ТЕРМОСТАБІЛІЗАЦІЙНИЙ СТАН МЕТАЛЕВИХ ФРИКЦІЙНИХ ЕЛЕМЕНТІВ ГАЛЬМІВНИХ ПРИСТРОЇВ (ЧАСТИНА І) - Вольченко, Олександр Іванович; Скрипник, Василь Степанович; Журавльов, Дмитро Юрійович; Вудвуд, Олександр Миколайович; Красін, Павло Сергійович (Problems of Friction and Wear, 2020)
У матеріалах статті розглянуто і обгрунтовано на основі теплового балансу та темпу нагрівання і вимушеного охолодження ободу гальмівного барабана автотранспортного засобу, умови виникнення його термостабілізаційного стану. Термостабілізаційний стан гальмівного барабана залежить від теплової та електричної складових. При першому етапі у лабораторних умовах шляхом нагрівання визначають час теплового насичення ободу і фланця гальмівного барабана автотранспортного засобу. При другому - визначаються втрати теплоти радіаційним і природним конвективним теплообміном від гальмівного барабана автотранспортного засобу, нагрітого вище допустимої температури для матеріалу фрикційної накладки. При третьому етапі в експлуатаційних умовах визначаються втрати теплоти кондуктивним теплообміном від частин поверхонь фланців гальмівних барабанів автотранспортних засобів при їх взаємодії з поверхнями фланців маточин заднього моста автотранспортного засобу А. При четвертому етапі - в експлуатаційних умовах циклічними гальмуваннями доводять тепловий стан пар тертя заднього гальмівного механізму вище допустимого для матеріалу фрикційних накладок на 275 – 350 °С і фіксують ковзаючими термопарами їх поверхневі температури. При дотику двох електропровідних фаз, якими є поверхневі шари пар тертя гальмівних пристроїв, між ними виникає різниця електричних потенціалів, що пов'язано з утворенням подвійного електричного шару, тобто несиметричного розподілу заряджених частинок на границі розділу фаз. У разі роботи полімерної накладки в режимі вище допустимої температури для її матеріалів відбувається вигоряння їх сполучних (формальдегідної смоли) і утворення острівців рідини (електроліту) на робочій поверхні накладки. Таким чином, отримуємо перший електролітичний розчин. Другим електричним розчином є зрошувана вода, яка потрапляє на незахищені поверхні металевого фрикційного елементу між його мікровиступами. В останніх знаходяться продукти зносу пар тертя, які змішуються з водою. Надалі відбувається зіткнення двох електролітичних розчинів з різними концентраціями, що сприяє виникненню різниці електричних потенціалів. Останні виникають внаслідок наявності градієнтів температури і концентрації та називаються термодифузійними потенціалами. Поліровані і матові поверхні гальмівних шківів мають різну топографію мікровиступів. Остання для матових поверхонь шківа є постійною, а для бігової доріжки шківа – змінною через його фрикційну взаємодію. При цьому поруч із субмікрорельєфом в процесі експлуатації обода шківа на його біговій доріжці тертя утворюється особлива зона мікрорельєфа, яка має висоту мікронерівностей на декілька порядків більше, ніж у субмікрорельєфа. Виникнення і формування подвійних електричних шарів в діапазоні температур нижче і вище допустимої температур для матеріалів фрикційних накладок відіграє істотну роль в контактній взаємодії їх поверхонь з поверхнями металевого елемента тертя. Каталізатором для електронів та іонів є внутрішня поверхня ободу гальмівного барабана автотранспортного засобу. Слід зауважити, що каталізатор не ініціює взаємодію, з одного боку, іонізуючі повітряні потоки, що омивають робочі поверхні пар тертя гальм, а також газових сумішей, що виділилися з приповерхневих шарів накладок. З другого боку, тобто зовнішньої (матової) поверхні ободу гальмівного барабана автотранспортного засобу омивається зустрічними потоками повітря при русі транспортного засобу. Каталізатор тільки прискорює реакції на взаємодію, які можуть відбуватися і у її відсутність, але значно повільніше. Виникнення термодифузії в потоках сумішей, що омивають робочу поверхню ободу гальмівного барабана автотранспортного засобу та фрикційних накладок при розімкнутому барабанно-колодковому гальмі залежить від співвідношення об’ємів нагрітих і холодних їх шарів. У барабанно-колодковому гальмі термодифузійний ефект в газовій суміші, що знаходиться в зазорах між їх парами тертя, спостерігається в тому випадку, якщо співвідношення об’ємів нагрітої і холодної частин газової суміші змінюється за експоненційною залежністю. Міжфазова границя на блокуючій обичайці, якою є робоча поверхня гальмівного барабана автотранспортного засобу не пропускає носіїв зарядів у двох напрямках.