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联系合作:2521306544@qq.com 导语：刹车热衰减是指汽车的刹车系统在一定次数的制动后，刹车片的温度升高超过了限制的最高温度，制动的效果会越来越差，这个现象就是刹车的热衰减。 热衰减：指的是在高温下，机械性能下降。 刹车热衰减：是指汽车的刹车系统在一定次数的制动后，刹车片的温度升高，在达到一定的工况温度后，刹车系统的制动效果达到最佳，但超过了限制的最高温度，制动的效果会越来越差，这个现象就是刹车的热衰减。 今天我们要分析产生热衰减现象的原因。 1、为什么制动后温度为升高？ 2、温度升高后制动会越来越差，甚至失灵？ 分析之前先掌握一下基本知识。 一、物体的三种基本物态 物态：是一般物质在一定的温度和压强条件下所处的相对稳定的状态。通常是指固态、液态和气态。三种状态是可以互相转化的。譬如水（液态），冷的时候会结成冰（固态），加热到较高温度时，会变成蒸汽（气态）。 （一）固态 分子都是有规则地紧密排列。粒子之间有很强的吸力，所以每个粒子只能在各自固定的位置上振动。因而令固体拥有稳定、固定形状和固定容量的特性，只有因施力而切断或打碎时才可改变它的形状。 （二）液态 在温度和气压是常数的情况下，当固体加热到熔点之上时，便会成为液体。分子之间的力仍然不可忽略，使它们不至分散远离。但是由于分子间有足够的能量，因而可以有相对运动，其外表现为流动。 （三）气态 在气态中，分子拥有足够多的动能，因而内分子力的影响相对减少，分子之间的距离也较远。气体并没有限定的形状和容量，但是它会占据整个密封的容器。 二、分子热运动和热传递 （一）分子热运动 分子的热运动，分子永不停息的无规则运动叫做热运动。就是物体都由分子组成，而一切物质的分子都在不停地运动，且是无规则的运动。分子的热运动跟物体的温度有关（0℃的情况下也会做热运动，在绝对零度-273.15℃时，分子拥有量子理论允许的最小能量），物体的温度越高，其分子的运动越快、越激烈。 举一个简单的例子，用一条金片和一条铅片贴合在一起，在常温下放置5年，再切开，会发现他们互相渗入有1mm深，如果持续加100°C的热，他们会贴合得更快。 在一个烧杯中装半杯热水，另一个同样的烧杯中装等量的凉水。用滴管分别在两个杯底注入一滴墨水，发现装热水的烧杯的颜色变化地快。说明分子的热运动与温度有关。 （二）热传递 热传递是物理学上的一个物理现象，是指由于温度差引起的热能传递现象。热传递主要存在三种基本形式：热传导、热辐射和热对流。只要在物体内部或物体间有温度差存在，热能就必然以以上三种方式中的一种或多种从高温到低温处传递。 1、热传导 是指当不同物体之间或同一物体内部存在温度差时，就会通过物体内部分子、原子和电子的微观振动、位移和相互碰撞而发生能量传递现象。热传导是固体热传递的主要方式。 2、热辐射 物体由于具有温度而辐射电磁波的现象,称为热辐射。一切温度高于绝对零度的物体都能产生热辐射，温度愈高，辐射出的总能量就愈大。 一个物体向外辐射能量的同时，还吸收从其他物体辐射来的能量。如果物体辐射出去的能量恰好等于在同一时间内所吸收的能量，则辐射过程达到平衡，称为平衡辐射，此时物体具有固定的温度。 3、热对流 指流体内部质点发生相对位移的热量传递过程。由于流体间各部分是相互接触的，除了流体的整体运动所带来的热对流之外，还伴生有由于流体的微观粒子运动造成的热传导。 三、刹车片、刹车盘的材料 （一）刹车盘 简单来说，就是一个圆的盘子，车子行进时它也是转动的。制动卡钳夹住刹车盘而产生制动力的，踩刹车时就是它夹住刹车盘起到减速或者停车的作用。 刹车盘的材质是采用我国的灰铸铁250标准，简称HT250。灰铸铁是指具有片状石墨的铸铁，因断裂时断口呈暗灰色，故称为灰铸铁。主要成分是铁、碳、硅、锰、硫、磷，是应用最广的铸铁。 （二）刹车片 一般由钢板、粘接隔热层和摩擦块构成。钢板经过涂装来防锈；隔热层是由不传热的材料组成，目的是隔热；摩擦块由摩擦材料、粘合剂组成，刹车时被挤压在刹车盘或刹车鼓上产生摩擦，从而达到车辆减速刹车的目的。由于摩擦作用，摩擦块会逐渐被磨损，一般来讲成本越低的刹车片磨损得越快。 摩擦块主要材质包括石墨、少量金属、无机纤维和树脂（粘合剂）。石墨耐温高，也有润滑作用，主要可以减小制动时摩擦系数变化；掺入的少量金属主要为了散热；而无机纤维则是起到摩擦的关键成分；以上所有材料需要有粘合剂和成吨的压力给刹车片定型，所以粘合剂的好坏直接反映了刹车片的耐高温性。 四、能量守恒定律—刹车后温度会升高 在《身份层次：认识刹车与速度变化的关系》一种中，根据能量守恒定律，刹车减速时，是刹车系统将汽车的动能转化成热能散发到空气中。 如图所示，假设刹车系统是一个能量容器，能量输入端为踩刹车摩擦转移汽车动能，能量输出端为刹车系统与空气发生热交换及热辐射量。 如果很少刹车，转移输入刹车系统的能量少，且刹车系统一直连续将热量散发到空气中，刹车片和刹车盘的温度是不会升高的。 如果频繁刹车，转移输入的能量大于散热输出的能量时，过多的能力会积累在刹车系统中，其表现为刹车盘和刹车片的温度会升高。 五、刹车过热失效原因 （一）温度升高物质会软化 当物体温度达到升高达到该物质的熔点温度时，物体会融化。比如铁，对其持续加热，铁会变红，然后发软，最后融化。 经查询，刹车盘铸铁的熔点温度为1148-1400℃，刹车片的熔点温度1000-1700℃。数据不一定准确，仅供参考。 （二）失效原因：过热导致刹车片或刹车盘软化 经查询，一般的车辆在一般行驶中的制动，所产生的瞬间温度就在250度左右，如果高速行驶状态下紧急制动稳定也就在350度左右，普通刹车片在超过400～500度时一般会丧失制动性能！（数据未进行核实，仅供参考，其中刹车失效温度的获取，为在测试中，当刹车出现失效现象时，车停稳后，下车及时测量刹车盘的温度获得） 根据能量在固体中的传递（热传导），刹车后，刹车片和刹车盘内部温度趋势如下。 在刹车片和刹车盘摩擦的过程中，由于能量的传递需要一定的时间，刹车片和刹车盘温度高低分布如图所示。 刹车片和刹车盘的摩擦接触面，当有任何一方的表面温度，因过高开始变软或融化时，刹车失效。 六、刹车热衰减测试 （一）为什么要做刹车热衰减测试？ 为了检验车辆刹车热衰减的情况，测量热衰减的值。 （二）怎么做热衰减测试？ 进行10次100-0公里/小时的急刹，测试刹车性能的降低情况。 （三）刹车热衰减测试结果？ 经查，小车刹车热衰减测试后，前刹车温度基本保持在300度-550度之间，后刹车温度在100度-200度之间。刹车时的重心前移促使了前面温度明显高于后面，所以前刹车片的材质至关重要。 测试时，一些质量优秀的刹车片可以经受550度的高温而不产生变形（很低的热膨胀系数）、冒烟、熔化等现象。而成本较低的刹车片在350度时就会发生熔化的现象，当刹车片与刹车盘发生粘连时，启动车辆需要很大的油门才能将盘与片分开，刹车盘上也会留下很多刹车片熔化后的物质。而此时刹车片摩擦面的化学成分已发生变化，摩擦系数急剧下降，刹车性能几乎丧失。 测试时还会有刹车片起火的现象，这是高温引燃的石墨和粘合剂，此时不必惊慌，保持持续行驶让刹车片自然冷却。 六、刹车发生热衰减后如何操作？ 此时刹车踏板很低，刹车效果很弱，需要给刹车系统降温。在道路允许的情况下低速行驶，让刹车盘片自然冷却，此时千万不能用水或灭火器给刹车系统降温，因为温度的剧烈变化让金属发生淬火现象，造成盘、片开裂。 重要说明：刹车发生热衰减现象时，刹车暂时还有效果，只是刹车距离变长，此时应立即停车，让刹车盘片自然冷却。如果继续使用刹车，会因为温度继续升高使刹车盘片融化，刹车失灵。 作者：熊猫猫 |
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