增强树脂基无石棉闸瓦的摩擦性能分析

增强树脂基无石棉闸瓦的摩擦性能分析

1.实验部分

1.1 原材料

无石棉酚醛树脂基闸瓦:WSM-3中实洛阳重型机械有限公司尺寸规格320mmx238mmx27mm该材料的基本物理力学性能参数见表1闸瓦的对偶材料:16M钢铸造成型盘式结构表面粗糙度R<1.6um硬度为150~160咸阳新益摩擦密封设备有限公司闸瓦及其对偶材料制成试样的宏观几何尺寸误差控制在0.2mm范围内。

1.2主要设备及仪器调压变速摩擦试验机:X-DMZ型阳新益摩。

擦密封设备有限公司。

1. 3 原理

采用调压变速摩擦试验机测试WSM-3 材料的对摩行为。测试原理如图1所示转数由装在主轴附近的感应式接近开关测出;正压力由空气压缩机通过气缸加载于两个闸瓦试样上;摩擦力通过安装在摩擦架上与测力杆相连的拉力传感器测出;闸瓦试样的表面温度由置于摩擦盘表面靠近闸瓦与摩擦盘接触部位附近的热电偶测出。

1.4实验工况参数的设定

采用调压变速摩擦试验机按照JB/T37211999测试闸瓦的摩擦性能。试验机的参数，总功率:20kw试样中心与正压力加载轴中心的距离150mm;测试最大摩擦力:2000;摩擦力测量精度:1 N ;测量误差:5  ;正压力测试范围0.5~3.0 MPa ;测量精度:5 N ;控制误差:15N;摩擦盘转速范围:100~2000 r/min 速度控制误差:10r/min ;测试最高温度:400C;摩擦盘温度测量精度:1C控制误差:5C;重复性误差: 1%。

参考以下五个标准:GB/T 5763-1998汽车用制动器衬片、GB/T5764-1998 汽车用离合器面片GB/T 11834-2000工业机械用石棉摩擦片、QC/T227.1-1997摩托车和轻便摩托车制动片摩擦性能试验方法、SY/T5023-1994 石油钻机用刹车块铁路用合成制动闸瓦等的符合性试验进行实验条件设定主要设定参数包括名义接触压力滑动速度和接触面温度控制参数受硬件精度限制。名义接触压力(P)范围设定在0.6~1.6 MPa ;滑动速度()范围设定在2.5~20 m/s ;接触面温度()在100~350°C范围内可调.

1.5实验步骤

(1)实验在标称接触压力为0.98 MPa速度为7.5m/s的条件下进行;

(2)速度保持恒定名接触压力以0.98 MPa为中心其余分别为 0.6 ,0.8 1.0 ,1.21.41.6 MPa(3)名接触压力保持恒定。速度中心值取为7.5 m /s 其余分别为 2.5 5.0 ,7.5 ,10.0 125 15.017.5 20 m /s ;

(4)输出摩擦力计算不同工况下的摩擦系数数据将数据汇总成表绘制曲线并分析;工参数的设定由计算机控制系统完成.

2.结果与分析

2.1单参数的实验方法

实验中探索的单参数曲线包括u-Pu-y-T曲线。过程是将实验数据以精度0.002圆整列表并绘图在此只列举了u-P，-曲线。图2是当滑动速度(v)设定7.5 m/s时不同接触面温度(T)下的u-P曲线。由图2可知,=7.5 m/s时不同接触压力下的从随T的上升的总体变化趋势一致都是随着T的升高而下降其中100,150200C的曲线特性相近250300350C的曲线特性相近;从区间性上分析当T200C时，的增幅和增量大于T200C时的增幅和增量。

图3是当接触压力P=0.98 MPa时不同接触面温度T下随的变化情况。由图3可知P=0.98MPa时不同下的u随T上升的总体变化趋势较为一致都是随着的增大而减小。从区间上观察在u125m/s时6种温度下的降幅和负增量相近在12.5 m/s时的降幅和负增量都减小,曲线趋于平缓并伴有小幅的振荡由以上分析可知单参数曲线最大的优点是采样点在每条曲线上分布均匀不会出现在轴某个区域采样点稀疏的情况,保证了摩擦曲线的可信性。

2.2双数的实验方法

实验过程中探索的双参数曲线包括u-(P·U-[1 /(P· v)],-(0/P),H-(P/v),H-(P·I),-(vI),U-(P/D)U-(T/P),-(/D)-(T/),在本文中只举例了u-(P·v),-(v/P),-P/),u-[1 /(Pu)]，-(100P/D)-(100/Z)曲线分别见图4~图由图4可知，-(P)数据点分布较为均未出现明显的采样点稀疏区域，可信度较好各个控制温度的u-(P·)虽然总体趋势上呈现出下降的趋势，但这条性质表现的并不突出连续性减弱;区间性和突变性表现特别强烈是现出明显的分段性例如(P· ) E[1212.5] 区间时,(P )微小的增量将引起u值的急剧下降;(P· )=12.5的左侧，变化剧烈其右侧曲线平滑，值波动不大。图5为不同接触温度下u-(/P)曲线。图5与图4性质相近,仅在初始阶段v/PE[2.55 4.69]时值随/P的增大而增大在这一点上与图6变化趋势相反。

