Фрикционные материалы: выбор, требования
Современное производственное оборудование обладает довольно сложной конструкцией. Фрикционные механизмы передают движение при помощи силы трения. Это могут быть муфты, зажимы, разжимы и тормоза.
Чтобы оборудование было долговечным, работало без простоев, к его материалам выдвигают особенные требования. Они постоянно растут. Ведь техника и оборудование постоянно совершенствуются. Увеличиваются их мощности, рабочие скорости, а также нагрузки. Поэтому в процессе их функционирования применяют различные фрикционные материалы. От их качества зависит надежность, долговечность оборудования. В некоторых случаях от этих элементов системы зависит безопасность и жизнь людей.
Общая характеристика
Фрикционные материалы – это неотъемлемые элементы узлов и механизмов, которые обладают возможностью поглощать механическую энергию и рассеивать ее в окружающую среду. При этом все элементы конструкции не должны быстро изнашиваться. Для этого представленные материалы обладают определенными свойствами.
Коэффициент трения фрикционных материалов должен быть стабильным и высоким. Показатель износостойкости также обязан удовлетворять эксплуатационные требования. Такие материалы обладают хорошей термостойкостью и не подвержены механическим воздействиям.
Чтобы вещество, выполняющее фрикционные функции, не прихватывалось к рабочим поверхностям, оно наделяется достаточными адгезионными качествами. Совокупность таких свойств обеспечивает нормальную работу оборудования и систем.
Свойства материала
Фрикционные материалы обладают определенным набором свойств. Основные из них были перечислены выше. Это служебные качества. Именно они определяют эксплуатационные характеристики каждого вещества.
Но все служебные характеристики обуславливаются набором физико-механических и теплостатических показателей. Такие параметры меняются в процессе эксплуатации материала. Но их предельное значение учитывается в процессе выбора фрикционного вещества.
Существует разделение свойств на статические, динамические и опытные показатели. К первой группе параметров относят предел сжатия, прочности, изгиба и растяжения. Также сюда входят теплоемкость, теплопроводность и линейное расширение материала.
К показателям, определяемым в динамических условиях, причисляют термоустойчивость, теплостойкость. В опытной обстановке устанавливают коэффициент трения, износостойкость и стабильность.
Виды материалов
Фрикционные материалы системы тормозов и сцепления чаще всего изготавливают на медной или железной основе. Вторая группа веществ применяется в условиях повышенной нагрузки, особенно при сухом трении. Медные материалы используют для средних и легких нагрузок. Причем они подходят как для сухого трения, так и с применением смазочных жидкостей.
В современных условиях производства получили широкое применение материалы на каучуковой и смоляной основе. Также могут применяться различные наполнители из металлических и неметаллических компонентов.
Область применения
Существует классификация фрикционных материалов в зависимости от области их применения. В первую большую группу входят передаточные устройства. Это средние и слабонагруженные механизмы, которые работают без смазки.
Далее выделяются фрикционные материалы системы тормозов, предназначенные для средних и тяжелонагруженных механизмов. В этих узлах смазка не применяется.
К третьей группе относят вещества, применяемые в сцеплениях средних и тяжелонагруженных узлов. В них присутствует масло.
Также выделяют отдельной группой материалы тормозов, в которых присутствует жидкая смазка. Основные параметры механизмов определяют выбор фрикционных материалов.
В сцеплении нагрузка действует на элементы системы около 1 с, а в тормозе – до 30 с. Этот показатель определяет характеристики материалов узлов.
Металлические материалы
Как уже было сказано выше, основными металлическими фрикционными материалами системы сцепления, тормоза является железо и медь. Очень популярны сегодня сталь и чугун.
Они применимы в разных механизмах. Например, фрикционные материалы для тормозных колодок, состав которых содержит чугун, часто применяются в железнодорожных системах. Он не коробится, но резко теряет свои скользящие качества при температуре от 400 °С.
Неметаллические материалы
Фрикционные материалы сцепления или тормозов изготавливают также из неметаллических веществ. Их создают преимущественно на асбестовой основе (смола, каучук выступают связующими компонентами).
Коэффициент трения остается достаточно высоким до температуры 220 °С. Если связующим веществом является смола, материал характеризуется высокой износоустойчивостью. Но их коэффициент трения несколько ниже относительно других подобных материалов. Популярным материалом из пластмассы на такой основе выступает ретинакс. В его составе присутствует фенолформальдегидная смола, асбест, барит и прочие компоненты. Это вещество применимо для узлов и тормозных механизмов с тяжелыми эксплуатационными условиями. Оно сохраняет свои качества даже при нагреве до 1000 °С. Поэтому ретинакс применим даже в авиационных тормозных системах.
Асбестовые материалы изготавливают путем создания одноименной ткани. Ее пропитывают асфальтом, резиной или бакелитом и спрессовывают при высоких температурах. Короткие асбестовые волокна могут формировать также нетканые накладки. В них добавляется мелкая металлическая стружка. Иногда для усиления прочности в них вводится латунная проволока.
Спеченные материалы
Существует еще одна разновидность представленных компонентов систем. Это спеченные фрикционные материалы системы тормозов. Что это разновидность, станет понятнее из способа их изготовления. Их чаще всего изготавливают на стальной основе. В процессе сварки с ней спекаются другие, входящие в состав, компоненты. Предварительно спрессованные заготовки, состоящие из порошковых смесей, подвергают высокотемпературному нагреву.
