كيف تحقق منصات فرامل القرص تآزر أداء الاحتكاك العالي وارتداء منخفض في أنظمة الفرامل السيارات؟

في أنظمة فرامل السيارات الحديثة ، وسادات الفرامل القرص ، باعتبارها مكونات السلامة الرئيسية ، تؤثر بشكل مباشر على كفاءة الكبح ، وسلامة القيادة وعمر الخدمة للسيارة. تتمثل وظيفتها الأساسية في تحويل الطاقة الحركية إلى طاقة حرارة من خلال الاحتكاك مع دوار الفرامل أثناء الكبح ، وبالتالي تحقيق التباطؤ أو التوقف. ومع ذلك ، غالبًا ما يكون تحسين أداء الاحتكاك مصحوبًا بمشكلة زيادة التآكل المادي. لذلك ، أصبح كيفية تحقيق معدل التآكل المنخفض مع ضمان وجود معامل احتكاك مرتفع تحديًا تقنيًا رئيسيًا في تطوير وتطبيق منصات الفرامل.

1. التكوين الأساسي ومبدأ العمل من وسادات الفرامل القرص
تتكون وسادات الفرامل القرصية عادة من ركيزة (مثل الألياف الفولاذية ، والسيراميك ، وألياف الكربون ، وما إلى ذلك) ، ومواد لاصقة (راتنج الفينول) ، ومكون تشحيم (الجرافيت ، وموليبدينوم ثاني كبريتيد) ومعدل الاحتكاك (جزيئات المعادن ، مواد الحشو المعدنية). تحدد هذه المكونات معًا خصائص الاحتكاك ، ومقاومة التآكل ، ومستوى الضوضاء وحماية وسادة الفرامل على قرص الفرامل.
أثناء الكبح ، يتم دفع وسادة الفرامل بالضغط الهيدروليكي على سطح قرص الفرامل ، ويتم إنشاء عزم دوران في الاحتكاك بين الاثنين لتقليل سرعة العجلة. في هذا الوقت ، لا ينبغي أن توفر مادة الاحتكاك احتكاكًا كافيًا فحسب ، ولكن أيضًا لديها مقاومة جيدة لدرجة الحرارة عالية ، ومقاومة تسوس الحرارة والود لقرص الفرامل لتجنب التآكل أو الضرر المفرط.
2. العوامل الرئيسية لتحقيق أداء الاحتكاك العالي
تحسين نسبة المواد
تستخدم أنواع مختلفة من منصات الفرامل (العضوية ، شبه المعدنية ، السيراميك) مجموعات مواد مختلفة لتلبية احتياجات النماذج المختلفة وسيناريوهات الاستخدام. على سبيل المثال:
منصات الفرامل الخزفية: لديها معامل احتكاك مستقر ، غبار منخفض ، ضوضاء منخفضة ، مناسبة للسيارات الراقية ؛
منصات الفرامل شبه المعدنية: تحتوي على المزيد من مكونات المعادن ، والتوصيل الحراري الجيد ، ومناسبة للمركبات عالية الأداء أو مناسبات الفرامل المتكررة ؛
منصات الفرامل العضوية: التكلفة المنخفضة ، ولكن مقاومة التآكل الضعيفة ، ومناسبة للمركبات الخفيفة أو التنقل الحضري.
تنظيم واجهة الاحتكاك
تعتبر حالة الاتصال بين لوحة الفرامل وقرص الفرامل أمرًا بالغ الأهمية لأداء الاحتكاك. يمكن أن تحسن تقنية المعالجة السطحية (مثل الأخدود ، الشطب ، الطلاء) توحيد التلامس ، وتقليل التأثير الفوري الساخن الناجم عن ارتفاع درجة الحرارة المحلية ، وتحسين استقرار الكبح.
تصميم درجة الحرارة القدرة على التكيف
في ظل بيئة درجة حرارة عالية ، ستشهد بعض مواد الفرامل "الانحلال الحراري" ، أي أن معامل الاحتكاك يتناقص بشكل كبير. تحقيقًا لهذه الغاية ، تضيف منصات الفرامل الحديثة في كثير من الأحيان إضافات مقاومة للدرجات الحرارة العالية (مثل كربيد السيليكون وأكسيد الزركونيوم) لضمان أن تتمكن من الحفاظ على آثار الكبح الجيدة في ظل الظروف القاسية.

