没有_摩擦生热是无法改变的事实
- 内容概述:摩擦为什么会起热,鼓刹为什么容易高温,有什么解决办法。
「摩擦生热」是最难理解但普及应用最广泛的基础知识,比如准智人时代的“钻木取火”就是利用这一道理。那么为什么摩擦就会生热呢?了解这一知识后就不会对鼓刹高温有什么疑惑了,下面来简单了解一下热力学能。
分子撞击
- 路面是静态的,汽车是动态的,摩擦是不是“单向做功”呢?
其实这是一个错误的理解,热能是一种没有质量与形态的流质,是在各种物体中都有存在但需要“激活”才能显现的-不生不灭的超级物质。热能的基础是物体中的分子,即使是静态的路面也是有不可计量的分子组成。
汽车能够正常行驶是因为轮胎表面的分子,与路面的分子相互碰撞产生相互作用力——区别为路面分子的撞击是无规则(方向)的无序运动,而轮胎的分子碰撞时产生的是定向动能。
分子撞击过程中会自然会产生摩擦,最基础的“摩擦生热”实际为分子碰撞起热,至于分子碰撞为什么又会起热那就只能去问上帝了。不过至此可以得出这样一个结论,两个温度相同的物体,在不接触的状态下的平均热运动能相等;只有在接触摩擦产生分子撞击的状态下,才能产生热能,而且一定是运动强度越大(分子)热能越高——鼓刹也不例外。
高温原因
关键词:风冷。虽然空气与刹车盘片的摩擦也会产生热能,但是流速很高的气流短时间与制动器接触,其反应的状态又可以参考热力学第二定律-热能会从高温物体无序传导至低温物体,制动器温度远高于空气,自然空气远没有达到热饱和状态,所以流动的空气就能吸收刹车盘与刹车盘的热能——前提为盘片可以与空气理想的接触。
「鼓刹」易高温的原因在于“封闭”,盘式刹车的盘片与分泵均暴露在空气中,底盘设计引导的气流可以高频率吹过制动器实现“吸热”以达到降温的目的。而鼓刹的“刹车盘”造成了“钵盂造型”,当然也可以理解为鼓;制动动作是通过内部结构撑起制动蹄在里面顶住刹车鼓,以高强度摩擦的方式产生制动力。
在鼓内没有理想的气流,外部空气冷却内部需要先行冷却制动鼓;前者起不到吸热降温的作用,后者无法高效率的为内部降温。结果必然是分子运动产生的高热能在内部持续聚积,一旦达到材料的热饱和极限就会造成材料表面的形变,说白了就是制动蹄挤压摩擦鼓内部出现了“波浪形”带动材料“流动”的状态,软化后材料失去了硬度导致结构不稳定自然无法“别停”刹车鼓。
总结:盘刹与鼓刹实际都会高温,只是盘刹有充足的风冷散热所以极限更高,鼓刹想要达到这一标准就只能加强通风,然而结构特点决定了做不到。所以鼓刹汽车只能通过加装“淋水器”通过水冷吸热的方式降温,但是喷水容易在北方路面造成路面结冰,对于其他车辆的安全驾驶有巨大的危害。所以北方客货车多使用高成本的「液力缓速器」,说白了就是直接为传动轴减速实现减速刹车,功能就像是“发动机制动”——外加结构不伤发动机而已,供参考。
编辑:天和Auto
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