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汽車摩擦片在使用過程中的問題淺析

編輯者：時間：2018-09-06

　　一　剎車失靈。
　　1 　摩擦片新裝　出現(xiàn)剎車失靈,是因為拆換摩擦片過程中,表面浸染油污;或幾何尺寸超差,對偶摩擦副不能很好的貼合;或者是摩擦片的摩擦系數(shù)小,產生的力矩不夠。
　　2 　剎車頻繁　這種情況引起的剎車失靈,可能是摩擦片的熱衰退性不好;或者是摩擦片導熱性過高,摩擦熱通過熱傳導傳給背板,然后依次傳給裝在夾持架內的油缸機構內,而因防止漏油設置的O 形密封圈等橡膠材料,會因受熱軟化而變得不良,制動液溫度升高,使油產生氣泡,導致出現(xiàn)氣阻現(xiàn)象,造成剎車失靈。
　　3 　制動液質量問題　由此引起的剎車失靈,是汽車液壓制動系統(tǒng)中可能出現(xiàn)、但易被忽視的另一個重要因素。
　　a　制動液高溫引起的氣阻:普通制動液沸點在100 ℃左右,甚至有些劣質產品在74 ℃～89 ℃左右,易被氣化。尤其是在炎熱季節(jié)頻繁剎車,制動液的溫度可達100 ℃以上,極易產生氣阻,造成局部和全部剎車失靈。所以,選用制動液應保證其沸點不低于205 ℃,以提高制動的安全性。
　　b 　水對制動液的影響:制動液進水的原因之一,是空氣中含有的水蒸汽被制動液吸收。國外有關試驗表明,在正常行駛條件下,制動液每年可從空氣中吸收3. 5 %的水份。原因之二,雨天行駛或是汽車經過水洼、河流時,制動液里也會進入少量的水,相應地就會對制動液的質量產生影響。首先是使制動液的沸點下降,而制動液的抗氣阻能力就顯著降低;其次是水份影響制動液的低溫流動性,進水后制動液的凝固點增高,制動液在- 20 ℃～30 ℃時就會不流動,冷天時,甚至會出現(xiàn)結冰現(xiàn)象,引起剎車失靈。
　　二　拖磨現(xiàn)象指踏下的制動踏板力感到高而硬,汽車起步困難,行車無力。當踏下離合器踏板時,汽車就減速,有制動的感覺(這種情況在慣性試驗臺上,反映出的就是汽車沒制動時,空轉就有制動力) 。造成這種現(xiàn)象的原因,除去主缸活塞回位不好,制動液太臟或粘度太大等,而由摩擦片引起的主導原因有下述三項。
　　1 　摩擦片熱膨脹　摩擦片與制動盤的間隙在0. 15mm 左右,相當小。若摩擦片的材料配方中,其導熱性設計不恰當,生產工藝制訂得不合理,而應用于實際,就易隨著頻繁剎車的溫升而膨脹起泡,由此引起拖磨或剎車抱死。
　　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,在實際制動過程中,極易造成剎車回位不好或帶剎。
　　3 　制動回彈性組件的影響　這也是造成拖磨的原因之一。如盤式摩擦片上裝的卡簧,用于鼓式制動器的拉簧等。
　　三　剎車力不足一般說來,汽車用摩擦片是汽車廠的設計者根據(jù)車型、總重、速度等有關參數(shù),求出對比數(shù)值(摩擦系數(shù)及摩擦面積) ,再經過小樣、臺試、路試等一系列考核,定型制成。在實際應用中,不應出現(xiàn)制動力矩不夠的現(xiàn)象。所以,造成剎車力不足的問題主要有下述幾方面的原因: ①摩擦片與制動鼓(或盤) 貼合的貼合面不好,或幾何尺寸超出公差極限引起,或因制動鼓失圓、盤的平整度不好、有嚴重劃傷等引起。②摩擦片的制造工藝若不當,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。在市場上,經常發(fā)現(xiàn)裝配過程中,存在著錯裝、漏裝等情況,不僅影響剎車力矩,也易造成噪音。
　　四　制動噪音問題當某一制動系統(tǒng)被認為噪音過大時,所使用的摩擦片便會遭到指責,而且處理這種問題的經常手段,則是更換摩擦片。傳統(tǒng)上,人們覺得考慮噪音問題,與其看作是制動系統(tǒng)的問題,不如更應看作是制動系統(tǒng)的特殊部件———摩擦片的問題更直接些。其實,制動噪音是一個復雜的現(xiàn)象,對所有制動系統(tǒng)部件的注意及改進,都能在相當程度上降低給定制動器的噪音。如制動器的制造技術、對偶材質的均一性、底盤懸架的振動情況等,均為噪音產生源。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,摩擦片與對偶件相互滑動摩擦不和諧時,才會產生不正常振動,形成噪音,它由下述四方面的影響造成。
