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微型汽車離合器摩擦材料的摩擦性能的研究 摘要 ：為了探索微型汽車離合器摩擦材料的早期不規(guī)則磨損的實(shí)質(zhì)性原因，根據(jù)763樣品測(cè)試目的在于研究被設(shè)計(jì)的微型汽車離合器摩擦材料的摩擦性能。在不同的工況的樣品的摩擦系數(shù)和磨損率的折線統(tǒng)計(jì)圖被獲得。有兩種不同類型的工作條件。其中的一個(gè)是相同的線速度和不同的工作載荷，另一個(gè)是相同的工作載荷和不同的線速度。結(jié)合掃描電子顯微鏡的觀察和摩擦學(xué)原理，對(duì)樣品的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了分析，并由此得到了在不同的溫度，工作載荷及線速度下材料的摩擦系數(shù)和磨損率的變化規(guī)律 。 關(guān)鍵詞 ：微型汽車離合器；摩擦材料；摩擦及磨損；特性測(cè)試 1 簡介 微型汽車擁有低成本、低油耗、低污染、低投資和低排放的優(yōu)勢(shì)，因此它已經(jīng)成為近幾年里在中國的汽車工業(yè)中發(fā)展最快的行業(yè)之一。離合器是一個(gè)保證一輛汽車的平穩(wěn)啟動(dòng)，順利換擋及操縱輕便的重要組成部分。對(duì)于微型汽車的摩擦離合器 ,摩擦片的材料是影響其摩擦性能的最主要的因素，摩擦材料的質(zhì)量直接影響其摩擦材料的摩擦系數(shù)和磨損量。以樹脂為主要成分的復(fù)合材料的摩擦材料在普通的條件擁有高摩擦系數(shù)，這已經(jīng)成為微型汽車的摩擦離合器主要的摩擦材料，但當(dāng)它被使用在 高溫的條件下，經(jīng)歷了嚴(yán)重的熱衰退。熱衰退導(dǎo)致摩擦系數(shù)的降低及磨損量的增大，嚴(yán)重影響了離合器的使用壽命及微型汽車離合器傳動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，為了研究微型汽車的摩擦材料在不同的條件下的摩擦性能及耐磨性能，掃描電子顯微鏡 (自制的高溫栓 2 試驗(yàn) 本選擇 由絕大多數(shù)微型汽車制造廠所采用的離合器摩擦片的材料作為上面的樣本。它主要包括 27%的玻璃纖維， 10%的人造石塊， 13%的酚醛樹脂，橡膠，還有包括 一小部分 這個(gè)樣品是被加工成 252510方體，立方體的面積為 625等樣本的尺寸為 ￠28035測(cè)試環(huán)，它的材質(zhì)為 度為 220 試條件和測(cè)試方法 根據(jù)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)和微型汽車的實(shí)際工作條件，選擇下面的測(cè)試條件 :大多數(shù)的微型汽車離合器的工作壓力為 擇 5個(gè)工作負(fù)荷點(diǎn)，包括 1擇 5種不同的線速度點(diǎn)，包括 s，s， 7m/s， s 和 s；選擇 3種環(huán)境溫度點(diǎn)，包括 25°C， 100°C 和150°C。根據(jù)微型汽車離合器的環(huán)境溫度，所選試驗(yàn)條件如下： （ 1）恒定的線速度，變化的環(huán)境溫度以及工作載荷。 V=7m/s； T=25°C ， 100°C ，150°C ； F=1 （ 2）恒定的工作負(fù)荷，變化的環(huán)境溫度以及線速度。 F=T=25°C ，100°C ， 150°C ； V=s， s， 7m/s， s， s。 