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第一章 摩擦材料在车辆传动与制动中的作用

浏览次数: 日期:2017-07-27

  近年来,我国摩擦材料的产量,已达数万吨。主要用于汽车、农机、工程机械、石油钻机、火车、飞机、摩托车、船用与日用生活机械如洗衣机等等各种各样的机动车辆或机械

    在庞大的摩擦材料使用的范围中,汽车是最重要的使用和消耗摩擦材料的机动车辆。以一辆汽车为例,每辆车用于传递动力二片离合器摩擦(重量约1~2公斤)、而每辆车的每个车轮都要装有四片刹车片对载重量更大的车辆目前最多已有六轴12个车轮,共48片刹车片(重量约70多公斤)。同时由于离合器片或制动刹车片,只要行车摩擦材料就是在工作(摩擦材料就在消耗)。现在,我国汽车保有量已达到10000多万辆,每年产车也达2000万辆左右,因此可以说汽车是最重要的使用和消耗摩擦材料的机动车辆。而用于汽车上的传动或制动作用原理、结构、形式等也代表了用于其它机械动力用摩擦材料,因此,清楚了用于汽车摩擦材料,对从事配方设计者是大有益处的。

一、摩擦材料在汽车的传动中的作用

汽车传动的主要目的是将发动机启动后,再传递到驱动车轮,这项功能主要是依靠车上装有的离合器来完成,而离合器中的离合器摩擦片的正常工作(摩擦)才是承担传递动力使车辆开始行走的最直接的部件。所以说离合器是很重要的装置,摩擦片它是车辆行走中的一个很重要的消耗性部件。

㈠ 离合器装置主要的要求是:

⑴ 证汽车平稳起步

这是离合器的首要功能。在汽车起步前,自然要先启动发动机。而汽车起步时,汽车是从完全静止的状态逐步加速的。如果传动系(它联系着整个汽车)与发动机刚性地联系,则变速器一挂上档,汽车将突然向前冲一下,但并不能起步。这是因为汽车从静止到前冲时,具有很大的惯性,对发动机造成很大地阻力矩。在这惯性阻力力矩作用下,发动机在瞬时间转速急剧下降到最低稳定转速(一般300-500RPM)以下,发动机即熄火而不能工作,当然汽车也不能起步。

因此,我们就需要离合器的帮助了。在发动机起动后,汽车起步之前,驾驶员先踩下离合器踏板,将离合器分离,使发动机和传动系脱开,再将变速器挂上档,然后逐渐松开离合器踏板,使离合器逐渐接合。在接合过程中,发动机所受阻力矩逐渐增大,故应同时逐渐踩下加速踏板,即逐步增加对发动机的燃料供给量,使发动机的转速始终保持在最低稳定转速上,而不致熄火。同时,由于离合器的接合紧密程度逐渐增大,发动机经传动系传给驱动车轮的转矩便逐渐增加,到牵引力足以克服起步阻力时,汽车即从静止开始运动并逐步加速。

⑵实现平顺的换档

在汽车行驶过程中,为适应不断变化的行驶条件,传动系经常要更换不同档位工作。实现齿轮式变速器的换档,一般是拨动齿轮或其他挂档机构,使原用档位的某一齿轮副推出传动,再使另一档位的齿轮副进入工作。在换档前必须踩下离合器踏板,中断动力传动,便于使原档位的啮合副脱开,同时使新档位啮合副的啮合部位的速度逐步趋向同步,这样进入啮合时的冲击可以大大的减小,实现平顺的换档。

⑵ 传动系过载

    当汽车进行紧急制动时,若没有离合器,则发动机将因和传动系刚性连接而急剧降低转速,因而其中所有运动件将产生很大的惯性力矩(其数值可能大大超过发动机正常工作时所发出的最大扭),对传动系造成超过其承载能力的载荷,而使机件损坏。有了离合器,便可以依靠离合器主动部分和从动部分之间可能产生的相对运动以消除这一危险。因此,我们需要离合器来限制传动系所承受的最大扭,保证安全。

