המקור והפיתוח של רפידות בלמים

רפידות בלמים הן חלקי הבטיחות הקריטיים ביותר במערכת הבלמים, אשר ממלאת תפקיד מכריע באיכות אפקט הבלמים, ורפידת בלם טובה היא המגן של אנשים וכלי רכב (מטוסים).

ראשית, מקורם של רפידות הבלמים

בשנת 1897, הרברטפרוד המציא את רפידות הבלמים הראשונות (באמצעות חוט כותנה כסיבי חיזוק) והשתמש בהן בכרכרות רתומות לסוסים ובמכוניות מוקדמות, שמהן נוסדה חברת Ferodo המפורסמת בעולם. ואז בשנת 1909, החברה המציאה את רפידת הבלמים הראשונה בעולם המבוססת על אסבסט; בשנת 1968 הומצאו רפידות הבלמים הראשונות בעולם המבוססות על מתכת למחצה, ומאז החלו להתפתח חומרי חיכוך לעבר נטולי אסבסט. בבית ובחו"ל החלו ללמוד מגוון סיבי תחליפי אסבסט כמו סיבי פלדה, סיבי זכוכית, סיבי ארמיד, סיבי פחמן ועוד יישומים בחומרי חיכוך.

שנית, סיווג רפידות בלם

ישנן שתי דרכים עיקריות לסווג חומרי בלמים. האחד מתחלק לפי השימוש במוסדות. כגון חומרי בלמים לרכב, חומרי בלמים לרכבת וחומרי בלם תעופה. שיטת הסיווג פשוטה וקלה להבנה. האחד מחולק לפי סוג החומר. שיטת הסיווג הזו מדעית יותר. חומרי בלמים מודרניים כוללים בעיקר את שלוש הקטגוריות הבאות: חומרי בלמים מבוססי שרף (חומרי בלמים אסבסט, חומרי בלמים שאינם אסבסט, חומרי בלמים מבוססי נייר), חומרי בלמים אבקת מתכת, חומרי בלמים מרוכבים פחמן/פחמן וחומרי בלמים מבוססי קרמיקה.

שלישית, חומרי בלמים לרכב

1, סוג חומרי הבלמים לרכב לפי חומר הייצור שונה. ניתן לחלק אותו ליריעת אסבסט, יריעת מתכת למחצה או יריעת מתכת נמוכה, יריעת NAO (חומר אורגני ללא אסבסט), יריעת פחמן ויריעת קרמיקה.
1.1.יריעת אסבסט

כבר מההתחלה נעשה שימוש באסבסט כחומר חיזוק לרפידות בלמים, מכיוון שלסיבי אסבסט יש חוזק גבוה ועמידות בטמפרטורות גבוהות, כך שהוא יכול לעמוד בדרישות של רפידות בלמים ודיסקיות מצמד ואטמים. לסיב זה יש יכולת מתיחה חזקה, יכול אפילו להתאים לפלדה בדרגה גבוהה, והוא יכול לעמוד בטמפרטורות גבוהות של 316 מעלות צלזיוס. מה גם שהאסבסט זול יחסית. הוא מופק מעפרת אמפיבול, שנמצאת בכמויות גדולות במדינות רבות. חומרי חיכוך אסבסט משתמשים בעיקר בסיבי אסבסט, כלומר סיליקט מגנזיום מודר (3MgO·2SiO2·2H2O) כסיבי חיזוק. נוסף חומר מילוי להתאמת מאפייני החיכוך. חומר מרוכב מטריצה ​​אורגני מתקבל על ידי לחיצת הדבק בתבנית כבישה חמה.

לפני שנות ה-70. יריעות חיכוך מסוג אסבסט נמצאות בשימוש נרחב בעולם. ושלטו במשך זמן רב. עם זאת, בשל ביצועי העברת החום הירודים של אסבסט. לא ניתן לפזר חום חיכוך במהירות. זה יגרום להתעבות שכבת ההתפרקות התרמית של משטח החיכוך. הגבר בלאי החומר. בינתיים. מי הקריסטל של סיבי אסבסט משקעים מעל 400 ℃. תכונת החיכוך מופחתת באופן משמעותי והבלאי גדל באופן דרמטי כאשר הוא מגיע ל-550℃ או יותר. מי הקריסטל אבדו במידה רבה. השיפור אבד לחלוטין. יותר חשוב. זה מוכח רפואית. אסבסט הוא חומר בעל נזק חמור לאיברי הנשימה האנושיים. יולי 1989. הסוכנות להגנת הסביבה האמריקאית (EPA) הודיעה כי תאסור על ייבוא, ייצור ועיבוד של כל מוצרי האסבסט עד 1997.

