盤式製動器摩擦塊偏磨的影響因素研究
科學發展
作者：張觀會
摘 要：製動器是以摩擦方式產生製動力、將汽車動能轉化為熱能而散發出去的機構，因此從某種意義上說，製動器效能主要取決於摩擦材料的性能。而摩擦塊的工作狀態將直接影響摩擦材料性能的發揮，因此摩擦塊發生偏磨，將影響製動器的製動性能及使用壽命。因此，文章從多個方麵分析了影響盤式製動器摩擦塊偏磨的因素，以期對提高製動器使用壽命具有重要的意義。
關鍵詞：盤式製動器；摩擦塊偏磨；影響因素
汽車的製動過程從能量觀點來看，是將汽車的機械能（動能和勢能）的一部分或全部，通過製動器的摩擦轉變為熱能，並向大氣耗散的過程。因此從某種意義上說，摩擦塊的工作狀態將直接影響製動器效能。如果摩擦塊發生偏磨，則製動力矩輸出不均、製動不平穩，產生製動跑偏、製動噪音與振動等一係列不良現象。由於摩擦塊某些偏磨是由非正常情況引起，將會嚴重損壞製動器相關零部件，甚至影響製動效果或導致製動失效，極大縮短盤式製動器使用壽命。因此研究摩擦塊偏磨機理，盡量減小異常情況引起偏磨的可能，控製製動器係統原因造成的不可避免的偏磨，將摩擦塊偏磨危害降到最低，對盤式製動器的發展有非常積極的意義。
1 製動器的製動過程引起的摩擦塊偏磨
由滑動鉗盤式製動器的工作原理可知，製動啟動時，高壓製動液注入卡鉗體與活塞之間的密封腔，內摩擦塊在活塞推動下先壓靠到製動盤。製動液在推動活塞的同時，對卡鉗體也施加了反作用力。當推動卡鉗滑動的阻力小於製動液施加的反作用力時，卡鉗體便相對於製動盤滑動，並帶動與卡鉗位置固定的外摩擦塊壓向製動盤。隨著活塞相對於卡鉗繼續向外推動，內、外摩擦塊緊緊壓住製動盤，最後達到內、外摩擦塊上的製動力相等。
因此在製動過程中，內摩擦塊比外摩擦塊接觸製動盤時間長，磨損得多一些。若卡鉗體滑動順暢，不產生拖滯，在正常情況下，內摩擦塊比外摩擦塊磨損速度快。但整個製動過程時間很短，僅持續幾秒鍾，因此內外摩擦塊的偏磨量並不大。
2 製動盤厚度不均引起的摩擦塊偏磨
汽車的製動過程從能量觀點來看，是將汽車的機械能（動能和勢能）的一部分或全部，通過製動器的摩擦轉變為熱能，並向大氣耗散的過程。這種能量轉換和耗散的大小，反映了製動器的能量負荷。它與汽車的重力、製動時速度變化範圍、製動減速度等因素有關，同時造成製動器摩擦副的發熱、溫度升高和磨損，並影響到汽車的製動性能和製動器的壽命。在汽車緊急製動時，製動時間短，製動器幾乎承擔了全部動能的轉換和耗散任務，能量負荷最大。
製動盤在工作時不僅受到製動塊作用的很大的法向力和切向力，而且還承受比製動鼓大得多的熱負荷，其表麵最高溫度可達到800℃，在高溫作用下可能翹曲，從而產生摩擦噪聲和刮傷。
如果製動盤因各種原因產生厚度不均（DTV-disk thickness variation）摩擦塊在製動過程中便不能均勻接觸製動盤，隻能在接觸到的部分緊壓製動盤，造成接觸部分材料的快速磨損，引起摩擦塊的偏磨。
3 製動器拖滯引起的摩擦塊偏磨
3.1卡鉗重心不平穩引起的製動器拖滯
在盤式製動器中，製動盤與摩擦塊之間在未製動的狀態下應有工作間隙，以保證製動盤能自由轉動。一般說來，液壓盤式製動器（Hydraulic Disc Brake，簡稱HDB）的設定間隙為0.lmm-0.3mm（單側為0.05mm-0.15mm）。氣壓盤式製動器（Air Disc Brake，簡稱ADB）的設定間隙為0.8mm-1.2mm（單側為0.4mm-0.6mm）。此間隙的存在有導致踏板或手柄的行程損失的可能，因而間隙值應盡量小。考慮到在製動過程中摩擦副可能產生熱應力變形和機械變形，因此，製動器在冷卻狀態下設定的間隙值要通過試驗來確定。