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汽車(chē)摩擦片在使用過(guò)程中的問(wèn)題淺析

編輯者：時(shí)間：2018-09-06

　　一　剎車(chē)失靈。
　　1 　摩擦片新裝　出現(xiàn)剎車(chē)失靈,是因?yàn)椴饟Q摩擦片過(guò)程中,表面浸染油污;或幾何尺寸超差,對(duì)偶摩擦副不能很好的貼合;或者是摩擦片的摩擦系數(shù)小,產(chǎn)生的力矩不夠。
　　2 　剎車(chē)頻繁　這種情況引起的剎車(chē)失靈,可能是摩擦片的熱衰退性不好;或者是摩擦片導(dǎo)熱性過(guò)高,摩擦熱通過(guò)熱傳導(dǎo)傳給背板,然后依次傳給裝在夾持架內(nèi)的油缸機(jī)構(gòu)內(nèi),而因防止漏油設(shè)置的O 形密封圈等橡膠材料,會(huì)因受熱軟化而變得不良,制動(dòng)液溫度升高,使油產(chǎn)生氣泡,導(dǎo)致出現(xiàn)氣阻現(xiàn)象,造成剎車(chē)失靈。
　　3 　制動(dòng)液質(zhì)量問(wèn)題　由此引起的剎車(chē)失靈,是汽車(chē)液壓制動(dòng)系統(tǒng)中可能出現(xiàn)、但易被忽視的另一個(gè)重要因素。
　　a　制動(dòng)液高溫引起的氣阻:普通制動(dòng)液沸點(diǎn)在100 ℃左右,甚至有些劣質(zhì)產(chǎn)品在74 ℃～89 ℃左右,易被氣化。尤其是在炎熱季節(jié)頻繁剎車(chē),制動(dòng)液的溫度可達(dá)100 ℃以上,極易產(chǎn)生氣阻,造成局部和全部剎車(chē)失靈。所以,選用制動(dòng)液應(yīng)保證其沸點(diǎn)不低于205 ℃,以提高制動(dòng)的安全性。
　　b 　水對(duì)制動(dòng)液的影響:制動(dòng)液進(jìn)水的原因之一,是空氣中含有的水蒸汽被制動(dòng)液吸收。國(guó)外有關(guān)試驗(yàn)表明,在正常行駛條件下,制動(dòng)液每年可從空氣中吸收3. 5 %的水份。原因之二,雨天行駛或是汽車(chē)經(jīng)過(guò)水洼、河流時(shí),制動(dòng)液里也會(huì)進(jìn)入少量的水,相應(yīng)地就會(huì)對(duì)制動(dòng)液的質(zhì)量產(chǎn)生影響。首先是使制動(dòng)液的沸點(diǎn)下降,而制動(dòng)液的抗氣阻能力就顯著降低;其次是水份影響制動(dòng)液的低溫流動(dòng)性,進(jìn)水后制動(dòng)液的凝固點(diǎn)增高,制動(dòng)液在- 20 ℃～30 ℃時(shí)就會(huì)不流動(dòng),冷天時(shí),甚至?xí)霈F(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象,引起剎車(chē)失靈。
　　二　拖磨現(xiàn)象指踏下的制動(dòng)踏板力感到高而硬,汽車(chē)起步困難,行車(chē)無(wú)力。當(dāng)踏下離合器踏板時(shí),汽車(chē)就減速,有制動(dòng)的感覺(jué)(這種情況在慣性試驗(yàn)臺(tái)上,反映出的就是汽車(chē)沒(méi)制動(dòng)時(shí),空轉(zhuǎn)就有制動(dòng)力) 。造成這種現(xiàn)象的原因,除去主缸活塞回位不好,制動(dòng)液太臟或粘度太大等,而由摩擦片引起的主導(dǎo)原因有下述三項(xiàng)。
　　1 　摩擦片熱膨脹　摩擦片與制動(dòng)盤(pán)的間隙在0. 15mm 左右,相當(dāng)小。若摩擦片的材料配方中,其導(dǎo)熱性設(shè)計(jì)不恰當(dāng),生產(chǎn)工藝制訂得不合理,而應(yīng)用于實(shí)際,就易隨著頻繁剎車(chē)的溫升而膨脹起泡,由此引起拖磨或剎車(chē)抱死。
　　2 　摩擦片的幾何尺寸精度超差　摩擦片的鋼背和摩擦材料的加工尺寸,若超出公差極限范圍,在實(shí)際制動(dòng)過(guò)程中,極易造成剎車(chē)回位不好或帶剎。
　　3 　制動(dòng)回彈性組件的影響　這也是造成拖磨的原因之一。如盤(pán)式摩擦片上裝的卡簧,用于鼓式制動(dòng)器的拉簧等。
