Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Технология изготовления тормозных колодок

Министерство Образования и Науки Российской Федерации

Южно-Уральский Государственный Университет

РЕФЕРАТ ПО КУРСУ

«КОНСТРУКЦИОННЫЕ И ЗАЩИТНО-ОТДЕЛОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ В АВТОМОБИЛЕ- И ТРАКТОРОСТРОЕНИИ»

НА ТЕМУ:

«ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТОРМОЗНЫХ КОЛОДОК»

Выполнил: студент

группы АиТ-535

Кориков Д.В.

Проверил:

АНОТАЦИЯ

«Технология изготовления тормозных колодок»

Студент: Кориков Д.В.

Заочный Инженерно-экономический факультет. Пятый курс. гр. 535, 2013 год.

Рассмотрены технологии и материалы производства автомобильных тормозных колодок.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Развитие техники, возрастание скоростей всех видов транспорта, изменение масс и габаритов многих машин связаны с резким увеличением мощности, поглощаемой тормозными и фрикционными устройствами, передаваемой сцепными муфтами и т.д. В связи с этим к фрикционным материалам предъявляются все более высокие требования относительно: термоустойчивости в условиях длительного нагружения, стабильного коэффициента трения, а также износостойкости.

1. Характеристика изделия и условия эксплуатации

Объектом производства является изделие: тормозная колодка для дисковых тормозов автомобиля, эскиз которой представлен на рисунке №1.

Тормозная колодка представляет собой изделие состоящие из двух частей, это фрикционная накладка изготовленная из полимерного композиционного материала конструкционного назначения, которая запрессовывается в металлическую пластину. Толщина такой накладки порядка 6–7 мм, а ее геометрическая форма определяется условиями работы тормозной системы.

При работе тормозной системы, под действием давления жидкости в гидравлическом приводе поршни перемещают тормозную колодку и прижимают ее к тормозному диску. В результате в тормозной колодке возникают напряжения сжатия и сдвига при трении колодки о диск. Также, из–за неоднородности материала и неравномерного нагрева в условиях эксплуатации в материале возникают термические напряжения.

Со временем эксплуатации фрикционные накладки изнашиваются и в дальнейшем необходимо производить их замену. Минимально допустимая толщина фрикционной накладки – 1,5 мм./1/

Таблица 1. Физико-механические показатели фрикционной накладки армированной трикотажным наполнителем

Плотность, г/см³	1,9
Предел прочности при сдвиге в направлении трения, МПа	30,0±6,9
Предел прочности при сжатии в направлении перпердикулярном плоскости фрикционной накладки, МПа	180,5±25,0
Предел прочности при растяжении в направлении трения, МПа	5,7±0,4
Относительное разрывное удлинение при растяжении в направлении трения, %	2,5±0,3
Разрушающее напряжение при изгибе, МПа	58,4±4,0

Фрикционные характеристики накладки

Фрикционные показатели качества накладки определяются «динамическим» коэффициентом трения накладки по стали или чугуну (материал контртела трения – тормозного диска или барабана автомобиля) при сухом контакте и после намокания в воде.

Динамический коэффициент трения (m_c) накладки при сухом контакте с контртелом трения по определению вычисляется по величине момента трения (М_т) при заданной силе (F) нормального давления и скорости скольжения после установления постоянной температуры на контакте.

где R – расстояние средней линии площадки контакта от оси диска.

Этот показатель можно установить с помощью машины трения.

Условия эксплуатации изделия:

Скорость трения до 20 м/c.
Максимальная нагрузка на поверхности до 6 МПа.
Кратковременная температура при торможении (Т_кр) = 500°С.
Длительная температура при торможении (Т_дл)= 350°С.

Технические требования к качеству изделия:

1. Коэффициент трения 0.38–0.45.

2. Износ в пределах 0.12–0.28 см³ на кВт в час.

