Тормозные колодки являются наиболее важными элементами безопасности тормозной системы, которые играют решающую роль в качестве тормозного эффекта, а хорошие тормозные колодки защищают людей и транспортные средства (самолеты).
Во-первых, происхождение тормозных колодок
В 1897 году Герберт Фруд изобрел первые тормозные колодки (с использованием хлопчатобумажной нити в качестве армирующего волокна) и использовал их в конных экипажах и первых автомобилях, на которых была основана всемирно известная компания Ferodo. Затем, в 1909 году, компания изобрела первые в мире тормозные колодки на основе затвердевшего асбеста; В 1968 году были изобретены первые в мире тормозные колодки на полуметаллической основе, и с тех пор начали разрабатываться фрикционные материалы, не содержащие асбеста. В стране и за рубежом начали изучать различные волокна, заменяющие асбест, такие как стальное волокно, стекловолокно, арамидное волокно, углеродное волокно и другие применения в фрикционных материалах.
Во-вторых, классификация тормозных колодок
Существует два основных способа классификации тормозных материалов. Одно разделено по использованию институтов. Такие как автомобильные тормозные материалы, материалы для тормозов поездов и материалы для авиационных тормозов. Метод классификации прост и понятен. Один из них разделен по типу материала. Этот метод классификации является более научным. Современные тормозные материалы в основном включают следующие три категории: тормозные материалы на основе смол (асбестовые тормозные материалы, безасбестовые тормозные материалы, тормозные материалы на бумажной основе), тормозные материалы, полученные порошковой металлургией, углеродно-углеродные композитные тормозные материалы и тормозные материалы на керамической основе.
В-третьих, автомобильные тормозные материалы
1. Тип автомобильных тормозных материалов зависит от материала изготовления. Его можно разделить на листы асбеста, полуметаллические листы или листы с низким содержанием металла, листы NAO (безасбестовые органические вещества), листы из углеродного углерода и керамические листы.
1.1.Асбестовый лист
С самого начала асбест использовался в качестве армирующего материала для тормозных колодок, поскольку асбестовое волокно обладает высокой прочностью и устойчивостью к высоким температурам, поэтому оно может соответствовать требованиям, предъявляемым к тормозным колодкам, дискам сцепления и прокладкам. Это волокно обладает высокой прочностью на растяжение, может соответствовать даже высококачественной стали и выдерживать высокие температуры до 316 ° C. Более того, асбест относительно дешев. Его добывают из амфиболовой руды, которая в больших количествах добывается во многих странах. В асбестовых фрикционных материалах в качестве армирующего волокна в основном используется асбестовое волокно, а именно гидратированный силикат магния (3MgO·2SiO2·2H2O). Добавлен наполнитель для регулировки фрикционных свойств. Композиционный материал с органической матрицей получают прессованием клея в горячей пресс-форме.
До 1970-х гг. Фрикционные листы асбестового типа широко используются в мире. И доминировал долгое время. Однако из-за плохой теплопередачи асбеста. Тепло от трения не может быть быстро рассеяно. Это приведет к утолщению слоя термического распада на поверхности трения. Увеличение износа материала. В это время. Кристаллическая вода асбестового волокна выпадает в осадок при температуре выше 400 ℃. Свойство трения значительно снижается, а износ резко увеличивается, когда температура достигает 550 ℃ и более. Кристальная вода была в значительной степени потеряна. Улучшение полностью потеряно. Что еще более важно. Это доказано с медицинской точки зрения. Асбест – вещество, оказывающее серьезное вредное воздействие на органы дыхания человека. Июль 1989 года. Агентство по охране окружающей среды США (EPA) объявило, что к 1997 году запретит импорт, производство и переработку всех асбестовых изделий.
1,2, полуметаллический лист
Это новый тип фрикционного материала, разработанный на основе органического фрикционного материала и традиционного фрикционного материала порошковой металлургии. Вместо асбестовых волокон используются металлические волокна. Это безасбестовый фрикционный материал, разработанный американской компанией Bendis в начале 1970-х годов.
«Полуметаллические» гибридные тормозные колодки (Semi-met) в основном изготавливаются из грубой стальной ваты в качестве армирующего волокна и важной смеси. Асбестовые и безасбестовые органические тормозные колодки (НАО) легко отличить по внешнему виду (тонкие волокна и частицы), а также они обладают определенными магнитными свойствами.
Полуметаллические фрикционные материалы имеют следующие основные характеристики:
(l) Очень стабильный при коэффициенте трения ниже. Не вызывает термического распада. Хорошая термическая стабильность;
(2) Хорошая износостойкость. Срок службы в 3-5 раз превышает срок службы асбестовых фрикционных материалов;
(3) Хорошие характеристики трения при высокой нагрузке и стабильный коэффициент трения;
(4) Хорошая теплопроводность. Градиент температуры небольшой. Особенно подходит для небольших изделий с дисковыми тормозами;
(5) Небольшой шум торможения.
США, Европа, Япония и другие страны начали продвигать использование больших территорий в 1960-х годах. Износостойкость листового полуметалла более чем на 25% выше, чем у асбестового листа. В настоящее время он занимает доминирующее положение на рынке тормозных колодок в Китае. И большинство американских автомобилей. Особенно легковые и легковые и грузовые автомобили. Полуметаллические тормозные накладки составляют более 80%.
