道路车辆 制动衬片摩擦材料 盘式制动衬片金属镶嵌试验方法 征求意见稿

1GB/TXXXXX—202X道路车辆制动衬片摩擦材料盘式制动衬片金属镶嵌试验方法本文件规定了盘式制动衬片金属镶嵌试验方法的试验设备、试验条件与试验准备、试验程序、试验报告。本文件适用于盘式制动衬片金属镶嵌试验。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T5620道路车辆汽车和挂车制动名词术语及其定义3术语和定义GB/T5620中界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1金属镶嵌metalpick-up（MPU）制动盘材料嵌入在制动衬片材料表面，形成高硬度的结块或压实。3.2沟槽groove由深度超过几十微米的金属镶嵌（MPU）引起的制动盘表面圆周方向的缺陷。3.3摩擦值frictionvalueμ所有瞬时摩擦值按时间的平均值。注：在制动达到设定点（压力或减速度）的95%至下降到设定点的95%范围内进行评估，按公式（3.4瞬时摩擦值instantaneousfrictionvalue2GB/TXXXXX—202X*μ在任何特定时间点，瞬时输出力矩与瞬时输入压力的比值。3.5步骤step试验过程中对不同试验单元（3.6）排列的序号。3.6试验单元section一组在相同条件下或执行特定程序的相似制动应用。3.7刹停制动brakestop将试验速度减速至0.5km/h的制动方式。3.8减速制动brakesnub将试验速度减速至速度高于5km/h的制动方式。3.9磨合试验burnishsection一系列的刹停制动(3.7)或减少制动(3.8)，以调整摩擦对偶结合面并产生稳定的摩擦系数，并在制动衬片和制动盘之间形成稳定的摩擦层。3.10水和盐水试验waterandsaltwatersection在制动衬片和制动盘表面之间添加水或盐水，进行一系列的减速制动（3.8）。注：为了生成金属拾取（MPU3.1）并评估潮湿条件下的摩擦水平。3.11高温和压力试验heatandpressuresection在提高初始制动温度（300℃以上）和增加制动压力（高达5MPa）的条件下，进行一系列减速制动（3.8），以模拟超重或超负荷情况下的制动。3GB/TXXXXX—202X3.12低载荷和压力试验lowloadandpressuresection在低载荷和制动压力下，进行一系列减速制动（3.8），产生大量磨损碎片。4符号和缩略语下列符号和缩略语适用于本文件（见表1）。表1符号和缩略语ApmmIMdPPtRefRmVPZm/sμ-μ*-η%-℃---5试验设备5.1试验设备为惯性制动台架，其性能指标应满足本标准各项试验要求。5.2试验设备应能连续记录下列参数，且测量误差应满足下列要求：——制动输出力矩为±1.5%；——制动管路压力为±1.5%；——试验台主轴转速为±1.5%；——制动时间为±0.01s；——制动盘温度为±1.5%。4GB/TXXXXX—202X6试验条件与准备6.1制动试验惯量在减速水平为0.3g（2.94m/s²)和车辆总质量的条件下，根据实际制动力分布计算出试验惯量。如果实际制动力分布未知，则使用以下方法：——前轴惯量：使用总车重一半的75%和轮胎滚动半径来计算；——后轴惯量：使用总车重一半的25%和轮胎滚动半径来计算。6.2压力上升速率所有制动的压力上升速率应为3MPa/s。6.3最大压力施加于制动器上的最高压力可能会低于本标准规定的压力,以适应具体的制动器配置或制动系统设计参数。6.4采样率压力和力矩的采样率应至少为100Hz。