摩擦片
關注創建者：wuzhihao 創建時間：2020-11-10
摩擦片的視頻教程
汽車分動器摩擦片傳熱及VOF分析-Fluent
利用Fluent軟件對汽車分動器內部摩擦片產生的熱量在油液中的傳遞過程進行分析，使用了流動+湍流+傳熱+VOF(自由液面)模塊。
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基于Workbench的汽車剎車制動盤摩擦生熱問題的仿真
摩擦制動器工作時，剎車盤在摩擦力作用下停止運動，然而靠摩擦產生的熱量使摩擦片溫度升高，影響其使用性能，本視頻基于ANSYS Workbench軟件對該實例進行模擬。 本視頻分析模塊采用瞬態動力學求解模塊，建立模型，材料設定，單元設定，劃分網格，設置邊界條件，求解，查看結果。 注：本實例僅僅為仿真方法，由于參數未知顧各種參數均為假設。
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摩擦片的實例教程
圖1 G300鋼和黃銅組合摩擦滯回曲線
摩擦片的低磨損的特征可以使得摩擦片可以經歷多次地震激勵而重復使用，無需更換。利用磨損理論可以很好地理解材料表面的滑動性能。
摩擦是在一定法向力下移動一個表面切向劃過另一個表面的阻力。這個阻力依賴于接觸表面間的法向力和摩擦系數。材料的摩擦系數由兩部分組成，即：摩擦的黏附和塑性變形。可以表示為
前者是摩擦表面黏附的貢獻，后者是摩擦表面塑性變形的貢獻。這兩個部分均依賴于摩擦片材料的化學和力學性能。此外，也受摩擦面粗糙度影響。
摩擦面的黏附相互作用可以由摩擦片有效接觸面積描述。當摩擦片因一定的法向力相互接觸時，首先接觸的是表面較凸的部分。隨著法向力的增加，因較軟摩擦片表面較凸的區域因為應力集中而首先發生塑性變形，使得總的有效接觸面積增加。該面積Ar和名義的接觸面積Aa不同，且依賴于相對較軟接觸面的材料力學性能確定。有效面積和名義的接觸面積如下圖所示：
圖2 有效接觸面積和名義接觸面積
摩擦力的粘附部分主要是因為克服接觸面之間內部原子之間的相互吸引。因此這部分僅取決于有效接觸面積以及摩擦材料之間的兼容性。此處材料的兼容性可理解為摩擦表面在壓力作用下形成新合金的能力。如果這種能力越強，則兩塊摩擦面之間的吸引力則越大。當然，摩擦表面存在的氧化物可以大大降低摩擦的粘附作用，因為氧化物使得摩擦面表面凸起較大，從而使得有效的接觸面積降低，從而降低摩擦的粘附作用。但是一旦在摩擦過程中，隨著摩擦表面氧化物的脫落，摩擦的粘附作用隨著接觸條件的改變也是變化的。
摩擦的塑性變形部分是由于摩擦表面互鎖的凸凹區域在擠壓滑動下 發生塑性變形，常常會產生常見的較為明顯的劃痕，或者稱之為犁溝效應。
上述摩擦的兩個部分與摩擦面的粘附磨損和磨粒磨損緊密有關。
展開 雙摩擦片溫度云圖
雙摩擦片應力云圖
上下摩擦片應力云圖
上下摩擦片溫度云圖
對流冷卻降溫階段
對偶摩擦片溫度云圖
對偶摩擦片應力云圖
對偶摩擦片應力云圖
列車摩擦片應力云圖
列車摩擦片溫度云圖
3.2接觸條件設置
圖5 接觸設置
利用運動副中的回轉條件來約束剎車盤轉動，這里需要注意的是：參考坐標系的Z軸必須為旋轉軸，以便后續的轉動副荷載的施加（轉動副荷載施加的默認方向為繞Z軸的旋轉），剎車盤與摩擦片為摩擦接觸，摩擦系數設置為0.35。
3.3 約束與加載設置
目前，大多數的網上教程主要有先壓后轉和先轉后壓，由于沒有考慮汽車慣性力矩的影響，無法很好的還原真實的制動過程，本文通過剎車盤轉速的變化來仿真制動過程，因此可以建立3個分析步，分析步1：剎車盤從靜止旋轉到指定轉速；分析步2：對摩擦片加壓，同時剎車盤轉速下降；分析步3：摩擦片加壓完畢后，剎車盤轉速持續下降的過程。本文模擬汽車從120km/h制動到60km/h，車輪尺寸為R17，計算可得120km/h時，輪胎轉速為480rpm，60km/h時為240rpm。假設，摩擦片施壓時間為0.2s，整個制動時間為0.6s。由于不考慮剎車盤從靜止旋轉到480rpm的過程，同時保證模型的收斂，假設剎車盤從靜止旋轉到480rpm所用時間為0.4s，因此整個分析過程為1s。該過程可采用旋轉副荷載中的旋轉速度進行設置。
圖6 剎車盤轉速變化設置
圖7 摩擦片約束（x方向為施壓方向）
摩擦片在整過程中只有一個方向的運動自由度，因此可以利用遠程位移對摩擦片進行約束，如圖7所示。由于分析步1中，在摩擦片x方向并未施加任何力與位移條件，處于“懸空”狀態，為保證收斂，在分析設置中打開“弱彈簧”選項。兩個摩擦片壓力歷程曲線如圖8所示.