Такие материалы применяют чаще всего в тяжелонагруженных муфтах и тормозных системах. Их высокие показатели при эксплуатации определяются двумя группами компонентов, входящих в состав. Первые материалы обеспечивают хороший коэффициент трения и износоустойчивость, а вторые – стабильность и достаточный уровень адгезии.
Материалы на стальной основе для сухого трения
Выбор материала для различных систем осуществляется на основе экономической и технической целесообразности его изготовления и эксплуатации. Несколько десятилетий тому назад востребованными были такие материалы на железной основе, как ФМК-8, МКВ-50А, а также СМК. Фрикционные материалы для тормозных колодок, которые работали в тяжелонагруженных системах, позже стали изготавливать из ФМК-11.
МКВ-50А является более новой разработкой. Ее применяют при изготовлении накладок для дисковых тормозов. Он имеет преимущество перед группой ФМК по показателям стабильности, износостойкости.
В современном производстве большего распространения получили материалы типа СМК. В них повышено содержание марганца. Также в состав входят карбид и нитрид бора, дисульфид молибдена и карбид кремния.
Материалы на основе бронзы для сухого трения
В передаточных и тормозных системах различного назначения хорошо себя зарекомендовали материалы на основе оловянистой бронзы. Они гораздо меньше изнашивают сопряженные детали из чугуна или стали, чем фрикционные материалы на железной основе.
Представленную разновидность материалов применяют даже в авиационной промышленности. Для особых условий эксплуатации олово могут заменять такими веществами, как титан, кремний, ванадий, мышьяк. Это предотвращает образование межкристаллической коррозии.
Материалы на основе оловянистой бронзы широко применяют в автомобильной промышленности, а также при изготовлении сельскохозяйственной техники. Они выдерживают большие нагрузки. Входящие в состав сплава 5-10% олова обеспечивают повышенную прочность. Свинец и графит играют роль твердой смазки, а двуокись кремния или кремний повышают коэффициент трения.
Работа в условиях жидкой смазки
Материалы, применяемые в сухих системах, обладают существенным недостатком. Они подвержены быстрому износу. При попадании в них смазки из расположенных рядом узлов резко снижается их эффективность. Поэтому в последнее время все большего распространения получают материалы, предназначенные для работы в жидком масле.
Такое оборудование плавно включается, характеризуется высоким уровнем износоустойчивости. Оно легко охлаждается и просто герметизируется.
В зарубежной практике в последнее время растут объемы производства такого продукта, как фрикционный материал листовой для тормозов, муфт и прочих механизмов на основе асбеста. Его пропитывают смолой. В состав входят формованные элементы с высоким содержанием металлических наполнителей.
Чаще всего для смазочной среды применяют спеченные материалы, изготовленные на основе меди. Чтобы повысить фрикционные характеристики, в состав вводятся неметаллические твердые компоненты.
Улучшение свойств
В первую очередь улучшения требует износостойкость, которой обладают фрикционные материалы. От этого зависит экономическая и эксплуатационная целесообразность представленных компонентов. В этом случае технологи разрабатывают пути по устранению чрезмерного нагрева на трущихся поверхностях. Для этого совершенствуют свойства самого фрикционного материала, конструкцию устройства, а также регламентируют рабочие условия.
Если материалы применяются в условиях сухого трения, особое внимание уделяется их жаропрочности и устойчивости к окислению. Такие вещества менее подвержены износу абразивного типа. Но для систем со смазкой жаропрочность не имеет такого большого значения. Поэтому большее внимание уделяется их прочности.
Также технологи при повышении качества фрикционных материалов уделяют внимание их степени окисляемости. Чем она меньше, тем долговечнее компоненты механизмов. Еще одним направлением является уменьшение пористости материала.
Современное производство должно совершенствовать применяемые дополнительные материалы в процессе изготовления различных подвижных, передаточных устройств. Это позволит удовлетворить растущее потребительские и эксплуатационные требования, выдвигаемые к фрикционным материалам.
fb.ru
Состав фрикциона тормозной колодки — Zameni Kolodki
Современный состав фрикциона это сложная смесь, в которую входят около 20 веществ. На тормозные качества фрикциона влияют состав и процентное соотношение используемых компонентов. Хотя составы колодок различны, можно выделить основные составляющие, присущие каждому фрикциону:
- АБРАЗИВ
- МОДИФИКАТОР ТРЕНИЯ
- РЕГУЛЯТОР ТРЕНИЯ / УСИЛИТЕЛИ
- НАПОЛНИТЕЛЬ
- СВЯЩУЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ
Такое разделение довольно условно, т.к. компоненты несут неоднозначную нагрузку.
Абразивы очищают трущиеся поверхности, помогая формировать фрикционную пленку на границе трущихся поверхностей тормозного диска и колодки.
Вторая функция абразива — увеличение коэффициента трения, особенно в момент начала торможения.
Сильная начальная хватка колодки говорит о высокой пористости и жесткости структуры, свойстве, присущей абразивам.
Производители вынуждены искать компромисс при выборе абразивов.
Коэффициент трения на отполированном диске ниже, чем на пористом.
Отполированный диск — верный признак плохо работающей колодки.
(Пример: Окись алюминия , оксиды железа, измельченный в порошок кварц, силикат циркония)
Материалы несут две функции:
- Управляют фрикционной пленкой между, трущимися элементами, колодкой и диском
- Регулируют коэффициент трения колодки.
Графит — Наиболее широко используемый элемент. Коэффициент трения зависит от структуры. Не работает при температурах выше 600ºС, сгорает при температурах > 700ºC.
Медь — Используется в порошкообразном виде. (Обычно используется в МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКИХ колодках).