3. Фрикционная теплостойкость Т_кр до 500 °С и Т_кр до 350 °С.

4. Соответствие европейским требованиям по экологии.

2. Технология изготовления тормозных колодок

Технология изготовления тормозных колодок состоит из двух этапов: изготовление собственно самих колодок и изготовление фрикционной массы. Состав фрикционного слоя довольно сложный, в него входят более десятка различных минеральных и органических компонентов.

Достаточно высоки и требования, которым должен соответствовать фрикционный слой:

Высокая износостойкость материала.

Стабильный коэффициент трения, устойчивость к изменениям температуры, скорости и давления

Способность от нагретой поверхности тормозного узла поглощать тепло

Хорошие демпфирующие качества

Способность работать при большой скорости (более 180км/ч) и температуре

(свыше 5000°C)

Фрикцион должен быть экологически безопасным (отсутствие вредных металлов, безасбестовые технологии)

Обеспечивать комфорт при торможении (отсутствие вибрации и свиста)

По способу изготовления тормозных колодок две тормозные колодки могут быть изготовлены из пластины. Пластина содержит первый слой фрикционного материала накладки и второй слой материала для несущей пластины тормозной колодки. Первый слой покрывает полностью второй слой. Удаляют часть слоя фрикционного материала накладки с пластины в соответствии с периферийным контуром каждой изготавливаемой тормозной колодки таким образом, что на части слоя материала для несущей пластины, соответствующей контуру изготавливаемой несущей пластины, отсутствует фрикционный материал накладки. Вырезают пластину в соответствии с контуром изготавливаемой несущей пластины. Достигается уменьшение трудоемкости при подгонке деталей и сокращение необходимости складского хранения.

Рисунок № 1

Данное изобретение указанное на рисунке №1 относится к производству тормозных колодок, в частности, для дисковых тормозов.

Согласно уровню техники тормозные колодки для дисковых тормозов обычно состоят из несущей пластины, например, выполненной из стали, и тормозной накладки, которая прижимается к диску для обеспечения торможения.

В соответствии с известным уровнем техники такие тормозные колодки производятся изготовлением сначала несущей пластины, имеющей ее окончательные размеры (т.е. размеры готовой тормозной колодки), после этого накладка прикрепляется к несущей пластине, причем накладке также уже приданы ее окончательные размеры. Прикрепление осуществляют, например, клеем.

Согласно этому известному способу изготовления каждая тормозная колодка является полностью обработанной на производственной базе изготовителя и далее доставляется оптовым торговцам и конечным потребителям. Это обуславливает сложное и трудоемкое складское хранение тормозных колодок различных размеров.

Техническая проблема, лежащая в основе настоящего изобретения, заключается в создании способа и заготовки для изготовления тормозных колодок, сокращающих необходимость складского хранения и обеспечивающих подгонку деталей менее трудоемкой относительно потребностей рынка при изменении размеров. Кроме того, будет сокращена перевозка от производителя к оптовому покупателю и к другим потребителям.

Для этого согласно изобретению создан способ изготовления тормозных колодок, при котором обеспечивают пластину, содержащую фрикционный материал накладки и имеющую размеры, которые существенно превышают размеры самой маленькой изготавливаемой тормозной колодки, и вырезают изготавливаемую тормозную колодку из пластины таким образом, что тормозная колодка имеет, по меньшей мере, частично ее окончательные размеры.

Следовательно, согласно изобретению изготовитель может производить упомянутые пластины и поставлять их потребителям, тогда как сам потребитель может выполнять из этих пластин на относительно простом оборудовании тормозные колодки для тормозов транспортного средства. Этот способ изготовления обладает достаточной гибкостью в отношении изменяющихся частных потребностей. Настоящее изобретение является наиболее подходящим в связи с так называемыми «мастерскими быстрого ремонта». Такие мастерские с практически незначительными складскими запасами могут на относительно недорогом оборудовании изготавливать различные тормозные колодки в зависимости от существующего на месте спроса.