展開 不考慮結果的慣性效果
提取結果
1）變形
由于為旋轉運動，因此最大位移為正弦變化，如圖所示
2）應力
選擇中，摩擦盤受到壓力作用，應力增大，提取結果
3）溫度
由于參考溫度為0度，故提取的溫度就是溫升，第1秒，第2秒，第3秒和第4秒結束時的溫度如圖
該實例對汽車摩擦片的摩擦效果進行了仿真方法的研究，可以較好的模擬該類摩擦生熱熱的仿真，如果考慮初始旋轉速度和摩擦系數等其他參數合適的加載，可以較好的得到摩擦片的停止轉動時間，為汽車摩擦片的設置提供很好的指導意義。
展開 汽車離合器熱力耦合CAE仿真實例(二)
模型建立：
去除其他零件，僅保留壓盤/摩擦片，然后對整個模型施加一個溫度場變化；
將壓盤和摩擦片之間連接簡化成綁定，兩個摩擦片的金屬部分螺栓連接簡化為耦合連接，摩擦片金屬部分和從動軸之間的螺栓連接簡化成耦合連接，固定住耦合點；
將整個模型由初始溫度20℃升溫到120℃，計算升溫后模型各部件的熱應力和變形情況。
分析結果：
應力云圖：
從結果云圖上看，受熱之后，壓盤熱應力最大位置位于壓盤前表面，摩擦片最大熱應力位于兩摩擦片之間的面。
變形量云圖
從結果云圖上看，位移變形量較大的地方發生在壓盤邊緣，最大變形量為0.04595mm。
位移變形云圖-X方向：
位移變形云圖-Y方向：
位移變形云圖-Z方向：
結果匯總：
摩擦片和壓盤最大熱應力以及熱變形總結如下表：
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摩擦片的最新內容
離合器片，也稱為摩擦盤，是車輛離合器系統中的關鍵部件，用于將動力從發動機傳輸到變速箱。它旨在平穩地將發動機動力與傳動系統接合和斷開，從而實現換擋，并防止車輛靜止時發動機熄火。
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什么材料需要石棉檢測
建筑材料（包括水泥、涂料、防水、保溫材料等）
粉狀化妝品中石棉檢測
摩擦材料（剎車片等）
汽車零部件
船舶建造
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石棉的測試方法
石棉測試方法很多，由于石棉出現的環境不同，評價目的不同，選擇的方法也不同，因此沒有哪一種測試可以解決全部問題。
因此最好選擇椰殼纖維作為剎車片摩擦材料。
因此制動系的工作過程中的磨損，已經熱固耦合分析，以及由于剎車盤與剎車片之間的摩擦引起的尖嘯聲，都是分析的重點。
（1）轉向管柱強度分析
汽車轉向管柱作為駕駛員操控汽車的重要部件，其安全性和可靠性顯得尤為重要。通過強行扭轉的方向盤使得鎖止機構失效，從而使整個轉向系統失效，近而發生車輛盜竊的現象。
圖6 剎車盤轉速變化設置
圖7 摩擦片約束（x方向為施壓方向）
摩擦片在整過程中只有一個方向的運動自由度，因此可以利用遠程位移對摩擦片進行約束，如圖7所示。由于分析步1中，在摩擦片x方向并未施加任何力與位移條件，處于“懸空”狀態，為保證收斂，在分析設置中打開“弱彈簧”選項。兩個摩擦片壓力歷程曲線如圖8所示.
Angus 認為在構造上此類阻尼器存在受壓穩定性問題，摩擦片兩側是否可以有效持續均勻滑動變形，以及摩擦片的角度和摩擦系數無法解耦，設計可能缺乏靈活性。因此這樣的阻尼器支撐的性能存在進一步優化的空間。
圖 1 自復位摩擦阻尼器
阻尼器優化思想
意識到上述的問題，那么如何解決這些問題，就是阻尼器優化的指導思想。因此兩方面開展優化流程。
主要從事機械設計、電磁線圈及電磁閥的優化設計和創新，設計的“片式摩擦打滑機”獲技術創新獎；主持研發的產品獲中國液壓件密封件協會“行業進步”和“新產品”，參與多部國家和行業標準的修訂工作，浙江制造標準《低壓閥用電磁線圈》的主要起草人。先后主持和參與國家重點研發計劃1項、寧波市科技創新2025重點專項2項，奉化市工業科技計劃項目2項。
①無自增力制動器：
電動機通過減速增矩的機械執行機構產生夾緊力作用到制動盤上，制動力矩與制動盤和摩擦片之間的壓力、摩擦系數成線性正相關，控制驅動電機軸轉角大小即可實現對于制動轉矩的控制，控制系統相對簡單，制動器的工作性能穩定，但對于電機的功率要求較高，因而尺寸較大，如下圖所示。
【科研分享】鋼摩擦片的可行性及磨損研究
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案例一：框架剪力墻分析
案例二：大跨橋梁多點地震激勵分析（tcl來自陳學偉）
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案例五：鋼筋混凝土柱腳
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