1.2, יריעת מתכת למחצה

זהו סוג חדש של חומר חיכוך שפותח על בסיס חומר חיכוך אורגני וחומר חיכוך מטלורגיית אבקה מסורתית. הוא משתמש בסיבי מתכת במקום בסיבי אסבסט. זהו חומר חיכוך ללא אסבסט שפותח על ידי חברת Bendis האמריקאית בתחילת שנות ה-70.
רפידות בלם "חצי מתכת" היברידיות (Semi-met) עשויות בעיקר מצמר פלדה מחוספס כסיב מחזק ותערובת חשובה. ניתן להבחין בקלות בין רפידות בלמים אורגניות אסבסט ולא אסבסט (NAO) לבין המראה (סיבים עדינים וחלקיקים), ויש להם גם תכונות מגנטיות מסוימות.

לחומרי חיכוך חצי מתכתיים יש את המאפיינים העיקריים הבאים:
(יב) יציב מאוד מתחת למקדם החיכוך. אינו מייצר ריקבון תרמי. יציבות תרמית טובה;
(2) עמידות בפני שחיקה טובה. חיי השירות הם פי 3-5 מזה של חומרי חיכוך אסבסט;
(3) ביצועי חיכוך טובים תחת עומס גבוה ומקדם חיכוך יציב;
(4) מוליכות תרמית טובה. שיפוע הטמפרטורה קטן. מתאים במיוחד למוצרי בלמי דיסק קטנים יותר;
(5) רעש בלימה קטן.
ארצות הברית, אירופה, יפן ומדינות נוספות החלו לקדם את השימוש בשטחים נרחבים בשנות ה-60. עמידות הבלאי של יריעות מתכת למחצה גבוהה ביותר מ-25% מזו של יריעות אסבסט. כיום היא תופסת עמדה דומיננטית בשוק רפידות הבלמים בסין. ורוב המכוניות האמריקאיות. במיוחד מכוניות ורכבי נוסעים ומטען. ריפוד בלמים חצי מתכתי היווה יותר מ-80%.
עם זאת, למוצר יש גם את החסרונות הבאים:
(יב) קל להחליד סיבי פלדה, קל להדביק או לפגוע בזוג לאחר חלודה, וחוזק המוצר מצטמצם לאחר חלודה, והבלאי גדל;
(2) מוליכות תרמית גבוהה, שקל לגרום למערכת הבלמים לייצר התנגדות לגזים בטמפרטורה גבוהה, וכתוצאה מכך שכבת החיכוך וניתוק לוח הפלדה:
(3) קשיות גבוהה תפגע בחומר הכפול, וכתוצאה מכך לפטפוט ולרעש בלימה בתדר נמוך;
(4) צפיפות גבוהה.
אמנם ל"חצי מתכת" יש חסרונות לא קטנים, אבל בגלל יציבות הייצור הטובה, המחיר הנמוך, הוא עדיין החומר המועדף לרפידות בלמים לרכב.

1.3. סרט NAO
בתחילת שנות ה-80, היו בעולם מגוון רחב של ריפודי בלמים נטולי אסבסט מחוזקים בסיבים היברידיים, כלומר הדור השלישי של רפידות בלמים מסוג NAO נטולות אסבסט. מטרתו היא לפצות על הפגמים של חומרי בלמים חצי מתכתיים מחוזקים בסיבי פלדה בודדים, הסיבים המשמשים הם סיבים צמחיים, סיבי ארמונג, סיבי זכוכית, סיבים קרמיים, סיבי פחמן, סיבים מינרליים וכן הלאה. בגלל היישום של ריבוי סיבים, הסיבים בבטנת הבלמים משלימים זה את זה בביצועים, וקל לעצב את נוסחת ריפוד הבלמים עם ביצועים מקיפים מעולים. היתרון העיקרי של גיליון NAO הוא לשמור על אפקט בלימה טוב בטמפרטורה נמוכה או גבוהה, להפחית בלאי, להפחית רעש ולהאריך את חיי השירות של דיסק הבלמים, המייצג את כיוון הפיתוח הנוכחי של חומרי החיכוך. חומר החיכוך המשמש את כל המותגים המפורסמים בעולם של רפידות הבלמים של Benz/Philodo הוא הדור השלישי של החומר האורגני נטול אסבסט NAO, שיכול לבלום בחופשיות בכל טמפרטורה, להגן על חיי הנהג ולמקסם את חיי הבלם. דיסק.

