أصل وتطوير منصات الفرامل

تعتبر وسادات الفرامل من أهم أجزاء الأمان في نظام الفرامل، حيث تلعب دوراً حاسماً في جودة تأثير الفرامل، كما أن وسادة الفرامل الجيدة هي حامية للأشخاص والمركبات (الطائرات).

أولا، أصل منصات الفرامل

في عام 1897، اخترع هربرت فروود أول وسادات الفرامل (باستخدام خيوط القطن كألياف تقوية) واستخدمها في العربات التي تجرها الخيول والسيارات المبكرة، والتي تأسست منها شركة فيرودو المشهورة عالميًا. ثم في عام 1909، اخترعت الشركة أول وسادة مكابح صلبة في العالم تعتمد على الأسبستوس. في عام 1968، تم اختراع أول وسادات مكابح شبه معدنية في العالم، ومنذ ذلك الحين، بدأت مواد الاحتكاك تتطور لتصبح خالية من الأسبستوس. بدأت في الداخل والخارج دراسة مجموعة متنوعة من ألياف استبدال الأسبستوس مثل ألياف الفولاذ والألياف الزجاجية وألياف الأراميد وألياف الكربون وغيرها من التطبيقات في مواد الاحتكاك.

ثانيا، تصنيف منصات الفرامل

هناك طريقتان رئيسيتان لتصنيف مواد الفرامل. واحد مقسم على استخدام المؤسسات. مثل مواد فرامل السيارات ومواد فرامل القطارات ومواد فرامل الطيران. طريقة التصنيف بسيطة وسهلة الفهم. واحد مقسم حسب نوع المادة. طريقة التصنيف هذه أكثر علمية. تشمل مواد الفرامل الحديثة بشكل رئيسي الفئات الثلاث التالية: مواد الفرامل القائمة على الراتنج (مواد الفرامل الأسبستوس، مواد الفرامل غير الأسبستوس، مواد الفرامل الورقية)، مواد الفرامل المعدنية المسحوقة، مواد الفرامل المركبة من الكربون / الكربون ومواد الفرامل القائمة على السيراميك.

ثالثا، مواد مكابح السيارات

1، يختلف نوع مواد مكابح السيارات وفقًا لمواد التصنيع. يمكن تقسيمها إلى صفائح الأسبستوس، الصفائح شبه المعدنية أو الصفائح المعدنية المنخفضة، صفائح NAO (المواد العضوية الخالية من الأسبستوس)، صفائح الكربون الكربونية وألواح السيراميك.
1.1.ورقة الأسبستوس

منذ البداية، تم استخدام الأسبستوس كمادة تقوية لتيل الفرامل، لأن ألياف الأسبستوس تتمتع بقوة عالية ومقاومة لدرجات الحرارة العالية، لذلك يمكنها تلبية متطلبات وسادات الفرامل وأقراص القابض وحشياتها. تتمتع هذه الألياف بقدرة شد قوية، ويمكنها أيضًا أن تتطابق مع الفولاذ عالي الجودة، ويمكنها تحمل درجات حرارة عالية تصل إلى 316 درجة مئوية. والأكثر من ذلك، أن الأسبستوس رخيص نسبيًا. يتم استخراجه من خام الأمفيبول الموجود بكميات كبيرة في العديد من البلدان. تستخدم مواد الاحتكاك الأسبستوس بشكل رئيسي ألياف الأسبستوس، وهي سيليكات المغنيسيوم المائية (3MgO · 2SiO2 · 2H2O) كألياف تقوية. تتم إضافة حشو لضبط خصائص الاحتكاك. يتم الحصول على مادة مركبة من المصفوفة العضوية بالضغط على المادة اللاصقة في قالب ضغط ساخن.

قبل السبعينيات. تستخدم صفائح الاحتكاك من نوع الأسبستوس على نطاق واسع في العالم. وسيطرت لفترة طويلة. ومع ذلك، بسبب ضعف أداء نقل الحرارة من الأسبستوس. لا يمكن تبديد حرارة الاحتكاك بسرعة. سيؤدي ذلك إلى زيادة سماكة طبقة الاضمحلال الحراري لسطح الاحتكاك. زيادة تآكل المواد. في هذه الأثناء. يتم ترسيب الماء البلوري لألياف الأسبستوس فوق 400 درجة مئوية. يتم تقليل خاصية الاحتكاك بشكل كبير ويتم زيادة التآكل بشكل كبير عندما تصل إلى 550 درجة مئوية أو أكثر. لقد فقدت المياه الكريستالية إلى حد كبير. التحسين مفقود تماما. والأهم من ذلك. لقد ثبت طبيا. الأسبستوس مادة لها أضرار جسيمة على أعضاء الجهاز التنفسي للإنسان. يوليو 1989. أعلنت وكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA) أنها ستحظر استيراد وتصنيع ومعالجة جميع منتجات الأسبستوس بحلول عام 1997.

