崔云龍

（大慶鉆探井下作業(yè)工程公司維修保養(yǎng)站，吉林 松原 138000）

在工業(yè)方面汽車已經(jīng)開始向輕量化、高壽命為發(fā)展趨勢，在汽車速度不斷提高的同時(shí)，車輛制動(dòng)系統(tǒng)安全性能和穩(wěn)定性的要求日益提高[1]。剎車性能與駕駛員的安全、財(cái)產(chǎn)等重大問題密切相關(guān)，是以安全行駛為目標(biāo)的重點(diǎn)聯(lián)系，車輛制動(dòng)器中的主要組成部件是摩擦力部分，車輛在使用過程中的穩(wěn)定性和可靠性受其性能的直接影響。剎車片的摩擦力主要材料是起到摩擦作用的零件，金屬剎車片的磨損情況對(duì)制動(dòng)性能起到直接影響[2]。剎車片最理想的狀態(tài)應(yīng)該就是穩(wěn)定性較好，挺高制動(dòng)性能的可靠性在于摩擦系數(shù)變化與磨損值較小，提高制動(dòng)片使用壽命。由于禁止石棉摩擦片，對(duì)無石棉剎車片研制的新材料，提高摩擦材料性能的研究迫在眉睫。根據(jù)以上所述，本文根據(jù)金屬剎車片磨損程度，對(duì)車輛制動(dòng)性能產(chǎn)生的影響進(jìn)行研究。

1 剎車片磨損對(duì)制動(dòng)性能安全性影響

1.1 增加制動(dòng)壓力

通過分析金屬剎車片磨損量對(duì)制動(dòng)性能安全性的影響，為此我們制作了制動(dòng)性能隨磨損量變化曲線圖，首先根據(jù)不同磨損量為0.1mm,0.15mm,0.2mm,0.25mm,0.30mm,0.35mm,0.4mm,0.4 5mm,0.5mm，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和整理了金屬剎車片磨損量對(duì)制動(dòng)性能的壓力影響產(chǎn)生的數(shù)據(jù)對(duì)比，其中制動(dòng)性能壓力隨離油缸較遠(yuǎn)側(cè)剎車片磨損量的變化曲線，如圖1 所示。

圖1 制動(dòng)性能壓力隨磨損量變化曲線圖

在遠(yuǎn)離油缸側(cè)剎車片和靠近油缸側(cè)剎車片在制動(dòng)壓力大小1.0MPa，1.5MPa，2MPa，2.5MPa，下的磨損量均值將結(jié)果繪制成曲線，如圖2 所示。

圖2 制動(dòng)性能壓力隨磨損量均值變化曲線圖

由圖1 的大部分曲線趨勢和圖2 的總體趨勢來看，隨著平均磨損量的增加，制動(dòng)性能壓力總體上有輕微上升的趨勢。如圖1所示，相對(duì)而言，當(dāng)磨損量速度增加時(shí)，制動(dòng)性能壓力隨磨損量略有增加。

1.2 加速制動(dòng)材料的損壞

隨著金屬剎車片磨損量的增加，也就是說，制動(dòng)性能在短時(shí)間內(nèi)收到的剪切力和正壓力的沖擊更強(qiáng)，部分硬質(zhì)顆粒在金屬剎車片上會(huì)有較大幾率脫離表面變成磨粒狀態(tài)，因此加劇了制動(dòng)性能啟動(dòng)時(shí)所造成磨粒磨損狀況，原子的粘附效應(yīng)同時(shí)存在，使金屬剎車片上的金屬纖維隨之從表面拉出來，與填料和其它顆?；旌虾罅懵湎聛韀3]。所以可考慮為導(dǎo)致制動(dòng)副表面磨粒磨損增加在提高制動(dòng)性能壓力的發(fā)生時(shí)。而且，隨著制動(dòng)性能壓力的增加，剎車盤將在較短時(shí)間內(nèi)停止，把制動(dòng)盤動(dòng)能在短時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)化為消耗能量，使制動(dòng)性能控制器副接觸界面會(huì)迅速升高溫度，短短的時(shí)間里，熱氣來不及散發(fā)。由于制動(dòng)盤的散熱過程主要發(fā)生在轉(zhuǎn)向進(jìn)程，剎車盤轉(zhuǎn)動(dòng)將加速摩擦副表面與周圍空氣的流動(dòng)，有利于散熱速度的提升。所以在剎車盤急速停止加劇剎車片熱磨損時(shí)，會(huì)妨礙整個(gè)散熱工作，從而導(dǎo)致制動(dòng)壓力的增加[4]。

綜上所述，當(dāng)金屬剎車片磨損量增大時(shí)，將導(dǎo)致理論上更劇烈的磨粒磨損和熱磨損，而且制動(dòng)性能會(huì)相對(duì)縮短摩擦?xí)r間，促使加速制動(dòng)材料的損壞程度。