6.5初始制动温度初始制动温度应为制动开始时制动盘的实时温度。6.6制动温度测量在制动盘外表面摩擦路径中心（0.5±0.1）mm深处安装一个热电偶，初始制动温度为制动盘热电偶测得的温度。额外的热电偶可安装在制动衬片外表面中心，距离摩擦材料表面1mm深处。如果制动衬片中心存在凹槽，热电偶应离凹槽至少5mm(在径向中心线方向上)。如果制动衬片中心处存在凹槽、卡钳棘爪或其他制动装置影响热电偶的安装，则将热电偶安装在制动衬片后缘。6.7冷却空气条件每种试验类型(高温和压力试验、水和盐水试验、低载荷和压力试验)的冷却空气条件(速度、温度、湿度)参见表1～表4。冷却空气的精度应满足以下条件：——温度：±2℃（强制——湿度：±5%（可选）；——风速：±3km/h或流量（强制）。6.8冷却空气流速或流量在管路中测量的冷空气速度或流量以km/h或m3/h来表示。管路出口与试验装置的距离应为300mm～400mm。如需详细资料,以确定空气流量,空气速度、管径,管口离制动器的距离的近似关系。见附录B。6.9排气条件5GB/TXXXXX—202X排气功率应高于冷却空气功率，以保持试验舱内负压。6.10温度和绝对湿度(湿度比)的设定应记录所有制动过程制动开始时的冷却空气温度（强制）和绝对湿度（可选）平均值。以海平面测量冷却空气标称温度为20℃士5℃,绝对湿度为7.29g/kg(8.68g/m3)。使用适当的湿度表可以查找20℃以外的其他温度或其他海拔高度时的操控界限。6.11两次制动之间台架的转速对于每种试验类型(高温和压力试验、水和盐水试验、低载荷和压力试验)，在两次制动之间的冷却时段，台架的转速参见表1～表4。6.12制动器位置设置默认使用转向节夹具，也可选择通用夹具（夹板），参见图1和图2。图1转向节夹具示例图6GB/TXXXXX—202X图2通用夹具示例图制动器在转向节夹具上的位置与在车辆上位置相同；对于通用夹具，宜与车辆上的位置相同。在试验期间保持制动器位置不变。6.13相对于制动装置的空气方向试验报告应记录冷却空气进口方向(垂直或水平)和相对于测试车辆侧面的方位(前、后、顶部或底部)。试验期间保持方向不变。6.14磨损测量磨损测量是可选项目。如果测量，则应测量并记录初始和最终制动盘和制动衬片的厚度和质量。测量精度应满足以下要求：——制动衬片：厚度测量精度为0.01mm，质量测量精度为0.1g；——制动盘：厚度测量精度为0.001mm，质量测量精度为0.1g。6.15制动盘轴向跳动制动盘初始轴向跳动(LRO)不应超过50µm，测量位置在制动盘外侧距摩擦表面10mm处。6.16制动卡钳、制动盘状况用于试验的制动盘应为新的并符合原装件（OE）要求。试验通常使用新制动卡钳，如果供需双方达成一致，也可使用旧制动卡钳。6.17高温制动程序通过压力和初始制动温度来控制高温制动程序。6.18水的规格7GB/TXXXXX—202X使用自来水，宜使用水容器将水温调节至15℃~25℃。整个试验期间水温应持在同一水平。对于6.7，较低温度也是可接受的（低至7℃)。6.19喷嘴的规格喷嘴的流速应为0.45L/min～0.65L/min。喷嘴的喷射角度和喷射宽度为90°。如果台架设计或可用空间有要求，也采用其他喷射角度和宽度。喷水模式应均匀地喷洒于整个制动盘的宽度。喷嘴应在目标表面上产生平坦的条形喷洒图案。喷嘴设置见第7章。6.20盐水的规格6.20.1推荐方案参照附录D的要求，使用5%的氯化钠（NaCl）溶液。水的规格见6.18。6.20.2替代方案试验可使用含有以下成分的市售盐溶液：——至少96%的NaCl；——以下每种成分少于0.5%：氯化钙、硫酸钙、碳酸钙、氯化镁、硫酸镁和氯化钾；——5%的溶液，水的规格见6.18。