　　1 　摩擦片技術特性的影響　配方設計時,人們一直都在考慮,如何選用適當特性的材料、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,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 　摩擦片生產工藝的影響a. 摩擦片表面,有不均勻的成團成塊的磨料顆粒、銅絲束及明顯的金屬顆粒。
　　b. 摩擦片制造過程中,鋪料嚴重不均,致使摩擦表面硬度相差懸殊,形成剎車力分配不均,產生噪音。
　　3 　制動過程中的工況影響　關于制動條件所引起的噪音,首先是摩擦片在低速滑動摩擦時,若引起靜摩擦大于動摩擦,且摩擦系數(shù)過大時,就會產生摩擦振動,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,才有可能避免制動噪音的產生。第二,頻繁剎車形成的瞬時高溫,導致兩方面不利因素:一方面,部分材料組份在某些高溫范圍內熔化,而與對偶材質發(fā)生粘著磨損,出現(xiàn)剎車噪音;另一方面,高溫摩擦易使材料部分碳化,摩擦力增大,與制動系統(tǒng)不能很好地匹配,從而出現(xiàn)剎車噪音。
　　4 　裝配和修理技術的影響　主要是制動鼓失圓或盤變形,表面經長期使用劃傷嚴重,未經修整,裝配上新摩擦片后,產生不和諧振動;或者是摩擦片的附件(消音片、卡簧等) 漏裝或錯裝等。
　　五　摩擦片的磨損壽命摩擦片在實際使用過程中的磨損壽命,是一個復雜的課題,材料在制動過程中脫落下,原因很多,如磨粒磨損、粘著磨損、失效磨損等,其中材料配方的質量雖然占很重要的位置,但同時也取決于駕駛狀態(tài)和駕駛員的習慣。然而,在機理分析中,可發(fā)現(xiàn)各種磨損形式所存在的共性———熱磨損。熱磨損是因為剎車頻繁產生摩擦熱的結果,摩擦片會因熱解和氧化這樣的化學反應,使磨損速率隨溫度升高而增加,如磨粒磨損、粘著磨損等,也會相繼產生。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,使用高熱穩(wěn)定性的聚合物、纖維和摩擦調節(jié)劑、高導熱材料,也能相當程度地改善材料的熱磨損。改善材料熱磨損的方法之二,是保持對偶摩擦盤(鼓) 的平滑度,避免由于摩擦熱產生熱裂紋及熱腐蝕,從而出現(xiàn)摩擦片的熱磨損。傳統(tǒng)觀念里,人們認為摩擦界面中存在磨損灰屑是不良現(xiàn)象。其實它從某種意義上來講,對摩擦是有益的。這是因為在摩擦片中有部分材料組份會在使用溫度中熔化,或為與鐵形成金屬化合物的金屬屑,或為遇熱發(fā)粘的有機物。通常高溫制動后,容易出現(xiàn)異常磨損,因而磨損灰屑的粘附能減小。從這一點上講,材料配方應該考慮高抗拉強度等。另外,摩擦片的制造工藝不當(摩擦片生產過程中,固化不夠或固化過度) 、制動器回位情況不好等,也都是嚴重影響材料熱磨損的因素。
　　六　制動跑偏汽車制動跑偏的主要原因,一是汽車左右輪,特別是左右轉向輪制動器的制動力不相等;二是懸架桿系在制動時產生運動干涉等。然而,在這個問題上,汽車制造廠一般總是習慣地首先考慮是摩擦片的原因,因而就片的外觀尺寸、內在質量提出一系列意見。針對這一問題,我們擬從兩方面進行探討。
　　1 　摩擦片的均一性　目前,對摩擦片的檢驗及試驗手段都在不斷提高,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、有機物、無機物、粘結劑及金屬粉等,本身就是非均勻性物質;而不管生產中的磨削工序控制得如何嚴格,也同樣會存在公差極限的問題;再加上制動系統(tǒng)制造過程中存在的誤差,各方面因素綜合起來,反映出的數(shù)據(jù),就是左右輪制動力,不可能絕對統(tǒng)一,總之是有點差別。一般說來,摩擦副一側的制動力,不得大于或小于另一側的19 %左右。這個差值越小,汽車的制動穩(wěn)定性也越好。如果差值過大,應該綜合分析各方面的因素,相應地使制動穩(wěn)定性得以改善。
　　2 　摩擦片與制動盤(或鼓) 的匹配　這是影響制動跑偏的另一因素。相同的摩擦片與不同生產廠家的制動盤匹配,產生的摩擦系數(shù)相對存在差異。美國克萊斯勒公司的研究表明,制動盤的金相組織中,碳、鈦等含量不同,摩擦片摩擦系數(shù)將隨其下降而升高;而英國費樂多公司則應用摩擦學的“硬粒理論”,通過大量的摩擦磨損試驗,提出“跑偏”主要是制動盤(或鼓) 中的微量元素鈦所致。在實際應用中,也會遇到類似的情況。同時,還曾將有差異的兩個不同盤,與同一副摩擦片裝在慣性試驗臺上做過試驗,發(fā)現(xiàn)摩擦系數(shù)會相差0. 1 左右。因此,摩擦片要針對不同的對偶件,試配不同的材料配方。
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