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离合器摩擦片材料的表面特性和摩擦学性能研究

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离合器 摩擦 磨擦 材料 表面 特性 以及 性能 机能 研究 钻研
资源描述:
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内容简介:
离合器摩擦片材料的表面特性和摩擦学性能研究 摘要 离合器片材料的表面特性和摩擦行为强烈的影响离合器和整个车辆的使用寿命。摩擦板和隔板之间的摩擦系数随着随循环次数而减小。其结果是,随时间的传递扭矩减小。在这项研究中,对离合器板材料的表面特性进行了研究。 块和通用汽车建立的专用夹具被用来测量表面不同接触载荷作用下各个离合器片的材料特性。另外,离合器片摩擦材料的摩擦行为已经开发研究了。一个 摩擦磨损试验机是用来衡量在各种离合器片材料的摩擦特性和干润滑条件。摩擦负载和滑动摩擦速度的对摩擦系数的影响已经被研究。对离合器摩擦特性和摩擦材料表面特性之间的关系进行了探讨。对测试样本进行分析,可以量化磨损量。该研究可以对材料结构和离合器板的性能之间的关系作出更好的解释,以便于用来作为选择和设计离合器的参考。 关键词 :离合器摩擦片材料 摩擦 磨损 表面特征 1 绪论 离合器主要有两部分组成,及摩擦片和压盘。这些压盘依靠和摩擦片接合脱离来传递速度和扭矩。传递到离合器上的扭矩和离合器总摩擦系数成正比。离 合器摩擦片的功用是变速器整体性能的关键,它依赖于滑动速度,正常压力,润滑,温度和离合器表面情况是研究的主要目的。 2007 年, 同事 1报道了比较测试结果与通过标准测试离合器片。他们开发了一个方程式,测量了温度对侧向的磁盘,用盘销实验测试并且得到了相关的摩擦系数与滑动和温度的关系。 工作是对聚合物复合材料摩擦磨损测试离合器衬片材料在无润滑条件下进行 的, 用摩擦计评估对滑动距离的影响,对正常负载和温度以及材料的影响。摩擦计由一个固定加载销滑动对旋转与轴垂直玉磁盘。磁盘上的别针有两个自由度:一个垂直,一个水平 。 2007 年 人 2用针盘实验研究了湿式离合器的摩擦特性。他们开发了摩擦系数,滑动速度和可被用于计算摩擦系数的温度之间的数学表达式。他们还用销盘实验证明,摩擦系数取决于滑动速度和温度,但不能再在离合器片上施加负载 。 在 工作中,特别是在保持架的销盘实验中,以使局部摩擦测试量在湿式离合器系统中使用材料组合研制。在销盘测试中 ,固定销装入轴向,而于旋转磁盘接触,并且插在从所属接触表面的温度在约 热电偶试样上。在开始测试开始时的温度环境条件,滑动速度逐渐增大,然后减小 。 由于摩擦加热速度的增加,试样中的温度随加热速度的增加而增加,随试样加热速度的减小而减小。这个温度被记录下来并且表明了有一个温度延迟。摩擦系数来自这种检测方法与传统检测方法的比较后得来的。据研究,这是摩擦系数保持不变的两种方法。根据研究,负荷对摩擦系数在这两种测量方法中影响不大。然而,摩擦系数却显著依赖于滑动速度和温度。 在 1997 年, 进行了使用湿式离合器试验台实验,可以在接合过程中施加驱动转矩,改变滑动速度、力、以及惯性和润滑。测量数据包括法向力、制动转矩、滑动速度随时间和温度的变化而变化。对摩擦特性以及功率温度的测试是一个近似于对啮合性能的很好近似性测试。 2005 年, 工友 4进行测试以确定对摩擦特性表面粗糙度对湿式离合器的影响。测量表面特性他们用垂直扫描干涉测量。偏斜度、平均坡面和曲面的算术平均曲率等不同参数用于表示离合器的表面特征。然而,他们的测量结果都不能充分的表现离合器片的表面特性。 通过分析和观察离合器摩 擦片实验的不同程序,得出了以下结果: 1) 摩擦系数不取决于负载,但取决于滑动速度和温度,它会随温度的增加和滑 动速度的增加而增加。 2) 摩擦系数在滑动结束后仍保持在稳定阶段。它的稳定水平取决于温度和滑动速度。 3) 对于通过 准试验获得销盘实验结果表明,销摩擦行为的典型特征是一致的。比较销盘实验结果与一个完整摩擦实验后显示两者的相关性。 4) 在盘销机使用离合器摩擦片材料作为磁盘消除了经常观察到在其他的实验中,摩擦材料被减少到一个小样本的上光效果。文献综述表明,很少研究用来了解摩擦片离合器的特性。没有标准的离合器盘表面测 试特征和对离合器摩擦性能的表面特征的关联研究。 当前研究的目标包括: 1)表征方法用于当前汽车变速器的离合器片。 2)行摩擦磨损测试来确定离合器的摩擦特性和磨损性能。 3)定获得的结果之间的相关性从表面特性和摩擦磨损测试。 4)了进一步研究和开发提供一个基线离合器盘。 