Vật liệu ma sát: lựa chọn, yêu cầu

2024 Tác giả: Howard Calhoun | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 10:44

Thiết bị sản xuất hiện đại có thiết kế khá phức tạp. Cơ cấu ma sát truyền chuyển động với sự trợ giúp của lực ma sát. Đây có thể là ly hợp, kẹp, bộ dàn và phanh.

Để thiết bị bền bỉ, hoạt động mà không mất thời gian ngừng hoạt động, các yêu cầu đặc biệt được đưa ra đối với vật liệu của nó. Chúng không ngừng phát triển. Xét cho cùng, công nghệ và thiết bị không ngừng được cải tiến. Công suất, tốc độ hoạt động cũng như tải của chúng ngày càng tăng. Do đó, trong quá trình hoạt động của chúng, các vật liệu ma sát khác nhau được sử dụng. Độ tin cậy và độ bền của thiết bị phụ thuộc vào chất lượng của chúng. Trong một số trường hợp, sự an toàn và tính mạng của con người phụ thuộc vào các yếu tố này của hệ thống.

Đặc điểm chung

Vật liệu ma sát là phần tử không thể thiếu của các cụm và cơ cấu có khả năng hấp thụ năng lượng cơ học và tiêu tán nó vào môi trường. Đồng thời, tất cả các yếu tố cấu trúc không được mòn nhanh chóng. Để làm được điều này, các vật liệu được trình bày có một số đặc tính nhất định.

Hệ số ma sát của vật liệu ma sátnên ổn định và cao. Chỉ số chống mài mòn cũng phải thỏa mãn các yêu cầu vận hành. Những vật liệu như vậy có khả năng chịu nhiệt tốt và không bị ứng suất cơ học.

Để chất thực hiện chức năng ma sát không dính vào bề mặt làm việc, nó được tạo ra với đủ chất lượng kết dính. Sự kết hợp của các đặc tính này đảm bảo hoạt động bình thường của thiết bị và hệ thống.

Tính chất vật liệu

Vật liệu ma sát có một số đặc tính nhất định. Những cái chính đã được liệt kê ở trên. Đây là những phẩm chất dịch vụ. Chúng xác định đặc tính hoạt động của từng chất.

Nhưng tất cả các đặc tính của dịch vụ được xác định bởi một bộ chỉ số cơ lý và nhiệt. Các thông số này thay đổi trong quá trình hoạt động của vật liệu. Nhưng giá trị giới hạn của chúng được tính đến trong quá trình chọn chất ma sát.

Có sự phân chia các thuộc tính thành các chỉ số tĩnh, động và thử nghiệm. Nhóm thông số đầu tiên bao gồm giới hạn nén, độ bền, độ uốn và độ giãn. Nó cũng bao gồm nhiệt dung, dẫn nhiệt và giãn nở tuyến tính của vật liệu.

Các chỉ số được xác định trong điều kiện động bao gồm độ bền nhiệt, khả năng chịu nhiệt. Hệ số ma sát, khả năng chống mài mòn và độ ổn định được thiết lập trong môi trường thử nghiệm.

Các loại nguyên liệu

Vật liệu ma sát của hệ thống phanh và ly hợp thường được làm trên cơ sở đồng hoặc sắt. Nhóm thứ haichất được sử dụng trong điều kiện tăng tải, đặc biệt là với ma sát khô. Vật liệu đồng được sử dụng cho tải trọng trung bình và nhẹ. Hơn nữa, chúng thích hợp cho cả ma sát khô và sử dụng chất lỏng bôi trơn.

Trong điều kiện sản xuất hiện đại, các vật liệu làm từ cao su và nhựa thông được sử dụng rộng rãi. Các chất độn khác nhau từ các thành phần kim loại và phi kim loại cũng có thể được sử dụng.

Phạm vi áp dụng

Có sự phân loại vật liệu ma sát tùy thuộc vào lĩnh vực ứng dụng của chúng. Nhóm lớn đầu tiên bao gồm các thiết bị truyền dẫn. Đây là các cơ cấu chịu tải trung bình và nhẹ hoạt động mà không cần bôi trơn.