6.21噪音、振动和粗糙度（NVH）的测量噪音、振动和粗糙度的测量是可选项目，同时测量应有助于识别由MPU引起的噪声事件。NVH测量设置如下：——采样频率：至少44kHz；——麦克风位置：距轮毂上方0.5m、外侧0.1m处；——加速度计位置：锚架的前侧；——对于高达20kHz、分辨率为800条谱线的噪音，使用50%重叠的汉宁窗。当麦克风和加速度计测量的频率差不大于25hz时，制动事件有噪声。6.22数据收集应配备惯性制动台架数据采集系统，能自动和实时地采集以下数据：a）时间；b）驱动轴转速（车辆等效速度）；c）液压；d）制动力矩；e）制动盘温度；f）制动液排量；g）冷却空气温度；h）冷却空气速度和流量；i）冷却空气的绝对湿度；j）识别特殊试验单元和制动方式。7试验程序8GB/TXXXXX—202X7.1基本信息附录A包含有关MPU形状的信息。附录B提供了报告模板。附录C为冷却空气速度和流量的参考计算，附录D为水和盐水的规格。7.2试验程序：“高温和压力试验”高温和压力试验步骤概述见表1。表1高温和压力试验步骤概述10025视觉检查；使用制动衬片表面的照片即可。在不拆卸的情况下记录制动35第一次制动<视觉检查；45第一次制动<视觉检查；拍摄制动衬片表面和制动盘摩擦区域的照片，以识别金属镶嵌（MPU）和沟槽。对于中间部分的检查，使用制动衬片表面的照片即可。在不拆卸的情况下记录制动55第一次制动<视觉检查；拍摄制动衬片表面和制动盘摩擦区域的照片，以识别金属镶嵌（MPU）和沟槽。对于中间检查，使用制动衬片表面的照片即可。在不拆卸的情况下记录制动9GB/TXXXXX—202X675视觉检查；拍摄制动衬片表面和制动盘摩擦区域的照片，以识别金属镶嵌（MPU）和沟槽。对于中间部分的检查，使用制动衬片表面的照片即可。在不拆卸的情况下记录制动855第一次制动<视觉检查；拍摄制动衬片表面和制动盘摩擦区域的照片，以识别金属镶嵌（MPU）和沟槽。对于中间部分的检查，使用制动衬片表面的照片即可。在不拆卸的情况下记录制动955第一次制动<视觉检查；拍摄制动衬片表面和制动盘摩擦区域的照片，以识别金属镶嵌（MPU）和沟槽。对于中间部分的检查，使用制动衬片表面的照片即可。在不拆卸的情况下记录制动55第一次制动<拍摄制动衬片表面和制动盘摩擦区域的照片，以识别金属镶嵌（MPU）和沟槽。对于中间部分的检查，使用制动衬片表面的照片即可。在不拆卸的情况下记录制动7.3试验程序：“水和盐水试验”7.3.1程序1（核心或早期开发测试）程序1试验步骤概述见表2。GB/TXXXXX—202X表2程序1试验步骤概述水1关2关制动盘表面（沟槽；粗糙度）和制动衬片表面检查（是否存在金属3关制动盘表面（沟槽；粗糙度）和制动衬片表面检查（是否存在金属宜使用喷射角度和喷射宽度为45°的喷嘴。如果台架设计或可用空间有要求，其他设置亦可。喷嘴的喷洒模式应在目标表面产生一个平坦的条形喷洒图案。将喷嘴放置在有效半径附近，距离取决于制动盘表面宽度（能够均匀地覆盖整个制动盘表面宽度距卡钳中心线180°（见图3）。水（或盐水）以（0.55±0.1）L/min流量喷洒制动盘内外表面。图3程序1试验设置示意图GB/TXXXXX—202X7.3.2程序2（DVP程序；也可用于车辆测试）程序2试验步骤概述见表3。表3程序2试验步骤概述水1两次制动间隔将冷却空气20将喷水与制动应用相结视觉检查拍摄制动衬片表面和制动盘摩擦区域的照片，以识别金属镶嵌（MPU）和沟槽。对于中间检查，使用制动衬片表面的照片即可。在不拆卸的情况下记录制动GB/TXXXXX—202X表3（续）水30将喷水与制动应用相结视觉检查拍摄制动衬片表面和制动盘摩擦区域的照片，以识别金属镶嵌（MPU）和沟槽。