摘要：良好的制動(dòng)性能是汽車(chē)安全行駛的重要保證，制動(dòng)器是制動(dòng)系統(tǒng)的主要組成部分，而重型商用車(chē)制動(dòng)器熱衰退現(xiàn)象明顯，往往導(dǎo)致比較惡性的交通事故。本文通過(guò)國(guó)內(nèi)某廠生產(chǎn)的重型商用車(chē)進(jìn)行熱衰退試驗(yàn)，分析汽車(chē)制動(dòng)器熱衰退的形成機(jī)理，研究制動(dòng)器熱衰退現(xiàn)象對(duì)制動(dòng)性能的影響，為重型商用車(chē)制動(dòng)器安全可靠的工作溫度提供參考，預(yù)防因熱衰退引起的交通事故。

1  研究背景

目前市場(chǎng)上重型商用車(chē)普遍安裝的是氣壓鼓式制動(dòng)器，該類(lèi)型制動(dòng)器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉且制動(dòng)力大的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)。但是鼓式制動(dòng)器散熱能力不佳，熱衰退現(xiàn)象比較明顯，因制動(dòng)失效導(dǎo)致的交通事故中絕大部分原因是熱衰退引起的。因此，本文通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)某廠生產(chǎn)的重型商用車(chē)進(jìn)行熱衰退試驗(yàn)，研究熱衰退現(xiàn)象對(duì)制動(dòng)性能的影響，為重型商用車(chē)制動(dòng)器安全的工作溫度提供參考。

2  熱衰退制動(dòng)性能

2.1  熱衰退機(jī)理分析

制動(dòng)熱衰退是由于制動(dòng)器長(zhǎng)時(shí)間在高負(fù)荷狀態(tài)下工作或者是在連續(xù)制動(dòng)的情況下發(fā)生，隨著制動(dòng)次數(shù)的增加而導(dǎo)致制動(dòng)力不足以致剎車(chē)距離變長(zhǎng)的一種現(xiàn)象。在現(xiàn)實(shí)生活中，重型商用車(chē)在連續(xù)長(zhǎng)下坡路段行駛，往往需要頻繁的進(jìn)行行車(chē)制動(dòng)，從而導(dǎo)致制動(dòng)器溫度迅速上升，達(dá)到300℃至400℃，制動(dòng)摩擦力矩呈現(xiàn)明顯的下降趨勢(shì)，大大延長(zhǎng)了制動(dòng)距離，增大了交通事故發(fā)生的概率。

重型商用車(chē)的制動(dòng)器多為鼓式制動(dòng)器，其制動(dòng)過(guò)程分為三個(gè)階段：第一階段為制動(dòng)踏板空行程階段，踩下制動(dòng)踏板初期，制動(dòng)蹄和制動(dòng)鼓之間還存在制動(dòng)間隙，該階段制動(dòng)系統(tǒng)尚未產(chǎn)生制動(dòng)性能；第二階段是制動(dòng)蹄與制動(dòng)鼓接觸的過(guò)程，制動(dòng)踏板行程逐漸增大，制動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生的制動(dòng)力隨之逐漸增大，直至制動(dòng)力達(dá)到最大為止，該階段制動(dòng)性能逐漸增加至最大；第三階段是汽車(chē)的制動(dòng)力始終保持在最大的范圍內(nèi)，以汽車(chē)能發(fā)揮的最大減速度使汽車(chē)停止，該階段制動(dòng)性能始終處于最大狀態(tài)。在制動(dòng)過(guò)程中的第二、三階段，制動(dòng)器溫度將處于一直上升狀態(tài)，制動(dòng)器連續(xù)多次進(jìn)行制動(dòng)后或長(zhǎng)期處于制動(dòng)狀態(tài)行駛，制動(dòng)器溫度不斷上升，將會(huì)出現(xiàn)熱衰退現(xiàn)象。

2.2  試驗(yàn)方法

選取國(guó)內(nèi)某汽車(chē)廠生產(chǎn)的最大總質(zhì)量為25噸的載貨汽車(chē)進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)前對(duì)測(cè)試儀器和整車(chē)技術(shù)狀況進(jìn)行了檢查，均滿足試驗(yàn)要求。車(chē)輛處于滿載狀態(tài)，在制動(dòng)蹄片上布下熱電偶溫度傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)控制動(dòng)蹄片溫度。將壓力傳感器布置于前后儲(chǔ)氣筒和制動(dòng)氣室的行車(chē)制動(dòng)腔管路連接處。如圖1