2 表面特征 验装置 使用 学表面轮廓仪对摩擦片表面粗糙度进表面测量。实验装置如图 1 所示。矩形样品摩擦片进行切割,然后把试样放入样品架,玻璃板用丙酮清洗去除灰尘和异物,否则会导致不准确的表面粗糙的测量。样品架夹持在玻璃板上,摩擦片一起和负载通过拧紧螺栓上的样本保持器施加。链接到负载传感的负载传感器,用于记录施加在试样的力。当测量表面轮廓时,摩擦片试样置于玻璃板上,这有利于负载的应用上的摩擦板和测量下表面特性。通过透射介质( 必要的附加透镜,通过在玻璃进行测量。在这项研究中, 帕经常在实际的传输中使用的最大解除压力施加。 应于 帕的接触压力所施加的载荷是大约 220N。在实际应用中,在离合器盘中的压力变化从零到最大。因此,一系列的负载从零化至 220 10 牛顿为单位,分别在表面特性过程中施加在摩擦片 。 在这项研究中,有几个离合器片材进行了检测。观察所有的材料类似的趋势。因此,只对进行离合器盘 A 的测试数据在这里提出来。 合器从动盘 A 的表面形貌测量 图 2 表示离合器板 A 的表面轮廓,以 10N, 30N 和 50N 施加的载荷从图中可以看出,随着所施加的载荷的增加,在表面压缩,和接触面积(图中红色区域)之间的离合器片和玻璃板增加。图 3 显示了平均粗糙度 着外加负载变化。可以看出平均粗糙度 外加负载增加下降缓慢。图 4 是 变化应用负载的增加。虽然随着 缓慢下降,但 在迅速下降后又达到了最高值。这意味着,变形主要发生在表面轮廓峰,当载荷达到某一点,峰的变形达到最大值并没有产生进一步的变形。这也就意味着实际接触面积不变时所施加的负荷超过一个临界点。对于离合器 A,临界载荷大约为 30N。 3 摩擦和磨损特 性 分润滑的条件下,摩擦实验。 关于城市轨道交通 用微摩擦进行摩擦测试。轨道交通 用微摩擦计具有基座,其用于保持试样。该基地还可以容纳足够的润滑剂在操作过程中淹没标本。一个独特的标本夹往复式摩擦测试使分离器板固定到它上面。标本夹进一步连接到上一级和促进不同参数的测量,如摩擦力,正常负载和摩擦系数。 40毫米的摩擦片标本, 5 毫米和 22 毫米的分离器板标本, 6 毫米板被削减被削减。分离器板标本是钝的边缘,以防止摩擦板被翻转。图 5 防止耕作对试样表面的摩擦片。图 5 显示了一个标本被切断从隔板和类似的加工过程中,然后获得一个摩擦板试样。 摩擦板试样牢固地夹持在基座上,并在隔板样品牢固地保持在上侧试料保持器。试样夹持器的简图表示在图 6。 试件在装配机器前,用丙酮清洁基地,为试样夹从表面清楚杂物,润滑油和污垢。 使用的自动变速器是在流体充分润滑条件下进行的了测试。通用汽车公司的注册商标。使用的润滑剂是在运行测试之前替换为新的润滑剂。润滑摩擦测试在不同负载下进行。每个测试重复了三次。在下列条件下进行润滑剂的摩擦测试:( 1)试验方法为往复实验 ( 2)摩擦片的尺寸为403)隔板尺寸为 14m( 4)接触面积为 30 平方毫米( 5)温度为室温( 6)测试时间 30 分钟( 7)润滑条件为润滑( 8)王府速度 160 转。在往复实验温度和往复速度保持不变。为了研究不同加载对摩擦系数的影响。由于负载施加的表面特性的接触范围不同所以,适用于摩擦实验负荷的范围是不一样的。摩擦实验的负载施加范围是根据摩擦板和隔板板片之间的最大应用压力和接触面积来计算。润滑摩擦实验施加载荷的范围如表一所示。图 7 显示了润滑摩擦实验结果在离合器 A 面的负载。应用负载曲线和摩擦系数与时 间关系绘制。从图上可以看出,在 30 分钟的测试中,摩擦力是非常稳定的,只有微小变化。 曲线的平均摩擦系数与实验负荷如图 8 所示。结果显示出,在负载的整个范围里,测试过程中的摩擦系数是保持不变的。从结果中可以看出,在充分润滑的条件下,摩擦材料的表面特性并不对摩擦性能产生较大影响。 在摩擦实验中,摩擦板样品完全在润滑剂里浸入,这使摩擦板表面必须非常暗。试样的磨损极小,不能测定,并与摩擦测试相关。 干燥条件下进行摩擦实验 湿式离合器通常是湿离合器片。围绕离合器流体的摩擦性能是非常重要的。然而,在发动机运行过程中,变速器、离合器开始在这个阶段以最小的润滑剂操作,离合器的摩擦特性是很重要的。因此,在干燥条件下试验。 除了没有使用润滑油以外,实验条件和干摩擦实验程序是相同的。在进行离合器片上的摩擦实验时,有时不能提供最大的负载,因为在提供最大负载前摩擦片磨损测试就已经完成。因此,负载应用范围从 0 到临界负载( 30N 离合器板 A)。每个标本在特定的负载下,进行了三个摩擦实验平均摩擦系数的考虑和分析。 图 9 显示了干燥条件下, 6N 负载下 对离合器板 A 的摩擦测试结果。从图可以看出在 30 分钟测试期间,摩擦力波动在一定得范围之内。 