Показатели качества тормозных устройств

Показатели качества тормозных устройств определяются в основном кон­структивным исполнением узла трения и оптимальным сочетанием материалов фрикционной пары. Для обеспечения стабильности тормозного момента, по­вышения надежности и износостойкости элементов тормоза применяют специальные материалы с повышенными фрикционными свойствами (фрикционные накладки) в контакте с металлическим контртелом. Фрикционные накладки являются быстроизнашивающимися элементами по сравнению с металлическим контртелом и поэтому должны быть достаточно дешевыми, а фрикционный узел должен иметь такую конструкцию, при которой обеспечивается быстрая смена изношенных накладок.

При выборе материалов пары трения рекомендуется [29] учитывать вид контактирования ее элементов, значение коэффициента взаимного перекрытия (), требования к контактной жесткости узла трения.

Фрикционные материалы должны иметь стабильный коэффициент трения, заданные механические и теплофизические свойства, хорошо прирабаты­ваться к контртелу (при первом торможении ), должны быть технологичными, коррозионно-стойкими, обладать достаточной механической прочностью, масло–, влаго– и огнестойкостью, высокой износостойкостью, низкой склонностью к схватыванию в горячем и холодном состоянии.

Верхний и нижний пределы коэффициента трения задают в зависимости от конструкции, назначения и условий эксплуатации тормозного устройства. Нижний предел коэффициента трения определяет условие обеспечения задан­ного тормозного момента, а верхний – сохранения устойчивости движения транспортного средства при максимально допустимых замедлениях. Значения коэффициента трения выше расчетных могут явиться причиной юза ходовых колес транспортного средства, их повышенного износа, потери управляемости. Рекомендуемые значения коэффициента трения для тормозных устройств авто­транспортных средств составляют 0,35 [25].

Износостойкость определяет срок службы фрикционных накладок, меж­ремонтные пробеги машин и время ремонтных простоев. Оценивают ее исходя из типа тормоза, условий эксплуатации и качества фрикционного материала. Так, срок службы накладок тормозных устройств автомобилей должен составлять 50–100 тыс. км пробега.

Теплофизические свойства пары трения тормоза определяются в основном теплоемкостью и теплопроводностью материалов. Теплоемкость способствует снижению температуры пары трения за счет поглощения теплоты, а тепло­проводность – за счет переноса теплоты от поверхности трения в глубь материала и далее к поверхности охлаждения.

Механические свойства являются важными показателями материалов. Фрикционная пара тормоза работает в условиях сложного напряженного состояния. Напряжения сжатия фрикционной накладки приблизительно равны нормальному давлению р. Сила трения при торможении вызывает в накладке растягивающие напряжения и напряжения среза. Напряжения среза ориентировочно равны произведению коэффициента трения на нормальное давление fp. При трении фрикционных материалов в области повышенных температур их твердость пропорциональна площади фактического контакта трущихся поверхностей и определяется давлением на пятне фактического касания. Модуль упругости фрикционного материала при упругом контакте влияет на характер фрикционного взаимодействия и определяет фактические площадь контакта и давление на пятнах контакта. Фрикционный материал должен иметь минимальные тепловое расширение, усадку и высокий модуль упругости, так как при жестком креплении накладки к металлическому каркасу вследствие теплового расширения и усадки фрикционного материала могут возникать значительные температурные и усадочные напряжения в накладке.

Процесс наложения фрикционной накладки на контртело характеризуется ударным приложением нагрузки, поэтому фрикционный материал должен обладать высокой ударной вязкостью. При повторно-кратковременном режиме торможения фрикционная накладка испытывает многократные циклические нагружения и должна иметь достаточное сопротивление усталости при циклических воздействиях.