Однако изделие имеет и следующие недостатки:
(l) Стальная фибра легко ржавеет, легко прилипает или повреждает пару после ржавчины, а прочность изделия снижается после ржавчины, а износ увеличивается;
(2) Высокая теплопроводность, которая легко приводит к тому, что тормозная система создает сопротивление газу при высокой температуре, что приводит к отслоению фрикционного слоя и стальной пластины:
(3) Высокая твердость повредит двойной материал, что приведет к вибрации и низкочастотному шуму торможения;
(4) Высокая плотность.
Хотя «полуметалл» не имеет мелких недостатков, но из-за хорошей стабильности производства и низкой цены он по-прежнему является предпочтительным материалом для автомобильных тормозных колодок.
1.3. НАО фильм
В начале 1980-х годов в мире существовало множество безасбестовых тормозных накладок, армированных гибридным волокном, то есть третье поколение тормозных колодок без асбеста и органических веществ типа NAO. Его цель - восполнить дефекты полуметаллических тормозных материалов, армированных стальным волокном. В качестве волокон используются растительное волокно, арамонговое волокно, стекловолокно, керамическое волокно, углеродное волокно, минеральное волокно и так далее. Благодаря использованию нескольких волокон волокна в тормозной накладке дополняют друг друга по характеристикам, и можно легко разработать формулу тормозной накладки с превосходными комплексными характеристиками. Основным преимуществом листа NAO является сохранение хорошего тормозного эффекта при низкой или высокой температуре, уменьшение износа, снижение шума и продление срока службы тормозного диска, что представляет собой современное направление развития фрикционных материалов. Фрикционный материал, используемый всеми всемирно известными брендами тормозных колодок Benz/Philodo, представляет собой безасбестовый органический материал NAO третьего поколения, который может свободно тормозить при любой температуре, защищать жизнь водителя и максимально увеличивать срок службы тормоза. диск.
1,4, лист углерода углерода
Углеродный композитный фрикционный материал представляет собой разновидность материала с углеродной матрицей, армированной углеродным волокном. Его фрикционные свойства превосходны. Низкая плотность (только сталь); Высокий уровень мощности. Он имеет гораздо более высокую теплоемкость, чем материалы порошковой металлургии и сталь; Высокая теплоемкость; Отсутствие деформации, явление адгезии. Рабочая температура до 200℃; Хорошие показатели трения и износа. Длительный срок службы. Коэффициент трения стабилен и умерен при торможении. Углеродно-углеродные композитные листы впервые были использованы в военной авиации. Позже он был принят на гоночных автомобилях Формулы-1, что является единственным применением углеродных материалов в автомобильных тормозных колодках.
Углерод-углеродный композиционный фрикционный материал представляет собой специальный материал, обладающий термической стабильностью, износостойкостью, электропроводностью, удельной прочностью, удельной эластичностью и многими другими характеристиками. Однако углерод-углеродные композиционные фрикционные материалы имеют и следующие недостатки: коэффициент трения нестабильный. На него сильно влияет влажность;
Плохая стойкость к окислению (на воздухе при температуре выше 50°С происходит сильное окисление). Высокие требования к окружающей среде (сухо, чисто); Это очень дорого. Использование ограничено специальными полями. Это также основная причина, почему ограничение содержания углеродных материалов трудно широко пропагандировать.
1,5, керамические детали
Как новый продукт в области фрикционных материалов. Керамические тормозные колодки обладают такими преимуществами, как отсутствие шума, отсутствие падающего пепла, отсутствие коррозии ступицы колеса, длительный срок службы, защита окружающей среды и так далее. Керамические тормозные колодки были первоначально разработаны японскими компаниями по производству тормозных колодок в 1990-х годах. Постепенно станьте новым любимцем рынка тормозных колодок.
Типичным представителем фрикционных материалов на основе керамики являются композиты C/C-sic, то есть композиты C/SiC с матрицей карбида кремния, армированные углеродным волокном. Исследователи из Штутгартского университета и Немецкого института аэрокосмических исследований изучили применение композитов C/C-sic в области трения и разработали тормозные колодки C/C-SIC для использования в автомобилях Porsche. Национальная лаборатория Ок-Ридж совместно с Honeywell Advanced Composit, Honeywell Aireratf Lnading Systems и Honeywell CommercialVehicle Systems. Компания работает вместе над разработкой недорогих композитных тормозных колодок C/SiC для замены тормозных колодок из чугуна и литой стали, используемых в тяжелых транспортных средствах.
2. Преимущества углеродно-керамических композитных тормозных колодок:
1, по сравнению с традиционными тормозными колодками из серого чугуна вес углеродно-керамических тормозных колодок уменьшен примерно на 60%, а масса без подвески уменьшена почти на 23 килограмма;
2, коэффициент тормозного трения увеличивается очень сильно, скорость реакции тормоза увеличивается, а затухание тормоза уменьшается;
3, удлинение углеродокерамических материалов при растяжении составляет от 0,1% до 0,3%, что является очень высоким значением для керамических материалов;
4. Педаль с керамическим диском чрезвычайно удобна, может сразу же создавать максимальную тормозную силу на начальном этапе торможения, поэтому даже нет необходимости увеличивать систему помощи при торможении, а общее торможение происходит быстрее и короче, чем традиционная тормозная система. ;
5. Чтобы противостоять высоким температурам, между тормозным поршнем и тормозной колодкой имеется керамическая теплоизоляция;
6. Керамический тормозной диск обладает исключительной долговечностью, при нормальном использовании замена не требуется на весь срок службы, а обычный чугунный тормозной диск обычно используется в течение нескольких лет для замены.
Время публикации: 08 сентября 2023 г.