圖1

模擬制動(dòng)熱衰退現(xiàn)象，通過(guò)以制動(dòng)初速度60km/h制動(dòng)到30km/h，1分鐘1次的頻率連續(xù)進(jìn)行“制動(dòng)-解除制動(dòng)”的方式，在制動(dòng)蹄片溫度達(dá)到100℃、200℃、300℃、400℃時(shí)分別進(jìn)行GB12676試驗(yàn)方法中發(fā)動(dòng)機(jī)脫開(kāi)的單軸制動(dòng)試驗(yàn)，每種試驗(yàn)溫度下，以制動(dòng)氣室產(chǎn)生1.5bar、3.5bar、5.5bar、7.5bar的壓力進(jìn)行制動(dòng)試驗(yàn)，制動(dòng)初速度為60km/h，記錄制動(dòng)蹄片溫度、制動(dòng)氣室壓力、制動(dòng)減速度。分析制動(dòng)減速度同制動(dòng)蹄片溫度及制動(dòng)氣室氣壓的關(guān)系。

2.3  試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集

滿載狀態(tài)下，使一軸的制動(dòng)管路失效，當(dāng)制動(dòng)蹄片溫度達(dá)到100℃、200℃、300℃、400℃時(shí)分別進(jìn)行初速度為60km/h的不同制動(dòng)氣壓的發(fā)動(dòng)機(jī)脫開(kāi)的制動(dòng)試驗(yàn)，每種溫度狀態(tài)下每種制動(dòng)氣壓均進(jìn)行2次試驗(yàn)，記錄制動(dòng)減速度，取2次平均值為試驗(yàn)結(jié)果。當(dāng)溫度超過(guò)試驗(yàn)溫度時(shí)，通過(guò)勻速行駛使制動(dòng)蹄片自然冷卻至試驗(yàn)溫度。

3  實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與分析

3.1  試驗(yàn)數(shù)據(jù)預(yù)處理

對(duì)采集到的不同制動(dòng)蹄片溫度下不同制動(dòng)氣壓的制動(dòng)減速度進(jìn)行預(yù)處理，得到不同溫度下制動(dòng)減速度同制動(dòng)氣壓的關(guān)系。見(jiàn)圖2、圖3


圖2


圖3

3.2  試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

在同一制動(dòng)溫度條件下，制動(dòng)減速度隨制動(dòng)氣壓的增加而增加。在同一制動(dòng)氣室壓力條件下，制動(dòng)減速度隨溫度的增加而降低，當(dāng)溫度達(dá)到400℃后，制動(dòng)減速度隨制動(dòng)分室氣壓的增加而緩慢增加，此時(shí)最大制動(dòng)減速度小于1m/s2，熱衰退現(xiàn)象極為明顯，制動(dòng)性能極差，此狀態(tài)下車(chē)輛幾乎不具備制動(dòng)能力，極易發(fā)生車(chē)輛失控引發(fā)嚴(yán)重的交通安全事故。不論前橋還是后橋的制動(dòng)性能，當(dāng)制動(dòng)器溫度達(dá)到300℃時(shí)，制動(dòng)性能均已較小，出現(xiàn)了明顯的熱衰退現(xiàn)象。因此為了安全行駛，制動(dòng)器溫度應(yīng)當(dāng)控制在300℃范圍內(nèi)。

3.3 降低熱衰退的主要方式

降低大型汽車(chē)制動(dòng)性能熱衰退目前主要通過(guò)安裝輔助制動(dòng)裝置來(lái)完成，例如排氣制動(dòng)、緩速器制動(dòng)等形式，也有通過(guò)安裝制動(dòng)冷卻裝置，對(duì)汽車(chē)制動(dòng)器進(jìn)行散熱輔助來(lái)保證安全行駛。

4  結(jié)束語(yǔ)

本次研究通過(guò)道路試驗(yàn)?zāi)M重型商用車(chē)的熱衰退現(xiàn)象，分析出制動(dòng)性能與制動(dòng)器溫度的關(guān)系，給重型商用車(chē)安全行駛過(guò)程中對(duì)制動(dòng)器進(jìn)行溫度監(jiān)控提供參考，提高重型商用車(chē)駕駛過(guò)程中的安全意識(shí)。