Jak rozwiązać problem życia płyty tarcia 430 montażu sprzęgła typu pull-typu ciężkich ciężarówek poprzez optymalizację materiału?

Jako kluczowy węzeł w transmisji mocy, podstawową funkcją sprzęgła ciężkiej jest osiągnięcie sprzęgania i oddzielenia silnika oraz przekładni przez moment obrotowy tarcia. W warunkach obciążenia ciężkiego płyta tarcia musi wytrzymać chwilowy wpływ szczytowego momentu obrotowego i częstego angażowania/rozłączenia cykli, co prowadzi do zużycia, ablacji i rozpadu termicznego na powierzchni materiału, a ostatecznie powoduje poślizg sprzęgła, niekompletne oddzielenie i inne tryby awarii. Tradycyjne materiały tarcia na bazie azbestu lub półmetaliczne mają niewystarczającą odporność na zużycie i słabą stabilność termiczną, a ich żywotność serwisowa w scenariuszach o dużym obciążeniu wynosi zwykle mniej niż 300 000 kilometrów, które stały się podstawowym punktem bólu ograniczającym logistykę i wydajność transportu.

Jako produkt odniesienia dla ciężkich systemów przesyłowych ciężarówek, zespół sprzęgła typu 430 zwiększył żywotność płyty tarcia do ponad 800 000 kilometrów poprzez innowacje materialne i optymalizację strukturalną. Jego przełom technologiczny ma ważne znaczenie odniesienia dla branży.

Degradacja wydajności płyty tarcia wynika z superpozycji wielu procesów fizycznych i chemicznych:
Mechanizm zużycia: Podczas procesu tarcia mikroskopijne piki na powierzchni materiału zerwania materiału i odrywa się z powodu naprężenia ścinającego, tworząc resztki zużycia. Tradycyjne materiały na bazie azbestu mają niską wytrzymałość na światłowód i słabą wytrzymałość matrycy, a szybkość zużycia jest tak wysoka, jak 0,1 mm/10 000 kilometrów, co prowadzi do szybkiego rozkładu grubości płyty tarcia.
Zjawisko ablacyjne: w środowisku wysokiej temperatury macierz żywicy w materiale tarcia ulega rozkładowi termicznemu w celu generowania lotnych gazów, tworząc folię powietrzną na interfejsie tarcia, powodując nagłe spadek współczynnika tarcia. Na przykład w warunkach ciągłego wspinaczki temperatura powierzchni tradycyjnych materiałów może przekraczać 400 ℃, powodując poważną ablację.
Efekt rozpadu termicznego: niedopasowanie między współczynnikiem rozszerzalności cieplnej a przewodnością cieplną materiału prowadzi do nierównomiernego rozkładu temperatury na interfejsie tarcia, reakcji utleniania w lokalnych obszarach wysokotemperaturowych i wytwarzaniu tlenków o niższej twardości, która przyspiesza zużycie.
Powyższe mechanizmy awarii wzmacniają się w warunkach ciężkiego obciążenia, tworząc błędne cykl, a ostatecznie prowadzą do awarii wydajności sprzęgła.

Zespół sprzęgła typu 430 skonstruował wieloskalowy układ wzmacniający poprzez projektowanie mikrostruktury materiałowej i optymalizację procesu, osiągając skoordynowaną poprawę wydajności płyty tarcia:
1. Mechanizm dyspersji i przenoszenia naprężeń wzmocnionych włókien
Materiały kompozytowe o wysokiej zawartości włókien wykorzystują wysokowydajne włókna, takie jak włókna aramidowe i włókna węglowe jako wzmocnienia, a ich moduł wynosi nawet 200-300 GPa, co jest ponad 10 razy większe niż w tradycyjnych włókien azbestowych. Dzięki trójwymiarowej technologii tkanowania i technologii impregnacji żywicy włókna tworzą strukturę siatki w matrycy, skutecznie rozpraszając naprężenie tarcia. Gdy interfejs tarcia jest poddawany sile ścinającej, naprężenie jest przenoszone do całej płyty tarcia przez interfejs światłowodowy, aby uniknąć zużycia spowodowanego lokalnym stężeniem naprężeń.