㈡摩擦离合器应能满足以下基本要求

⑴传递发动机发出的最大转矩,并有一定的传递转矩余力。

⑵作到分离时,能彻底分离,接合时柔和,并具有良好的散热能力。

⑶从动部分的转动惯量尽量小一些。这样,在分离离合器换档时,与变速器输入轴相连部分的转速就比较容易变化,从而减轻齿轮间冲击。

⑷具有缓和转动方向冲击,衰减该方向振动的能力,且噪音小。

⑸压盘压力和摩擦片的摩擦系数变化小,工作稳定。

⑹操纵省力,维修保养方便。

㈢传动中的摩擦片工作状态

    机械式离合器中的工作原理

 离合器的主动部分和从动部分借接触面间的压板与摩擦片的摩擦作用,使两者之间可以暂时分离,又可逐渐接合,在传动过程中又允许两部分相互转动。

离合器从动部分。 从动部分是由单片、双片或多片从动盘所组成。上图中的红色片即是前与后从动盘铆装上的离合器摩擦面片。它将主动部分通过摩擦传来的动力传给变速器的输入轴。从动盘由从动盘本体,摩擦片和从动盘三个基本部分组成。为了避免转动方向的共振,缓和传动系受到的冲击载荷,大多数汽车都在离合器的从动盘上附装有扭转减震器。 
    为了使汽车能平稳起步,离合器应能柔和接合,这就需要从动盘在轴向具有一定弹性。为此,往往在动盘本体圆周部分,沿径向和圆周向切槽。再将分割形成的扇形部分沿圆周向翘曲成波浪形,两侧的两片摩擦片分别与其对应的凸起部分相铆接,这样从动盘被压缩时,压紧力随翘曲的扇形部分被压平而逐渐增大,从而达到接合柔和的效果。

离合器接合时,发动机发出的转矩经飞轮和压盘传给了动盘两侧的摩擦片,带动从动盘本体和与从动盘本体铆接在一起的减振器盘转动。从动盘本体和减振器盘又通过六个减振器弹簧把转矩传给了从动盘鼓。因为有弹性环节的作用,所以传动系受的转动冲击可以在此得到缓和。传动系中的扭转振动会使从动盘鼓相对于动盘本体和减振器盘来回转动,夹在它们之间的阻尼片靠摩擦消耗扭转振动的能量,将扭转振动衰减下来。

    二、摩擦材料在汽车制动中的作用

    汽车制动性能是大家十分熟悉的,它是直接关系到汽车行车安全的重大问题。在街道和公路上行驶的汽车的密度越来越大,行车速度也越来越快的情况下,行车安全是直接关系到生命安全的大问题。因此,对于保证汽车制动性能的重要部件摩擦材料的质量是非常重要的。行车安全的汽车车辆制动问题,也越来越引起人们的重视。近年来人们为了加强行车安全,不断改进汽车制动器的结构,提高制动器的性能。同时对汽车刹车片的性能也要求越来越高,这是摩擦材料行业体会到的。

    汽车在行驶之前,人们已经习惯的检查汽车制动系统状况。也反映了汽车制动系统对行车安全的重要性。汽车制动系统它是汽车一个重要组成部份,所以不断改善和提高汽车制动性能,也是保障汽车行驶安全的重要措施之一。

    汽车制动器分为鼓式制动器、盘式或带式制动器三种。

㈠ 汽车制动器的作用:

⑴车辆减速,降低汽车行驶速度,直到使汽车停住。

汽车总是以一定速度行驶的。在会车、转弯、通过交通路口或遇到危急情况时,需提前减速行驶;为避免发生交通事故采取的紧急制动,使车速减下来或停下来;这些都是要通过操纵制动装置来达到目的。

⑶ 制汽车在下坡时要维持一定的车速。

汽车在下坡行驶时,如果没有制动的作用,就不能调正与控制车速,又忽略滚动阻力和迎风阻力的影响,则汽车在自身重力沿坡道的分力的作用下,不断加速行驶,严重时会产生遛车,造成恶性事故。

⑶以使汽车停在坡道上。

    在坡道上的汽车,如没有制动装置的作用,可以认为是不可能的。这些都说明了汽车制动装置的重要作用。

    ⑷制动器中摩擦片质量对行车安全的影响

汽车的安全行驶在很大程度上是与制动性能有直接的关系,反过来说如果汽车的制动性能不可靠或者制动性能很差,就会造成行车事故。而决定其制动性能的主要原因之一,就是制动器中的摩擦片。