Сульфиды металлов – Коэффициент трения: Sb (0.47 — 0.49), PbS (0.40 — 0.47), Cu 2S.36-0.52).
(Пример: графит, медь, оксиды металлов, сульфиды металлов, нефтяной кокс)
Предают большую износоустойчивость составу.
Как правило, это фибры металлов их сплавов или синтетические фибры, например кевлар.
Дополнительная роль — регулятор трения.
- синтетические фибры — Кевлар, Дупонт Кевлар или Twaron
- фибры металлов — сталь, медь, бронза.
- Органика — Хлопок, Хлопок, кремнезём.
(Пример: синтетические фибры, фибры оксидов металлов, фибры металлов, органика)
Асбест — Наиболее широко распространенный наполнитель (до 1997г). Теперь запрещен к использованию, из-за вредности для здоровья.
Титанат калия — Усилительные фибры, кевлар.
(Пример: асбест, бариты, титанат калия, волластонит, вермикулит, базальтовый фибер, роквул, керамический фибер) Наполнитель — формирует структуру. Служит для заполнения пространства колодки между регуляторами трения, усилителями и абразивами. Дополнительная роль — регулятор трения.
Это своего рода клей, связывающий компоненты воедино. Дополнительная роль — регулятор трения. Феноло-альдегидный полимер (органика) — Наиболее часто используемая матрица в органических подложках. Избыток элемента приводит к снижению коэффициента на высоких температурах (увяданию).
Сплавы металлов (Cu, Fe, Ni) — Используется в металлических колодках и в МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКИХ. Различные модификации феноло-альгидных полимеров — Добавки крезола, эпоксида, бора, и т.п. Используется в металлических и полуметаллических колодках.
Точное процентное содержание элементов в колодке является предметом исследования и коммерческой тайной. В разряд полуметаллической подложка переходит по достижению общего содержания металлов не менее 30%. Наличие металла не мешает подложке содержать органические элементы. Даже МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКИЕ тормозные колодки, могут содержать довольно большой процент органики.
SAE разработала систему идентификации уровня трения, в основе которой лежат две буквы. Первая буква — это усредненный нормальный коэффициент трения, взятый в четырех точках- 90С, 122С, 149С, 205С после нормального разогрева колодки от комнатной температуры. Вторая буква это усредненный горячий коэффициент трения, взятый в 10 точках после восстановления колодки от перегрева. Подробнее с методикой замера коэффициента трения можно познакомиться, прочитав описание метода тестирования J661 «Chase Machine».
| Код | Коэффициент трения |
| C | до 0.15 |
| D | с 0.15 до 0.25 |
| E | с 0.25 до 0.35 |
| F | с 0.35 до 0.45 |
| с 0.45 до 0.55 | |
| H | с 0.55 до 0.8 |
| Z | не определен |
Обычно тормозные колодки для каждодневного городского движения имеют средний коэффициент трения в пределах от 0,25 — 0,35. Тормозные колодки с улучшенными характеристиками имеет коэффициент трения около 0,46, и в большинстве случаев пользователь сразу замечает улучшение эффекта торможения.
В номерах колодок часто указывают индексы HH, GG, GF, FF, FE — это и есть результаты тестирования методом J661 . У колодок, нуждающихся в прогреве, первая буква меньше второй. На низкотемпературных колодках (органике), в виду неустойчивости к большим температурам вторая буква бывает меньше первой. На колодках, устойчиво работающих на тестируемых температурах обе буквы одинаковы. У метода J661 есть свои недостатки. Бывает, используя альтернативные методы тестирования (Fast Machine) получают противоречивые результаты. Между тем, метод SAE J661 является официальным стандартом качества колодки.
Не следует гоняться за спортивными колодками, работающими в высоком диапазоне температур, полагая, что вы тормозите круто. Спортивные колодки требуют прогрева, начиная работать с 177ºС, что полностью обесценивает их в городе. Даже при очень активной уличной езде, температура колодки не превышает 370ºС. Необходимостью прогрева можно объяснить нелинейную, прогрессивную схватку присущую спортивной колодки проявляющейся сразу после прогрева. На холодную, колодка выдает коэффициент трение, меньше обычной низкотемпературной органики. После прогрева до 170 градусов — происходи скачкообразный рост коэффициента трения до рабочего. Если колодку регулярно подогревать (что происходит на треке естественным образом), то высокий коэффициент трения будет устойчив, не смотря на экстремальные температурные условия. Хорошая, но не спортивная колодка ведет себя противоположным образом. Она сохраняет свой коэффициент трения практически с 0 до 350 градусов, затем наступает момент увядания — резкого падения коэффициента трения под воздействием избыточной температуры, дальнейший перегрев колодки может привести к её разрушению.
Диапазоны температур:
- Эксплуатация в городе: < 370ºC
- Трек: 483-800ºС
Органические
Одна из самых распространенных колодок. Колодка содержит органический наполнитель. Обычно, это графит. Такая колодка — черного цвета. В качестве матрицы используется фенол — альдегидный полимер (пришел на смену асбесту), в качестве усилителя структуры — металлические или синтетические фибры (кевлар, бронза). По — большей мере, колодка наследует свои качества от графита — линейный коэффициент трения и температурный диапазон до 400С. Колодки, в состав которых входят некоторые подвиды органических смол, требуют начального прогрева для окончательного формирования (сопутствует запах). Будьте внимательны и не перегревайте органическую колодку первые 100 км, иначе она может разрушиться. Для колодок подобного типа коэффициент трения варьируется от 0.30 до 0.50. Колодки не прогрессивны и имеют линейную отдачу. Очень мягкие. Дополнительную износоустойчивость придают усилители/продюсеры терния — бронзовая стружка и фибры кевлара. Недостатки — относительно низкий коэффициент трения, низкая износоустойчивость и низкая рабочая температура не позволяет использовать органику на основе графита в качестве колодок для передних тормозов на треке. Относительная линейность, антикоррозийный состав, больший процент содержания металла, а так же другой наполнитель ведет к увеличению температурного диапазона ценой небольшой потери хватки на низких температурах.