平均摩擦系数和负载之间的关系如图 10 所示。在干燥条件下,摩擦系数随着载荷的改变而改变。在开始的时候,当载荷增加,摩擦系数急剧下降。然而,当负载接近临界载荷时,摩擦系数的降低减慢并趋于定值。 磨损测量是在摩擦板试样上进行了摩擦实验。测试的结果是在试样上的矩形磨损路径。试样表面的磨损是轻微的,难以对磨损路径和崭新的摩擦板面之间进行区分。然而,可以通过抛光效果被观察到磨损的路径,使它可以衡量磨损。 使用 磨损量等 参数进行测量。图 11 描绘了一些重要的参数,如运行时间 去除的材料,保持润滑剂的归一化体积 低了平均粗糙度 1 是材料填充,试样的磨损量测量公式如下: 磨损量 =( 为磨损表面 损表面) *测量面积 ( 1) 其中测量表面面积是 米 米的这项正在研究中。 图 12 显示材料填充轮廓峰值 少,离合器板 A 随负载增加。图 13 显示了磨损量增加随外加负载的增加。 关的摩擦和表面特性 从结果中可以看出,在干燥实验条件下,当负载低于临界载荷( 30N 对离合器板 ,负载对摩擦系数和摩擦材料的磨损体积都有影响。当负荷增加时,摩擦系数降低,而磨损量增加。根据表面表征结果,随负载的增加,实际接触面积增加,因此,摩擦系数增加。然而结果表明摩擦系数随负载的增加而降低。改摩擦材料的这种行为可以通过试件表面上的效果进行说明。在摩擦实验中,摩擦材料的试样表面是另外一个接触面,从而改变了摩擦材料的表面的粗糙面和光滑面。在这种情况下,干摩擦实验是从去除材料表面的凹凸的过程中完成这种转化。因此,由于表面抛光,配合板的凹凸相互作用进行了大幅度减小负载,这导致摩擦系数降低。 4 结论 本研究完成后作出以下结论: ( 1)表征方法和摩擦磨损试验方法,已经成功开发。这些方法可以被用 于进一步的摩擦擦材料筛选。表征数据库已经开发,可以用于建模。 ( 2) 显示过渡摩擦材料的表面特征。 ( 3)该润滑摩擦实验表明在摩擦系数一致性,适用范围广的负载。干摩擦实验表明由于摩擦材料的抛光效果负荷增加摩擦系数降低。 ( 4)尽管为高摩擦实验,但润滑的标本有非常小的磨损,所以不容易检测到。然而,在干燥条件下下,磨损则增加很多。从测试结果可以看出,磨损体积随负载的增加而增加。 ( 5)表面特性和摩擦材料的磨损性能密切相关,尤其是在干燥条件下。 it is to TM a GM to of In s is to 02 (2013) 13781383on of In Q. no is a 661a in in 2012 , in it on of It is to of on of 007, 1 a on an on of a at is AE 661a. on of of is of by of of of A to of of on of to of a of of be as a 2012 to to on a to of on of of a a on of of n, 8309, 8340, 0123 0120 012of a of of of In no no on of of (1) To et (2013) 13781383 1379in of a be as by 007 2 of a a a be of a to of on on on s a to in In a is in a .3 mm is in at in to as as it a in a to It It on in on 997, 3 a a as as A to a in 005, 4 on a to of To of a of a of of of on (1) on It (2) a It is at a on (3) of 661a a a as (4) as in is on is to a to of 3 a It be of 4of a at a in (2) To (3) To a (4) To a of is 1. a to to on A to a to on a of on is to a In a Pa in to Pa is 20 N. In on to a of to 20 N, 0 N, on as B, A of 2 of at 0 N, 30 N 0 N. it be of on in 1. 2. of 0 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 140 170 220a (m)N)3. a 4. et (2013) 1378138313
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