制动器的选择与设计

用于制动器的摩擦材料，通常在很高的剪力和温度条件下工作。要求这类材料能吸收动能，并将动能转化为热散发到空气中。其工作温度和温升速度是影响性能的主要因素，制动器工作时，吸收的能量越大，完成的制动时间越短，则温升越高。摩擦材料的工作温度如超过其许用工作温度，性能会显著恶化。对摩擦材料的基本要求如下：

① 摩擦因数高而稳定，具有良好的恢复性能；

② 耐磨性好，允许压强大，又不损伤对偶材料；

③ 有一定的耐油、耐湿、抗腐蚀及抗胶合性能；

④ 有一定的机械强度和良好的制造工艺性。

在摩擦面上开槽可以储集侵入的灰尘等脏物而减轻磨损。

表1　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　摩擦材料的种类

类 别

基 材

黏合剂

硬度(HBS)

抗剪强度

/MPa

抗压强度

/MPa

摩擦因数

(干式)

线膨胀系数

20~500℃

主要特性及用途

20℃时

60℃时

金

属

粉

末

冶

金

材

料

铜基

粉末

烧结

18~20

25~28

93~117

245~274

0.25~0.35

17.6×10^-6~22×10^-6

高速、高温时摩擦因数稳定且较高，耐高温、耐磨、许用压强可达2.74~ 3.92MPa。多用于重载荷的盘式制动器和重型汽车制动器

铁基

粉末

烧结

50~150

294~686

0.2~0.6

石

棉

制

品

及

其

牌

号

100

石棉

绒、

石棉

布、

带

橡胶或

树脂

布氏

硬度

/N·

cm^-2

80±20

冲击

强度

/N·m

·cm^-2

≥196

吸水

(油)

率

/%

≤0.3

(0.5)

工作

温度

120℃/

250℃/

300℃

0.42/

0.35—

磨损率

/mm·

(30

min)^-1

布

绒

石棉纤维掺以一定的棉花，按需要在纺织时加入锌丝或铜丝织成布或带，再经黏合剂和充填物混合浸渍，干燥、热压制成。石棉绒的制法与石棉布类似，但不必织成布，是将绒经黏合，加添加剂经热压而成。这类制品各牌号分别制成轻、中、重型机械制动器

0.05

0.16

274

350±50

≥39.2

≤0.5

0.45/

0.40—

0.04

0.07

307

250±50

≥39.2

≤0.5

0.45/

0.45—

0.04

0.07

507

380±50

≥49

≤0.4

0.5/—

/0.45

0.04

0.09

513

100±20

≥78.4

≤0.4

0.48/—

/0.47

0.03

0.09

碳-碳摩擦材料

碳纤维

树脂

烧结

是新型摩擦材料，以碳纤维做增强剂，用有机高分子化合物黏结后焙烧而成。耐热性能好(可达800~1000℃)耐磨损，密度小，单位面积吸收功率高，在摩擦材料中性能最好

用于飞机制动器的摩擦材料

烧结

陶瓷

无机物

烧结

用于超音速飞机上、超重载荷制动器的摩擦材料

表2　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　摩擦副计算用数据(推荐值)

摩擦材料

对摩

材料

块式制动器

带式制动器

盘式制动器

摩擦因数

μ

许用

温度

t/℃

停止式

滑摩式^①

停止式

滑摩式

干  式

湿  式

p_p

(pυ)_p

p_p

(pυ)_p

p_p

(pυ)_p

p_p

(pυ)_p

p_p

(pυ)_p

p_p

(pυ)_p

干 式

湿 式

铸铁

钢

2

5

1.5

2.5

1.5

2.5

1

1.5

0.2~0.3

0.6~0.8

0.17~0.2

0.06~0.08

260

钢

钢或

铸铁

2

1.5

1.5

1

0.2~0.3

0.6~0.8

0.15~0.18

0.06~0.08

260

青铜

钢

0.2~0.3

0.6~0.8

0.15~0.2

0.06~0.11

150

石棉树脂^②

钢

0.6

5

0.3

2.5

0.6

2.5

0.3

2.5

0.2~0.3

1.4

0.6~0.8

0.35~0.4

0.10~0.12

250

石棉橡胶

钢

5

2.5

0.6

2.5

0.3

2.5

1.4

0.4~0.43

0.12~0.16

250

石棉铜丝

钢

5

2.5

0.6

2.5

0.3

2.5

1.4

0.33~0.35

—

—

石棉浸油

钢

0.6

5

0.3

2.5

0.6

2.5

0.3

2.5

0.2~0.3

1.4

0.6~0.8

0.3~0.35

0.08~0.12

250

石棉塑料

钢

0.6

5

0.4

2.5

0.6

2.5

0.4

2.5

0.4~0.6

1.4

1.0~1.2

0.35~0.45

0.15~0.20

① 此处为通称，垂直制动时称下降式。②即石棉树脂刹车带。

注：p_p为许用压强，单位为MPa；(pυ)_p为许用值，其单位为MPa·m/s。