紙基摩擦材料與粉末冶金摩擦材料摩擦特性的試驗(yàn)比較

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1、萬方數(shù)據(jù)孫立群，北林永有，李國平，沙微，李運(yùn)佩，朱建華，黃慧(上海達(dá)耐時汽車配件有限公司)：摘要：采用紙基摩擦材料替代粉末冶金摩擦材料，應(yīng)用于變速器以及制動器!!中，改善變速器與制動器的換擋及制動平穩(wěn)性、降低噪聲，提高產(chǎn)品壽命。利用SAENo．：i2標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)機(jī)對紙基摩擦材料與粉末冶金摩擦材料進(jìn)行了摩擦性能、耐久性、能量遞增●i以及連續(xù)滑動的對比試驗(yàn)。通過詳盡的試驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析，證明紙基摩擦材料的摩擦性；；能、耐久性和耐熱性都遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于粉末冶金材料。為國內(nèi)工程機(jī)械制造商提供了用紙基ii摩擦材料替代粉末冶金摩擦材料所需的詳實(shí)

2、的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。；關(guān)鍵詞：紙基摩擦材料；粉末冶金摩擦材料；摩擦性能；耐久性；耐熱性紙基摩擦材料與粉末冶金摩擦材料在成分上有非常大的區(qū)別。紙基摩擦材料主要由各種纖維、樹脂及不同的添加劑組成，絕大多數(shù)情況下，不含有金屬成分。而多數(shù)粉末冶金摩擦材料以銅粉末冶金材料為主要成分，它無法像紙基材料一樣通過成分調(diào)整可以得到各種各樣的摩擦特性，以滿足不同工況的需要。同時，相對于粉末冶金摩擦材料，紙基摩擦材料還具有低成本的優(yōu)勢。在有色金屬價格不斷上漲的環(huán)境下，盡快在國內(nèi)工程機(jī)械行業(yè)推廣和使用紙基摩擦材料就顯得更為緊迫。紙基摩擦材料不僅被廣

3、泛應(yīng)用于乘用車自動擋變速器中的離合器和制動器，近年來由于產(chǎn)業(yè)機(jī)械的用戶對換擋舒適性、零部件耐久性等要求的不斷提高，紙基摩擦材料在國外已經(jīng)基本替代了粉末冶金摩擦材料，被各大工程機(jī)械制造商，例如美國的卡特彼勒、日本小松、TCM及瑞典的VOLVO等企業(yè)，應(yīng)用于裝載機(jī)、大型翻斗車、叉車以及挖掘機(jī)等工程機(jī)械的變速器、濕式制動器、緩行器和停車制動器等部件。本文使用SAENo．2試驗(yàn)機(jī)，模擬工程機(jī)械經(jīng)常使用的工況(離合器的系合、制動器的制動以及半離合器連續(xù)滑動等)，對兩種摩擦材料的摩擦性能、耐久性和耐熱性進(jìn)行試驗(yàn)研究比較。1試驗(yàn)裝

4、置、試驗(yàn)用樣品及油品1．1試驗(yàn)裝置用于評測摩擦材料及油品的性能、耐久性等各種指標(biāo)的SAENo．2標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)機(jī)，如圖1所示。1．2試驗(yàn)用樣品及油品紙基摩擦片的摩擦材料尺寸為中125mill×咖81l'nln，單側(cè)紙基厚度為O．5rnIn，對偶鋼片尺寸為咖137mIn(齒頂圓直徑)×多81mill(內(nèi)徑)，厚度1．8mill。粉末冶金摩擦片的摩擦材料尺寸為多125mill×多81llflln，單側(cè)粉末冶金摩擦材料厚度為0．75mm，對偶鋼片尺寸為中137lllln(齒頂圓直徑)×咖作者簡介：孫立群(1970一)，男，工學(xué)博

5、士，研究方向：濕式摩擦!匍塑及濕式摩擦材料在各種車輛上的應(yīng)用。一55—萬方數(shù)據(jù)圖1SAENo．2標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)機(jī)81mm(內(nèi)徑)，厚度1．8toni。試驗(yàn)樣品構(gòu)成(PDPDP，P：對偶鋼片，D：摩擦片)。試驗(yàn)用油：長城6號傳動油，冷卻油流量：2000mL／min。試驗(yàn)前紙基摩擦片及對偶鋼片與試驗(yàn)前粉末冶金摩擦片及對偶鋼片見圖2與圖3。圖2試驗(yàn)前紙基摩擦片及對偶鋼片圖3試驗(yàn)前粉末冶金摩擦片及對偶鋼片一56—2比較試驗(yàn)的結(jié)果及分析2．1摩擦性能、摩擦特性的比較與分析2．1．1試驗(yàn)條件圖4是一個典型的離合器或制動器系合過程中各種

6、參數(shù)變化曲線的示意圖。離合器或制動器在非工作狀態(tài)下，摩擦片和對偶鋼片沒有動力傳遞關(guān)系，只有回轉(zhuǎn)差速。當(dāng)活塞在液壓力的作用下把摩擦片和對偶鋼片相互壓緊時，摩擦片和對偶鋼片之間的差速會在短時間內(nèi)減小到零。從一定的差速到差速為零的過程，一般叫系合。系合過程中，摩擦材料單位面積所受的壓強(qiáng)為面壓。同樣，在系合過程中，由于各種回轉(zhuǎn)部件(比如液力變矩器、離合器外轂等)具有回轉(zhuǎn)慣量，摩擦材料需要把這些回轉(zhuǎn)的慣性體的能量吸收，該能量叫做離合器系合時的輸入能量。圖中的砌表示的是系合過程中的動摩擦系數(shù)，多數(shù)情況下取系合前差速的一半，假設(shè)離

7、合器系合前的差速為3000r／min，砌就是轉(zhuǎn)速下降到l500r／rain時那一瞬間的摩擦系數(shù)。也可以根據(jù)轉(zhuǎn)速來命名，比如脅姍。圖中的脅是指系合結(jié)束時的摩擦系數(shù)。而腳，艦是靜動比，該參數(shù)是衡量摩擦材料的摩擦性能的重要指標(biāo)，該值越大說明在摩擦片和對偶片系合完成(相對轉(zhuǎn)速接近于0)時會出現(xiàn)瞬時高轉(zhuǎn)矩，也就是瞬時高摩擦系數(shù)(翹尾現(xiàn)象)。這種特性往往會引起離合器和制動器的振動和噪聲，直接影響到換擋及制動的平穩(wěn)性。摩擦性能試驗(yàn)條件為系合前轉(zhuǎn)速：3000r／rain，輸入能量：0．33J／ram2，油溫：80cC，摩擦材料表面面

8、壓分別為0．3MPa，0．6MPa，1．2MPa。性能試驗(yàn)主要是考察摩擦材料的摩擦系數(shù)以及摩擦特性。2．1．2試驗(yàn)結(jié)果及分析圖5是兩種摩擦材料在不同面壓情況下測得的摩擦系數(shù)及摩擦特性。從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，紙基摩擦材料和粉末冶金摩擦材料在系合完成時的摩擦系數(shù)舳隨系合面壓變化率分別為6％和1l％，系合過程中的摩擦系數(shù)地的變化率分別為9％和30％，這