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碳基环保型高性能复合摩擦材料
简介


   我公司与中国石油大学(华东)等高校建立了产学研联盟,聘请专家教授担任技术顾问,经过多年研究攻关,针对现有摩擦材料在使用过程中存在的不足和缺点,在陶瓷摩擦材料基础上研发了性能稳定、质量可靠的新型碳基环保型高性能复合摩擦材料的刹车片。该新型复合摩擦材料刹车片已通过了装车试验,其性能与常规摩擦材料刹车片相比具有显著优势,并已得到众多用户认可。
   目前,碳基环保型高性能摩擦材料是国内外研发的热点,顺应了市场发展趋势。我公司研发的碳基环保型高性能复合摩擦材料是一种新型的复合摩擦材料,其性能技术指标处于国际上摩擦材料领先水平,其性能指标可满足任何制动设备及各种机动车辆。
   我公司拥有环保型高性能摩擦材料的独立知识产权,其配方与目前国内摩擦材料产品配方相比,具有显著优势,主要体现在:不添加对人体及环境危害的硫酸钡、铜纤维及重金属(如锑等),有效的减小了废弃制动材料对环境的污染;不添加石墨,落灰少,具有清洁环保的特性。

一、碳基环保型高性能复合摩擦材料

   碳基环保型高性能复合摩擦材料可制成高速刹车片,刹车片由于高速大力制动时,在摩擦表面产生高温(国标350度)在使用过程中有的甚至更高。在此高温下,制动片表面会发生金属陶瓷烧结类似反应(摩擦热自烧结的理论性能)使刹车片高温下的性能更稳定安全。而传统的刹车片在此温度下不会产生烧结反应,由于表面温度急剧升高会使表面物质熔熔甚至产生气垫,这就造成连续刹车后刹车性能急剧降低或者刹车全失的情况。(高温热衰退)
   碳基环保型高性能复合摩擦材料颠覆了传统意义上的陶瓷刹车片概念,刹车片是由含陶瓷成分的原材料,胶黏剂和少量的金属组成的,包括矿物纤维,芳纶纤维和碳纤维。比其它的刹车片颜色更淡并且更昂贵,碳基陶瓷刹车片(简称)更安静,并且在提供卓越刹车性能的同时,不磨耗对偶件。碳基环保型高性能复合摩擦材料配方并非指的使用陶瓷纤维的配方,判断一个配方是否为陶瓷型的标准主要是材料的性能,但这个材料指的不是什么原材料,而是成品的性能。
   轮子上不落黑灰,盘片和对偶的寿命更长,无噪音、无颤振、不伤盘。
   碳基陶瓷刹车片比其他类型刹车片有如下的优点:
   碳基环保型高性能复合摩擦材料与传统陶瓷刹车片最大的区别是无噪音,安装后在正常行驶中,不会产生异常嚣叫(即刮嚓声)避免了传统陶瓷刹车片与对偶(即刹车片与刹车盘)相互摩擦的金属嚣叫声。
     (2)稳定的摩擦系数。摩擦系数是任何摩擦材料最重要的性能指标,关系刹车片制动能力的好坏。在刹车过程中由于摩擦产生热量,工作温度的增高,一般的刹车片的摩擦材料受温度的影响,摩擦系数开始下降。在实际的应用中会降低摩擦力,从而降低了制动作用。普通刹车片摩擦材料,摩擦系数太高不稳定造成制动过程中方向失控、烧片、刮伤刹车盘等不安全因素,碳基陶瓷片在高速高温下仍用相当高的摩擦系数。能保证车辆具有良好的刹车性能。
   (3)碳基环保型高性能复合摩擦材料具有较好的热稳定性和较高的热传导率,良好的耐磨性。碳基环保型高性能复合摩擦材料可适合各种高性能制动材料的高性能要求,可满足刹车片高速化、安全化、高耐磨等技术要求。
   (4)具有良好的机械强度和物理性能。能够承受较大的压力与剪切力。摩擦材料制品在装配使用之前,有需进行钻孔、装配等机械加工,才能制成刹车片总成。因此要求摩擦材料必须具有足够的机械强度,以保证在加工或使用过程中不出现破损与碎裂。
   (5)具有很低的热衰减性。随着温度的升高摩擦系数升高,仍然能保证车辆具有良好的刹车性能,以保证安全。
   (6)提升刹车片的性能。因特殊复合材料的散热快的缘故,所以用于刹车的制造中,它的摩擦系数都要高于金属刹车片的摩擦系数。
   (7) 安全性。 刹车片在制动时会产生瞬时的高温,尤其在高速行驶或紧急制动时。在高温状态下,摩擦片的摩擦系数会下降,称为热衰退性。普通刹车片热衰退性高(摩擦系数低),在紧急制动时刹车制动延迟,甚至丧失制动效果,安全系数低。
   (8)舒适环保在踩刹车时脚感轻有渐进感,噪音产生于摩擦片与摩擦盘之间的非正常摩擦,其产生的原因非常复杂,制动力、刹车盘温度、车辆速度以及气候条件都有可能是噪音产生的原因。
   (9)优良的环保性。碳基环保型高性能复合摩擦材料不用石墨/黄铜/硫化锑使用了特殊的复合配方具有耐高温、耐磨、刹车稳定、修复刹车盘、环保、无噪音使用寿命长等优点,克服了传统刹车片的材料和工艺上的缺陷是目前国际上对尖端的碳基环保型高性能复合摩擦材料(专利号;201310022857.9)。除此之外,碳基环保型高性能复合摩擦材料,增强性好,也可降低刹车片的对偶磨损和噪音。
   (10)使用寿命长。使用寿命是大家非常关注的指标,普通刹车片的使用寿命在4万公里以下,而碳基环保型高性能复合摩擦材料的使用寿命在6万公里以上。那是因为碳基陶瓷刹车片采用的独特配方材料,不会粘附在轮毂上影响美观了。碳基环保型高性能复合摩擦材料的刹车片寿命比普通半金属的提高50%以上。使用碳基环保型高性能复合摩擦材料刹车片后,在刹车盘上不会出现刮槽(即划痕),延长了原车刹车盘20%的使用寿命。