　　三　剎車(chē)力不足一般說(shuō)來(lái),汽車(chē)用摩擦片是汽車(chē)廠的設(shè)計(jì)者根據(jù)車(chē)型、總重、速度等有關(guān)參數(shù),求出對(duì)比數(shù)值(摩擦系數(shù)及摩擦面積) ,再經(jīng)過(guò)小樣、臺(tái)試、路試等一系列考核,定型制成。在實(shí)際應(yīng)用中,不應(yīng)出現(xiàn)制動(dòng)力矩不夠的現(xiàn)象。所以,造成剎車(chē)力不足的問(wèn)題主要有下述幾方面的原因: ①摩擦片與制動(dòng)鼓(或盤(pán)) 貼合的貼合面不好,或幾何尺寸超出公差極限引起,或因制動(dòng)鼓失圓、盤(pán)的平整度不好、有嚴(yán)重劃傷等引起。②摩擦片的制造工藝若不當(dāng),致使表面硬度大或出現(xiàn)油污。③裝配失誤。通常的摩擦片都有消音片、卡簧等附件,主要起消音、回位作用。在市場(chǎng)上,經(jīng)常發(fā)現(xiàn)裝配過(guò)程中,存在著錯(cuò)裝、漏裝等情況,不僅影響剎車(chē)力矩,也易造成噪音。
　　四　制動(dòng)噪音問(wèn)題當(dāng)某一制動(dòng)系統(tǒng)被認(rèn)為噪音過(guò)大時(shí),所使用的摩擦片便會(huì)遭到指責(zé),而且處理這種問(wèn)題的經(jīng)常手段,則是更換摩擦片。傳統(tǒng)上,人們覺(jué)得考慮噪音問(wèn)題,與其看作是制動(dòng)系統(tǒng)的問(wèn)題,不如更應(yīng)看作是制動(dòng)系統(tǒng)的特殊部件———摩擦片的問(wèn)題更直接些。其實(shí),制動(dòng)噪音是一個(gè)復(fù)雜的現(xiàn)象,對(duì)所有制動(dòng)系統(tǒng)部件的注意及改進(jìn),都能在相當(dāng)程度上降低給定制動(dòng)器的噪音。如制動(dòng)器的制造技術(shù)、對(duì)偶材質(zhì)的均一性、底盤(pán)懸架的振動(dòng)情況等,均為噪音產(chǎn)生源。但本文擬僅從摩擦片方面,討論噪音的形成及其改善。眾所周知,摩擦片與對(duì)偶件相互滑動(dòng)摩擦不和諧時(shí),才會(huì)產(chǎn)生不正常振動(dòng),形成噪音,它由下述四方面的影響造成。
　　1 　摩擦片技術(shù)特性的影響　配方設(shè)計(jì)時(shí),人們一直都在考慮,如何選用適當(dāng)特性的材料、合適的工藝,以減小材料的彈性模量、硬度等,取得最佳摩擦磨損特性。但是,各種材料在相輔相成之時(shí),相互又存在干擾和阻礙作用。所以,如果搭配不能適度,往往易出現(xiàn)噪音。
　　2 　摩擦片生產(chǎn)工藝的影響a. 摩擦片表面,有不均勻的成團(tuán)成塊的磨料顆粒、銅絲束及明顯的金屬顆粒。
　　b. 摩擦片制造過(guò)程中,鋪料嚴(yán)重不均,致使摩擦表面硬度相差懸殊,形成剎車(chē)力分配不均,產(chǎn)生噪音。
　　3 　制動(dòng)過(guò)程中的工況影響　關(guān)于制動(dòng)條件所引起的噪音,首先是摩擦片在低速滑動(dòng)摩擦?xí)r,若引起靜摩擦大于動(dòng)摩擦,且摩擦系數(shù)過(guò)大時(shí),就會(huì)產(chǎn)生摩擦振動(dòng),出現(xiàn)噪音。這就要求材料配方中某些材料要合理配比,盡量排除引起摩擦系數(shù)低溫條件下增大的因素,才有可能避免制動(dòng)噪音的產(chǎn)生。第二,頻繁剎車(chē)形成的瞬時(shí)高溫,導(dǎo)致兩方面不利因素:一方面,部分材料組份在某些高溫范圍內(nèi)熔化,而與對(duì)偶材質(zhì)發(fā)生粘著磨損,出現(xiàn)剎車(chē)噪音;另一方面,高溫摩擦易使材料部分碳化,摩擦力增大,與制動(dòng)系統(tǒng)不能很好地匹配,從而出現(xiàn)剎車(chē)噪音。
　　4 　裝配和修理技術(shù)的影響　主要是制動(dòng)鼓失圓或盤(pán)變形,表面經(jīng)長(zhǎng)期使用劃傷嚴(yán)重,未經(jīng)修整,裝配上新摩擦片后,產(chǎn)生不和諧振動(dòng);或者是摩擦片的附件(消音片、卡簧等) 漏裝或錯(cuò)裝等。