汽车制动性能主要表现在制动距离上,当紧急制动时,在很长的距离内才停车,就会出现行车事故。如果在行车过程中制动力过小,刹不住车,则也会出现行车事故。

也有经连续下大长坡或略带刹车下坡,也有因刹车片磨损过大,出现了刹车失灵,造成重大行车事故的实例发生。也有因刹车片膨胀较大,出现了所谓的咬死车现象造成汽车不能起动等肇事案例也不少见。总之,后果是不可想象的。这就说明了制动性能的好与坏,对汽车行驶的作用是多么的重要,也就是说明摩擦片的性能好与坏,对汽车行驶的作用是多么的重要。

㈡制动器中的摩擦片工作状态

⒈汽车是如何通过制动系统来实现制动,通过图来说明汽车制动系统主要部份的工作原理。

在汽车车轮的轮毂上装有一个金属的制动鼓8,这个制动鼓的内圆面为制动工作面,在固定不旋转的制动底板11上,装有两个支承销12,支承着两个弧形的制动蹄10的下端。制动蹄的上端分别支承在制动分泵的两个活塞上,在制动蹄的外圆表面装的摩擦材料制成的摩擦片9.在制动底板上还装有液压分泵6,用油管5与装在车架上的液压制动总泵4相连通。总泵中的活塞3可由司机通过制动踏板1来操作。

在制动系统不工作时,制动鼓8的内圆面与摩擦片之间有一定的间隙(约为0.2~1.0mm)使车轮与制动鼓可以自由旋转。当行车需要停车或减速时,司机脚踏制动踏板1,通过推杆2和总泵活塞3,使制动总泵内的制动液在一定的压力下流入制动分

                       

 

泵,并通过两个分泵活塞7使制动蹄10绕支承销12转动,上端向两边分开,摩擦片9压紧在制动鼓8的内园表面上。这样不旋转的制动摩擦片就对旋转着的制动鼓作用,产生一个摩擦力矩,其中方向与车轮旋转方向相反。制动鼓将该力矩传到车轮后,由于轮与路面之间有附着作用,车轮即对路面产生一个向前的周缘力P0同时路面也对车轮产生一个向后的反作用力,即,即制动力。制动力由车轮经车桥和悬架传给车架及车身,迫使整个汽车产生一定的减速度。制动力愈大,则汽车的减速度也愈大。当放开制动踏板时,回位弹簧13即将制动蹄拉回原位,摩擦力矩和制动力消失,制动作用即停止。

由上所述可以看出,整个制动系统包括作用不同的两大部份,其中用来直接产生迫使车轮转速降低的制动力矩(即摩擦力矩)的一部份,称为制动器,它的主要部份是由旋转元件(如制动鼓8)和固定元件(如制动蹄10)组成的摩擦副。车轮的全部车轮上都装有制动器。另一方部份,如制动踏板、制动总泵和制动分泵、管路等,总称为制动传动机构。其作用是司机或其它力源的作用力传到制动器,使制动蹄摩擦片与制动鼓的内表面互相压紧。上面介绍的制动器是作用于车轮上,并由司机通过制动踏板操纵的制动装置。可称为行车制动装置。它主要是在汽车行驶时使用。而为了保证汽车停驶后,仍能保持车停原地,特别是在坡道上作到原地停车,汽车还必须设有另外一套停车制动装置,这套制动装置通常是用制动手柄进行操纵,将车辆停止在制动位置,通常称为手制动装置。所以前面所介绍的行车制动装置称为脚制动装置。

汽车在行驶中遇到危险情况,往往需要在急踩制动踏板的同时,拉出手制动手柄。所以为了保证行车安全,任何汽车都必须具有十分可靠的上述两套制动装置,否则这辆车是不能上路行驶的。

由于各类汽车的使用条件、结构等不同,对制动器的要求也不相同,因而制动系统结构也有很多不同,有多种型式。就行车制动装置的传动结构来说,除上述的简单液压式以外,还有气压式、气液混合式等等。