二、 碳基环保型高性能刹车片的特点
   与现有常规制动刹车片相比,我公司研发的碳基环保型高性能制动刹车片具有以下独特优点:
   1、具有良好的热稳定性。制动过程中摩擦系数随温度变化波动小,摩擦系数稳定。
   2、制动效果好。制动过程中具有足够大的制动效能,刹车距离短。
   3、制动过程平稳。  紧急制动时车轮不抱死,无顿挫感。
   4、刹车片寿命长。制动过程中刹车片与对偶件是面接触,显著提高了其使用寿命。
   5、舒适环保。制动过程中无噪音,刹车时对刹车盘(轂)损伤较小,可延长刹车盘和轮胎的使用寿命。
   6、污染小。制动过程中磨屑与落灰少,不会锈蚀轮毂。
   7、应用范围广。可根据实际需要,应用于石油开发、机动车辆、高铁等各种设备。

 三、碳基环保型高性能复合摩擦材料的性能

    碳基环保型高性能复合摩擦材料的刹车片是目前刹车片行业的高端产品。与现有刹车片相比,传统的摩擦片在制动过程中为线型摩擦接触,接触面积小,因而在使用过程中会出现犁沟槽,且制动效果较差,而碳基环保型高性能刹车片使用过程中其摩擦接触面积大于95%,显著提高了摩擦接触面积,具有较好的制动性能,且无犁沟槽。
    
石油设备使用注意事项:

