Вплив модифікування чавунів на фрикційні показники гальмівних дисків і барабанів.
Автор: Стень Максим Олегович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Автомобільний транспорт
Інститут: Інститут механічної інженерії та транспорту
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2025-2026 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: У сучасному автомобілебудуванні основна тенденція розвитку полягає у безперервному вдосконаленні технічних характеристик транспортних засобів. Конструктори провідних світових компаній спрямовують зусилля на підвищення ефективності силових агрегатів, покращення аеродинаміки кузова, зниження маси конструкції та поліпшення керованості автомобіля. Проте, незалежно від досягнень у галузі динаміки чи комфорту, визначальним критерієм залишається безпека руху. Одним із ключових чинників, що формує цей показник, є надійність гальмівної системи, адже саме вона забезпечує стабільне керування швидкістю й запобігає виникненню аварійних ситуацій [1]. Гальмівний механізм під час роботи зазнає значних термомеханічних навантажень. При гальмуванні кінетична енергія автомобіля перетворюється на теплову, унаслідок чого гальмівні диски нагріваються до температури понад 400 °C. Таке нерівномірне теплове навантаження спричиняє появу внутрішніх напружень, деформацій і локального зношування поверхонь [2]. У зонах максимального нагріву відбувається зміна структури матеріалу, що погіршує його міцність і знижує стабільність коефіцієнта тертя. Додатковий негативний вплив мають абразивні частинки пилу й продуктів зносу колодок, які підсилюють мікрорізання робочої поверхні диска. Для виготовлення гальмівних дисків використовують матеріали з різними фізико-механічними властивостями — від сірого та високоміцного чавуну до композитів на основі вуглецевих волокон і кераміки. Кожен із них формує свій характер тертя та теплового розширення, що визначає стійкість до термічних деформацій. Сучасні дослідження підтверджують, що правильний вибір матеріалу диска і конструкції вентиляційних каналів дозволяє знизити пікові температури на 15–25 % та суттєво збільшити ресурс елементів гальмівної системи [3]. Об’єкт дослідження –механізм зміни стану робочої поверхні гальмівних дисків в процесі експлуатаційних випробувань гальм за різних режимів навантаження. Предмет дослідження – гальмівні диски і барабани транспортних засобів, які виготовляються з чавунів різних марок – сірого та високоміцного. Мета і завдання дослідження. Полягає у виборі конструкційного матеріалу для виготовлення гальмівних дисків дискових або колодкових гальм автомобілів, який забезпечить стабільні фізико-механічні властивості робочої поверхні в усьому діапазоні експлуатаційних температур. У зв’язку з цим необхідно вирішити такі завдання: 1. Використовуючи сучасні методи досліджень проаналізувати особливості процесу тертя фрикційної пари «гальмівний диск – колодка» та виявити основні механізми, що його формують: зношення поверхневих шарів, їх окиснення, перенесення й осадження полімерів і складових композиційних компонентів, які входять до складу матеріалу гальмівних колодок, а також продуктів тертя, що утворюються у зоні контакту й осідають на поверхні диска. 2. Встановити вміст сірки у структурі чавуну, який забезпечує найменшу інтенсивність зношування робочих поверхонь гальмівного диска під час експлуатації. 3. На основі результатів експериментальних випробувань визначити найбільш придатний матеріал для виготовлення гальмівного диска, який поєднує високу зносостійкість, теплопровідність і стабільність механічних характеристик у робочому температурному інтервалі. Основні результати. 1. Встановлено, що збільшення вмісту сірки у чавуні до 0,12 % сприяє зниженню зношування гальмівних дисків приблизно на 40 %, не погіршуючи при цьому їхніх міцнісних характеристик. 2. Зносостійкість пари тертя «високоміцний чавун – ретінакс» значно перевищує показники пари «сірий чавун – ретінакс». Зокрема, зменшення зносшення високоміцного чавуну у контакті з ретінаксом - 52–59 % залежно від навантаження, тоді як знос самого ретінаксу при роботі з високоміцним чавуном зменшується на 20–28 %. 3. Аналізуючи доріжки тертя, виявили на поверхні сірого чавуну глибокі вириви та сліди схоплення, які зумовлюють його низьку зносостійкість у парі «сірий чавун – ретінакс». Поверхні високоміцного чавуну без таких вирив, а зношування відбувається рівномірно, що пояснюється значно вищими механічними властивостями високоміцного чавуну порівняно із сірим.