2 金屬剎車片磨損對(duì)制動(dòng)性能穩(wěn)定性影響

2.1 抑制制動(dòng)速度

在剎車片磨損對(duì)制動(dòng)性能穩(wěn)定性產(chǎn)生的影響進(jìn)行了研究，在對(duì)金屬剎車片磨損量對(duì)制動(dòng)性能速度數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比與整理，磨損量以制動(dòng)度性能速度數(shù)據(jù)對(duì)比40km/h,，50km/h，60km/h，70km/h，80km/h，90km/h，100km/h，110km/h，120km/h 為參考，將制動(dòng)性能速度下一組試驗(yàn)剎車片磨損量的數(shù)值作為統(tǒng)計(jì)和整理，其中制動(dòng)性能速度隨遠(yuǎn)離油缸側(cè)剎車片磨損量變化曲線圖，如圖3所示。

圖3 制動(dòng)性能速度隨磨損量的變化曲線圖

在遠(yuǎn)離油缸側(cè)剎車片和靠近油缸側(cè)剎車片的平均磨損量的制動(dòng)性能速度大小分別是40km/h，50km/h，60km/h，70km/h， 80km/h，90km/h，100km/h，110km/h，120km/h，繪制制動(dòng)性能速度隨磨損量均值變化曲線圖，如圖4 所示。

圖4 制動(dòng)性能速度隨磨損量均值變化曲線圖

在對(duì)制動(dòng)性能速度隨磨損量變化曲線圖和制動(dòng)性能速度隨磨損量均值變化曲線圖，我們得出了以下數(shù)據(jù)，如圖5 所示。

圖3 表明顯示在0.5MPa，1.0MPa，1.5MPa，2.0MPa 和2.5MPa條件下，磨損程度對(duì)制動(dòng)性能速度的影響。如圖所示，當(dāng)剎車片磨損增大時(shí)，無論制動(dòng)性能壓力如何，啟動(dòng)制動(dòng)性能速度都隨之提升。如圖4 所示，制動(dòng)速度隨著磨損量的增加而呈明顯的遞增趨勢，與制動(dòng)性能壓力相比，增高幅度較為明顯，當(dāng)制動(dòng)性能初始速度為40km/h 時(shí)兩剎車片的磨損量僅為0.01mm 和0.09mm，當(dāng)制動(dòng)初始速度為120 km/h 時(shí)，磨損量變到了0.09mm和0.884mm，在40 km/h 至120 km/h 之間，平均磨損量增加約10倍。尤其當(dāng)制動(dòng)初速度大于100 km/h 時(shí)，制動(dòng)性能啟動(dòng)速度也隨之增加。

圖5 不同制動(dòng)性能速度下的制動(dòng)力矩曲線圖

2.2 促使制動(dòng)產(chǎn)生熱能

當(dāng)磨損量增加時(shí)，制動(dòng)性能溫度也會(huì)迅速升高。在能源轉(zhuǎn)換觀點(diǎn)評(píng)析，因速度增加，會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)盤產(chǎn)生更大的動(dòng)能，啟動(dòng)制動(dòng)過程本質(zhì)上是制動(dòng)盤動(dòng)能轉(zhuǎn)化成熱能的一種局面，熱能量值表現(xiàn)為制動(dòng)界面溫度升高，隨著溫度的升高，金屬剎車片表面層的狀態(tài)發(fā)生了變化，削弱了制動(dòng)性能的制動(dòng)性，局部溫度過高，甚至可能造成剎車片力有機(jī)粘結(jié)劑部分熔化的狀態(tài)，基體強(qiáng)度大幅度下降，對(duì)制動(dòng)性能速度產(chǎn)生了一定的影響?？焖僦苿?dòng)狀態(tài)下的的時(shí)候，在強(qiáng)剪切作用下，制動(dòng)副之間的表層破裂，灰鑄鐵制動(dòng)盤與金屬剎車片有相關(guān)聯(lián)的聯(lián)系。

當(dāng)制動(dòng)壓力不變時(shí)，制動(dòng)初始速度越大，制動(dòng)時(shí)間越長，制動(dòng)副摩擦接觸時(shí)間越長，磨損越嚴(yán)重。在制動(dòng)壓力為1.0MPa 時(shí)，第一次制動(dòng)速度為60 km/h,80 km/h 和100 km/h 時(shí)，圖5 所示制動(dòng)力矩曲線。由此可見，隨著金屬剎車片磨損量的增加，制動(dòng)性能啟動(dòng)的時(shí)間將被延長。

總之，制動(dòng)盤表面微凸體與剎車片表面摩擦碰撞頻率對(duì)制動(dòng)性能速度變化時(shí)間的影響，在金屬剎車片磨損量提升使，會(huì)明顯增加制動(dòng)性能表層材料的破壞。另外，較大的金屬剎車片磨損值會(huì)使制動(dòng)性能過程中產(chǎn)生高熱量。所以當(dāng)金屬剎車片磨損值增大時(shí)，制動(dòng)性能也在明顯降低[5]。

3 結(jié)語

通過對(duì)金屬剎車片磨損導(dǎo)致制動(dòng)性能發(fā)生變化進(jìn)行研究，本文采用了磨損量與制動(dòng)性能數(shù)據(jù)對(duì)比的方法，根據(jù)對(duì)磨損程度和制動(dòng)性能之間的影響進(jìn)行數(shù)據(jù)整理與對(duì)比數(shù)據(jù)，以此研究出金屬剎車片磨損對(duì)制動(dòng)性能安全性與穩(wěn)定性產(chǎn)生了一定的影響，未來我們還應(yīng)該以金屬剎車片磨損對(duì)制動(dòng)性能的影響進(jìn)行更深層次的研究。