Tiếp theo là các vật liệu ma sát của hệ thống phanh, được thiết kế cho các cơ cấu hạng trung và hạng nặng. Các đơn vị này không được bôi trơn.

Nhóm thứ ba bao gồm các chất được sử dụng trong các khớp nối của các đơn vị hạng trung và hạng nặng. Chúng chứa dầu.

Ngoài ra, vật liệu phanh có chứa chất bôi trơn lỏng cũng được phân biệt thành một nhóm riêng biệt. Các thông số chính của cơ cấu xác định sự lựa chọn vật liệu ma sát.

Trong ly hợp, tải trọng tác động lên các phần tử của hệ thống trong khoảng 1 s, và trong phanh - lên đến 30 s. Chỉ số này xác định các đặc tính của vật liệu của các nút.

Chất liệu kim loại

Như đã đề cập ở trên, vật liệu ma sát kim loại chính của hệ thống ly hợp, phanh là sắt vàđồng. Thép và gang ngày nay rất phổ biến.

Chúng có thể áp dụng trong các cơ chế khác nhau. Ví dụ, vật liệu ma sát cho guốc phanh có chứa gang thường được sử dụng trong hệ thống đường sắt. Nó không bị cong vênh, nhưng mất hẳn chất lượng trượt ở nhiệt độ trên 400 ° C.

Vật liệu phi kim loại

Vật liệu ma sát cho ly hợp hoặc phanh cũng được làm từ các chất phi kim loại. Chúng được tạo ra chủ yếu trên cơ sở amiăng (nhựa, cao su đóng vai trò chất kết dính).

Hệ số ma sát vẫn khá cao cho đến nhiệt độ 220 ° C. Nếu chất kết dính là nhựa, vật liệu có khả năng chống mài mòn cao. Nhưng hệ số ma sát của chúng có phần thấp hơn so với các vật liệu tương tự khác. Một vật liệu nhựa phổ biến trên cơ sở này là retinax. Nó chứa nhựa phenol-formaldehyde, amiăng, barit và các thành phần khác. Chất này có thể áp dụng cho các đơn vị và cơ cấu phanh có điều kiện vận hành khắc nghiệt. Nó vẫn giữ được chất lượng ngay cả khi được làm nóng đến 1000 ° C. Do đó, retinax có thể áp dụng ngay cả trong hệ thống phanh của máy bay.

Vật liệu amiăng được tạo ra bằng cách tạo ra loại vải cùng tên. Nó được ngâm tẩm với nhựa đường, cao su hoặc Bakelite và được ép ở nhiệt độ cao. Sợi amiăng ngắn cũng có thể tạo thành lớp lót không dệt. Họ thêm kim loại nhỏdăm bào. Đôi khi dây đồng được đưa vào chúng để tăng độ bền.

Nguyên liệu thiêu kết

Có một loạt các thành phần hệ thống khác được trình bày. Đây là những vật liệu ma sát thiêu kết của hệ thống phanh. Đó là một sự đa dạng sẽ trở nên rõ ràng hơn từ cách chúng được tạo ra. Chúng thường được làm trên cơ sở thép. Trong quá trình hàn, các thành phần khác tạo nên chế phẩm được thiêu kết với nó. Các khoảng trống nén trước bao gồm hỗn hợp bột được gia nhiệt ở nhiệt độ cao.

Những vật liệu như vậy được sử dụng thường xuyên nhất trong hệ thống phanh và ly hợp chịu tải nặng. Hiệu suất cao của chúng trong quá trình hoạt động được quyết định bởi hai nhóm thành phần tạo nên thành phần. Các vật liệu trước đây cung cấp hệ số ma sát và chống mài mòn tốt, trong khi vật liệu sau cung cấp sự ổn định và mức độ bám dính đủ.

Vật liệu dựa trên thép chịu ma sát khô

Việc lựa chọn vật liệu cho các hệ thống khác nhau dựa trên tính khả thi về kinh tế và kỹ thuật của việc sản xuất và vận hành. Vài thập kỷ trước, các vật liệu làm từ sắt như FMK-8, MKV-50A, và SMK đang được yêu cầu. Vật liệu ma sát cho má phanh hoạt động trong các hệ thống chịu tải nặng sau này được làm từ FMK-11.