Тормозные колодки известного уровня техники, особенно для дисковых тормозов, неизменно содержат несущую пластину, обычно выполненную из стали, и фрикционную накладку, изготавливаемую из различных материалов, поскольку требования в плане механического взаимодействия относительно несущей пластины, которая будет передавать сильные тормозные усилия на тормозной диск, с одной стороны, и требования в отношении накладки, с другой стороны, являются абсолютно различными. Если способ согласно настоящему изобретению использовать в отношении таких тормозных колодок, то способ согласно настоящему изобретению включает вырезание пластины, так что материал несущей пластины, например сталь, режется до ее окончательных размеров, т.е. размеров готовой тормозной колодки. При таком вырезании слой материала накладки пластины также обретает контур (очертание) на несущей пластине. После этого материал накладки на несущей пластине получает форму в ее окончательном виде. Во время придания формы на кромке несущей пластины обычно получается какая-то часть поверхности, не покрытая материалом накладки.

В соответствии с другим вариантом осуществления способа для изготовления тормозных колодок согласно настоящему изобретению первоначально часть слоя фрикционной накладки удаляется с пластины, например, фрезерованием, приблизительно следуя по очертанию (контуру) тормозной колодки, изготавливаемой такой, чтобы на части слоя несущей пластины отсутствовал материал накладки, соответствуя контуру изготавливаемой несущей пластины, так что после этого слой несущей пластины может быть вырезан в соответствии с контуром, например, посредством лазерного луча или водяной струи.

Изобретение также относится к пластине для изготовления тормозных колодок, при этом пластина является «промежуточной заготовкой», т.е. пластиной, имеющей размеры, которые существенно превышают размеры изготавливаемой тормозной колодки, причем пластина в качестве слоя содержит материал фрикционной накладки. Если обычная тормозная колодка изготавливается с несущей пластиной, выполненной из стали или из чего-либо подобного, а фрикционная накладка выполняется из материала, имеющего большой коэффициент трения, то упомянутая пластина содержит два вышеупомянутых слоя, а именно слой несущей пластины и слой накладки. Более того, пластину выполняют с такими размерами, чтобы из нее можно было изготовить, по меньшей мере, две тормозные колодки.

Опишем изобретение более подробно со ссылкой на прилагаемые рисунки, на которых изображено следующее:

Рисунок №2 - вид пластины для изготовления двух тормозных колодок;

Рисунок №3 - вид в поперечном сечении пластины с фиг.1 по линии I-II;

Рисунок №4 - вид готовой тормозной колодки.

Рисунок № 2

Как показано на рисунок № 2, пластина 10 является достаточно большой, так что из нее могут быть изготовлены две тормозные колодки. Согласно рисунок № 4 изготавливаемая обычным способом тормозная колодка содержит несущую пластину 12 и фрикционную накладку 26. Фрикционная накладка имеет меньший контур (очертание, показанное на Рисунок №4 в виде затемненной поверхности), чем контур несущей пластины.

На рисунок № 3 показана пластина с рисунок № 2 в поперечном сечении по линии I-II. Как показано на рисунок № 3, пластина 10 с рисунок № 3 состоит из двух слоев, а именно из слоя фрикционного материала 22 и слоя материала 24 несущей пластины. Первоначально оба упомянутых слоя - фрикционного материала 22 и материала 24 несущей пластины - являются сплошными по всей пластине 10 согласно рисунок № 2.

На рисунок № 2 сплошными линиями показаны контуры (очертания) двух несущих пластин 12, 14, а также, как несущие пластины выполнены по форме в полностью готовом изделии. Как известно из уровня техники, несущие пластины 12, 14 содержат выступ с отверстием 16 для размещения установочной пружины 28 рисунок № 4. Пунктирные линии на рисунок № 2 показывают внешний контур 18 и внутренний контур 20, которые проходят с внешней стороны и соответственно внутри контура несущей изготавливаемой пластины 12. Хотя на рисунок № 2 пунктирные линии показаны только в связи с несущей пластиной 12, в отношении другой несущей пластины 14 соответствующие пунктирные линии могут быть также нарисованы (не показаны).