⒉制动器的结构简述

为了保证汽车使用的制动要求,制动系统应根据车型和使用条件来确定。制动系统由行车制动器,(即一般说的脚制动,它是装在车轮上的制动装置)、停车制动器,(即一般说的手制动,它一般装在传动轴上)与辐助制动装置等几个部份组成。经常行驶在山区或矿山公路上的汽车,满载下长坡道的机会很多,这时单靠行车制动对汽车进行制动或减速控制来保证行车安全是难以实现的。所以经常在这种条件下使用的汽车需要加装辐助制动装置。辐助制动装置多装在传动轴上或利用发动机的排气系统。而城市及公路上行驶的汽车,一般装有行车制动器与手制动器就够了。

  目前摩擦式制动器仍然是汽车上的主要制动装置,摩擦式制动器按其结构可分为鼓式、盘式、带式三种。在现代汽车(不论是小客车或载重汽车)上,绝大多数都是采用鼓式制动器,但近年来,小客车上采用盘式制动器已有显著的增加,在某些重型汽车上也开始采用盘式制动器,带式制动器目前已很少采用。

⑴鼓式制动器

    鼓式制动器是最早形式的汽车制动器,用于鼓式制动器上的摩擦片称之为鼓式刹车片。当盘式制动器还没有出现前,它已经广泛用于各类汽车上。但由于结构问题使它在制动过程中散热性能差和排水性能差,容易导致制动效率下降,因此在近三十年中,在轿车领域上已经逐步退出让位给盘式制动器。但由于成本比较低,仍然在一些经济类轿车中使用,主要用于制动负荷比较小的后轮和驻车制动。典型的鼓式制动器主要由底板、制动鼓、制动蹄、轮缸(制动分泵)、回位弹簧、定位销等零部件组成。底板安装在车轴的固定位置上,它是固定不动的,上面装有制动蹄、轮缸、回位弹簧、定位销,承受制动时的旋转扭力。每一个鼓有一对制动蹄,制动蹄上有摩擦衬片。制动鼓则是安装在轮毂上,是随车轮一起旋转的部件,它是由一定份量的铸铁做成,形状似鼓状。当制动时,轮缸活塞推动制动蹄压迫制动鼓,制动鼓受到摩擦减速,迫使车轮停止转动。

    在轿车制动鼓上,一般只有一个轮缸,在制动时轮缸受到来自总泵液压压力后,轮缸两端活塞会同时顶向左右制动蹄的蹄端,作用力相等。但由于车轮是旋转的,制动鼓作用于制动蹄的压力左右不对称,造成自行增力或自行减力的作用。因此,业内将自行增力的一侧制动蹄称为领蹄,自行减力的一侧制动蹄称为从蹄,领蹄的摩擦力矩是从蹄的2~2.5倍,两制动蹄摩擦衬片的磨损程度也就不一样。

    为了保持良好的制动效率,制动蹄与制动鼓之间要有一个最佳间隙值。随着摩擦片磨损,制动蹄与制动鼓之间的间隙逐步增大,因此,需要有一个调整间隙的机构。过去的鼓式制动器间隙需要人工调整,用塞尺调整间隙。现在轿车鼓式制动器都是采用自动调整方式,摩擦衬片磨损后会自动调整与制动鼓间隙。当间隙增大时,制动蹄推出量超过一定范围时,调整间隙机构会将调整杆(棘爪)拉到与调整齿的适当位置,从而增加连杆的长度,使制动蹄位置位移,恢复正常间隙。

    轿车鼓式制动器一般用于后轮(前轮用盘式制动器)。鼓式制动器除了成本比较低之外,还有一个好处,就是便于与驻车(停车)制动组合在一起,凡是后轮为鼓式制动器的轿车,其驻车制动器也组合在后轮制动器上。这是一个机械系统,它完全与车上制动液压系统是分离的:利用手操纵杆或驻车踏板(美式车)拉紧钢拉索,操纵鼓式制动器的杠扩展制动蹄,起到停车制动作用,使得汽车不会溜动;松开钢拉索,回位弹簧使制动蹄恢复原位,制动力消失。

    鼓式制动器多为内张蹄式,它的优点是:制动鼓的散热性能较带式制动器好,密封容易,制动蹄刚度大,制动蹄摩擦片压紧制动鼓时的位移小,制动蹄的驱动装置(凸轮或分泵)安装紧凑以及制动效率较高等。