1.2 الصفائح المعدنية

إنه نوع جديد من مواد الاحتكاك تم تطويره على أساس مواد الاحتكاك العضوية ومواد الاحتكاك المعدنية المسحوقة التقليدية. ويستخدم ألياف معدنية بدلا من ألياف الأسبستوس. وهي مادة احتكاك غير أسبستوس طورتها شركة Bendis الأمريكية في أوائل السبعينيات.
وسادات الفرامل الهجينة "شبه المعدنية" (Semi-met) مصنوعة بشكل أساسي من الصوف الفولاذي الخشن كألياف تقوية وخليط مهم. يمكن تمييز وسادات الفرامل العضوية المصنوعة من الأسبستوس وغير الأسبستوس (NAO) بسهولة عن المظهر (الألياف الدقيقة والجسيمات)، كما أنها تتمتع بخصائص مغناطيسية معينة.

تتميز مواد الاحتكاك شبه المعدنية بالخصائص الرئيسية التالية:
(ل) مستقر جداً تحت معامل الاحتكاك. لا تنتج الاضمحلال الحراري. الاستقرار الحراري الجيد.
(2) مقاومة التآكل جيدة. عمر الخدمة هو 3-5 أضعاف عمر مواد الاحتكاك الأسبستوس.
(3) أداء احتكاك جيد تحت الحمل العالي ومعامل احتكاك مستقر؛
(4) التوصيل الحراري الجيد. التدرج في درجة الحرارة صغير. مناسبة خاصة لمنتجات الفرامل القرصية الصغيرة؛
(5) ضجيج الكبح المنخفض.
بدأت الولايات المتحدة وأوروبا واليابان ودول أخرى في الترويج لاستخدام مساحات واسعة في الستينيات. مقاومة التآكل للصفائح شبه المعدنية أعلى بنسبة 25% من مقاومة صفائح الأسبستوس. في الوقت الحاضر، تحتل موقعًا مهيمنًا في سوق وسائد الفرامل في الصين. ومعظم السيارات الامريكية . وخاصة السيارات ومركبات الركاب والبضائع. تمثل بطانة الفرامل شبه المعدنية أكثر من 80٪.
ومع ذلك، فإن المنتج لديه أيضا أوجه القصور التالية:
(ل) الألياف الفولاذية سهلة الصدأ، وسهلة الالتصاق أو إتلاف الزوج بعد الصدأ، وتقليل قوة المنتج بعد الصدأ، وزيادة التآكل؛
(2) الموصلية الحرارية العالية، والتي من السهل أن تجعل نظام الفرامل ينتج مقاومة للغاز عند درجة حرارة عالية، مما يؤدي إلى طبقة الاحتكاك وانفصال اللوحة الفولاذية:
(3) الصلابة العالية ستؤدي إلى إتلاف المادة المزدوجة، مما يؤدي إلى ضوضاء كبح منخفضة التردد؛
(4) كثافة عالية.
على الرغم من أن "شبه المعدن" ليس لديه عيوب صغيرة، ولكن بسبب استقرار الإنتاج الجيد، والسعر المنخفض، فإنه لا يزال المادة المفضلة لتيل فرامل السيارات.

1.3. فيلم ناو
في أوائل الثمانينيات، كانت هناك مجموعة متنوعة من بطانات الفرامل الخالية من الأسبستوس في العالم، أي الجيل الثالث من وسادات الفرامل من نوع NAO الخالية من المواد العضوية. والغرض منه هو تعويض عيوب مواد الفرامل شبه المعدنية المقواة بالألياف الفولاذية، والألياف المستخدمة هي الألياف النباتية، وألياف أرامونج، والألياف الزجاجية، وألياف السيراميك، وألياف الكربون، والألياف المعدنية، وما إلى ذلك. بسبب استخدام ألياف متعددة، فإن الألياف الموجودة في بطانة الفرامل تكمل بعضها البعض في الأداء، ومن السهل تصميم تركيبة بطانة الفرامل بأداء شامل ممتاز. الميزة الرئيسية لصفائح NAO هي الحفاظ على تأثير الكبح الجيد عند درجات الحرارة المنخفضة أو العالية، وتقليل التآكل، وتقليل الضوضاء، وإطالة عمر خدمة قرص الفرامل، وهو ما يمثل اتجاه التطور الحالي لمواد الاحتكاك. مادة الاحتكاك المستخدمة من قبل جميع العلامات التجارية العالمية الشهيرة لتيل الفرامل بنز/فيلودو هي مادة عضوية خالية من الأسبستوس من الجيل الثالث، والتي يمكنها الفرامل بحرية في أي درجة حرارة، وتحمي حياة السائق، وتزيد من عمر الفرامل. القرص.