Полуметаллические
Характерной чертой полуметаллических колодок является способность сохранять коэффициент трения под воздействием высоких температур. Недостатком является низкий (по сравнению с органикой) начальный коэффициент трения, а так же необходимость прогрева. Необходимостью прогрева объясняется и высокая прогрессивность колодки, при использовании в городе связанная с затратой времени на прогрев до рабочей температуры и, затем, резким подхватом (в большей мере характерно для спортивных колодок). Несмотря на большое разнообразие полуметаллических колодок, выпускаемых как для трека, так и для города, всем им в той или иной мере присущи те же свойства. Понаблюдать за работой высокотемпературных колодок можно на соревнованиях. Гонщики предварительно прогревают как резину, так и колодки. Кроме того, техника торможения на этих колодках иная. Гонщик сначала выжимает тормоз, прогревая колодку, затем, с ростом прогрессии отпускает, чтобы не сбросить скорость больше чем нужно. К сожалению, производителям не удается совместить высокий коэффициент трения и широкий диапазон температур применения для органических и полуметаллических колодок. Гонщики, по вполне понятным причинам, выбирают устойчивость к температурам с сохранением удовлетворительного коэффициента трения. Лучше прогреть колодку, чем перегреться и потерять тормоз.
Спеченные тормозные колодки. МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКИЕ
Компромисс между широким диапазоном рабочей температуры и устойчивым коэффициентом трения.
Просмотров: 27866
Дата: Пятница, 11 Мая 2012
Дополнительная информация по ссылке: http://www.zamenikolodki.ru/chto-luchshe—keramicheskie-tormoznye-kolodki-ili-metallicheskie.html
zamenikolodki.ru
Состав тормозных колодок: конструкция и нагрузки
Тормозные колодки – наиболее важный элемент тормозной системы. Именно от них зависит эффективность работы тормозов. Хорошие, правильные колодки будут не только долго и надежно выполнять свои функции, но и сохранят тормозной диск или барабан целым и невредимым долгие годы. Наоборот, плохие, некачественные колодки могут испортить тормозной диск, проделав в нем глубокие канавы, и т. д.
Тормозные колодки для дисковых тормозовТормозные колодки бывают разными. Причем речь идет не о конструкции и дизайне, а в первую очередь о материале фрикционных накладок, которые собственно и осуществляют торможение. Фрикционных смесей на сегодня существует превеликое множество. У каждой фирмы своя рецептура и свои ингредиенты. В состав смеси могут входить 15 и более различных компонентов. Их пропорции четко выдержаны. Любое изменение доли того или иного компонента может существенно изменить свойства будущих тормозных накладок, вплоть до их полной неработоспособности.
Основа фрикционной смеси – армирующий компонент. Именно от него зависит прочность, термостойкость и стабильность тормозных свойств изделия. В последние годы сложились устойчивые виды фрикционных изделий, получивших свое название, именно основываясь на их армирующем компоненте. Выделяются асбестовые, безасбестовые и органические (на основе органических волокон) компоненты.
Первые, как видно из названия, в качестве армирующего элемента используют асбест. Вредность этого материала для человека уже стала притчей во языцех. Во многих руководствах по ремонту и обслуживанию автомобилей говорится, что менять асбестосодержащие тормозные колодки и даже снимать колеса (если у вас такие тормоза) необходимо предельно осторожно, заблаговременно позаботившись о защите органов дыхания и зрения.
Безасбестовые представляют собой фрикционный материал, в котором роль армирующего компонента выполняют иные составляющие. Это может быть стальная вата, медная, латунная стружка, различные полимерные композиции и т. д. В бюджетных колодках производители используют смесь органических и неорганических волокон, балансируя между коэффициентом трения, изностойкостью и конечной ценой колодки. Если речь идет о дорогих колодках, хотя и предназначенных для дорожных автомобилей, то производители могут включать гранулы мягких металлов и искусственного графита, кевларовых и карбоновых волокон, таким образом увеличивая термостабильность фрикционного материала.
Самые современные на данный момент фрикционные материалы выполняют на основе органических волокон. У таких колодок наилучшие тормозные свойства. Недаром именно они устанавливаются на современные болиды Формула-1, где нагрузки на тормоза (по меркам городских автомобилей) просто запредельные. Ведь им приходится за считанные секунды или даже доли секунды снижать скорость машины с 300 до 60 км/ч. К сожалению, как и любых высокотехнологичных и наукоемких изделий, стоимость таких колодок доступна лишь таким «денежным» видам автоспорта.
И еще раз вспомним о тепле. Колодки также должны охлаждаться, но, в отличие от дисков, они как раз должны не пропускать тепло через себя. Нагреваясь, сами, они обязательно начнут греть рабочие тормозные цилиндры, а они, в свою очередь, тормозную жидкость, и если она закипит, тормоза перестанут работать, со всеми вытекающими последствиями. Вот почему столь важно обеспечить тепловой барьер между фрикционными накладками и металлической основой тормозной колодки.
