Page 18 - 《摩擦学学报》2021年第2期

第 2 期 曹靖雨, 等: 制动工况对汽车半金属刹车片磨损性能的影响 163

制动压力的折线关系图，如图3所示. 气体常数，J/(mol·K)；T是绝对温度，K. 则试验用的半

2.1.1 制动压力对磨损量的影响 金属刹车片摩擦材料的磨损量主要受正压力、滑动速

图3(a)所示为远离油缸侧刹车片的折线关系图. 度、摩擦面温度和摩擦时间的影响.
因为两侧刹车片磨损量值很接近，所以只绘出了远离 由式(2)和式(3)可知，制动压力的升高，刹车片与

油缸侧刹车片的图. 由图3(a)可以看出，制动压力的增 制动盘的摩擦接触时间会变短以及摩擦面的滑动速
加，无论制动初速度为多大时，曲线的最大变化增幅 度变小，摩擦面的正压力和剪切力更大和更强烈，并
不超过0.03 mm，即磨损量变化量比较小，但整体上磨 且制动盘动能转换为热能的时间更快，则摩擦面温度
损量曲线处于升高的变化状态. 图3(b)所示为远离和 更高，所以刹车片磨粒磨损和热磨损更剧烈. 然而，由
靠近油缸侧刹车片的折线关系图，由图可见磨损量均 文献[16]可知，若制动压力不大于2.6 MPa时，增加制
值曲线均有略微增长趋势. 动压力，摩擦副表面啮合的微凸体和部分不牢固的填
[15]
由摩擦材料(聚合物基体)磨损的定量计算公式 ： 料颗粒都会慢慢脱落，由于压力和剪切力，磨屑变形
进而将在一定程度上降低摩擦副的磨损，而且半金属
a
b c
∆W = αP V t (2)
刹车片中的金属纤维和金属粉体含量较高，利于散
考虑到当摩擦面温度高于摩擦材料粘合剂的热
热，所以在这种情况下刹车片磨损不剧烈. 综上，制动
分解温度时，式(2)中的常数α因材料热分解而会变化，
压力在0.8~1.6 MPa范围内逐渐升高，制动压力值都不
则将式(2)与物理化学中测定活化能的阿伦尼乌斯公
太高，图3(a~b)中磨损量和磨损量均值曲线有比较小
式结合得到：
的增幅，即不足以导致磨损量的较大变化.

a
b c −E/RT
∆W = βP V t e (3) 2.1.2 制动压力对磨损量稳定系数的影响
式中：△W是摩擦材料磨损量，mm；β是常数；P是正压 图3(c)所示为远离和靠近油缸侧刹车片的折线关
力，MPa；a，b，c是常数(由材料种类和摩擦条件确定)； 系图. 由图3(c)可知，磨损量稳定系数均介于0.445~
V是滑动速度，m/s；t是摩擦时间，s；E是摩擦材料产生 0.498之间，与1相差较远.
磨损时的活化能，kJ/mol；e是自然对数的底；R是摩尔 根据磨损量稳定系数反映刹车片磨损量在非固

0.22
0.10
Wear loss in a set of wear test/mm 0.18 80 km/h Mean wear loss/mm 0.09 the cylinder side
40 km/h
(b)
(a)
0.20
Away from the brake pads on
60 km/h
100 km/h
Near the brake pads on the
0.16
120 km/h
cylinder side
0.08
0.14
0.12
0.07
0.10
0.08
0.06
0.06
0.04
0.02
0.00 0.05
0.04
0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 0.8 1.0 1.2 1.4 0.8
Braking pressure/MPa 0.6 (c) Braking pressure/MPa
Sability coefficient of wear loss/mm 0.5 Away from the brake pads on
0.4
Near the brake pads on the
cylinder side
0.3 the cylinder side
0.8 1.0 1.2 1.4 1.6
Braking pressure/MPa

Fig. 3 Relationship between braking pressure and wear performance parameters
图 3 磨损性能参数和制动压力的折线关系图