因此通過耦合得到 30組試驗(yàn)條件。每組將重復(fù) 3次，每一個(gè)測(cè)試花 30分鐘。摩擦表面溫度通過固定在測(cè)試環(huán)的側(cè)面的熱電偶測(cè)試，磨損率每 30秒 (磨損量的比率和接觸面積 )記錄一次。在采用掃描電鏡 (析了磨損表面后，那么如果摩擦系數(shù)變化，就會(huì)得到在不同的環(huán)境溫度，工作載荷和線速度條件下磨損率和摩擦表面形態(tài)。 3 測(cè)試結(jié)果和分析 變速和恒定載荷的條件下的測(cè)試結(jié)果 在恒定的線速度和 3種環(huán)境溫度的條件下，作者獲得了 15組測(cè)試數(shù)據(jù)，每組試驗(yàn)重復(fù)三次。瞬態(tài)溫度和摩擦系數(shù)每 30秒記錄一次 ,然后 計(jì)算每項(xiàng)平均數(shù)。 在變化的線速度和恒定工作負(fù)荷條件下，平均摩擦系數(shù)、磨損率和溫度的折線圖見圖 1。 圖 1 變化的線速度和恒定工作負(fù)荷條件下，平均摩擦系數(shù)、磨損率和溫度的折線 變化的工作載荷和恒定的線速度的條件下的測(cè)試結(jié)果 在恒定的工作載荷 (三個(gè)環(huán)境溫度 (25℃， 100℃和 150℃ )條件下，作者得到了 15組測(cè)試數(shù)據(jù)，每組測(cè)試重復(fù)三次，每 30秒記錄下瞬態(tài)溫度和摩擦系數(shù)，然后計(jì)算每項(xiàng)平均值。 在變化的工作載荷和恒定的線速度的條件下，平均摩擦系數(shù)和溫度的折線圖見圖 2。 圖 2 變化 的工作載荷和恒定的線速度的條件下平均摩擦系數(shù)和溫度的折線圖 不同的工況下，摩擦表面形態(tài)的測(cè)試結(jié)果 由圖 1和圖 2，當(dāng)線速度為 7m/s 和工作載荷為 ，平均摩擦系數(shù)出現(xiàn)在拐點(diǎn)處。 圖 1顯示平均磨損率隨著工作負(fù)荷的增加而逐漸增加，圖 2顯示隨著線速度的增加，平均磨損率相對(duì)平滑的變化。因此作者在恒定的環(huán)境溫度、變化的工作載荷和線速度下選擇摩擦樣本，并通過掃描電子顯微鏡 (察它們的表面 。 析試驗(yàn)結(jié)果 在圖 1(a)和圖 2(a)，就可以看出 3條線有相似的趨勢(shì)：當(dāng)工作載荷是 度是 7m/s 時(shí)所有的都達(dá)到最大值；他們的垂直坐標(biāo)都與負(fù)的水平坐標(biāo)相關(guān)，每條線 都相交。他們充分表明環(huán)境溫度對(duì)離合器的摩擦材料的影響較小。在圖 1(c)，磨損速度隨著工作負(fù)荷的增加而增加， 3條線保持相似的趨勢(shì)和相互糾結(jié)，這也充分表明在恒線速 (常量 )和可變工作負(fù)荷條件下環(huán)境溫度對(duì)離合器磨損率的影響較小。圖 2(c)，我們可以看出磨損率隨線速度的增加而不明顯變化。但隨著環(huán)境溫度的增加， 3條線還有一些距離和磨損率明顯增加。這是因?yàn)樵谀Σ聊p性能中滑動(dòng)速度的影響主要取決于溫度?；瑒?dòng)速度越大，溫度越高。此外，給予較高的環(huán)境 溫度、熱分解溫度的酚醛樹脂，從而達(dá)到替代容易熱分解的有機(jī)物質(zhì)，導(dǎo)致其他材料用酚醛樹脂的復(fù)合材料的影響顯著的減少，很大的影響到復(fù)合材料的磨損性能。溫度越高，熱分解越嚴(yán)重。 