1.4 ورقة الكربون الكربونية
مادة الاحتكاك المركبة من الكربون هي نوع من المواد التي تحتوي على مصفوفة كربون معززة بألياف الكربون. خصائصه الاحتكاكية ممتازة. كثافة منخفضة (الفولاذ فقط)؛ مستوى قدرة عالية. لديها قدرة حرارية أعلى بكثير من مواد تعدين المساحيق والصلب. كثافة الحرارة العالية. لا تشوه، ظاهرة الالتصاق. درجة حرارة التشغيل تصل إلى 200 درجة مئوية؛ احتكاك جيد وأداء التآكل. عمر خدمة طويل. معامل الاحتكاك مستقر ومعتدل أثناء الكبح. تم استخدام صفائح الكربون المركبة لأول مرة في الطائرات العسكرية. تم اعتماده لاحقًا من قبل سيارات سباق الفورمولا 1، وهو التطبيق الوحيد لمواد الكربون الكربونية في وسادات مكابح السيارات.
مادة الاحتكاك المركبة من الكربون الكربوني هي مادة خاصة تتميز بالثبات الحراري ومقاومة التآكل والتوصيل الكهربائي وقوة محددة ومرونة محددة والعديد من الخصائص الأخرى. ومع ذلك، فإن مواد الاحتكاك المركبة من الكربون والكربون لها أيضًا أوجه القصور التالية: معامل الاحتكاك غير مستقر. يتأثر بشكل كبير بالرطوبة؛
مقاومة الأكسدة ضعيفة (تحدث الأكسدة الشديدة فوق 50 درجة مئوية في الهواء). متطلبات عالية للبيئة (جافة ونظيفة)؛ انها مكلفة للغاية. يقتصر الاستخدام على مجالات خاصة. وهذا أيضًا هو السبب الرئيسي وراء صعوبة الترويج للحد من المواد الكربونية على نطاق واسع.

1.5 قطعة سيراميك
كمنتج جديد في مواد الاحتكاك. تتميز وسادات الفرامل الخزفية بمزايا عدم الضوضاء، وعدم تساقط الرماد، وعدم تآكل محور العجلة، وعمر الخدمة الطويل، وحماية البيئة وما إلى ذلك. تم تطوير وسادات الفرامل الخزفية في الأصل بواسطة شركات وسادات الفرامل اليابانية في التسعينيات. أصبح تدريجيًا المحبوب الجديد لسوق وسادات الفرامل.
الممثل النموذجي لمواد الاحتكاك المعتمدة على السيراميك هو مركبات C/C-sic، أي مركبات C/SiC بمصفوفة كربيد السيليكون المقواة بألياف الكربون. قام باحثون من جامعة شتوتغارت والمعهد الألماني لأبحاث الفضاء الجوي بدراسة تطبيق مركبات C/ C-sic في مجال الاحتكاك، وقاموا بتطوير وسادات مكابح C/ C-SIC لاستخدامها في سيارات بورشه. مختبر أوك ريدج الوطني مع مركبات هانيويل المتقدمة، وأنظمة هانيويل إيراتف للقيادة، وأنظمة المركبات التجارية من هانيويل. تعمل الشركة معًا لتطوير وسادات فرامل مركبة من مادة C/SiC منخفضة التكلفة لتحل محل وسادات فرامل الحديد الزهر والفولاذ المصبوب المستخدمة في المركبات الثقيلة.

2 ، مزايا وسادة الفرامل المركبة من السيراميك الكربوني:
1، بالمقارنة مع وسادات الفرامل التقليدية المصنوعة من الحديد الزهر الرمادي، يتم تقليل وزن وسادات الفرامل المصنوعة من السيراميك الكربوني بحوالي 60%، ويتم تقليل الكتلة غير المعلقة بحوالي 23 كجم؛
2، معامل احتكاك الفرامل لديه زيادة عالية جدًا، ويتم زيادة سرعة تفاعل الفرامل وتقليل توهين الفرامل؛
3، تتراوح استطالة الشد لمواد السيراميك الكربوني من 0.1% إلى 0.3%، وهي قيمة عالية جدًا للمواد الخزفية؛
4، دواسة القرص الخزفية تشعر بالراحة للغاية، ويمكن أن تنتج على الفور أقصى قوة كبح في المرحلة الأولية من الكبح، لذلك ليست هناك حاجة لزيادة نظام مساعدة الفرامل، والكبح الشامل أسرع وأقصر من نظام الكبح التقليدي ;
5، من أجل مقاومة الحرارة العالية، يوجد عزل حراري من السيراميك بين مكبس الفرامل وبطانة الفرامل؛
6، قرص الفرامل السيراميك لديه متانة غير عادية، إذا كان الاستخدام العادي هو استبدال مجاني مدى الحياة، ويستخدم قرص الفرامل الحديد الزهر العادي عموما لبضع سنوات ليحل محل.