Согласно первому способу изготовления тормозных колодок из пластины 10 в ее первоначальном состоянии, как описано выше, соответствующие режущие средства, например сфокусированный лазерный луч, водная струя или фрезерный станок, могут быть использованы для разрезания пластины 10 по сплошной линии.

В результате этим способом производится заготовка для тормозной колодки, включающая несущую пластину 12 уже по существу в ее окончательном контуре без шлифовки и снятия заусенцев (если они есть), тогда как слой фрикционного материала еще не имеет своего окончательного вида, который обозначен линией 20 на рисунке № 2 и № 4. Соответственно, заготовка дополнительно обрабатывается так, что фрикционный материал удаляется по кромке пластины. В результате получается тормозная колодка согласно рисунок № 4.

Согласно другому варианту осуществления способа изготовления тормозной колодки пластина 10 в ее первоначальном состоянии обрабатывается так, что фрикционный материал 22 накладки между пунктирными линиями внешнего контура 18 и внутреннего контура 20 соответственно удаляется, например, фрезерованием. После этого пространство между пунктирными линиями с рисунок № 2 является свободным от фрикционного материала, а материал 24 несущей платы с рисунок № 3, становится открытым там, где изготовляемая накладка уже получила свою окончательную форму. После этого только материал 24 несущей пластины должен быть вырезан, например, с использованием водяной струи или лазерного луча по сплошной линии с рисунок № 2, соответствуя окончательной форме несущей пластины для получения тормозной колодки, показанной на рисунок № 4, в которой в отверстие 16 вставлена установочная пружина 28.

Хотя описанное выше относится к стальной несущей пластине, следует отметить, что могут быть использованы и другие материалы для изготовления несущей пластины, например алюминий, пластмассы, композитные материалы, упрочненные металлом, либо одного состава, либо в виде многослойной конструкции.

В зависимости от материала, выбранного для изготовления несущей пластины, ее открытые поверхности могут быть подвергнуты антикоррозионной обработке, например, окрашиванием. Размеры пластины 10 являются такими, что из нее могут быть вырезаны две или больше тормозных колодки. Это применимо ко всем тормозным колодкам, изготавливаемым из таких пластин, в частности к тормозным колодкам, имеющим самые большие размеры.

У всех фирм, которые являются ведущими производителями тормозных колодок, в составе имеется специализированная научно-исследовательская лаборатория, где специалисты постоянно работают над усовершенствованием технологий фрикционов. Для того чтобы подтвердить высокое качество колодок их подвергают множеству испытаний, самым ответственным из которых является тест на прочность фрикционного материала, приклейка к основе и проверка на термонагруженность. Производители особых марок автомобилей оптимизируют фрикционный материал, для отдельных моделей авто, при этом учитываются их снаряженная масса, скоростные характеристики и прочие.

Ведет это все, естественно, к баснословным затратам, что конечно не может не отразиться на стоимости уже готовой продукции. Именно по этой причине все бренды, которые присутствуют на рынках условно можно разделить на две категории: относительно цены и относительно качества.

Хотелось бы привести классификацию относительно технологии изготовления тормозных колодок.

К колодкам высшей категории часто относят оригинальные детали, а также те детали, которые соответствуют по качеству деталям оригинального поставщика (другими словами, производитель поставляет продукцию своего производства на конвейеры ведущих автомобильных производителей, а также на рынок запчастей, который называют «aftermarket», в итоге и там и там продукция аналогична по качеству). Тенденции к тому, чтобы увеличить долю рынка колодок высшей категории наблюдаются только в городах миллионерах, таких как Москва и Санкт-Петербург. В этих городах, в связи с тем, что рост доходов населения быстро и неуклонно растет, спрос на продукцию высшей категории также очень велик, популярны такие бренды как: Bendix (компания Honeywell Friction Materials); Jurid (Allied Signal); Ragid и Textar (оба - TMD Friction); Lucas (концерн TRW); ATE (continental Teves). Тормозные колодки такой категории в столице могут составлять порядки 75% всего рынка, когда в регионах это показатель будет не более 25%.

