匹配于仿生非光滑制动盘摩擦材料的研制

发布时间：2019-09-26 00:54

【摘要】：摩擦材料是汽车、高铁和农业机械等车辆制动器、离合器和摩擦传动等部件的关键构成部分，其性能的好坏直接关系到车辆运行的可靠性与稳定性。研制出具有较好综合性能的摩擦材料，对提高我国地面机械整体水平具有重要的意义和实际价值。我国现代化建设的高速发展，对重型运载车辆的需求量逐年增加，然而现阶段，国内对于摩擦材料的研究还远远落后于世界发达国家，，同时，对于制动摩擦材料的研究还主要集中在轻中型汽车上，而对于重型汽车制动摩擦材料的相关研究很少。前期研究表明，对重型汽车的制动盘表面进行非光滑仿生结构设计，仿生盘表面划痕明显减少、耐磨性提高了18.7%~50.5%。然而，制动摩擦材料的损伤加重，磨损量增加了4.0~15.3倍，使得汽车工作的安全性和可靠性极大的降低。本研究在摩擦材料现状和前期研究的基础上，一方面初步探讨了具有仿生非光滑表面摩擦片的摩擦磨损性能，另一方面，依据仿生耦合原理，通过黄金分割法与正交试验设计优化了摩擦材料三种增强纤维的组分，结合模糊综合评价法和相关理论系统分析了其机械和物理性能、摩擦稳定性、抗磨损性能以及其磨损机理，然后结合综合评价值和摩擦材料的机械和物理性能，选出三种具有不同综合性能的制动摩擦材料，来比较研究三种摩擦材料和市面上购置摩擦材料分别与具有仿生非光滑结构制动盘的匹配性能，得到了与仿生制动盘具有良好匹配性能的摩擦材料，其匹配性能明显优于市面上所购置的摩擦材料。本论文的主要研究内容和得到的结论如下：初步研究了仿生非光滑表面结构对于摩擦材料摩擦学性能的影响，研究结果表明，仿生非光滑结构在一定程度上改善了摩擦材料的摩擦学性能，提高其抗磨损性能。使用黄金分割法设计摩擦材料的增强纤维含量，制备了9种摩擦材料，并应用模糊综合评价法和基本理论研究了其摩擦学性能，研究结果表明，9中摩擦材料的摩擦因数都呈现出随试验温度升高平稳下降的趋势，出现不同程度的热衰退。相较于其他试样来说，试样FM5（玻璃纤维12.36wt.%、岩棉纤维12.36wt.%、钢纤维7.64wt.%）、FM7（玻璃纤维7.64wt.%、岩棉纤维20wt.%、钢纤维7.64wt.%）和FM9（玻璃纤维7.64wt.%、岩棉纤维7.64wt.%、钢纤维12.36wt.%）具有较好的抗热衰退性能和优异的恢复性能。试样FM7相对于其他摩擦试样，具有较低的磨损率，且其磨损表面较为平整，同时在局部区域还存在着一些摩擦膜，说明三种纤维之间具有很好的混杂效应，改善了摩擦材料的耐磨损性能，这为摩擦材料增强纤维的配比提供了参考价值。研究了优选出的三种摩擦材料和市面上购置摩擦材料分别与具有仿生非光滑结构制动盘（网格状制动盘、条纹状制动盘和点状制动盘）的匹配性能，研究结果表明试样FC2（12.36wt.%玻璃纤维、7.64wt.%岩棉纤维和20wt.%钢纤维）与3种不同仿生结构制动盘具有较好的整体匹配性能，点状制动盘与以上4种摩擦材料的综合匹配性能较好。在减少制动盘磨损的同时，得到了与仿生制动盘具有良好匹配性能的摩擦材料，其匹配性能明显优于市面上所购置的摩擦材料，这对开发与耐磨损仿生制动盘具有良好匹配性能的混杂纤维增强摩擦材料提供了理论支撑和实际借鉴。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB39

【参考文献】