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重卡全盘式制动器制动力分配的优化分析
王国强1 唐子杰2
1. 芜湖联合新能源重卡产业技术研究院有限公司 安徽省芜湖市 241002 2. 芜湖佳景科技有限公司 安徽省芜湖市 241002
摘 要： 制动系统的制动可靠性是行车安全的保证.本文针对4×2 重型卡车全盘式后制动器摩擦片磨损过快、温度过高问题进行深度分析,找出了温度过高的主要原因,并提出了优化方案；同时通过试验验证,优化方案提高了整车制动匹配的安全可靠性,有效的解决了全盘式制动器重卡车型,因前、后盘式制动器匹配而引发的制动器摩擦片磨损过快、温度过高问题.
关键词：盘式制动器；摩擦片；适配阀；制动力；优化分析
1 引言
汽车制动系统是汽车行驶的一个重要安全系统,其性能的好坏对汽车的行驶安全有着重要影响.与汽车行车安全直接相关的就是汽车制动器,鉴于制动器是汽车的关键零部件,对道路安全有重要的影响,因此,对制动器制动时磨损过快、温度过高故障进行分析和优化改进具有非常重要的现实意义.
2 整车相关参数及故障现象
根据某厂家反馈,近期发现几例盘式制动器在试验过程中出现制动器摩擦片磨损过快、摩擦片温度过高故障,故障车温度测试图片,见下图一.从现场检查故障件来看,发现前、后轴制动器摩擦片磨损程度不一致,后制动器摩擦片磨损过快、温度过高.某厂家4 × 2 牵引车, 车辆信息如表1所示：
故障现象：车辆行驶里程约15000公里,后桥制动器及摩擦片磨损严重,ABS传感器烧蚀,进行短距离检测时,后桥制动器过热.
3 故障原因分析及优化方案验证为找出故障车的主要故障原因,协调故障车原车型配合进行路试模拟试验,以测量前、后制动器动态温度.
对原车前、后桥制动器动态温度测量如下：
从图1来看,后桥最高温度320℃,前、后桥最大温差约140℃,温差过大.
针对导致故障的可能原因,做出了以下几个方面的匹配优化改进：
（1）优化方案一：原配置车辆后轴加装适配阀
优化方案一前、后桥制动器动态温度试验测量如下：
图2显示,后桥最高温度在320℃,前、后桥最大温差约70℃,温差缩小,且大部分区域前、后桥温度基本一致；
（2）优化方案二：原配置车辆更换压差<0.1bar气压的脚阀及前桥更换24″气室优化方案二前、后桥制动器动态温度测量如下：
图3显示,后桥最高温度320℃,前、后桥最大温差约75℃,温差缩小,且大部分区域前、后桥温度较为接近；
4 前、后制动力分配值推荐及故障车原因分析
查询相关资料,提出理论前、后制动力分配值推荐如下：
注：（1）压力仅限于 2.5 bar 以下；
（2）货车须是满载工况；（3）后轴与前轴制动力比值.
根据整车参数及制动系统参数,将方案一适配阀参数,方案二的<0.1bar气压的脚阀参数、24″气室参数带入制动计算程序,计算出各方案的前、后制动力比值与制动工作气压曲线图如图4所示：
故障车原因分析,原车辆静态压差约0.5bar,后桥制动力高于前桥制动力,主要由于配置0.5bar压差脚阀；动态气压在3bar以下制动,后桥压力明显大于前桥,与静态压力分布匹配；动态温度在后桥温度低于320℃时,前、后桥最大温差约140℃,温差过大.
同时前桥气室为20″,后桥为24″,理论上即使前、后桥气压一致时后桥制动力也高于前桥20%.故整车制动能量大部分由后桥承担,导致后桥温度过高,更加剧后桥摩擦片磨损,从而出现前、后桥摩擦片磨损不均匀问题,并由于高温引起后桥ABS传感器烧蚀.
优化方案一,原配置车辆后轴加装适配阀.车辆在工作气压1.5~3bar内制动时前、后制动力及温度分布较为均衡,可有效改进此气压范围内制动时摩擦片磨损不均匀情况；在1.5bar以下制动,可适量改善.后桥温度低于320℃时,前、后桥最大温差约70℃,温差相对较小,且大部分区域前、后桥温度基本一致.前桥气室为20″,后桥为24″,理论上前、后桥气压一致时后桥制动力高于前桥20%,同时由于动态气压前桥高于后桥,故前、后桥制动力较为一致,从而使前、后桥温度分布基本均衡.
优化方案二, 原配置车辆更换压差<0.1bar气压的脚阀及前桥更换24″气室.车辆前、后桥制动力及温度分布为均匀,可有效改善摩擦片磨损不均匀及后桥ABS传感器烧蚀情况.后桥最高温度在320℃以下,前、后桥最大温差约75℃,温差较小,且大部分区域前、后桥温度相对较为接近.前、后桥气室规格调整为24″,且选用小压差脚阀,故理论上前、后桥制动力基本一致,使前、后桥温度较均衡.
4 结论
基于分析结果,总结了4×2车辆前、后桥制动力分配失衡,是导致后制动器温度过高的主要原因,同时制动器温度过高是ABS传感器烧蚀的原因之一.试验结果证明改进方案有效,调整车辆气室规格,确保前、后桥气室规格一致,并尽量选用0压差脚阀,可有效修正制动力分配趋于合理,提升车辆行驶的道路安全性能.
参考文献：
[1] 余志生. 汽车理论（第5 版）. 机械工业出版社,2009.
[2] 刘维信. 汽车制动系的结构分析与设计计算. 清华大学出版社,2004.
[3]《汽车工程手册》编辑委员会. 汽车工程手册? 设计篇[M]. 人民交通出版社,2001.
[4] 吕振华,韩文明. 盘式制动器摩擦副压强不均匀性分析与评价[J]. 汽车工程,2004,26（1）：90-93.
作者简介
王国强： （1986.02—）, 男, 汉,黑龙江省佳木斯市桦南县,大学本科,学士学位,助理工程师.主要研究方向：汽车底盘.
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