鼓式制动器按其结构型式可分为:简单非平衡式、平衡式、自动增力式。

    ①简单非平衡式制动器:

这种制动器由于车轮向一个方向旋转时,左蹄(紧蹄)对鼓作用的合力大于右蹄(松蹄)作用力。此两力之差由轮毂轴承担。故称这种制动器为简单非平衡式制动器。

            

这种制动器结构简单,使用可靠,制动鼓正反转动时的制动效果不变,当摩擦片磨损后调整方便。但由于紧蹄和松蹄的单位压力不等,结果使摩擦片磨损不均匀。此外,为种制动器的制动效率较低。

②平衡式制动器:

可分为非对称平衡式和对称平衡式两种。

由于制动器的紧蹄能提高制动效果,因而利用这种原理出现了两蹄片都成为紧蹄的制动器。当制动鼓逆时针方向旋转时,两蹄都成紧蹄,两蹄上的单位压力相等。因而两蹄片以相同法向力作用于制动鼓而互相平衡,当制动鼓沿顺时针方向旋转时,两蹄片都是松蹄。这种结构是非对称平衡式制动器。这种结构的优点是:左右两蹄摩擦片的磨损均匀,汽车前进时的制动效率较高。其缺点是:不对称、倒车制动时制动效率较低。

另一种是对称平衡式制动器。这种制动器有两个直通孔分泵,制动蹄是浮动的,其支点根据制动鼓的旋转方向不同而变化。这种制动器无论车轮顺、逆转动,两个蹄都是紧蹄,汽车前行或倒行制动力矩相同。它的摩擦副接触良好,但磨损后的调整较麻烦。红旗小客车前后都采用对称平衡式制动器。

③自动增力式制动器:

自动增力不对称式制动器,这种结构虽然用一个分泵,制动效果却很高,其缺点是制动力增加过猛,所以工作不平衡,调整也复杂,摩擦片磨损也很不均匀,制动力矩对摩擦系数很敏感,故对摩擦片性能要求较高。当制动鼓旋转方向改变时,制动效率降低。因此这种制动器应用不普遍。布切奇113N型汽车就是这种单向不对称自动增力式制动器。北京BJ130前轮制动器是双向自动增力式制动器,结构如图示:

              

它与不对称式不同之处在于分泵是直通孔双向工作,因此汽车前行或倒行都获得相同的较高的制动效果。它的缺点同单增力一样。红旗小客车手制动器就是双向增力式,制动效果较高。     

⑵盘式制动器

    盘式制动器又称为碟式制动器,顾名思义是取其形状而得名。用于盘式制动器上的摩擦片称之为盘式刹车片。它由液压控制,主要零部件有制动盘、分泵、制动钳、油管等。制动盘用合金钢制造并固定在车轮上,随车轮转动。分泵固定在制动器的底板上固定不动。制动钳上的两摩擦片分别装在制动盘的两侧。分泵的活塞受油管输送来的液压作用,推动摩擦片压向制动盘发生摩擦制动,动作起来就好用钳子钳住旋转中的盘子,迫使它停下来一样。这种制动器散热快,重量轻,构造简单,调整方便。特别是高负载时耐高温性能好,制动效果稳定,而且不怕泥水侵袭,在冬季和恶劣路况下行车,盘式制动比鼓式制动更容易在较短的时间内令车停下。有些盘式制动器的制动盘上还开了许多小孔,加速通风散热提高制动效率。反观鼓式制动器,由于散热性能差,在制动过程中会聚集大量的热量。制动蹄片和轮鼓在高温影响下较易发生极为复杂的变形,容易产生制动衰退和振抖现象,引起制动效率下降。当然,盘式制动器也有自己的缺陷。例如对制动器和制动管路的制造要求较高,摩擦片的耗损量较大,成本贵,而且由于摩擦片的面积小,相对摩擦的工作面也较小,需要的制动液压高,必须要有助力装置的车辆才能使用。而鼓式制动器成本相对低廉,比较经济。所以,汽车设计者从经济与实用的角度出发,一般轿车采用了混合的形式,前轮盘式制动,后轮鼓式制动。四轮轿车在制动过程中,由于惯性的作用,前轮的负荷通常占汽车全部负荷的70%-80%,因此前轮制动力要比后轮大。轿车生产厂家为了节省成本,就采用前轮盘式制动,后轮鼓式制动的方式。四轮盘式制动的中高级轿车,采用前轮通风盘式制动是为了更好地散热,至于后轮采用非通风盘式同样也是成本的原因。毕竟通风盘式的制造工艺要复杂得多,价格也就相对贵了。随着材料科学的发展及成本的降低,在汽车领域中,盘式制动有逐渐取代鼓式制动的趋向。