由图6可知各条接触面温度下的u-(P/v)变化曲线随(P/u)值的增大表现的区间性非常明显(P/v)0.213时数据点分布密集 集中了84个采样点中的78个，且在区间[0.049 ,0.2131分布较均匀表现出的摩擦系数特性可信度较高;同u-(Pu)一样，“从数据上呈现在狭小区间上的多极值性图7为不同T下u-[1 /(P·)]变化曲线。由图7可知,在[1/(P)] E[0.050,0.222]狭小区域集中了93%的数据点这个区间表现出的从的变化特征较单参数从变化曲线更可信,例如在[1/(P·)] E[0.05 ,0.08]时，随[1 /(P )]增大呈现小幅增长趋势且以较高频率小幅震荡;1/(Pu)]E[0.082,0.083]时从增幅极大从图形看变化率接近垂线;1 /(P)][0.095 ,0.102]时从降幅极大

图8为v=7.5 m/s时u-(100P/D)变化曲线由图8可知随100P/T的增大从值虽有小幅震荡但总体呈现增大趋势曲线特别之处是在100P/T-0.4时，分别等于0.452 ,0.47 ,0.496值变化在该点呈现明显多值性这对于参数组合研究方法来说并不奇异，原因是材料在该点组织结构或复合材料闸瓦试样组分发生明显的变化。

图9为P=0.98 MPa时u-(100v/D)变化曲线由图9可知,100/T5 时，分别等于0.49 ,0.4540.416 ,0.38 0.35多值特性更加明显;100/T< 5时随100v/T增大 振幅渐增大 ,100/T 5时随100/T增大 振幅逐减小并趋于中值

3.三参数的实验方法

实验过程中研究的三参数曲线包括u-[T/(Pv)],U-[(V·D)/P],U-(P· D· D),U-[P/(· D)]u-[(P· v)/T],U-[/(P· D)]U-[(P· D)/V],-[1/(P ]。6种线然曲线形差异非常明显但从分析方法上没有区别在本文仅举两例分别见图10和图11。在数据点分布的区间性上三参数模型的数据点均匀性小于单参数模型而高于双参数模型数据较为可信。从曲线特性上来说三参数曲线既不像单参数曲线那样对摩擦系数变化的总体趋势和连续性上具有较强的表现力,也不像双参数曲线那有对区间性和连续性具有极强的表现力个于两者之间。三参数曲线的独特优势是在实验中表现出频率很大的振荡振幅也较大。由图10可知当[T/(100P· v)]=0.408 时,-0.512 达到峰值 ;当T/(100P. )E[0.051,0.612] 区间时，以极大的振幅振荡且频率极小表现出明显的区间振荡性。

图11为从-[(P·· D)/100]变化曲线。由图11可知当[(P·· D)/100]=2.45 时，处于峰值0.512后随(P· 7)/100 增大有一个明显的下滑随后进入振荡期这种状持续到(P· · 100=12.5 ;(P. 7)/ 100 E[12.5 44.1] 时，值有较大的振幅和较小的频率变化;[(P /100] E[44.1,60.025] 时，随[(P  Z)/100] 增大，从以平滑的形态下降。在所有考察的曲线中u-[(P·· D/100]曲线的区间性最为明显呈现出显著的分段曲线特征。

4.结论

(1)单参数实验方法适用于研究总体变化趋势和变化的连续性其不能表现出区间性和突变性并对曲线变化的振荡性的表现非常弱(2)双参数实验方法由于对X的单位长度的放缩变化常常呈现出数据点分布的极不均匀性这就造成在采样数据点密集的地方其对摩擦系数变化的刻画精度远远超出单参数实验办法但数据点稀疏的地方由于数据点的不足只能在分析中舍弃，例如图11共84个采样点每个数据点10组共840组,但当1/(P·)E[0.222 ,0.408]时如此大的区域仅分布6个数据点所有摩擦系数变化刻画是研究范围选定为1/(P·)E[0.0510.222 其余部分舍弃。三参数实验方法处理的某些曲线上也有类似情形。

(3)双参数实验办法适用于研究摩擦系数变化的区间性和突变性其曲线形态往往呈现出明显的分段曲线特征;双参数实验方法对于曲线的总体变化趋势和连续性刻画上表现极差,但呈现出部分振荡性。

(4)三参数实验方法适用于研究摩擦系数变化的振荡性但在总体趋势连续性区间性突变性四个方面在不同的曲线上有不同的表现变化情况复杂于单参数双参数处理方法

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