Нагрузки на передние и задние тормозные колодки
При торможении передние тормозные колодки испытывают основную нагрузку, поэтому они изнашиваются быстрее задних тормозных колодок. Часто приходится слышать, что пока поменяешь задние тормозные колодки, износишь три раза передние тормозные колодки. В принципе, соотношение 1:3 верное.
Многие производители ставят на передние и задние тормозные колодки специальные устройства, предупреждающие об износе этого компонента. Они бывают механические и электронные. В первом случае изношенная задняя или передняя тормозная колодка начинает неприятно скрипеть. Во втором – в случае износа передней или задней тормозной колодки на панели приборов зажигается специальный индикатор.
При замене тормозных колодок лучше поменять все колодки. Например, если вы меняете задние тормозные колодки, то поменяйте колодки сразу на обоих задних колесах. В случае передних тормозных колодок поступайте аналогично. Это позволит избежать ситуации, когда новые и уже износившиеся колодки будут по-разному тормозить колеса, отчего автомобиль будет терять в управляемости.
Фрагменты статьи Ю.Буцкого и В.Карпицкого «О тормозных колодках потребителю — только факты»
Физика безопасности
Тормозные колодки для барабанных тормозовФрикционная накладка- важнейшая деталь тормозной колодки. Основные ее задачи- получение необходимых сил трения в процессе торможения и обеспечение стабильности коэффициента трения при изменении скорости вращения тормозного диска и давления в системе. Естественное желание изготовителей автомобилей (как, впрочем, и разработчиков и производителей тормозных накладок)- получение коэффициента трения, близкого к константе при любых условиях эксплуатации. Выполнить это требование нелегко, о чем свидетельствует весь мировой опыт. Можно говорить лишь о поиске оптимального сочетания свойств накладки.
Большинство современных тормозных накладок имеет коэффициент трения 0,35-0,45. Почему так? Чем плохи значения 0,28 или, положим, 0,55? С первой цифрой все понятно: заниженные фрикционные свойства приводят к увеличению времени торможения и тормозного пути, что отрицательно сказывается на безопасности. А хороши ли высокие фрикционные свойства? На первый взгляд — да. Но только на первый. На деле же увеличение коэффициента трения сужает диапазон воздействий на педаль от начала торможения до блокировки колес. И начинаются неприятности.
Судите сами: блокировка приводит к скольжению или юзу. Это недопустимо, как минимум, по двум причинам. Во-первых, ухудшаются устойчивость и управляемость автомобиля. Ведь сцепление колес с дорогой становится одинаковым во всех направлениях — что в курсовом, что в боковом. Во-вторых, увеличивается тормозной путь, поскольку сцепление с дорогой при скольжении колес значительно меньше, чем при качении.
Поэтому при высоком коэффициенте трения накладок требуется осторожность в «топтании педали», определенные навыки вождения и быстрая реакция. Особо опасны дороги, где чередуются участки с хорошим и плохим сцеплением колеса. Например, асфальт, гололед, асфальт, снег, снова гололед и это тянется на много километров. Или так: слева асфальт, а справа, ближе к обочине, жидкая грязь. В подобных ситуациях на машинах без ABS торможение может привести к потере управляемости и непредсказуемым последствиям. Такие случаи особенно опасны в условиях интенсивного движения с высокой скоростью.
О конструкции: взаимодействие осей
В подавляющем большинстве случаев на передней и задней осях автомобиля устанавливаются разные тормозные механизмы. Секрет прост: осям требуется неодинаковая эффективность торможения. Сегодня на многих легковых автомобилях и легких грузовиках наиболее распространена система Д-Б — то есть с дисковыми механизмами на передней оси и барабанными — на задней. Тормозные накладки в этих схемах различны — и по технологии изготовления и по набору компонентов фрикционной композиции. Однако они должны правильно взаимодействовать, то есть иметь согласованные фрикционные характеристики.
Напомним, что опережающая блокировка колес передней оси нарушает управляемость автомобиля, а опережающая блокировка колес задней оси приводит к потере устойчивости, провоцируя занос и опрокидывание. Поэтому эффективность торможения каждой из осей должна находиться строго в своих рамках — это и есть основа безопасности. Коэффициент трения зависит от давления между накладкой и контртелом (диском или барабаном), от скорости и, конечно, от температуры.
Более стабильными являются дисковые тормозные механизмы. Они в меньшей степени теряют эффективность с ростом указанных факторов. Кроме того, им не так страшно попадание воды, масла и грязи на поверхности трения. А вот накладки барабанных тормозов более капризны. Многие знакомы с ситуацией, когда после форсирования большой лужи барабанные тормозные механизмы просто-напросто перестают работать. При интенсивном пользовании тормозами эффективность торможения каждой из осей автомобиля изменяется — причем (внимание!) не пропорционально друг другу. Отсюда видно, сколь легко может быть нарушено правильное взаимодействие передних и задних механизмов в процессе торможения.
avtonov.info
Фрикционные материалы — это… Что такое Фрикционные материалы?
материалы, применяемые для изготовления деталей, работающих в условиях трения скольжения, и имеющие большой коэффициент трения. Они характеризуются высокой фрикционной теплостойкостью (т. е. способностью сохранять коэффициент трения и износоустойчивость в широком диапазоне температур), низкой способностью к адгезии (т.к. они не должны при трении схватываться, т. е. как бы «прилипать» друг к другу), высокой теплопроводностью и теплоёмкостью, хорошей устойчивостью против теплового удара, возникающего в результате интенсивного выделения тепла в процессе трения. К Ф. м. предъявляются также требования по коррозионной стойкости, прирабатываемости, технологичности, экономичности.
