔隙率对降噪性能有着十分重要的影响，因此，可采用较高的显气孔率来
制动摩擦材料高速摩擦学性能的主要影响因素Ξ 马东辉张永振陈跃官宝 (河南科技大学材料科学与工程学院河南洛阳 471039 摘要 :综述了高速条件下速度、温度、压力对制动材料摩擦学性能的影响。重点讨论了摩擦表面的相对滑动速度对摩擦学性能的影响。 关键词 :相对滑动速度压力温度 The Main Influencing F actor of H igh 2speed Friction Ma Donghui Zhang Y ongzhen Chen Y ue Shangguan Bao (Department of Materials Science , Henan University of Science &T echn ology , Lu oyang 471039, China Abstract :The in fluence of friction under different pressure , temperature and slide velocity condition introduced , and the in fluence of relative slide velocity on the frictional interfaces was discussed. K eyw ords :R elative Slide V elocity Pressure T emperature 高速摩擦学 , 是研究摩擦副处在相对高的滑动速度时 , 两个表面之间相互作用、践的学科。 , 对制动装置及制动材料的性能也提出了更高的要求。例如制动材料要有足够而稳定的摩擦系数 , 动、静摩擦系数之差小 ; 良好的导热性、较大的热容量和一定的高温机械强度 ; 良好的耐磨性和抗粘着性 , 不易擦伤对偶件 , 无噪声 ; 低成本 , 对环境无污染等。传统的制动材料已不能满足高速条件下的需要 , 这就必须开发新的摩擦制动材料 , 研究高速摩擦条件下各种因素对材料摩擦学性能的影响。但这方面前人的研究工作不多 , 本文综述了这方面的研究进展 , 着重讨论了高速条件下速度、温度、正压力对材料摩擦学性能的影响。
刹车片（摩擦材料）的成分 摩擦材料种类繁多。汽车制动器和离合器用的摩擦材料，几乎都是用树脂或橡 胶作为粘接剂的有机摩擦材料。到目前发现可以用于制造有机摩擦材料的天然和合成材料近百种，人们选择其中几种或十几种原料，按一定比例混合，生产出具有不同特性的摩擦材料。原料的选取与配合比例称为配方。配方是摩擦材料生产中最重要的技术要素。配方五花八门，千变万化，但万变不离其宗。归纳起来，任何一种实用配方都不外乎由下述四大类基本材料组成： 粘合剂：约占5%~25% 增强剂：约占20%~50% 摩擦调节剂：约占30%~60% 工艺调节剂：约占0.5%~1% （1）粘合剂： 如热固性树脂和橡胶等。粘合剂的作用是将配方中各组分粘合为一体，形成具有足够强度、适当硬度、尽可能高的耐温性和耐磨性的固体。 粘合剂的耐温性是影响摩擦材料性能的主要因素。因此，其种类和用量 是配方设计中重点考虑的。 （2）增强纤维： 如石棉纤维、天然矿物纤维、人造矿物纤维、有机纤维、植物纤维、素纤维、碳纤维。增强纤维必须能提供足够的强度，应有很好的耐热性 能和耐磨性能，而且不能刮伤对偶。 （3）摩擦性能调节剂：
摩擦性能调节剂的种类很多，用途各异，必须针对所选择的树脂和纤维 的种类，结合使用要求，进行不同的搭配，以形成满足不同用途的配方 体系。 a\ 能提高摩擦系数的: 常采用的是非金属矿物及其制品。例如：重晶石（硫酸钡）、硅灰石、 氧化铝、矾土（刚玉）、氧化铁红（黑）、焦炭粉等等。这些原料的 主要作用是使刹车片有足够的摩擦系数，不仅在100°C左右的常温区 段，而且在400~500°C的高温区段都能产生足够的制动力。 b\ 能稳定摩擦系数的： 主要原料有石墨、二硫化钼、云母、滑石、软金属等。这些原料的硬 度都很低，在摩擦表面起润滑作用，使摩擦系数趋于稳定，并用来保 护摩擦对偶。 c\ 有机摩擦性能调节剂： 常用的有橡胶份、轮胎粉等。加入这些材料有助于降低材料的硬度和 密度、稳定摩擦系数、降低磨损，但过量的使用会导致热衰退。 d\ 金属粉末（屑）： 在一些重载荷的刹车片配方中，也有加入一定份额的金属粉或屑的情 况，常用的有铁粉、铜粉（屑）、铝粉等。加入金属组分主要是为了 改进材料的高温摩擦磨损性能。 （4）工艺调节剂：