Учитывая то, что покупательская способность в регионах значительно меньше, производители известных марок пошли на встречу потребителям с меньшей платежеспособностью, внедрив систему, которая включает несколько уровней качества. При этом оригинального качества тут лишь часть поставляемой продукции, оставшаяся продукция лишь приближается к уровню «aftermarket» с понижением цен. Продукция не оригинального качества поставляется на рынки с определенным знаком ECO. К примеру, Jurid уровень качества "скрыт" за специальным обозначением из букв, которые стоят сразу после цифрового шифра.

При выпуске продукции, которую можно отнести к средней категории, производитель может допускать незначительные свои технологические и конструктивные нюансы, однако доля их не должна превышать 15% отступа от документации авто производителей. При этом все правила сертификации, получения разрешения на эксплуатацию и тому подобные законы должны соблюдаться в полной мере. Однако при этом важно учесть соответствие ECE R-90, так как продавать колодки, которые не отвечают этому стандарту в нашей стране запрещено. Маркировка, которая гласит о соответствии, должна наноситься на упаковку и на тыльную сторону тормозной колодки. Перед знаком соответствия наносится страна производитель. К примеру, это может выглядеть так: Е11 - Италия, Е3 - Германия, Е1 – Великобритания.

Те фирмы, которые производят колодки средней категории (Road House (концерн TRW), Ferodo (концерн Federal Mogul), Remsa) нацелены на свой, уже наработанный сегмент рынка, при котором за приемлемую цену можно взять товар хорошего качества. В регионах их доля составляется примерно 35%, в столице – 50%. Однако в последнее время существует тенденция «выдавливания» колодок этой категории, колодками известных брендов. Это может объясниться психологией потребителей, которые, прежде всего, ориентируется на марку производителя, по их мнению, чем известней бренд – тем продукция более надежная.

Третью категорию составляют колодки довольно известных торговых марок, которые по своему классу не могут дотянуть до среднего уровня. Данная продукция дочерних компаний производителей известных брендов и самостоятельных мелких предприятий. Многие из них обеспечивают необходимую безопасность и прошли соответствующую сертификацию качества продукции, тем не менее, по некоторым показателям явно «хромают». К примеру, их может подвести стабильность качества или отсутствие комфорта при торможении.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящее время главой проблемой всех тормозных колодок является их нагрев при частом торможении, ведь количество тепла, которое выделяется при трении просто огромно.

В любом случае испытания и исследования новых видов производства тормозных колодок не останавливается ни на минуту. В скором времени мы с вами будем свидетелями появления новых материалов, которые позволят вам забыть о периодической замене дисков и колодок, о торможении с писком или низкой эффективности торможения. Новшества должны ввести гибридные автомобили, которые смогут превращать энергию, получаемую при торможении в полезное электричество.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Кудрявцев, С.М. Оценка свойств легкового автомобиля: учеб пособие /

С.М. Кудрявцев; Нижегород. гос. техн. ун-т. – Н. Новгород, 2005г.

2. Пачурин, Г.В. Повышение коррозионной долговечности и эксплуата-

ционной надежности изделий из деформационно-упрочненных метал-

лических материалов: учеб. пособие для студентов вузов / Г.В. Пачу-

рин; НГТУ. – Н. Новгород, 2005г.

3. Информационный портал http://www.autoshcool.ru/

2013 г.

Технология изготовления тормозных колодок 📙 Реферат → 🆔 279484