Page 101 - 《摩擦学学报》2021年第1期

98 摩 擦 学 学 报 第 41 卷

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致表面材料剥落形成大小不一的剥落坑，最终加剧摩 表面积大于8 000 μm 的接触平台占接触平台总面积
擦块的磨损并表现出复杂的摩擦学行为. 的比例最小，可认为该磨损表面接触平台大小较为均
磨损表面接触平台作为制动压力的主要承载区 匀，而圆形摩擦块磨损表面则具有最大的占比，接触
域，直接反映界面磨损特性并影响制动系统的振动噪 平台大小表现出较为明显的差异. 因此，六边形摩擦
[11]
声特性 . 因此，进一步采用Otsu阈值分割法对接触平 块具有较好的接触平台分布情况，在与制动盘摩擦过
台进行量化表征，以定量展现不同形状摩擦块下制动 程中表现出比五边形和圆形摩擦块更好的磨损特性.
界面摩擦学行为的差异. 对摩擦块磨损表面光镜图进 2.2 温度及接触压力分布
行灰度处理，并在图像处理程序中植入自动搜索命 图5示出了拖曳制动试验结束时(120 s)制动盘表
令，以自主确定双模间最小灰度级，确保类间方差达 面温度分布，可见六边形、五边形和圆形摩擦块均会
到最大以取得最佳分割效果 [12-13] . 最终能较理想地将 导致制动盘产生明显的环形带状相对高温区(本文中
接触平台识别并分割出来，结果如图3所示. 据此统计 简称热环)，最高温度分别为55.9、59.9和70.6 ℃. 其
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所有接触平台的总面积和面积大于8 000 μm 的接触 中，与六边形和五边形摩擦块对摩的制动盘均存在
平台的总面积，以及后者在前者中的占比，如图4所示. 内、外两圈热环，而圆形摩擦块对摩的制动盘的热环
对于接触平台总面积，六边形和五边形摩擦块的 主要集中在内圈，导致摩擦产生的热能多集中于该区域.
数值相近，而圆形摩擦块的明显较大. 而对于面积大 提取图5中摩擦区域内径向上不同位置在30、60、
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于8 000 μm 的接触平台总面积，六边形的数值最小， 90和120 s的温度变化情况，结果如图6所示. 可见温度
五边形的次之，圆形的最大. 此外，六边形摩擦块磨损 曲线存在明显的峰值，以六边形和五边形摩擦块作为

Area <500 500< Area <1 000 1 000< Area <2 000 2 000< Area <4 000 4 000< Area <8 000 Area >8 000

Hexagon

Pentagon

Circular

Fig. 3 The results of Otsu threshold segmentation method for the contact platform
图 3 磨损表面接触平台Otsu阈值分割法结果

8 6 Total area Ratio 797 244 0.689 0.8
The area of contact plateaus/μm 2 4 2 553 437 0.355 547 415 0.562 549 583 0.4 The ratio between the sum of area more than 8 000 μm 2 and the total area
The sum of area more than 8 000
0.6

0.2

0 196 690 307 894 0
Hexagon Pentagon Circular

Fig. 4 Contact platform area statistics
图 4 接触平台面积统计