К металлическим Ф. м. относятся чугуны и стали некоторых марок. Для ж.-д. тормозных колодок, например, широко используется серый чугун. Чугуны не склонны к короблению, но при температурах свыше 400—600°С их коэффициент трения резко снижается (это ограничивает температурные условия использования чугунов). Для фрикционных муфт гусеничных машин применяются пары трения из сталей 40, 45, 65Г и др. Существенный недостаток стальных пар трения — склонность к короблению и схватыванию при перегревах. В качестве Ф. м. металлы постепенно заменяются пластмассами.
Неметаллические Ф. м. изготовляются главным образом на асбестовой основе; связующим веществом служат каучуки, смолы и т.п. Пластмассовые материалы на каучуковом связующем имеют относительно высокий и устойчивый коэффициент трения до 220—250°С; они применяются для накладок автомобильных тормозов и колец сцеплений. Пластмассовые материалы на смоляном связующем имеют более высокую износоустойчивость, но несколько меньший коэффициент трения. Один из лучших материалов этой группы — ретинакс, в состав которого входят фенолоформальдегидная смола, барит, асбест и др. компоненты; он предназначен для использования в тормозных узлах с тяжёлым режимом эксплуатации, где температура на поверхности трения может достигать 1000°С (авиационные тормоза).
Спечённые Ф. м. (см. Спечённые материалы) получили распространение в тяжелонагруженных тормозных устройствах и фрикционных муфтах, что определяется их высокими износоустойчивостью, коэффициентом трения, теплостойкостью, теплопроводностью и некоторыми др. свойствами. Проявлению хороших эксплуатационных свойств спечённых материалов в тяжёлых условиях работы способствуют входящие в их состав компоненты, одни из которых обеспечивают высокие износостойкость и коэффициент трения (карбиды и окислы металлов и т.д.), а другие — стабильность фрикционных свойств и отсутствие схватывания (графит, асбест барит, дисульфид молибдена и т.д.). Эти материалы служат для изготовления дисков, секторов, колодок методом спекания предварительно спрессованных заготовок из порошковых смесей. Для повышения прочности спечённых Ф. м. их изготовляют на стальной основе, соединение (сварка) с которой обычно достигается в процессе спекания. Наиболее широко применяются спечённые материалы на медной и железной основе. Ф. м. на медной основе, содержащие олово, графит, свинец и др. компоненты, при работе в масле имеют коэффициент трения от 0,08 до 0,12; а при сухом трении — от 0,17 до 0,25. Температурный предел их применения 300°С. Ф. м. на железной основе обладают по сравнению с материалами на медной основе большей прочностью, выдерживают большие удельные нагрузки и значительно более высокую температуру. Коэффициент трения для условий работы тормозов в зависимости от состава материала 0,2—0,4. В состав материала обычно входят медь, никель, хром, барит, асбест, графит, карбиды металлов и др. компоненты. Такие материалы допускают повышение температуры на поверхности трения до 1200°С, что особенно важно в тормозных устройствах.Лит.: Крагельский И. В., Трение и износ, 2 изд., М., 1968; Зельцерман И. М., Каминский Д. М., Онопко А, Д., Фрикционные муфты и тормоза гусеничных машин, М., 1965: Мигунов В. П., Современные фрикционные металлокерамические материалы и перспективы их использования в машиностроении, в сборнике: Оптимальное использование фрикционных материалов в узлах трения машин, М., 1973.
В. П. Мигунов.
dic.academic.ru
Из чего делают тормозные диски и колодки
Главное в тормозных колодках – материал, из которого сделаны накладки. Именно состав отличает одни колодки от других. Важнейшая часть состава – фрикционная смесь, которая отвечает за поведение тормозов
текст: П. Ютяев / 30.12.2009
Зима предъявляет повышенные требования к тормозным свойствам автомобиля. В значительной степени тормозной путь на скользкой дороге зависит от выбора покрышек. И, разумеется, от эффективной работы тормозной системы. В последнем случае стоит уделить особое внимание такой важной части тормозной системы, как тормозные колодки. Отказ или неэффективная работа тормозов в самый неподходящий момент – это, пожалуй, самое худшее, что может произойти с водителем на дороге. В свою очередь, надежные тормозные колодки обеспечат спокойствие и надлежащую безопасность, будут служить верой и правдой до окончания установленного срока их эксплуатации. Чтобы не ошибиться в выборе этого элемента тормозной системы, необходимо побольше узнать о нем.
По большому счету, именно сопряжение тормозных дисков (барабанов) и колодок можно считать самым важным элементом тормозной системы, потому что именно эти элементы, взаимодействуя друг с другом, обеспечивают провоцируемое водителем замедление и остановку колеса. Гидравлическая часть тормозной системы только передает усилие с педали на тормозные механизмы и колодки, а ABS и другие технические достижения лишь призваны сделать процесс торможения максимально эффективным.
Здесь на первый план выходит вопрос материалов, которые используются для производства дисков и накладок. Большая часть тормозных дисков, как и барабанов, делается из чугуна. Этот сплав (железа с углеродом) используется в тормозной системе автомобиля не только потому, что имеет невысокую цену, но и потому, что он обладает лучшими фрикционными свойствами, чем, например, нержавеющая сталь, из которой делают диски для мотоциклов. При том, что масса мотоцикла меньше, чем автомобиля, а сами диски постоянно открыты для агрессивного воздействия окружающей среды, именно поэтому в производстве двухколесной техники применение материала, защищенного от коррозии, является оправданным.