    盘式制动器一般可分为点盘式和全盘式两种。点盘式制动器的作用原理是在制动时,高压制动液经过油管2进入制动分泵1,使两个制动摩擦片3同时压向与车轮相连接的制动盘4,在摩擦力的作用下,使制动盘制动。

                           

现在用于汽车的点盘式制动器有浮钳式和浮动活塞式两种。浮钳式是制动分泵仅在制动盘的一侧,被嵌在制动钳里,另一侧的摩擦片安装在制动钳上。制动时制动钳是浮动的,它承受摩擦片对制动盘的压力。制动钳的一端用轴销固定在支架上,并能绕轴销转动。有些浮钳式盘式制动器的摩擦片沿着制动钳圆周方向成楔形,这样制动钳的一边绕轴销转动,就产生了楔紧作用,所以大约有5%的增力作用。

另一种是浮动活塞式,这是在制动盘两侧各有一个制动分泵或两个制动分泵,因为制动分泵是对置的,所以又叫对置式,在制动时制动钳本身是固定的,活塞是浮动的。

全盘式制动器,其固定元件和旋转元件都是盘形的,环形的摩擦片固定在固定盘上,SH380吨自卸车前后轮都采用全盘式制动器。全盘式由于用封闭的外壳,散热性能较点盘和鼓式的差些,故目前只在少数重型汽车上采用。

盘式制动器与鼓式制动器相比较,有如下优点:

①盘式制动器的制动盘裸露在大气中,散热能力强,而且对制动摩擦片无摩擦助势作用,制动效能受摩擦系数影响较小。因此制动的热稳定性好。

②由于无摩擦助势作用,所产生的制动力矩与分泵液压成正比例,制动过程中制动力矩的增长较鼓式的缓和,即制动较平稳。

③浸水时制动效能降低很少,且出水后只进行一、二次制动,即可完全恢复正常。

④制动盘升温后沿厚度方向的变形量比制动鼓的径向热变量小的多。因此踏板行程变化很小,此外也便于采用间隙自调装置。

⑤结构简单、重量较轻、保养维修方便。

盘式制动器的主要缺点在于不能像鼓式制动器那样,只须加装简单的手操纵机构便可兼作停车制动器。在盘式制动器上加装停车制动装置,结构较复杂,所以有些汽车只将盘式制动器用于前轮,而后轮仍用鼓式制动器,盘式制动器的防污性能较差。

盘式制动器的摩擦面积较小,故管路液压要求比鼓式的高,最高至两倍于鼓式,这就使得摩擦片的单位压力较大,因此对摩擦片的性能要求较高。

⑶带式制动器:

带式制动器在汽车发展的初期,由于车速低,车辆重量轻,结构简单、零件少而广泛应用在汽车上。它的制动效率较蹄式为强,但制动作用不平稳,并且不易密封,外型尺寸又较大,因此带式制动器对现代汽车显然已不能满足要求,目前仅用于中央停车制动器或农机类机械机动车的制动器。

                  

⒊制动过程分析

汽车的制动过程,就是人为的增加行车阻力,使汽车行驶动能或位能(下坡时)转化为其它形式的能量(一般转化为热能)。车轮制动器就是利用制动器内的摩擦阻力以形成与汽车运动方向相反的路面对车轮的切向反作用力。

在研究车辆的制动性能时,着重研究从司机脚踩制动踏板开始到车辆停住这一段落时间中汽车的制动过程。一般所说的制动距离就是指踩着制动踏板到完全停车时汽车经过时间所行走的距离。

⑴制动过程:

制动的全过程:司机做出反应、制动器起作用、持续制动和制动彻底释放四个阶段。

司机做出反应的时间,汽车还没有产生制动,一般这段时间为0.3~1秒左右,制动反应时间为0.03秒。也就是说50km/h行驶的汽车这段时间仍要行走0.4m。制动器起作用是从车辆开始产生减速度到达最大值。一般的说满载较空载时的制动减速度上升的时间延长,同时载重一定时制动压力低则减速度上升时间长。同一辆车其它工况条件完全相同则制动初速度愈高则制动减速度上升时间愈长。持续制动时减速度基本不变。制动彻底释放一般要用0.2~1.0秒,这段时间对制动没有影响。

在制动过程中,了解车速与制动距离的变化规律以及与减速度的关系,对掌握制动性能是有作用的。在踩踏板到开始减速,车辆仍原速行驶,这段时间的制动距离为:

        S1=V0t1

开始减速时的距离:

        S2=V0t2 ——1/6 J0t22

当车辆从初速到停车,则:

V32

        S3= —————

                   2 Ja

制动距离:

 S1+S2+S3

经整理后,制动距离得到下述计算公式,经与实验测定数椐基本吻合,误差不超过5%

该公式为:

              V02

        S=t1+1/2 t2V0  +—————

                                        2 Ja

下面通过实例说明:

要检验一辆日本丰田小客车的制动距离,它属小客车,按规定检车初速30km/h计算,用公式计算,按

        V02                    302

        S=0.05V0+  —————  = 0.05 ×30+ —————= 6.2m

                              190              190

另一辆CA10B新车,它属中型车,按规定检车初速20km/h计算,可用公式

 

       V02                     20 2

        S=0.06V0+ ——-------=  0.06×20+ ——————= 3.7 m

                             160              160

⑵制动过程中地面制动力、制动器摩擦力和附着力之关系:

所谓地面制动力就是使汽车制动而减速行驶的外力,它取决于两种摩擦力,一个是制动器的摩擦力,另一个是轮胎与地面间的附着力。制动器的摩擦力取决于制动器的结构、尺寸、制动器摩擦副的摩擦系数以及车轮的半径。一般是与制动踏板力,即制动液的液压或气压成正比。

制动时,车轮的运动有滚动和抱死滑行两种情况。汽车的地面制动力首先取决于制动器的摩擦力,其次又受到附着力的限制,所以,只有汽车具有足够的制动摩擦力和轮胎、地面能提供高的附着力时,汽车才能获得良好的制动效力。

⒋制动性能的评价

如何评价制动性能

汽车的制动性能是指汽车在行驶中能强行制动减速以至停车或下坡时,仍具有维持一定速度的能力。如何评价汽车的制动性能,主要有以下的几项指标:

⑴制动距离:

制动距离是反应汽车制动效能的比较简单而直观的指标。它是一个整车制动性能指标,它不能反应出各个车轮的制动状况及制动力的分配情况。

⑵制动减速度:

制动减速度越大,则反应制动效果越好。制动减速度与制动力有直接关系,它是评价汽车制动性能的指标之一。它被一些国家的制动法规所采用。也是一个整车制动性能指标。

⑷ 动力:

汽车所以能减速或停车,其本质的因素是制动器所产生的阻力,就是制动力。它是对一个整车制动性能评价指标。

⑸ 制动时间:

    制动时间是一个间接评价制动性能指标,一般很少作为单独的评价指标,但它是一个辅助检验指标,有时还是不可缺少的。

⒌制动器性能的一般要求:

为保证行车安全,汽车制动器的技术要求是:

⑴应有足够的制动力,并使前后桥制动力分配合理。

⑵操纵轻便。

⑶制动平稳。

⑷制动力在汽车左右轮制动力偏差应在允许的限度内,不发生跑偏或侧滑。

⑸热衰退能力好,要求制动器的摩擦材料性能可靠,具有较高的抗热衰退能力,以免制动鼓温度升高,摩擦系数急剧下降,使制动性能明显变环。摩擦片磨损加剧,甚至烧损。

⑹水湿恢复能力,当制动器水湿后,应尽快恢复其制动性能。

⑺制动过程中应不产生制动噪音。

⒍使用因素对制动性能影响:

