制动器摩擦热量产生的机理

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制动器吸收的制动能量几乎全部转换为热量。制动器
* z9 p1 |9 a/ ^2 R: }4 p7 q7 y0 X- p的热量产生的过程和机理对制动器摩擦表面摩擦学性能有
% I; c) H8 T- M. o! L重要影响。在盘式制动器中, 制动块在管路压力的作用下压
紧在制动盘上, 当盘与制动块作相对运动时, 接触的表面产
生摩擦力, 摩擦力所做的功转化为热量, 即在摩擦表面产生
热量。因此, 摩擦力的产生机理直接决定了摩擦热的产生。
两个粗糙表面在干摩擦状态下, 摩擦力主要由三部分构成:
7 U2 f  \5 M) v6 T, y一是在摩擦副相对运动时, 双方微凸体顶峰的相互切削阻
力; 二是在一定的压应力和局部高温条件下, 摩擦副微凸体
接触点瞬时冷焊成为一体, 由于摩擦副的相对运动, 使这些
" o( }8 L6 B. l! H局部粘结点分离, 克服结点粘结的阻力便形成了摩擦力的
一部分; 三是存在于摩擦面的磨损物在随同摩擦运动过程
中, 一方面有可能重新压入摩擦面而形成新的微凸峰而产
- J) E/ M' a7 x4 J2 y5 w$ b0 z/ y生切削阻力, 另一方面这些磨粒在摩擦面上以滑动和滚动
0 ~5 Z- q; H: d形式运动过程中, 不断对摩擦副表面产生切削也构成了摩
3 C/ o4 S0 T0 Y, S擦力的一部分。其中摩擦界面粘结的形成和断裂对摩擦力
3 W# ?- d* o' I; m  D+ O0 V
, p+ n1 d9 f- ^+ x. b* T有较大的影响, 所以, 也直接影响到摩擦热量。由机械切削
3 Q1 W& P9 ~& L9 V作用而造成的接触区域的塑性变形对摩擦热有很大的影
响。研究表明, 消耗在亚表层材料内的能量远大于接触面上
的能量, 占摩擦热的绝大部分, 且大部分转化为热量而被摩
, ]2 x6 S8 l8 _3 A' r擦偶件吸收。构成摩擦热量的另一部分是树脂基有机复合
, p+ l+ S* x% Q- q6 }# E摩擦材料在一定温度下产生的化学变化。树脂基有机复合
, n& L3 c2 ?4 C' d摩擦材料在一定温度下发生化学反应而降解, 降解产物包
括固体、液体、和气体。
! S" T6 t+ o/ u2 t8 g由上述分析可知, 摩擦热量绝大部分是由机械切削作
用和接触区域的塑性变形而形成的。金属摩擦盘的硬度要
) G1 i- s: t5 v" x0 l9 U8 Q, L比摩擦材料的大得多, 因此, 机械切削和塑性变形大都发生
% W4 f# R9 z8 I) _6 `/ ?2 n* l在摩擦材料的表层。磨损产物大都来自摩擦材料并附着在
其表面之上不随摩擦盘而转动, 故可认为, 摩擦热量产生在
摩擦材料表层, 通过接触界面传递到摩擦盘中。

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