盘式制动器瞬态温度场与摩擦因数分析

根据盘式制动器的实际几何尺寸,考虑热源的移动与变速度的影响,建立紧急制动工况下三维瞬态非循环对称有限元模型,分析紧急制动过程中制动盘瞬态温度场的分布。结合摩擦因数随温度变化特性,分析制动过程中摩擦因数变化情况。分析结果表明:制动开始时,制动盘温度迅速升高,达到最高温度265.58℃后,又缓慢下降。高温区集中在摩擦面表层,且在轴向和径向上温度梯度较大,而在周向上的温度梯度相对较小;紧急制动过程中,摩擦因数变化相对稳定,没有出现明显的热衰退。     

矿车盘式制动器温度场的数值模拟

根据热分析理论,建立矿车盘式制动器摩擦副的有限元模型,模拟矿车制动过程的三维瞬态温度场,研究制动工况、制动时间对摩擦副温度的影响。研究结果表明,摩擦副温度场呈非轴对称分布,且轴向温度梯度较大;制动工况对温升速率和最大值影响显著;制动时间对温升过程有一定的影响。研究结果为制动器摩擦副热应力分析提供支持,进而为矿车盘式制动器工况提供技术数据,为改善制动器工作条件和改进制动器摩擦副的设计提供参考。     

指数型摩擦因数对制动摩擦振动行为的影响

为探索摩擦因数同制动器摩擦振动行为的内在联系,本研究建立起某盘式制动器有限元模型,编写VFRIC＿COEF摩擦因数子程序并引入有限元模型中,从而探索指数型摩擦因数的相关参数对制动系统摩擦振动行为的影响。研究结果表明,指数型摩擦因数比定值摩擦因数,更易诱发制动系统产生高强度的摩擦振动现象。这说明在对制动系统进行动力学分析时,采用定值摩擦因数进行模拟具有一定的局限性。动摩擦因数μ_k对制动系统动力学行为影响显著,随着μ_k逐渐增大,活塞侧将出现粘—滑摩擦振动现象,且振动频率由多频振动逐渐变为单一频率的振动。而钳指侧的振动随μ_k的增大呈现出先增大后减小的趋势。另一方面,静摩擦因数μ_s也将影响制动系统的动力学行为,且对制动盘两侧摩擦面的影响行为差异显著。当μ_s逐渐增大时,活塞侧的粘—滑摩擦振动现象先出现后消失,且振动强度略微下降。钳指侧的摩擦振动则未见明显的粘—滑振动现象,同时该侧的振动强度随μ_s的增大而逐渐增强。综合以上,由于钳指侧和活塞侧的受力情况各不相同,因此两...     

石棉摩擦材料/钢摩擦副许用温度的试验研究

本文通过实验,分析了石棉摩擦材料／钢组成的制动摩擦副的摩擦系数温度特性和磨损温度特性,提出了石棉／钢摩擦制动副失效温度判据和摩擦材料许用温度的概念,建立了用温度表示的刹车装置摩擦副的许用条件,并测定出几种常用石棉刹车块的计用温度值。     

离合器摩擦副表面温度对摩擦因数的影响

通过对某型离合器摩擦副的摩擦学小样试验,研究了离合器在结合的滑动摩擦过程中,摩擦面温度对离合器摩擦材料摩擦因数的影响.采用扫描电子显微镜(SEM),分析了样件的摩擦表面形貌,探讨了产生影响的机制,并从摩擦因数角度探讨了微车离合器起步发抖和烧蚀的主要原因.微车离合器摩擦材料摩擦因数随着摩擦面温度先升高,然后趋于稳定,最后再降低,其稳定工作的温度区间为130～220℃;在摩擦面温度较低的工况下,摩擦因数较低,微车起步时,离合器传递的扭矩不足以克服道路阻力,引起微车起步发抖的现象;而在摩擦面温度过高的工况下,离合过程中,摩擦因数较低,传递扭矩效率低,导致离合器滑磨时间过长,引起烧蚀现象.     

制动器摩擦副温度场的解析计算

以盘式制动器为例,通过对制动副温度场模型的进一步简化,提出了较之有限元法更为快捷准确的解析计算方法,其计算结果与实测值十分吻合.     