2. Technologia modyfikacji macierzy żywicy
Tradycyjna żywica fenolowa jest łatwa do rozkładu w wysokich temperaturach ze względu na słabą odporność na ciepło. Zespół sprzęgła typu 430 wykorzystuje zmodyfikowaną żywicę fenolową, a poprzez wprowadzenie wypełniaczy, takich jak nano-silica i grafen, stabilność termiczna i smar matrycy ulegają poprawie. Temperatura przejścia szkła (TG) zmodyfikowanej żywicy wzrasta do 280 ° C, co skutecznie hamuje rozkład termiczny w wysokich temperaturach.

3. Synergistyczny efekt modyfikatora wydajności tarcia
Aby zrównoważyć współczynnik tarcia i odporność na zużycie, do materiału dodaje się twarde cząsteczki, takie jak tlenek glinu oraz tlenek magnezu oraz smary, takie jak grafit i disiarczek molibdenu. Twarde cząstki tworzą ciała mikrokonweksu na interfejsie tarcia, aby zwiększyć współczynnik tarcia; Smary tworzą folie smarowania graniczne w wysokich temperaturach w celu zmniejszenia zużycia. Dzięki optymalizacji wielkości cząstek i gęstości rozkładu osiągnięto dynamiczną regulację współczynnika tarcia.

Ilościowa poprawa żywotności płytki tarcia przez optymalizację materiału
1. Mechanizm poprawy odporności na zużycie
Mostanie efektu wzmocnionych włókien i poprawa wytrzymałości matrycy zmieniają tryb zużycia płyty tarcia z kruchego złamania na twarde obieranie. Rzeczywiste pomiary pokazują, że szybkość zużycia materiałów kompozytowych o wysokiej zawartości włókien w warunkach ciężkiego obciążenia jest o 40% niższa niż w przypadku tradycyjnych materiałów, a przebieg płyty tarcia, gdy grubość rozpada się na standard złomu 3 mm jest zwiększony z 300 000 kilometrów do ponad 800 000 kilometrów.

2. Przełom w odporności na rozkład termiczny
Synergistyczny efekt zmodyfikowanego modyfikatora wydajności żywicy i tarcia znacznie poprawia stabilność termiczną materiału. W teście ciągłego wspinaczki temperatura powierzchni płyty tarcia ustabilizowano poniżej 350 ℃, a zakres fluktuacji współczynnika tarcia kontrolowano w granicach ± ​​5%, unikając poślizgu sprzęgła spowodowanego rozkładem termicznym.

3. Zwiększona zdolność adaptacji środowiska
Materiały kompozytowe o wysokiej zawartości włókien mają doskonałą odporność na hydrolizę i odporność na korozję oraz mogą utrzymać stabilne wydajność tarcia w trudnych środowiskach, takich jak wilgotność i spray solne. Na przykład wskaźnik awarii montażu sprzęgła ciężarówek działających na obszarach przybrzeżnych jest o 60% niższy niż w przypadku tradycyjnych materiałów.

Oprócz materiałów kompozytowych o wysokiej zawartości włókien, ciężarówka ciężarówka 430 typu sprzęgła typu pull-typ Zbadano także zastosowanie materiałów tarcia na bazie węglików krzemowych:
Stabilność w wysokiej temperaturze: temperatura topnienia węgliku krzemu jest tak wysoka jak 2700 ℃ i nadal może utrzymać współczynnik tarcia powyżej 0,4 w wysokiej temperaturze 600 ℃, co jest odpowiednie dla warunków szczytowego momentu obrotowego silników o dużej mocy.
Odporność na pękanie termiczne: jego gęsta struktura ceramiczna może skutecznie hamować rozszerzenie pęknięć termicznych i uniknąć niewydolności materiału spowodowanego zmęczeniem termicznym.
Wyzwania i środki zaradcze: Materiały z węglików krzemowych są bardzo kruche i trudne do przetworzenia, a ich odporność na uderzenie należy poprawić poprzez optymalizację oceny cząstek i technologię powlekania powierzchniowego.