铝制鼓式制动器的热点及抖动现象

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1、铝制鼓式制动器的热点及抖动现象1、引言通常情况下，滑动系统在压力均匀的情况下运行，温度在摩擦表面均匀分布。然而，当滑动速度达到某一临界值称为临界转速，接触载荷集中在一个或多个小区域摩擦表面。这就会导致摩擦表面形成局部的温度很高的接触区域，这个区域就被称为热点。由此就会产生摩擦生热作用，热畸变，弹性接触（又被称为摩擦激发热弹性不稳定）。这种现象在许多实际的滑动系统中被观察到，特别是，许多关于热点在汽车或者工业盘式制动器如何形成的实验研究已经开始进行。一般情况下，在乘用车和商用车辆行驶过程中，热点可能会导致严重有害的马氏体相变，

2、还有可能诱导频率较低的振动我们通常称之为制动抖动。现在的理论研究已经通过实验预测出了汽车盘式制动系统的临界转速。特别是，有限元技术已开发三维稳定性分析可以比较准确的预测汽车的临界转速。虽然鼓式制动器已经被广泛应用于汽车和工业制动器，但是在研究鼓式制动器热点方面的科学研究是十分以及极其特别的有限。因此，本研究的重点是观察汽车鼓式制动器热点的形成。特别是最近，汽车行业采用铝为原材料制作刹车用的盘和刹车用的鼓，使用铝为原材料最主要的原因是因为铝比较轻，可以非常有效的降低质量。因为上述原因，所以现在铝制的鼓式制动器被很多人广泛的、大

3、量的研究。Lee就开发了鼓式制动器的有限层模型，同时他还提出了初步的实验观察方案，供其他的研究铝制鼓式制动器的同行借鉴交流。在本文中，我们会主要阐述车辆抖动的测试程序，制动材料性能测量，以及观察的结果和实验的结果。车辆抖动的测试计划的主要目的是来来确定关键热弹性失稳时候的转速。主观评定量表的用途是用来评估每个测试案例的抖动性能。制动鼓摩擦表面在速度为80.5–56.4km/h~50–35mph的一系列制动后，制动器摩擦表面产生的热点可能会造成永久的塑性变形。通过测量两种不同的铝材料临界速度并对其进行对比还有分析和预测，最后，

4、为了减少抖动倾向，又对鼓式制动系统进行了测试，还有各种设计修改，主要包括更换不同的复合刹车片，采用消除应力的鼓，三段的衬里以及一个圆周衬槽。基于TEI指数理论，我们可以讨论他们对热斑点和抖动的倾向的影响有多大。2、实验研究为了评价铝制刹车鼓的制动性能，铝制刹车鼓D1和铝制刹车鼓D2采用不同化学组合物，然后将其分别安装在测试车后轴上。初步的测试结果表明，采用铝制刹车鼓D1的车辆在身体后侧将会有制动抖动产生。测试的司机说：“汽车从速度高于80公里/小时，在比较小的刹车速度下减速或在十分之二个重力加速度左右减速，当车辆停下来时会有

5、比较明显的振动的感觉。一开始，制动鼓的椭圆度被怀疑的是因为汽车振动产生的，但是振动测量结果表明，颤抖鼓径向跳动并不十分明显大于安静的鼓。进一步的实验可以看到抖动的发生与在鼓的摩擦表面产生的深色的可见热点有很强的相关性。当用铝制刹车鼓D2进行测试时，驾驶员则报告了一个比较温和的振动。2.1测试程序确定的临界速度抖动的评级根据初步的试验观察Tei机构，通过制动抖动的测试计划的开发来确定鼓式制动系统的临界转速。每个测试运行由三套四个十分之二个重力加速度的制动1后面跟着一个二分之一个重力加速度的制动2。同时给定一个初始的速度，一共有

6、十五对不同的初始速度如图所示（表1）。测试初始速度是64.4公里/小时，80.5公里/小时，96.6公里/小时，104.7公里/小时和112.7公里/小时（40英里/每小时，50英里/每小时，60英里/每小时，65英里/每小时和70英里/每小时）为了消除已经用过的材料会产生的影响，每十五个测试运行开始前还需要换上新的刹车材料。已经使用过的刹车材料产生的影响我们将会在3.2节继续为大家讨论。测试车辆的相关尺寸以及刹车制动系统已经在表2中给出。所被调查研究的制动材料的相关性能在表3中已经基本给出。在3.2节我们会着重介绍如何测定

7、这些制动材料的性能。主观的评量表如表4所示，这个主观的评量表主要是用来评估抖动时的每个测试案例的出现的效果。十五对每个测试运行后，当热点的数量可以看见后，分别将其记录在左和右鼓上。表格1图片一2.2车辆实验及观察车辆测试将采用铝制制动鼓D1与摩擦材料L1。测试主要是用来重复比较鼓D2和摩擦材料L1结果如表1所示。除了对抖动，还对每次刹车进行评级，平均抖动值与热点数如表1所示。随着运行的十五个测试刹车重复制动，同时初速度从64.4公里/小时到104.7公里/小时（40英里每小时到70英里每小时），深色的热点只有在与制动初速度超

8、过了一定的临界值时才会出现。本实验验证了在汽车的鼓式制动器中热弹性失稳存在临界速度。铝制制动鼓D1没有看到任何可见的热点在64.4公里/小时到40.3公里/小时之间速度制动，可是出现了三个热点在左后制动鼓。在时速80.5公里/小时至56.4公里/小时（50英里/小时—35英里/小时）时制动