摩擦系统特性对制动器衬片压力分布规律的影响

根据金属型、非金属型湿摩擦以及干摩擦系统特性的不同，分析摩擦过程中系统弹性，热膨胀和磨损对制动器衬片压力分布的影响，统一了现有两处模型的适用条件与范围，提出了“金属型湿式衬芘压沿半径线性增长”的新模型。     

材料匹配性对盘式制动器摩擦温度场的影响

采用有限元法模拟盘式制动器制动过程瞬态温度场,研究了材料匹配性对制动器温度场的影响.研究表明:匹配性对摩擦表面温度场的影响主要反映在材料密度、比热容和热导率方面,即使同类铸铁制动盘,其材料密度、比热容和热导率不同,摩擦表面温度也不同;铸铁材料密度越低,则摩擦表面温度越低,且温度分布较均匀;就配对副而言,制动片性能参数对摩擦表面温度的贡献要比制动盘的大.     

滑动轴承摩擦因数的实验研究

结合西南交通大学自主研发的ZHS20滑动轴承试验台,通过实验展开对滑动轴承摩擦因数f的研究,测定f-λ曲线和p-f-n曲线,探讨摩擦因数f和特性参数λ的关系,并且与福格波尔(Vogelphol)关于摩擦因数f的研究成果进行比较分析;进一步研究了不同压强p下和不同转速n耦合时,对f曲线的影响,对研究多参数影响下轴承摩擦因数的变化规律具有实际指导意义。     

制动摩擦副材质对其摩擦性能影响的研究

对有机石棉和半金属衬片材料与不同化学组分的灰铸铁制动盘（鼓）进行摩擦性能试验。分析了对偶材质对衬片磨损及摩擦系数的影响及衬片材质对制动盘（鼓）磨损的影响。提出了评定衬片材料的耐磨性必须标明对制动盘（鼓）的损伤及制动副材料的最佳选配问题。     

盘式制动器摩擦材料摩擦性能试验研究

制动器摩擦性能的好坏直接影响到行驶车辆的安全性,其性能的降低会威胁到驾驶人员的人身安全.本文利用惯性台架模拟汽车行驶时具有的动能,在不同的工况下进行制动试验,通过对摩擦副间摩擦力及其表面温度的测量,分析不同工况对摩擦材料性能的影响(摩擦系数),试验结果可为摩擦材料的设计、制造工艺的调整提供可靠的理论依据.     

Objective Characterization on the Dynamic Friction Coefficient of Disc Brake

As the most significant parameter for evaluating the friction state of disc brakes, the friction coefficient was characterized solely by its average and stability coefficient, which cannot accurately represent its dynamic variation characteristics during braking. In this article, a new characterization parameter set consisting of an overall and a partial characteristic parameters subset was established to characterize the dynamic variation in friction coefficient of disc brakes. Moreover, the influence of braking conditions on these new parameter sets was studied by tribological experiments. Several simulated braking experiments were carried out and the dynamic variation rules were observed. Secondly, a new characterization parameter set including eight parameters (mean value, stability coefficient, energy coefficient, end point of rapid rising, starting and end points of the up-tail, trend coefficient, and catastrophe coefficient) was established. Finally, the influence of initial braking velocity and braking pressure on these parameters and its mechanism was analyzed by braking experiments. It is concluded that the parameter set established in this article can be used to characterize the dynamic variation rules of the friction coefficient of disc brakes more objectively and comprehensively.     

盘形制动系统的摩擦振动分析

分析盘形制动系统的颤振现象,对盘形制动系统建立了单自由度的动力学模型。通过解析法研究了闸片的颤振现象。结果表明,当制动盘速度较大时,平衡点是渐进稳定的;当制动盘速度减小,发生失稳现象,系统最终出现纯滑动极限环或者粘滑极限环的现象。     

摩擦块形状对制动盘摩擦温度及热应力分布的影响

列车制动产生的摩擦热在制动盘表面的分布与闸片结构密切相关,并影响到制动盘的耐热疲劳程度.基于实际应用的圆形、六边形、三角形3种形状摩擦块的制动闸片,利用有限元分析软件ABAQUS,模拟制动时制动盘的温度及热应力分布情况.结果显示:制动盘摩擦表面温度及热应力呈环形带状分布,沿周向变化不明显,在径向上分布的均匀程度差异较大;其变化程度与摩擦块形状和位置有关,摩擦块为圆形时,盘面的温差和热应力最小,摩擦块为三角形时,盘面的温差和热应力最大;摩擦块的位置分布影响到摩擦副接触弧长度,接触弧长度增加,对应的摩擦环带温度升高;各环带对应的接触弧长度偏差越小,制动盘温度越低,分布也越均匀.     

