Оцінка відносного зносу гальм транспортних засобів

Abstract

Розглянуто напрямки щодо зниження швидкості зношування фрикційних пар гальмівних механізмів автомобілів для підвищення їх довговічності в процесі експлуатації, актуальним серед яких є відносна оцінка зносу однойменних тіл тертя з різною площею фрикційного контакту у тому ж габаритному об’ємі, що й оригінал. Застосування такого підходу дозволить знизити величину тиску на поверхнях тертя та швидкість зношування під час екстрених гальмувань транспортних машин. В основу поставлена задача зниження зносу гальмівних механізмів в процесі експлуатації, за рахунок оптимізації профілю фрикційної накладки і ротора, які утворюють поверхню тертя. Мета досягається тим, що на поверхнях тертя спряжених деталей «ротор– накладка» застосовується не плоский, а спеціальний макропрофіль, за рахунок якого збільшується площа поверхонь тертя без зміни габаритних розмірів тіл тертя, що в кінцевому результаті приводить до зменшення тиску на поверхнях тертя, та, як наслідок, – зниження швидкості зносу. Як для дискових гальмівних механізмів-оригіналів, так і для барабанних гальморигіналів, ширина колодки, обмежена внутрішнім і зовнішнім радіусами, у першому випадку, та шириною внутрішньої поверхні тертя барабана – у другому, є незмінною. Але при застосуванні спеціального макропрофіля (криволінійного, трапеце-, торовидного та ін.) поверхонь тертя у таких гальмівних механізмах, зростає ширина фрикційного контакту. При цьому зменшується тиск на поверхнях спряжених деталей «ротор–накладка», який за рахунок більш повного прилягання поверхонь тертя створює умови для зменшення по величині та більш рівномірного розподілу температурного градієнта, що розподіляється по більшій площі фрикційного контакту, забезпечуючи більш стабільний коефіцієнт тертя ковзання. Це у кінцевому результаті приводить до підвищення стабільності функціонування гальм, особливо при циклічних гальмуваннях транспортних засобів, та зниження швидкості зношування поверхонь фрикційного контакту. Теоретичні дослідження представлено у вигляді діаграм відносного зносу та аналітичних залежностей, одержаних на основі теорії тертя І.В. Крагельського, які дозволяють оцінити можливу абсолютну та відносну величину зносу поверхонь тертя гальм транспортних засобів.

Рассмотрены направления по снижению скорости износа фрикционных пар тормозных механизмов автомобилей для повышения их долговечности в процессеиэксплуатации, актуальным среди которых относительная оценка износа одноименных телтрения с разной площадью фрикционного контакта в том же габаритном объеме, что иоригинал. Применение такого подхода позволит снизить величину давления наиповерхностях трения и скорость износа при экстренных торможений транспортныхиавтомобилей. В основу поставлена задача снижения износа тормозных механизмов в процессеэксплуатации, за счет оптимизации профиля фрикционной накладки и ротора, которыеиобразуют поверхность трения. Цель достигается тем, что на поверхностях трения сопряженных деталей «роторнакладка» применяется не плоский, а специальный макропрофиль, за счет которого увеличивается площадь поверхностей трения без изменения габаритных размеров тел трения, что в конечном итоге приводит к уменьшению давления на поверхностях трения, и как следствие - снижение скорости износа. Как для дисковых тормозных механизмов-оригиналов, так и для барабанных тормозов-оригиналов, ширина колодки, ограничена внутренним и внешним радиусами, в первом случае, и шириной внутренней поверхности трения барабана - во втором, неизменна. Но при применении специального макропрофиля (криволинейного, трапеце-, торовидного и др.) Поверхностей трения в таких тормозных механизмах, растет ширина фрикционного контакта. При этом уменьшается давление на поверхностях сопряженных деталей «ротор-накладка», который за счет более полного прилегания поверхностей трения создает условия для уменьшения по величине и более равномерного распределения температурного градиента, распределяется по большей площади фрикционного контакта, обеспечивая более стабильное коэффициент трения скольжения. Это в конечном итоге приводит к повышению стабильности функционирования тормозов, особенно при циклических торможениях транспортных средств и снижение скорости износа поверхностей фрикционного контакта. Теоретические исследования представлены в виде диаграмм относительного износа и аналитических зависимостей, полученных на основе теории трения И.В. Крагельского, которые позволяют оценить возможную абсолютную и относительную величину износа поверхностей трения тормозов транспортных средств.

Directions for decreasing the wear rate of friction pairs of brake mechanisms of automobiles to increase their durability during operation are considered, among which are a relevant assessment of the wear of the friction bodies of the same name with different frictional contact areas in the same overall volume as the original. The application of this approach will reduce the pressure on the friction surfaces and the wear rate during emergency braking of vehicles. The basis is the task of reducing the wear of brake mechanisms during operation, by optimizing the profile of the friction lining and rotor, which form the friction surface. The goal is achieved by the fact that on the friction surfaces of the mating parts of the “rotorplate" is applied not flat, but a special macro profile, due to which the surface area of the friction increases without changing the overall dimensions of the friction bodies, which ultimately leads to a decrease in pressure on the friction surfaces, and as a result, a decrease in the rate of wear. For both original disc brakes and original drum brakes, the width of the shoe is limited by the inner and outer radii, in the first case, and the width of the inner surface of the friction of the drum, in the second, is unchanged. But when using a special macro profile (curved, trapezoidal, tropical, etc.) of the friction surfaces in such braking mechanisms, the width of the friction contact increases. At the same time, the pressure on the surfaces of the rotor-slip mating parts decreases, which, due to a more complete fit of the friction surfaces, creates conditions for a decrease in the magnitude and more uniform distribution of the temperature gradient, is distributed over a larger area of friction contact, providing a more stable sliding friction coefficient. This ultimately leads to an increase in the stability of the brakes, especially during cyclic braking of vehicles and adecrease in the wear rate of the friction contact surfaces. It is theoretically established that depending on the type of macro profile used, it is possible to increase the area of friction contact by 50-70% and, as a consequence, to reduce the relative wear of the paired rotor-lining parts over a certain period of time, which leads to an increase in the longevity of the brake mechanisms, at least 1.5-1.7 times, compared to the existing flat macro profile of conjugated parts, for which the frictional contact width is always equal to and the width of the pad. Theoretical studies are presented in the form of diagrams of relative depreciation and analytical dependences obtained on the basis of the theory of friction Kragelsky, which allow us to assess the possible absolute and relative magnitude of wear of the friction surfaces of vehicle brakes.