⑴道路与气候条件。

⑵操作因素。

⑶行车速度。

⑷汽车载重量。载重增加制动距离延长,如每增加一吨,在30km/h速度下,制动距离延长约0.5~1.0m

⒎使用故障:

⑴气压制动系统的传动力。气动压力影响制动器的摩擦阻力,因而影响制动效果。

⑵液压制动系的传动力。液压工作压力和制动器踏板力降低,会使制动距离增长。

⑶行车系统机件故障的影响。

⒏制动鼓与制动蹄摩擦片对制动性能的影响

汽车制动器是其行车安全的重要部件,而决定制动性能的又是制动鼓与制动蹄摩擦片之间的工作结果,所以说制动蹄摩擦片,就是保证行车安全的最为重要的部件之一。

⑴应有良好的接触面积。汽车制动器的摩擦力,取决于制动鼓与制动蹄摩擦片的接触情况,在一定的制动条件下,制动质量取决于两者的接触情况,而接触情况又取决两者几何尺寸偏差及配合尺寸。两者接触面积应达到80%以上。试验表明,磨合后接触面积增加可以改善制动性能。

⑵制动鼓与制动蹄摩擦片的间隙。制动鼓与制动蹄摩擦片在使用磨损后,其间隙增大,会引起制动作用迟缓及制动力的不足,使汽车的制动效能降低。

⑶制动鼓与制动蹄摩擦片磨损不均匀,也可能引起制动力不足。

    ⑷制动鼓失圆,制动鼓与制动蹄摩擦片间隙不正常可能引起制动振动,即制动力不平稳,也是产生制动噪音重要原因之一。

    ⑸制动蹄摩擦片油污、水湿及受热变质,也会引发制动摩擦力下降而使制动距离增加。或引起制动力不均,引起车辆制动跑偏。

  ⒐车辆制动跑偏的原因

影响车辆制动跑偏的因素很多,就车辆本身影响车辆制动跑偏的主要因素有两个:

一是汽车左右轮的制动力不相等,特别是前转向桥左、右车轮制动力的不相等;二是制动时,悬架导向杆系统、转向杆系统在运动学上不协调。

当左右车轮制动力有一定差时,将会导致制动跑偏。后轮抱死时,它就不能承受侧向力,所以后轴发生侧滑,加大了制动跑偏。通过对车速30km/h20km/h急刹车测试跑偏情况,其规律如下:

⑴紧急制动(急刹):

①当后轴两轮制动力基本平衡,前轴左右两轮制动力差为5~6%,路试不发生跑偏。

②当前轴左右两轮制动力基本平衡,后轴两轮制动力差在10%以内时,车辆在路试时不发生跑偏或稍有跑偏。

③如果前后两轴左、右轮都有制动力差,并且在前后轮的同侧,试验表明只要前轴两轮制动力差不超过5%,后轴两轮不超过10%,路试车辆不发生跑偏或稍有跑偏。

⑵缓慢制动(缓刹):

缓慢制动时后轮的制动力差对跑偏影响不大。前轴两轮制动差超过10%,路试车辆明显发生跑偏。而前轮制动差在6%以内时,路试车辆不发生跑偏或稍有跑偏。缓慢制动时只要控制前轮的制动差不超过5%,对后轮就可以不再提具体的平衡制动力的要求了。

⒑影响车辆制动跑偏的原因:

⑴造成左右车轮制动器摩擦力不相等的原因是,制动蹄摩擦片与制动鼓的接触面太小,这是产生摩擦力不等的原因。制动蹄摩擦片与制动鼓的接触情况不一样,制动器的摩擦力矩就会发生变化,如果制动蹄摩擦片的端部和跟部与制动鼓接触,制动器的摩擦力矩就有显著增长;但若是制动蹄摩擦片中部与制动鼓接触,制动器的摩擦力矩就大大的下降。所以要求制动蹄摩擦片与制动鼓的接触均匀,磨合后接触面达80%以上。

    ⑵摩擦片的摩擦系数不稳定,是使左右车轮制动器摩擦力矩不相等的另一个原因。同一型号的摩擦片,其密度、硬度、摩擦系数等不一样,是造成左右车轮制动力不相等的主要原因之一。所以选用摩擦片时一定要求同批、同材质、性能均匀的产品。

⑶还有车辆结构的其它原因。

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