3. Металлические — стали и чугуны (например, тормозные колодки из серого чугуна в железнодорожных тормозах работают по бандажной стали).

Материалы на железной основе (например, ФМК-8 ФМК-11, МКВ-50 и др.). применяют преимущественно для высоконагруженных тормозных устройств работающих без смазки. В их состав могут входить различные компоненты: медь, графит, асбест, окись кремния, карбид кремния, барит, карбид бора, сера (или ее соединения), хром, никель, вольфрам и др.

Металлокерамические материалы на медной основе работают, как правило, со смазкой. В их состав обычно включают: олово, свинец, графит, железо, иногда окись кремния и цинк. Материалы на медной основе применяют в тормозах и фрикционах автомобилей, тракторов, поршневых двигателей вертолетов и других машин.

5. Металлопластмассовые материалы — металлокерамические материалы на основе железа, поры которых пропитывают пластмассами (например, фенольно-формальдегидной смолой).

Положительными свойствами фрикционных материалов типа пластмасс (например, асбосмоляных) являются: обеспечение положительного градиента механических свойств по глубине материала за счет плохой их теплопроводности; малая склонность к схватыванию c. металлами; удовлетворительная работа при многократном передеформировании. Однако в тяжелонагруженных тормозах из-за низкой жаропрочности, низкой температуры окисления по своим свойствам пластмассы уступают металлокерамическим материалам. Но некоторые металлокерамические материалы плохо работают в определенных диапазонах температур (например, материал ФМК-11 при температуре 650—800 °С), так как проявляется их склонность к схватыванию, что увеличивает износ материалов. При высоких температурах коэффициент трения резко снижается. Сочетание метал-локерамических и пластмассовых материалов позволит, используя положительные свойства каждого из них, получать материалы с хорошими эксплуатационными характеристиками.

Ввиду разнообразия фрикционных материалов по их природе и типов тормозных устройств по их нагруженности методы испытаний и подбора материалов для Разных тормозов могут быть различными. Однако в до случае испытания фрикционных материалов

лжны проходить три основные стадии: лабораторные испытания на образцах (испытания при стационарном и нестационарном режиме трения), натурные испытания на тормозных стендах и натурные испытания на машине в условиях эксплуатации. Например, материалы для тяжелонагруженных тормозов в настоящее время испытывают на фрикционную теплостойкость (машина типа И-47) по методу, разработанному Институтом машиноведения (ИМАШ) АН СССР. Метод оценки коэффициента трения и износа фрикционных материалов на машине с размером образцов 22X27 мм или других машинах (испытание образцов по диску или по валу) не всегда дает результаты, совпадающие с эксплуатационными. Поэтому такие методы не рекомендуют применять при испытании фрикционных материалов.

После оценки фрикционных свойств на малых образцах испытывают фрикционные материалы на специальных инерционных стендах, где одновременно можно проверить конструкцию натурного тормозного устройства с учетом всей специфики геометрических факторов и конструктивного оформления как отдельных фрикционных элементов, так и всего тормозного узла.

Инерционные стенды бывают различных конструкций. Для испытания тормозных устройств самолетов применяются стенды, у которых моменты инерции вращающихся масс более 200 кгс-м-с2, а мощность электродвигателей превышает 150 кВт. Тормозные накладки легковых автомобилей испытываются на стендах типа СТН (конструкции НАМИ), мощность электродвигателя которых 14 кВт и максимальный момент инерции вращающихся масс 12 кгс-м-с2. В ВНИИАТИ (г. Ярославль) для испытания фрикционных накладок тормозов автомобилей применяют инерционный стенд типа СТИН-3, мощность двигателя которого равна 50 кВт. Институтом проблем материаловедения АН УССР спроектирован и изготовлен универсальный стенд для испытания металлокерамических фрикционных материалов. На этом стенде можно испытывать натурные детали из фрикционных материалов или натурные тормозные устройства различных машин. Разработаны также и применяются эспериментальные методы исследования характеристик прочности и пластичности металлокерамических материалов при нормальных и высоких температурах.

Для создания на поверхности трения испытуемых образцов явления теплового удара, аналогичного натурному, задаются параметры режима испытания по максимальной мощности, развивающейся на единице площади трения в начале торможения; по работе, совершаемой единицей площади трения за одно торможение или по максимальной объемной температуре, до которой нагреваются элементы пары трения за одно торможение. Машина ИМ-58 позволяет на небольших образцах создать температурное поле, близкое к тому, которое возникает при работе тяжелонагружен-ного тормоза. Кроме определения коэффициента трения и износостойкости на этой машине, можно исследовать и другие характеристики фрикционных материалов: стабильность коэффициента трения, склонность материалов к трещинообразованию, расслоению, наволакиванию, схватыванию и т. д.

Методы проведения испытаний на всех других перечисленных машинах и инерционных стендах предусматривают в основном определение коэффициентов трения, температуры, величин износа, тормозного момента. На машине типа И-47 при определенном режиме проводятся также испытания на воспламенение (при испытании пластмасс) и схватывание.

В некоторых случаях результаты испытания фрикционных материалов (особенно работающих в среде смазки) по литературным данным нельзя сопоставить, так как одни и те же материалы испытывали различными методами и на разных установках. Существует большое число частных методов испытания материалов Для получения фрикционных характеристик и данных износостойкости материалов.

Существенное значение при подборе и испытании материалов для фрикционных узлов тормозов имеет правильный выбор метода лабораторных испытаний, который позволит не только воспроизводить в лабораторных условиях характер трения и износа, проявляющийся в процессе эксплуатации машины, но и определять критерии переноса результатов лабораторных испытаний на натуру в условиях эксплуатации машин. В связи с этим применение моделирования в задачах трения и износа является весьма актуальным и в последние годы этим вопросам уделяется большое внимание. В этом направлении широко известны работы М. П. Александрова, А. В. Чичинадзе, Э. Д. Брауна, А. К. Погосяна, Ю. А. Евдокимова, Ю. Я. Изаксона, Л. И. Мамона, М. М. Тетенбаума, Г. М. Шахмалиева и других авторов. Особое значение имеют исследования вопросов моделирования внешнего трения и процессов торможения с использованием данных теоретических, экспериментальных исследований, а также с применением анализа размерностей, так как процессы трения зависят от многих факторов и явлений, которые могут характеризоваться нелинейными уравнениями, а необходимые аналитические зависимости до сих пор отсутствуют.