當(dāng)工作載荷是 線路的速度是 70 米 /秒時(shí)，離合器摩擦材料的摩擦系數(shù)的性能達(dá)到最優(yōu)。在那之后，斷開的線路與工作負(fù)荷或線路的速度的增加急劇下降，如圖 1(a)和圖 2(a)。在一定的壓力和線路的速度下，鋼纖維的摩擦界面和鑄鐵的鐵原子是容易堅(jiān)持，堅(jiān)持附著力分剪掉，所以他們很有可能要反復(fù)磨屑斷絕形式使摩擦表面粗糙，導(dǎo)致摩擦系數(shù)的增大；隨著壓力 或線路的速度的增加而增大，材料的表面磷片很明顯，纖維的摩擦表面磨損形狀。大量排放和片狀磨損碎片不及時(shí)多次磨成小磨料對(duì)摩擦界面的摩擦表面和原則形成一個(gè)穩(wěn)定界面膜使摩擦系數(shù)降低；此外，工作負(fù)荷越大或線的速度越高，摩擦副表面的溫度越高。酚醛樹脂的熱分解過程發(fā)生并且開始適當(dāng)?shù)哪Σ帘砻嫔裳趸ぴ谕粫r(shí)間，使自潤滑性能提高，導(dǎo)致的摩擦系數(shù)迅速下降。 在圖 1 中 (c)，我們可以看出離合器的摩擦材料的磨損率的增加是隨著工作載荷的增加而增加的。工作負(fù)荷越大、鉆摩擦表面的正壓就越大。一方面 ,摩擦表面正壓的增加使實(shí)際影響摩擦表面 的接觸面積的增加，然后摩擦表面的摩擦副的廢墟不容易被解雇，從摩擦表面堅(jiān)硬的碎片和一些容易搜索到摩擦表面有劃痕，凹槽，或碎片，導(dǎo)致在一個(gè)更大的磨損率；另一方面 ,摩擦表面的較高的溫度是 (如圖 2(b))，容易達(dá)到的酚醛樹脂的熱分解溫度。當(dāng)工作環(huán)境溫度高的酚醛樹脂開始熱分解。此外，酚醛樹脂粘結(jié)作用顯著降低其他復(fù)合材料，材料表面繼續(xù)，最終產(chǎn)生明顯的增加磨損比率。圖 2(c)，我們可以得出這樣的磨損率和摩擦節(jié)材的穩(wěn)步增加是隨著線路的速度增加而增加。那是因?yàn)榫€路速度的增加主要影響表面溫度有一個(gè)特定工作條件。當(dāng)一種低速度，材 料的表面溫度資料很低，但是多種要素的熱膨脹率是不同的。因?yàn)榈臒岜韺拥呐蛎浡屎偷叵率遣煌模倭康慕怏w和點(diǎn)從摩擦表面磨折斷的較少，以及磨損率變化的穩(wěn)步：隨著線路速度的增加，摩擦表面的溫度逐漸上升。因?yàn)椴煌N材料的熱膨脹，在不同的綜合作用下的溫度場(chǎng)和壓力場(chǎng)的材料，其表面摩擦片掉明顯通過其雙材料，導(dǎo)致大量塊狀和板碎片，而且內(nèi)力纖維已破損到表面，磨損率也逐步增長，隨著線路速度的進(jìn)一步增加，這個(gè)摩擦 致在材料表面層的實(shí)質(zhì)性的軟化和塑料變形。因?yàn)樵诰毩?xí)期間碎片容易保持材料表面上的壓密、對(duì)偶材料的小碎片到摩擦面，并有一個(gè)輕微低磨損率。 4 總結(jié) a) 當(dāng)線速度是 7m/s 和工作負(fù)荷是 ，離合器的摩擦系數(shù)有拐點(diǎn)，它反映了 m/也證明國家測(cè)試標(biāo)準(zhǔn) 合理性； b) 離合器摩擦材料的摩擦系數(shù)隨著環(huán)境溫度的變化而有一點(diǎn)變化； c)當(dāng)線速度保持不變，離合器的摩擦系數(shù)是隨著材料的工作負(fù)荷的增加而減少，磨損率隨著工作負(fù)荷的增加而增加； d)當(dāng)工作載荷保持常值，摩擦系數(shù)經(jīng)歷了一個(gè)隨著線速度的增加而減少的變化，同時(shí)磨損率 沒有迅速地改變，但它會(huì)隨著環(huán)境溫度的增加而增加。