В автопромышленности несколько другие условия эксплуатации и другие материалы. В частности, в автоспорте используют диски из углеволокна. Это легкий и весьма эффективный материал, имеющий как достоинства, так и недостатки. Карбоновые диски эффективно работают только при высоких температурах. Это означает, что применять их целесообразно только в случае агрессивного, спортивного вождения. В обычном городском режиме они просто не будут успевать прогреваться и, по сути, будут работать не так эффективно, как это необходимо. При этом, стоимость таких тормозных механизмов чрезвычайно высока. Диски из углеволокна – это вариант для «Формулы-1» и других элитных автогоночных чемпионатов и серий. Используются также диски из материалов на основе кремния, но они, пока что, также не получили широкого распространения, хотя, возможно, именно за ними будущее.
. Фрикционные смеси можно разделить на асбестовые, безасбестовые и органические, от которых получили свои названия и соответствующие тормозные колодки. Асбест, используемый в качестве армирующего материала – это недорогой и вполне традиционный вариант, который применяют для изготовления обычных тормозных колодок. Безасбестовые тормозные колодки – это уже следующий этап развития технологий. В них в качестве армирующего материала используют стальную вату, медную или латунную стружку или полимерные материалы. Органические материалы, которые используют для изготовления тормозных колодок, показывают, на данный момент, наилучшие тормозные свойства, но их стоимость позволяет использовать такие накладки только в мире профессионального автоспорта.
И напоследок, об эксплуатации тормозов. Водитель всегда должен помнить о том, что менять тормозные колодки следует в сроки (в зависимости от пробега), указанные в руководстве на данную модель автомобиля. Обычно это происходит каждые 10-12 тыс. км пробега. Если вы сторонник агрессивной манеры езды, в этом случае проверять состояние тормозных накладок нужно регулярно. Если их толщина составляет или приближается к критической отметке (2 мм), колодки следует менять в обязательном порядке. Не дожидаясь неприятностей!
5koleso.ru
Тормозные накладки. Виды, способы производства и материал фрикционных накладок.
Накладка фрикционная тормозная – это часть тормозной колодки автомобиля, благодаря которой создается тормозной момент. В основе работы устройства – сила трения. В момент торможения изделие взаимодействует с металлическим барабаном, поглощая кинетическую энергию автомобиля.
Снижение скорости и остановка транспорта происходит благодаря силе трения. Плотно прикрепленная к металлической части тормозной колодки накладка способствует торможению. Кинетическая энергия движения транспортного средства преобразуется в тепловую, которую колодка и тормозной диск рассеивают в окружающей среде.
Устанавливаются в дисковых, конических, барабанных тормозах:легковых машин;
грузовиков;
сельскохозяйственной и промышленной техники.
ОАО «Тамбов АТИ» специализируется на производстве накладок тормозных для грузовых автомобилей отечественного и иностранного производства, а также для высоконагруженных транспортных средств (ракетовозов, автомобильных кранов и т.п.)
Качественные накладки на тормозные колодки обеспечивают эффективное торможение даже при высокой частоте и сложных условиях.
Разновидности тормозных накладок
По назначению накладки бывают для тормозных механизмов:барабанных;
дисковых.
Накладки для барабанных тормозных механизмов выполнены в виде дугообразной пластины, наружный радиус которой равен внутреннему радиусу барабана. Устанавливаются в каждом колесном тормозном механизме по две штуки.
Накладки в виде плоских серпообразных пластины используют для дисковых тормозов.
По месту монтажа:
установка в колесных тормозных механизмах;
установка в механизме стояночного тормоза.
Материалы изготовления накладок
Изготавливают накладки тормозных колодок из смеси полимеров, асбестов и других веществ. Раствор включает в себя множества различных компонентов. В качестве основы выступает либо асбест, либо полимер.Поэтому все эти накладки делятся на две большие категории: асбестовые и безасбестовые.
Асбестовые
В основе изделия – асбестовые волокна, в частности хризотил-асбест. Он используется в качестве каркаса, скрепляя и удерживая остальные составляющие. Изделия получаются мягкими, но отличаются высоким коэффициентом трения. Значительно снижают износ тормозного механизма.
Безасбестовые
В качестве основного компонента используются полимеры или минеральные волокна. Более жесткие и шумные, по сравнению с асбестовыми. Но являются менее вредными для окружающей среды.
В качестве дополнительных компонентов каждый производитель использует разные материалы: металлическую стружку, каучук, керамику, медь, полимеры.
Состав смеси постоянно дорабатывается, меняется процентное соотношение компонентов. Производители держат в секреты собственные рецепты и разработки.
Наше предприятие производит фрикционные накладки тормозных колодок как из асбестовых, так и безасбестовых материалов.
Способы производства тормозных накладок
Для производства тормозных фрикционных накладок готовят смесь из основного компонента и дополнительных веществ. Затем помешают в форму и под пресс либо при стандартных температурах, либо при высоких.При стандартных температурах
Смешанные компоненты укладывается в подготовленные формы, попадают по пресс без какого-либо воздействия температур. Некоторые компании подвергают накладки воздействию высоких температур уже после формовки. Такие изделия стоят дешевле, но не отличаются долговечностью.
При высоких температурах
Раствор укладывают в форму и прессуют под воздействием высокой температуры. Изготовленные таким способом фрикционные тормозные накладки отличаются долгим сроком службы. Независимо от типа прессования, конечный этап изготовления – шлифование.