　　五　摩擦片的磨損壽命摩擦片在實(shí)際使用過(guò)程中的磨損壽命,是一個(gè)復(fù)雜的課題,材料在制動(dòng)過(guò)程中脫落下,原因很多,如磨粒磨損、粘著磨損、失效磨損等,其中材料配方的質(zhì)量雖然占很重要的位置,但同時(shí)也取決于駕駛狀態(tài)和駕駛員的習(xí)慣。然而,在機(jī)理分析中,可發(fā)現(xiàn)各種磨損形式所存在的共性———熱磨損。熱磨損是因?yàn)閯x車(chē)頻繁產(chǎn)生摩擦熱的結(jié)果,摩擦片會(huì)因熱解和氧化這樣的化學(xué)反應(yīng),使磨損速率隨溫度升高而增加,如磨粒磨損、粘著磨損等,也會(huì)相繼產(chǎn)生。故摩擦熱迅速消除,能減弱這種熱磨損。因此,在配制摩擦片配方時(shí),使用高熱穩(wěn)定性的聚合物、纖維和摩擦調(diào)節(jié)劑、高導(dǎo)熱材料,也能相當(dāng)程度地改善材料的熱磨損。改善材料熱磨損的方法之二,是保持對(duì)偶摩擦盤(pán)(鼓) 的平滑度,避免由于摩擦熱產(chǎn)生熱裂紋及熱腐蝕,從而出現(xiàn)摩擦片的熱磨損。傳統(tǒng)觀念里,人們認(rèn)為摩擦界面中存在磨損灰屑是不良現(xiàn)象。其實(shí)它從某種意義上來(lái)講,對(duì)摩擦是有益的。這是因?yàn)樵谀Σ疗杏胁糠植牧辖M份會(huì)在使用溫度中熔化,或?yàn)榕c鐵形成金屬化合物的金屬屑,或?yàn)橛鰺岚l(fā)粘的有機(jī)物。通常高溫制動(dòng)后,容易出現(xiàn)異常磨損,因而磨損灰屑的粘附能減小。從這一點(diǎn)上講,材料配方應(yīng)該考慮高抗拉強(qiáng)度等。另外,摩擦片的制造工藝不當(dāng)(摩擦片生產(chǎn)過(guò)程中,固化不夠或固化過(guò)度) 、制動(dòng)器回位情況不好等,也都是嚴(yán)重影響材料熱磨損的因素。
　　六　制動(dòng)跑偏汽車(chē)制動(dòng)跑偏的主要原因,一是汽車(chē)左右輪,特別是左右轉(zhuǎn)向輪制動(dòng)器的制動(dòng)力不相等;二是懸架桿系在制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉等。然而,在這個(gè)問(wèn)題上,汽車(chē)制造廠一般總是習(xí)慣地首先考慮是摩擦片的原因,因而就片的外觀尺寸、內(nèi)在質(zhì)量提出一系列意見(jiàn)。針對(duì)這一問(wèn)題,我們擬從兩方面進(jìn)行探討。
　　1 　摩擦片的均一性　目前,對(duì)摩擦片的檢驗(yàn)及試驗(yàn)手段都在不斷提高,但摩擦片互相之間的均一性還是必須重視的問(wèn)題。摩擦片的材料是由十幾種原料配制而成的,包括纖維、有機(jī)物、無(wú)機(jī)物、粘結(jié)劑及金屬粉等,本身就是非均勻性物質(zhì);而不管生產(chǎn)中的磨削工序控制得如何嚴(yán)格,也同樣會(huì)存在公差極限的問(wèn)題;再加上制動(dòng)系統(tǒng)制造過(guò)程中存在的誤差,各方面因素綜合起來(lái),反映出的數(shù)據(jù),就是左右輪制動(dòng)力,不可能絕對(duì)統(tǒng)一,總之是有點(diǎn)差別。一般說(shuō)來(lái),摩擦副一側(cè)的制動(dòng)力,不得大于或小于另一側(cè)的19 %左右。這個(gè)差值越小,汽車(chē)的制動(dòng)穩(wěn)定性也越好。如果差值過(guò)大,應(yīng)該綜合分析各方面的因素,相應(yīng)地使制動(dòng)穩(wěn)定性得以改善。
　　2 　摩擦片與制動(dòng)盤(pán)(或鼓) 的匹配　這是影響制動(dòng)跑偏的另一因素。相同的摩擦片與不同生產(chǎn)廠家的制動(dòng)盤(pán)匹配,產(chǎn)生的摩擦系數(shù)相對(duì)存在差異。美國(guó)克萊斯勒公司的研究表明,制動(dòng)盤(pán)的金相組織中,碳、鈦等含量不同,摩擦片摩擦系數(shù)將隨其下降而升高;而英國(guó)費(fèi)樂(lè)多公司則應(yīng)用摩擦學(xué)的“硬粒理論”,通過(guò)大量的摩擦磨損試驗(yàn),提出“跑偏”主要是制動(dòng)盤(pán)(或鼓) 中的微量元素鈦所致。在實(shí)際應(yīng)用中,也會(huì)遇到類(lèi)似的情況。同時(shí),還曾將有差異的兩個(gè)不同盤(pán),與同一副摩擦片裝在慣性試驗(yàn)臺(tái)上做過(guò)試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)摩擦系數(shù)會(huì)相差0. 1 左右。因此,摩擦片要針對(duì)不同的對(duì)偶件,試配不同的材料配方。
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