   在下油管、钻杆及套管过程中,下放速度不得超过5m/min,当大钩距井口2-5m时应缓慢拉动刹把刹车。不得猛放猛刹,以防顿钻。
   


碳基环保型高性能复合摩擦材料的刹车片与常规刹车片比较

   1. 摩擦系数稳定。摩擦系数是任何摩擦材料最重要的性能指标,决定了刹车片制动能力的好坏。在刹车过程中由于摩擦产生热量,工作温度增高,传统刹车片摩擦系数随温度升高而下降,制动效果减弱。碳基环保型高性能复合摩擦材料在刹车盘的温度较高时,摩擦系数仍然保持稳定,能保证良好的刹车性能。
   2. 较低的热传导率,良好的耐磨性。碳基环保型高性能复合摩擦材料可适合各种高性能制动材料的高性能要求,可满足刹车片高速化、安全化、高耐磨等技术要求。
   3. 具有良好的机械强度和物理性能。能够承受较大的压力与剪切力。碳基环保型高性能复合摩擦材料的刹车片具有足够的机械强度,在加工或使用过程中不出现破损与碎裂。
    4. 热衰减性小。摩擦系数随温度变化波动小,保证长时间刹车时的安全性。
   5. 高的摩擦系数,好的刹车性能。碳基环保型高性能复合摩擦材料的刹车片摩擦系数高于常规刹车片摩擦系数,保证了刹车制动性能。
    6.安全性。常规刹车片热衰退性明显,高温状态和紧急制动导致产生刹车油温度升高使刹车制动延迟,甚至丧失制动效果,而碳基环保型高性能复合摩擦材料的刹车片热衰退性小,保证了刹车的安全性。
    7. 优良的材质特性。碳基环保型高性能复合摩擦材料刹车片的配方材料。克服了传统刹车片的材料和工艺上的缺陷,具有耐高温、耐磨、刹车稳定、修复刹车盘、环保、无噪音使用寿命长等优点。
   8.寿命长。碳基环保型高性能复合摩擦材料的刹车片寿命比常规刹车片提高50%以上,且新型车片后在刹车盘上不会出现刮槽(即划痕),刹车盘寿命可延长20%。


环保无石棉粉末刹车片在作业设备上的应用


一、现状分析:

    多年来作业设备使用的刹车片多为含有石棉、金属等材料制品,制造厂商为提高其使用寿命,制造过程中加入铁沫及其它金属材料,此类刹车片存在的主要问题是:摩擦产生黑烟与火星污染环境,影响人们身体健康与安全生产。刹车过程中摩擦面温度高,严重影响滚筒刹车鼓的使用寿命。
针对以上问题,我大队与东营友亮工贸有限公司合作,根据在用刹车片的现状,按照作业机运行参数和最差工况,在不改变作业机制动系统的条件下,研制开发出了一种新型环保无石棉粉末刹车片,结构尺寸和几何形状与原刹车片相同。

二、现场试用情况:

   该刹车片可用于各种型号的通井机和修井机。我大队于2008年3月开始试用,分别在作业7队、作业14队XT-12、作业2队TJL15通井机上使用该刹车片,作业7队XT-12C通井机最大作业井深2500米,最长解卡时间7小时,解卡悬重350KN,刹车片磨损很小,在使用过程中没有出现下放困难、冒烟等现象。
   胜利采油厂设备管理科于2008年8月7日在作业大队召开了环保无石棉刹车片产品介绍及使用情况座谈会。该刹车片重量轻,不冒烟,总的评价很好,使用时间长,深受作业队的认可,建议扩大推广使用范围。
三、该刹车片与同类半金属刹车片性能对比:

表1           环保陶瓷粉末无石棉刹车片与半金属刹车片性能对比



由上表可见,环保无石棉粉末刹车片优于半金属刹车片。
四、环保无石棉粉末刹车片使用情况
   
从2008年3月开始,我们陆续在XT-12、TJL15通井机、XJ30、XJ80修井机上使用。    表2      使用情况



五、刹车片使用情况图片对比
1、作业16队XT-12E(138)新车使用情况



   该车于2008.8.14换陶瓷粉末刹车片 使用至2009.3.18,设备出勤202天,运转1650小时。刹车鼓磨损小,无裂纹沟槽等

2、作业7队XT-12E(136)新车

   2008年8月投产使用至2009年4月,原车刹车片累计出勤222天,运转2600小时。原车刹车片对刹车鼓磨损较大,沟槽较深。2009年5月13日换陶瓷粉末刹车片。

3、作业14队XT-12E(135)

    该车2007年06月投产使用至2008年8月25日,使用半金属刹车片第三副,累计出勤379天,运转3311小时。滚筒刹车鼓龟裂较多且裂纹大。

4、作业14队XT-12E(135)



   2008年8月26日换陶瓷粉末刹车片(2009年7月21日换气膜时照片),使用至今(2009年8月)没有更换刹车片,已运转2447小时,出勤379天。使用陶瓷粉末刹车片后,滚筒刹车鼓大为改善,对刹车鼓磨损小且无龟裂。

六、刹车温度对比

七、结论
   环保无石棉粉末刹车片配方可靠,工艺先进稳定、无毒无害是新一代绿色环保产品,经过我大队近几年的使用,效果明显,全年可少使用刹车片1000片,直接效益12万元。值得在全油田推广使用。

 


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