3. المسارات الفنية لتقليل معدل التآكل
مطابقة صلابة المواد
يجب مطابقة صلابة لوحة الفرامل وقرص الفرامل بشكل معقول. إذا كانت وسادة الفرامل صعبة للغاية ، على الرغم من أنها تحتوي على مقاومة قوية للارتداء ، فإنها ستسرع ارتداء قرص الفرامل ؛ خلاف ذلك ، قد يتسبب في ارتداء نفسه بسرعة كبيرة. لذلك ، عادة ما يقوم المصنعون بضبط المكونات المادية لتحقيق أفضل تطابق بين الاثنين.
إضافة مكونات التشحيم
إن إضافة مواد التشحيم الصلبة مثل الجرافيت و MOS₂ إلى مادة الاحتكاك في كمية مناسبة يمكن أن تقلل من منطقة التلامس المباشرة بين أزواج الاحتكاك دون تقليل معامل الاحتكاك ، وبالتالي تقليل معدل التآكل.
تحسين التصميم الهيكلي
على سبيل المثال ، من خلال تعزيز اللوحة الخلفية ، وتحسين كاتم الصوت ، وتشجيع الحواف ، يمكن تقليل الاهتزاز والتأثير أثناء الكبح ، ويمكن تمديد عمر الخدمة.
تحسين تكنولوجيا الإدارة الحرارية
يمكن أن يؤدي تبديد الحرارة الفعال إلى تأخير شيخوخة المواد والتعب الهيكلي بشكل فعال. ستجمع بعض أنظمة الفرامل عالية الأداء أيضًا بين أقراص الفرامل التي تم تهويةها وتصميمات قناة التبريد للمساعدة في التبريد.
4. الأداء في سيناريوهات التطبيق النموذجية
حقل سيارات الركاب: تستخدم وسادات الفرامل السيراميك على نطاق واسع في السيارات من منتصف إلى عالية ، مع مراعاة الراحة والمتانة ؛
المركبات التجارية: تستخدم الشاحنات والحافلات الثقيلة في الغالب منصات الفرامل شبه المعدنية للتعامل مع الحمل العالي الناجم عن الكبح المتكرر ؛
السباق: تُظهر منصات الفرامل المركبة الكربونية المركبة ثباتًا ممتازًا للاحتكاك ومقاومة درجات الحرارة العالية تحت الفرامل عالية السرعة.
مركبات الطاقة الجديدة: نظرًا لأن المركبات الكهربائية تستخدم عمومًا أنظمة الفرامل لاستعادة الطاقة ، فإن متطلبات التآكل المنخفض وضوضاء انخفاض منصات الفرامل أعلى ، مما يثير التكرار المستمر وترقية مواد جديدة.
5. اتجاه التنمية المستقبلي
مع تطوير كهربة السيارات والذكاء ، يتطور نظام الفرامل نحو اتجاه أكثر كفاءة وصديق للبيئة. قد تحتوي منصات فرامل القرص المستقبلية على الاتجاهات التالية:
أكثر ملاءمة للبيئة: تقليل استخدام المواد الضارة مثل النحاس والأسبستوس ، والامتثال للوائح البيئية العالمية ؛
أكثر ذكاءً: أجهزة استشعار متكاملة لتحقيق مراقبة التآكل والتحذير في أداء الكبح ؛
أخف: استخدم مواد مركبة جديدة لتقليل الوزن الكلي وتحسين كفاءة الطاقة في السيارة ؛
حياة أطول: تمديد عمر الخدمة من خلال تقنيات جديدة مثل الخلايا النانوية ومواد الشفاء الذاتي.

تحقق وسادات الفرامل القرصية تآزر أداء الاحتكاك العالي وانخفاض معدل التآكل في نظام الفرامل السيارات من خلال تصميم صيغة المواد العلمية ، وعملية التصنيع المتقدمة والتحسين الهيكلي المعقول. هذا لا يحسن سلامة القيادة فحسب ، بل يقلل أيضًا من تكاليف الصيانة ، مما يوفر ضمانًا قويًا للتنمية المستدامة لأنظمة النقل الحديثة. في المستقبل ، مع التقدم المستمر لتكنولوجيا المواد والتصنيع الذكي ، ستدخل منصات الفرامل المزيد من الاختراقات في الأداء وحماية البيئة والذكاء .