1.4, יריעת פחמן פחמן
חומר חיכוך פחמן מרוכב הוא סוג של חומר עם מטריצת פחמן מחוזקת בסיבי פחמן. תכונות החיכוך שלו מצוינות. צפיפות נמוכה (פלדה בלבד); רמת קיבולת גבוהה. יש לו קיבולת חום גבוהה בהרבה מחומרי מתכות אבקה ופלדה; עוצמת חום גבוהה; אין דפורמציה, תופעת הידבקות. טמפרטורת פעולה עד 200 ℃; ביצועי חיכוך ובלאי טובים. חיי שירות ארוכים. מקדם החיכוך יציב ומתון בזמן בלימה. יריעות מרוכבות פחמן-פחמן שימשו לראשונה במטוסים צבאיים. מאוחר יותר היא אומצה על ידי מכוניות מירוץ פורמולה 1, שהיא היישום היחיד של חומרי פחמן פחמן ברפידות בלמים לרכב.
חומר חיכוך פחמן מורכב הוא חומר מיוחד עם יציבות תרמית, עמידות בפני שחיקה, מוליכות חשמלית, חוזק ספציפי, גמישות ספציפית ומאפיינים רבים אחרים. עם זאת, לחומרי חיכוך מרוכבים מפחמן-פחמן יש גם את החסרונות הבאים: מקדם החיכוך אינו יציב. הוא מושפע מאוד מלחות;
עמידות חמצון ירודה (חמצון חמור מתרחש מעל 50 מעלות צלזיוס באוויר). דרישות גבוהות לאיכות הסביבה (יבש, נקי); זה מאוד יקר. השימוש מוגבל לשדות מיוחדים. זו גם הסיבה העיקרית לכך שקשה לקדם הגבלת חומרי פחמן פחמן.

1.5, חתיכות קרמיקה
כמוצר חדש בחומרי חיכוך. לרפידות בלמים קרמיות יש את היתרונות של ללא רעש, ללא אפר נופל, ללא קורוזיה של רכזת הגלגל, חיי שירות ארוכים, הגנה על הסביבה וכן הלאה. רפידות בלמים קרמיות פותחו במקור על ידי חברות רפידות בלמים יפניות בשנות ה-90. הפכו בהדרגה ליקיר החדש של שוק רפידות הבלמים.
הנציג האופייני של חומרי חיכוך מבוססי קרמיקה הוא מרוכבים של C/C-sic, כלומר חומרי סיליקון קרביד מטריצת C/SiC מחוזקים בסיבי פחמן. חוקרים מאוניברסיטת שטוטגרט והמכון הגרמני לחקר התעופה והחלל חקרו את היישום של חומרים מרוכבים C/C-sic בתחום החיכוך, ופיתחו רפידות בלמים C/C-SIC לשימוש במכוניות פורשה. Oak Ridge National Laboratory עם Honeywell Advnanced Composites, HoneywellAireratf Lnading Systems ו-Honeywell CommercialVehicle Systems החברה פועלת יחד לפיתוח רפידות בלמים מרוכבות C/SiC בעלות נמוכה להחלפת רפידות בלמים מברזל יצוק ופלדה יצוקה המשמשים בכלי רכב כבדים.

2, יתרונות רפידות בלם מרוכבות קרמיקה מפחמן:
1, בהשוואה לרפידות הבלמים המסורתיות מברזל יצוק אפור, משקלם של רפידות בלם קרמיקה מפחמן מופחת בכ-60%, והמסה הלא-מתלה מופחתת בכמעט 23 קילוגרם;
2, למקדם חיכוך הבלמים יש עלייה גבוהה מאוד, מהירות תגובת הבלמים מוגברת והנחתת הבלמים מופחתת;
3, התארכות המתיחה של חומרים קרמיים מפחמן נעה בין 0.1% ל-0.3%, שהוא ערך גבוה מאוד עבור חומרים קרמיים;
4, דוושת הדיסק הקרמי מרגישה נוחה במיוחד, יכולה לייצר מיד את עוצמת הבלימה המקסימלית בשלב הראשוני של הבלימה, כך שאפילו אין צורך להגדיל את מערכת הסיוע לבלימה, והבלימה הכוללת מהירה וקצרה יותר ממערכת הבלימה המסורתית ;
5, על מנת להתנגד לחום גבוה, קיים בידוד חום קרמי בין בוכנת הבלם לבין מגן הבלם;
6, דיסק בלם קרמי הוא בעל עמידות יוצאת דופן, אם שימוש רגיל הוא החלפה ללא תשלום לכל החיים, ודיסק בלם ברזל יצוק רגיל משמש בדרך כלל במשך כמה שנים להחלפה.