摩擦副结构与制动盘温度关系的试验与模拟研究

摩擦副结构是影响制动盘温度分布的重要因素之一。针对闸片形状为圆形、三角形和六边形三种结构的摩擦副,采用制动试验台进行了速度为50～250 km/h的制动试验,并利用ABAQUS软件数值模拟了三种摩擦副不同工况条件下制动盘温度场的变化过程。结果表明：数值模拟温度场与试验测试结果具有良好的相似性。摩擦副结构对盘面温度分布的影响程度与制动条件密切相关,其结构形式对制动盘面温度的影响程度在制动初期最为明显,且随制动初速度和制动压力的增加而增加。这缘于闸片结构的不同导致了摩擦面摩擦弧长分布的不同,随制动速度升高和压力增加,摩擦弧长的差异起到了放大能量差别的作用,从而表现制动盘温度分布对闸片结构的敏感程度增加。     

汽车高速盘制动的摩擦温度场及热应力分析

应用有限元软件ABAQUS分析刹车盘随摩擦时间、摩擦速度的温度变化情况及在转速最大时Mises 应力分布。得出如下结论：当低速时刹车盘的散热比较好,升温幅度与时间成线性关系;随着速度的增加在摩擦中心出现一条高温环形窄带,并且在条带附近区与高温区的温差也随速度随之增加;在高温区的Mises 应力最小,说明弹性模量也随温度增加在变小,分析结论为新型复合材料研究提供理论依据。     

多点接触模型的盘式制动器制动抖动分析

为了探索制动抖动产生机理,预测制动抖动现象,针对盘式制动器系统建立了盘式制动器8自由度多点接触动力学模型。模型中考虑了内外侧制动块、活塞、制动钳以及相互间的接触作用,且制动副摩擦系数-相对速度特性采用半经验试验模型。基于此模型,以实测的制动盘厚薄差为输入,利用Matlab-Simulink软件计算制动转速、制动力矩波动、制动压力波动以及制动钳振动加速度的响应。通过将多点接触模型仿真结果、单点接触模型仿真结果与台架试验结果的时频特性对比分析发现,多点接触模型比单点接触模型在制动抖动预测上具有较高的准确性,在振动加速度的预测方面尤其明显。     

金属陶瓷闸片配对碳陶制动盘的摩擦副1:3台架试验

按《动车组闸片暂行技术条件》TJ/CL307-2019中C6程序,对金属陶瓷闸片配对碳陶制动盘的摩擦副在1:3台架机上进行摩擦磨损试验。试验结果表明,金属陶瓷闸片配对碳陶制动盘的摩擦副具备了基本摩擦学适配性、制动稳定性和抗磨性,特别是金属陶瓷闸片耗量为0.024cm³/MJ,表现出优异的耐磨性。     

通风制动盘结构参数对制动抖动的敏感性

针对某通风制动盘制动抖动情况,采用正交试验设计方法,得到了通风制动盘各结构参数的最优水平组合。采用有限元法模拟制动盘15次循环制动,对比分析优化前后制动盘的热变形差异,得到各结构参数对制动盘热变形影响的敏感性,并利用台架试验验证了仿真分析的有效性。结果表明:通风制动盘各结构参数对制动抖动的影响敏感性由高到低顺序为盘厚、盘帽高度、颈部角度、制动盘外径、制动盘内径、颈部半径;盘厚、盘帽高度、颈部角度越大且制动盘外径及制动盘内径越小,制动抖动越小。     

四种车辆制动闸瓦材料摩擦特性试验研究

使用MM-1000型摩擦试验机,在不同的压力和速度下作了4种铁路车辆制动闸瓦材料与车轮钢的摩擦试验,测试它们的制动摩擦特性。试验结果表明,闸瓦材质对制动摩擦性能有较大的影响。高磷铸铁A、B两种材料的摩擦因数比较不稳定,在制动过程中摩擦因数出现了较大的波动,而且易受制动压力和速度的影响。高分子树脂复合材料C的摩擦因数比较稳定,受制动速度的影响较小但是受压力的影响较大。高分子树脂复合材料D的摩擦因数受制动速度的影响较大,但是受制动压力的影响则较小。