陶瓷基摩擦材料与其摩擦副温度场分析

《陶瓷基摩擦材料与其摩擦副温度场分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、目录4．1．2制动摩擦副温度场的基本方程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯484．2几何和数学模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．494．2．1几何模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯494．2．2数学模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯504．3制动器摩擦副热物性参数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．504．4基本方程和边界条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．514．5温度场计算的网格模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．524．6制动器瞬

2、态温度场的分布情况分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．524．6．1制动盘和摩擦片的三维周向温度分布⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯534．6．2制动盘和摩擦片轴向和径向温度分布⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯634．7热物性参数对摩擦副温度场的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．694．8陶瓷基摩擦材料的台架实验研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．724．9本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．81第5章结论与展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．825．1结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

3、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．825．2创新点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．845．3展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．84致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．86参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．87攻读学位期间的研究成果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．91VII第1章绪论1．1研究背景与意义摩擦材料是用在汽车、火车、飞机、风电等制动机械上，依靠摩

4、擦副产生摩擦力来达到制动和传动作用的部件材料。作为制动器的核心部件，它有制动器衬片和离合器面片两种类型，也就是我们通常所说的刹车片和离合器片。几乎所有机器设备和车辆都需要有制动或传动装置。各种机械设备与车辆利用摩擦材料的制动或传动作用来安全可靠地工作，故摩擦材料既应用广泛又起着关键的作用。目前，交通道路发展迅速，相继产生的如汽车、火车等交通工具也向着高速化、重载化方向发展，重载高速化意味着机械装置的制动速度更高，进而会产生更高的温度，这就要求摩擦材料在更高的温度下依然保持较好的摩擦磨损性能。常用的摩擦材料

5、种类主要包括石棉类、金属基类、半金属基类、非石棉有机类、碳／碳复合类和陶瓷基类摩擦材料。石棉被确认为是一种强致癌工业原料后，无石棉摩擦材料成为主流。对于金属基摩擦材料，如铁基摩擦材料摩擦系数较高、耐热性好、强度高和成本低，但易与对偶件产生粘着，高温下(600。C以上)摩擦系数的稳定较差，耐磨性差，摩擦表面易氧化。与铁基摩擦材料相比，铜基摩擦材料具有许多优点，如良好的导热性能，稳定的摩擦系数，低磨损率，但成本比铁基摩擦材料贵且高温性能不够稳定。而半金属摩擦材料则具有良好的导热性和耐磨性，摩擦系数高，但在温度

6、350℃以上，摩擦性能也不够稳定，在制动过程中，常出现热衰退率、硬度高等问题，用碳纤维增强碳基体的C／C复合摩擦材料，具有高温下(2000。C)热稳定性好、耐磨损性和密度低等优点。但在常温潮湿的环境下，摩擦表面容易氧化，强烈影响摩擦系数的稳定性和磨损率，并且制备周期长和成本较高，陶瓷基复合摩擦材料具有密度低，高耐磨性，高温性能稳定甚至可以达到1000℃以上，目前以陶瓷为基体复合摩擦材料研究主要集中在SiC、A1203等几种陶瓷材料上。但陶瓷摩擦材料也存在着一些问题，最主要的是韧性差，在制动性能方面也存在摩

7、擦衰退现象以及机械强度不足等缺陷。除了材料本身的结构特性，摩擦材料的摩擦磨损特性受还与制动过程的制动载荷、制动速度、环境气氛以及第1苹绪论温度等诸多因素有关。温度相对于其他因素研究的相对比较少，而又是对摩擦磨损特性的影响的关键因素。在干摩擦条件下制动时，由于接触处的高温超过了摩擦片材料中低熔点组分的熔点，组分开始熔化，在法向和切向力的作用下，熔化的组分逐渐被展平而产生润滑作用，润滑点的扩展而形成“润滑膜”。这对减少制动副的磨损是有益的，将严重地影响制动的可靠性，使摩擦系数下降、制动性能降低，高温也会产生热

8、弹。陛变形，这也是造成“热衰退”的重要原因之一。因此，在干摩擦条件下，有必要深入了解摩擦材料的温度场及其特点，为制动器的设计和材料的选择提供理论依据。1．2摩擦材料1．2．1摩擦材料的技术要求随着汽车、火车的重型化和高速化，它们的运行工况变得更加苛刻。为了使制动系统或摩擦传动系统的有更高的安全性和可靠性，必须对摩擦材料的性能提出更高的要求【1]：(1)足够而且比较平稳的摩擦系数摩擦系数作为摩擦材料重要的性能指标，关系到制动器工