鼓式制動(dòng)器、摩托車剎車圈、輪轂剎車圈專業(yè)生產(chǎn)廠家無(wú)錫九環(huán)2020年8月22日訊 在進(jìn)行某車型制動(dòng)噪音匹配中，通過(guò)引進(jìn)優(yōu)化低金屬材質(zhì)的摩擦材料配方體系，代替原有低金屬材質(zhì)。實(shí)現(xiàn)制動(dòng)噪音性能提高，滿足整車制動(dòng)噪音匹配與 NVH 性能要求。
前言
剎車片，最早出現(xiàn) 19 世紀(jì)末，隨著汽車工業(yè)發(fā)展與品種增多，人們對(duì)剎車片的要求也越來(lái)越高。一方面，剎車片需要滿足環(huán)保要求，即無(wú)石棉化及無(wú)有害物要求，在摩擦過(guò)程中不產(chǎn)生有害健康的物質(zhì)；另一方面，對(duì)剎車片的各項(xiàng)性能要求除了有適宜穩(wěn)定的摩擦性能，還要求耐磨性能好、強(qiáng)度高、耐腐蝕，不易銹粘著、NVH 性能較好等。本文在某車型后鼓式制動(dòng)器總成開發(fā)匹配過(guò)程中，采用特殊的材質(zhì)與工藝、結(jié)合現(xiàn)有制動(dòng)器的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，經(jīng)過(guò)一系列的試驗(yàn)，對(duì)該制動(dòng)器的 NVH 性能匹配的研究、探討。
1、制動(dòng)噪音的類型及原因解析
NVH 性能在現(xiàn)有汽車性能指標(biāo)中以級(jí)為重要。各個(gè)主機(jī)廠也在做相關(guān)的整車 NVH 性能匹配。制動(dòng)噪音的產(chǎn)生非常復(fù)雜，與制動(dòng)器的設(shè)計(jì)、制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、剎車片配方的匹配都有較大的關(guān)系。后鼓式制動(dòng)器怎樣用適宜的剎車片與制動(dòng)器進(jìn)行匹配，得到最佳匹配效果是我們研究的重點(diǎn)。
如圖 1 所示：為該車型后鼓式制動(dòng)器。
圖 1 后鼓式制動(dòng)器
1.1 制動(dòng)噪音的類型
經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的研究，鼓式制動(dòng)器的制動(dòng)噪音的類型分為以下幾種，如表 1 所示。
表 1 鼓式制動(dòng)器制動(dòng)噪音類型
在實(shí)車操作中，鼓式制動(dòng)器2000-4000HZ 的低頻尖叫聲發(fā)生的概率最高，也是研發(fā)過(guò)程中主要面對(duì)的問(wèn)題。但在臺(tái)架表現(xiàn)上，多表現(xiàn)為高頻率噪音。
1.2 制動(dòng)噪音的生產(chǎn)因素
從摩擦材料角度考慮，因素大致有以下幾個(gè)方面：
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剎車片的摩擦系數(shù)越高，噪音產(chǎn)生的機(jī)率就越大。所以在保證足夠安全的制動(dòng)扭矩下，配方的摩擦系數(shù)盡可能低。
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剎車片硬度高的產(chǎn)品相對(duì)于硬度低的產(chǎn)品產(chǎn)生噪音的機(jī)率較大。故在匹配試驗(yàn)時(shí)，剎車片的硬度在保證本身強(qiáng)度的前提下，硬度設(shè)計(jì)適中為最佳。
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剎車片在經(jīng)過(guò)高溫摩擦制動(dòng)后，工作表面形成光亮的碳化膜，摩擦?xí)r會(huì)產(chǎn)生高頻振動(dòng)及噪音。故在配方設(shè)計(jì)時(shí)考慮到有機(jī)材料的使用限量及減磨材料的功能。
2、低金屬材料臺(tái)架匹配
項(xiàng)目開發(fā)初期，選用低金屬配方材料進(jìn)行該車型后制動(dòng)器的噪音匹配。
材料配方與摩擦材料常規(guī)試驗(yàn)結(jié)果如表 2、表 3 所示：
表 2 材料配方表
表 3 材料基本性能表
圖 2 噪音臺(tái)架照片
樣件按標(biāo)準(zhǔn) SAE J2521-2013《盤式片與鼓式片尖叫噪音矩陣》，通過(guò) LINK 3900 試驗(yàn)設(shè)備完成該樣品試驗(yàn)，如圖 2 所示。噪音匹配試驗(yàn)結(jié)果如圖 3、圖 4、圖 5 所示：
圖 3 噪音評(píng)級(jí)
圖 4 不同頻次噪音出現(xiàn)幾率
圖 5 制動(dòng)噪音圖譜
通過(guò)對(duì)圖 3、圖 4、試驗(yàn)結(jié)果分析來(lái)看，該車型低金屬材質(zhì)配方匹配的噪音問(wèn)題呈現(xiàn)在(減速\拖滯)方面，其噪音分貝與頻率較高，最高分貝達(dá) 110，實(shí)際表現(xiàn)為高頻尖叫。噪音匹配結(jié)果為 24.8%。圖 5 為在試驗(yàn)過(guò)程中單次制動(dòng)噪音的分析圖譜，突出峰值為制動(dòng)噪音。
3、優(yōu)化低金屬配方研究
通過(guò)之前匹配結(jié)果，此低金屬配方以不能滿足產(chǎn)品開發(fā)需要。如采用 NAO 配方可以解決這個(gè)問(wèn)題，但其相對(duì)成本較高。我們急需一種材料，價(jià)格與低金屬結(jié)構(gòu)相似，性能又優(yōu)于低金屬的產(chǎn)品。在這個(gè)情況下優(yōu)化低金屬配方就產(chǎn)生了。
低金屬材料配方金屬含量定義<25%，一般公司低金屬材料配方金屬含量在<20%。而優(yōu)化低金屬材料配方金屬含量在 <10%，其主要材料配方如表 4 所示，材料的基本性能如表 5 所示：
表 4 材料配方表
表5材料基本性能表
樣件按標(biāo)準(zhǔn)完成噪音匹配，試驗(yàn)結(jié)果如圖6、圖7、圖8所示：
圖 5 噪音評(píng)級(jí)
通過(guò)圖 5、圖 6 結(jié)果分析來(lái)看，優(yōu)化低金屬配方匹配在該制動(dòng)器主要的噪音問(wèn)題呈現(xiàn)在(前進(jìn)\后退\拖滯)方面，特別使用高彈石墨做為減磨材料為噪音性能調(diào)節(jié)劑。圖 6 中可以看出噪音情況得到了明顯改善。總噪音出現(xiàn)概率為 8.8%＜ 10%。圖 7 為實(shí)驗(yàn)過(guò)程中聲音圖譜，從圖中可以看出聲音與圖 4 相比更為平穩(wěn)，無(wú)明顯峰值。
圖 6 不同頻次噪音出現(xiàn)幾率
圖 7 制動(dòng)噪音圖譜
4、結(jié)論
目前汽車市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)十分激烈，用戶對(duì)汽車質(zhì)量的要求不斷提高。我們?cè)诳刂瞥杀镜那疤嵯虏捎脙?yōu)化低金屬配方，降低制動(dòng)噪音概率。通過(guò)持續(xù)改進(jìn)、不斷提高產(chǎn)品品質(zhì)，提高汽車品牌價(jià)值。
作者：王健1，張宇1，孫金朋2，趙榮2，馬健2
單位：
1.華晨汽車工程研究院
2. 河北星月制動(dòng)元件有限公司