MKV-50A là một thiết kế mới hơn. Nó được sử dụng trong sản xuất lớp lót cho phanh đĩa. Nó có lợi thế hơn nhóm PMK về các chỉ số ổn định,chống mài mòn.

Trong sản xuất hiện đại, các vật liệu như SMK đã trở nên phổ biến hơn. Chúng có hàm lượng mangan cao. Ngoài ra còn bao gồm cacbua bo và nitrit, molypden disulfua và cacbua silic.

Vật liệu dựa trên đồng để ma sát khô

Vật liệu làm từ đồng thiếc đã chứng tỏ khả năng của mình trong hệ thống truyền động và phanh cho nhiều mục đích khác nhau. Chúng mài mòn các bộ phận giao phối bằng sắt hoặc thép ít hơn nhiều so với các vật liệu ma sát bằng sắt.

Vật liệu đa dạng được trình bày được sử dụng ngay cả trong ngành hàng không. Đối với các điều kiện hoạt động đặc biệt, thiếc có thể được thay thế bằng các chất như titan, silicon, vanadi, asen. Điều này ngăn ngừa sự hình thành ăn mòn giữa các hạt.

Vật liệu làm từ đồng thiếc được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp ô tô, cũng như trong sản xuất máy móc nông nghiệp. Chúng chịu được tải trọng lớn. 5-10% thiếc bao gồm trong hợp kim giúp tăng cường độ bền. Chì và than chì hoạt động như một chất bôi trơn rắn, trong khi silicon dioxide hoặc silicon làm tăng hệ số ma sát.

Hoạt động trong điều kiện bôi trơn bằng chất lỏng

Vật liệu được sử dụng trong hệ thống khô có một nhược điểm đáng kể. Chúng có thể bị mài mòn nhanh chóng. Khi dầu mỡ xâm nhập vào chúng từ các nút lân cận, hiệu quả của chúng giảm mạnh. Do đó, gần đây, các vật liệu được thiết kế để hoạt động trong dầu lỏng đã trở nên phổ biến hơn.

Thiết bị như vậy bật trơn tru, được đặc trưng bởimức độ chống mài mòn. Nó làm mát dễ dàng và đơn giản là con dấu.

Trong thực tế nước ngoài, số lượng sản xuất của một sản phẩm như vật liệu ma sát dựa trên amiăng cho phanh, ly hợp và các cơ cấu khác gần đây đang tăng lên. Nó được ngâm tẩm với nhựa thông. Công thức với khuôn đúc kim loại cao.

Vật liệu thiêu kết dựa trên đồng thường được sử dụng nhất cho môi trường bôi trơn. Các thành phần rắn phi kim loại được đưa vào chế phẩm để cải thiện các đặc tính ma sát.

Cải thiện thuộc tính

Trước hết, cải tiến đòi hỏi khả năng chống mài mòn, mà vật liệu ma sát có. Tính khả thi về kinh tế và hoạt động của các thành phần được trình bày phụ thuộc vào điều này. Trong trường hợp này, các nhà công nghệ đang phát triển các cách để loại bỏ hiện tượng nóng quá mức trên bề mặt cọ xát. Để làm được điều này, họ cải thiện các đặc tính của chính vật liệu ma sát, thiết kế của thiết bị và cũng điều chỉnh các điều kiện hoạt động.

Khi vật liệu được sử dụng trong điều kiện ma sát khô, đặc biệt chú ý đến khả năng chịu nhiệt và chống oxy hóa của chúng. Những chất này ít bị mài mòn hơn. Nhưng đối với hệ thống bôi trơn, khả năng chịu nhiệt không quá quan trọng. Vì vậy, sức mạnh của họ được chú ý nhiều hơn.

Ngoài ra, khi cải thiện chất lượng của vật liệu ma sát, các nhà công nghệ chú ý đến mức độ ôxy hoá của chúng. Nó càng nhỏ, các thành phần của các cơ chế càng bền. Một hướng khác là giảm độ xốp của vật liệu.

Hiện đạisản xuất nên cải tiến các vật liệu bổ sung được sử dụng trong quá trình sản xuất các thiết bị truyền động, chuyển động khác nhau. Điều này sẽ đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của người tiêu dùng và hiệu suất đối với vật liệu ma sát.