沿径向（两个摩擦面4一次制动开始到下次制动开将冷却空气视觉检查拍摄制动衬片表面和制动盘摩擦区域的照片，以识别金属镶嵌（MPU）和沟槽。对于中间检查，使用制动衬片表面的照片即可。在不拆卸的情况下记录制动GB/TXXXXX—202X表3（续）水5%的盐水开/关0按照以下规与制动应用视觉检查拍摄制动衬片表面和制动盘摩擦区域的照片，以识别金属镶嵌（MPU）和沟槽。对于中间检查，使用制动衬片表面的照片即可。记录制动盘的摩宜使用喷射角度和喷射宽度为90°的喷嘴。如果台架设计或可用空间有要求，其他设置亦可。喷嘴的喷洒模式应在目标表面产生一个平坦的条形喷洒图案。将喷嘴放置在有效半径附近，距离取决于制动盘表面宽度（能够均匀地覆盖整个制动盘表面宽度距卡钳中心线30mm（见图4）。水（或盐水）以（0.55±0.1）L/min流量喷洒制动盘内外表面。GB/TXXXXX—202X图4程序2试验设置示意图7.4试验程序：“低载荷和压力试验”低载荷和压力试验按照表4循环运行，总共五次。表4程序概述1磨合（低载荷和压力循23第一次制动8试验报告8.1概述GB/TXXXXX—202X报告模板参见附录B。8.2试验信息8.2.1记录并报告制动参数、试验惯量、滚动半径、制动卡钳、试验设置、总试验运行时间以及试验过程中的任何偏差或异常。8.2.2记录制动钳、制动盘和制动衬片的零件号，记录制动盘和制动衬片的批号，描述制动盘的磨削情况，包括工具和工艺参数（见建议模板）。8.2.3记录试验前制动盘表面粗糙度，轮廓算术平均偏差是必选项，其余是可选项。8.2.4记录喷水嘴安装在台架上的相关情况（仅水和盐水条件下MPU试验程序）。记录喷水量（以L/min为单位，内外两表面的总量）和水温。记录空气管道位置和冷却空气的温度和湿度。8.2.5试验照片8.2.5.1制动衬片照片照片应清晰显示制动衬片材料表面（试验中所有的制动衬片这些照片用于评估金属镶嵌（MPU）的数量和面积（最小分辨率1600×1200）。记录照片的分辨率，照片应包含照相尺（见图5）。图5照相尺8.2.5.2制动盘照片照片应清晰显示了制动盘表面（内外两表面）的状况/沟槽（最小分辨率1600×1200），记录照片的分辨率。8.2.6制动衬片金属镶嵌（MPU）数量和面积的评估由于金属镶嵌（MPU）产生的机制不同，金属镶嵌（MPU）的形状、数量、尺寸和硬度可能不同，因此需要对制动衬片表面金属镶嵌（MPU）进行评估。制动衬片金属镶嵌（MPU）的尺寸评估方法见图6。此外，如果在制动应用过程中金属镶嵌（MPU）从表面脱落（制动衬片材料中可见的“坑”或“彗星”形状），通过以下方法计算该金属镶嵌（MPU）的面积：金属镶嵌（MPU）面积=b×b，式中b=0.7×坑/彗星形状的宽度。GB/TXXXXX—202Xx、y图6制动衬片材料中金属镶嵌（MPU）尺寸的评估方法8.2.7制动盘表面轮廓的评估制动盘表面磨损情况通过沟槽数量、沟槽的宽度和深度来反应。图7和图8显示了制动盘沟槽的宽度和深度。建议对整个制动盘轮廓进行测量。制动盘沟槽可通过其他方式进行评估（可选如粗糙度测量设备。试验完成后，记录制动盘表面的沟槽深度（单位：µm），见图7。XY1图7制动盘表面轮廓径向测量和沟槽深度测量示例图记录被沟槽覆盖的制动盘表面宽度（每个摩擦面分别报告），见图8。GB/TXXXXX—202XXY12图8制动盘表面轮廓径向测量和沟槽宽度测量示例图8.3图形报告在整个试验中，以下项目应以图形形式呈现：a）对于有意义的制动应用，瞬时减速度；压力；液体消耗量；制动温度和摩擦系数；水/盐水“开/关”（如适用）：相应的图表上可包括适用或参考的摩擦系数：摩擦值按公式（1）计算：μ=………（1）式中：Md——测量力矩；pptAprefη——施加的压力；——产生制动力矩所需的起始压力或最小压力；——活塞总面积；——制动有效半径；——制动效率。