纸基磨擦资料的根本功能以及正在工程机器、农机及产业机器中的使用

摘要:本文介绍了纸基摩擦材料的基本性能及其在工程机械、农用机械及工业机械上的基本应用。

一、前言

摩擦材料是一种应用在动力机械上,依靠摩擦作用来实现制动和传动功能的部件材料。任何机械设备与运动的各种车辆都必须要有制动或传动装置,而摩擦材料是这种制动或传动装置上的关键性部件,其使机械设备与各种机动车辆能够安全可靠地工作。

根据工作环境的不同,摩擦材料可以分为干式摩擦材料和湿式摩擦材料。顾名思义,干式摩擦材料一般用于干燥的环境;湿式摩擦材料指摩擦材料在密封环境中,处于润滑状态。早期的摩擦装置多采用干式摩擦材料,近年来,由于在可靠性、安全性和寿命等方面的优越表现,湿式摩擦材料得到了快速发展,被广泛应用于汽车、工程机械、农用机械及各种工业机械的制动、离合及变速箱等应用中。

目前湿式摩擦材料有各种分类,包括纸基摩擦材料、烧结金属基摩擦材料、碳基摩擦材料、石墨基摩擦材料、橡胶基摩擦材料等种类,每种摩擦材料都有各自的作用和优点,基于综合生产方式、生产成本和使用寿命等方面的因素考虑,纸基摩擦材料占据比较大的优势,得到了较广泛的应用。而随着对其配方和生产工艺的不断改进,现代纸基摩擦材料已经被广泛应用于各类车辆和工程机械的湿式制动、离合及变速箱等应用中。

本文主要介绍纸基摩擦材料的基本性能和应用。

二、纸基摩擦材料的基本性能

纸基摩擦材料是一种具有网状多孔隙结构的材料,由纤维和填料等组份形成架构,经树脂粘结而形成的多孔结构。此多孔结构可以储存润滑油,纸基摩擦材料与摩擦对偶接合工作时受压变形,材料内部的润滑油被挤至表面形成润滑油膜;当分离时,纸基摩擦材料又会重新回弹,恢复原有的孔隙并将润滑油重新吸入孔隙。

不同润滑油的影响

由于纸基的多孔性,纸基摩擦材料受油品的影响比较大。纸基摩擦材料广泛应用于各种机械中,所用的油品也各不相同,因此同一种摩擦材料在不同的润滑油中呈现的摩擦性能会有较大差异。

以下为Carlisle(卡莱制动及摩擦材料)同一种纸基摩擦材料在相同试验条件下,在不同的油品(某一种型号齿轮油及液压油,不具代表性)中的摩擦系数特性。

图1 摩擦材料在齿轮油中的动摩擦系数

图1 摩擦材料在齿轮油中的动摩擦系数

图2 摩擦材料在液压油中的动摩擦系数

图2 摩擦材料在液压油中的动摩擦系数

根据上图可以看出,同一种摩擦材料在不同的油品中的摩擦系数特性不同。纸基摩擦材料对油品的依赖性较强,即使在相同的油品中,因为各种需要,在油品中添加各种添加剂,如分散剂、抗氧抗腐剂、黏度指数改进剂等,也会对摩擦材料特性有一定的影响。

不同的密度的影响

由于摩擦材料的多孔性,不同密度即不同的孔隙率对摩擦性能也有较大的影响。不同密度的摩擦材料一方面影响摩擦材料的导热效率,对摩擦材料的热疲劳和耐久性产生影响;另一方面影响着摩擦副的瞬时结合过程和摩擦面的润滑状态,进而影响摩擦系数的变化趋势及其稳定性,因此密度是纸基摩擦材料的一项重要性能指标。

以下为Carlisle(卡莱制动及摩擦材料)同一种纸基摩擦材料在相同试验条件下,不同密度的摩擦材料的摩擦系数及耐久性特性。

纸基摩擦材料从Type2到Type6,密度逐渐增加。

图3 不同密度的摩擦材料的动摩擦系数

图3 不同密度的摩擦材料的动摩擦系数

图4 不同密度的摩擦材料的磨损率

图4 不同密度的摩擦材料的磨损率

图3和图4直观的反映了不同密度的摩擦材料在30000次循环后的动摩擦系数及磨损率。可以看出,密度越大,磨损率会越小,但是会影响到摩擦系数;密度越小,可以达到比较大的摩擦系数,但是磨损率会增大,影响到使用寿命。因此,选择摩擦材料时,应根据不同需求折中选择合适的摩擦材料。

其他条件的影响

使用条件的不同也直接影响到摩擦材料的特性,例如面压、速度及油温等,在此不做赘述,具体影响还是看测试结果。

因此,某一种特定的摩擦材料的系数不是一个具体的数值,而是根据不同的测试条件,油品和某一种摩擦材料的摩擦系数是经过反复多次试验得出来的一个范围。

三、纸基摩擦材料的应用

目前,Carlisle(卡莱制动及摩擦材料)纸基摩擦材料因其优异的摩擦性能在工程机械、农业机械和工业机械等各类车辆与工程机械的制动、变速箱及其他传动设备中得到广泛的应用,是一类重要的摩擦材料。

纸基摩擦材料在不同车辆(工程机械、农业机械等)及车辆的不同应用(行车制动、驻车制动及变速箱等)中的原理各不相同,因此Carlisle(卡莱制动及摩擦材料)针对不同的应用研发出适合不同应用的各种纸材供客户使用。

四、结语

为了满足更加广泛及更加苛刻条件的使用,Carlisle(卡莱制动及摩擦材料)也在努力研发性能更加良好的纸基摩擦材料,也包括性能较纸基摩擦材料更为优异的湿式摩擦材料。目前,已取得良好的进展,为客户更好的应用提供更多的选择。

责任编辑:Yaodl

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