Производители фрикционных накладок учитывают конструктивные и технические особенности транспортных средств, поэтому для каждого автомобиля создаются отдельные модели накладок.
Для определения степени износа тормозных накладок и необходимости их замены используют один из трех индикаторов: специальную метку, углубление или ступеньку. Некоторые производители рекомендуют менять накладки каждые 15 000 км пробега.
Ассортимент фрикционных накладок тормозных колодок производства ОАО «Тамбов АТИ» можно посмотреть в Каталоге.
Также у нас вы можете заказать изготовление тормозных накладок по чертежу.
tambov-ati.ru
материал и эксплуатация :: SYL.ru
Одним из важнейших показателей в автомобиле считается безопасность. Она обуславливается множеством факторов, и главную роль в ней играет тормозная система. Правильная работоспособность такой системы напрямую зависит от качества накладок на тормозные колодки.
Общие положения
Тормозные колодки являются расходным материалом, стоимость их невысока, а замену можно осуществить собственными руками. Все это правильно по отношению к легковым автомобилям. У грузового транспорта приобретение и замена тормозных колодок становится довольно трудоемкой и дорогостоящей процедурой. В связи с этим, чтобы удешевить эксплуатационные расходы и обеспечить безопасность движения при перевозке грузов и пассажиров, производится процесс замены тормозных накладок. Такие накладки на профессиональном языке называются фрикционными.
Они крепятся к колодке при помощи заклепок, а в случае использования не грузового малотоннажного легкового транспорта допускается монтаж накладки с применением специального клеящего вещества.
Изготавливаются они из композиционных материалов и располагаются непосредственно на тормозных колодках.
Виды тормозных колодок
Различают два вида тормозных колодок:
- Для барабанных механизмов.
- Для дисковых механизмов.
Задняя тормозная накладка обычно используется на колодках в задних тормозных барабанах, что характерно для грузового транспорта. Также она применяется во многих легковых автомобилях с барабанным тормозным механизмом на задней оси. Колодки такого устройства имеют полукруглую, выполненную по радиусу рабочую поверхность. При разработке такой конструкции учитывается особенность установки в тормозном барабане.
Дисковый тормозной механизм чаще всего применяется на передней оси. Колодки дисковых тормозов, а соответственно, и передние тормозные накладки, меньше по габаритам, имеют плоскую форму и устанавливаются в суппорт. В последнее время данный механизм пользуется популярностью и на задней оси легковых автомобилей.
Тормозные накладки
Независимо от вида тормозной колодки ее принцип и устройство остаются неизменными. На металлическом (органическом, керамическом) каркасе разных форм имеются отверстия для монтажа. На одной из сторон колодки размещается фрикционная накладка, обладающая высоким коэффициентом трения с металлической поверхностью тормозного механизма.
Весь принцип описываемых устройств заключается во фрикционной накладке. Для качественного торможения или полной остановки автомобиля накладка должна иметь высокий уровень трения о тормозную поверхность диска или барабана. В связи с этим данная деталь производится из очень сложных композитных материалов. Во многих компаниях они являются собственным ноу-хау, коммерческим секретом. Но в большинстве случаев для изготовления накладок применяются минеральные или органические вещества, стружка мягких металлов и прочие ингредиенты-добавки.
Эксплуатационные требования
Все это обусловлено высокими требованиями к качеству выпускаемого продукта. Тормозные накладки функционируют в очень сложных и агрессивных условиях. Поэтому они должны не только обладать хорошим трением, а и обеспечивать эффективное и безопасное торможение в критических условиях:
- при резких перепадах температуры;
- повышенном загрязнении и запылении механизма;
- попадании воды и разных химически деструктивных веществ.
Вместе с тем фрикционные накладки понижают уровень шума во время трения о тормозной диск или барабан. Если качество материала накладки плохое, то при торможении издается характерный пищащий неприятный громкий звук, который слышал почти каждый человек у проезжей части дороги.
Материал и производство
На протяжении долгого времени в изготовлении тормозных накладок для автотранспорта использовался асбест. Он обладает активной теплопроводностью, имеет более мягкую структуру в сравнении с металлом, что щадящим образом сказывается на последнем. При этом увеличивается срок службы тормозного барабана или диска, а цена на такой материал была демократичной.
Но недавно ученые провели исследования и выяснили, что асбестовая пыль, образующаяся после трения в тормозном механизме, очень пагубно влияет на человеческий организм. Многие выпускающие компании прекратили работу с этим материалом. Поэтому в наши дни при производстве накладок стали использовать сложные композитные вещества.
Рабочий температурный диапазон продукта весьма критичен, и поэтому в состав такого материала добавляют смолы органического происхождения, минеральные волокна и многие другие компоненты. Изготавливаются фрикционные накладки методом холодного или горячего прессования.
Холодная технология позволяет в сжатые сроки изготовить нужную деталь, но эксплуатационные сроки ее будут невелики. При горячем прессовании получается очень качественная, долговечная и крепкая накладка, минусом которой становится высокая трудоемкость изготовления и, как следствие, дорогая деталь на выходе.
Обслуживание фрикционных накладок
С течением времени тормозные накладки изнашиваются, и встает вопрос об их замене. Рабочий срок службы колодок составляет около 20-30 тыс. км пробега автомобиля. Но в этой ситуации необходимо ориентироваться на фактический износ фрикционных накладок.
Определить это можно визуально: рабочая поверхность колодки не должна быть меньше 2 мм. В современных марках автомобилей в конструкцию тормозного механизма вмонтирован датчик износа, который вовремя предупредит владельца о необходимости замены тормозных колодок.
www.syl.ru