摩擦值：计算和报告标准摩擦值（按时间）。区分干燥和湿式制动应用（在“水和盐MPU”试验中）；c）标记按时间计算的平均摩擦值。8.4冷却空气的条件和喷水应记录并报告冷却空气的方向和方位。应报告喷水装置、水量和温度以及喷嘴位置。GB/TXXXXX—202X8.5每次制动应用的表格数据除非另有规定，否则应以表格形式记录整个试验和每次制动应用中的以下项目：a）制动和释放速度。b）平均摩擦值；最大摩擦值和最小摩擦值；力矩和压力；c）制动盘（必选项）和制动衬片（可选项）处的初始温度和最终制动温度；d）最大制动液排量（可选项e）冷却空气速度；温度和湿度；f）水温和流速（如适用）。8.6磨损测量；制动衬片和制动盘外观报告制动盘和制动衬片厚度及质量的损失。除金属镶嵌（MPU）外，应记录并报告制动盘和制动衬片上的任何裂纹、脱落、分层或任何异常情况。GB/TXXXXX—202X金属镶嵌（MPU）形状A.1不规则形金属镶嵌（MPU）在潮湿条件下，特别是对于低钢摩擦材料，通常会观察到不规则形金属镶嵌（MPU见图A.1）。图A.1不规则形金属镶嵌（MPU）A.2鱼形金属镶嵌（MPU）在干燥和高制动温度条件下，特别是无石棉有机（NAO）摩擦材料，通常会观察到鱼形金属镶嵌（MPU）（见图A.2）。图A.2鱼形金属镶嵌（MPU）GB/TXXXXX—202XA.3箭头形金属镶嵌（MPU）在干燥和低负荷制动条件下，特别是低钢摩擦材料，通常会观察到箭头形金属镶嵌（MPU见图A.3）。图A.3箭头形金属镶嵌（MPU）GB/TXXXXX—202X报告模板B.1报告模板内容（表B.1）金属镶嵌（MPU）报告模板的内容参见表B.1。表B.1金属镶嵌（MPU）报告模板的内容图√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√B.2模板表格模板表格内容参见图B.1～B.14。GB/TXXXXX—202X图B.1通用金属镶嵌（MPU）试验报告模版—“技术参数表”GB/TXXXXX—202X图B.2通用金属镶嵌（MPU）试验报告模版—“试验设置表”图B.3通用金属镶嵌（MPU）试验报告模版—“侧向尺寸偏差，制动盘厚度变化图”GB/TXXXXX—202X图B.4通用金属镶嵌（MPU）试验报告模版—“磨合数据图”图B.5水和盐水条件下金属镶嵌（MPU）试验报告模版—“停止数据图”GB/TXXXXX—202X图B.6金属镶嵌（MPU）试验报告模版—“制动盘和制动衬片的详细可视化”图B.7水和盐水试验金属镶嵌（MPU）试验报告模版—“水和盐水试验镶嵌（MPU）评估”GB/TXXXXX—202X图B.8湿式金属镶嵌（MPU）试验报告模版—“高温和压力试验金属镶嵌（MPU）评估”图B.9湿式金属镶嵌（MPU）试验报告模版—“低载荷和压力试验金属镶嵌（MPU）评估”GB/TXXXXX—202X图B.10通用金属镶嵌（MPU）试验报告模版—“试验精度表”图B.11通用模板模版—“制动衬片磨损测量”GB/TXXXXX—202X图B.12通用模板模版—“制动盘磨损测量”图B.13通用模板模版—“制动盘和制动衬片状况评估”GB/TXXXXX—202X图B.14通用金属镶嵌（MPU）试验报告模版—“表格数据”GB/TXXXXX—202X（资料性）冷却空气速度和流量的参考计算C.1概述公式（C.1）至公式（C.3）用于估算制动前的冷却空气速