摘要：良好的制動性能是汽車安全行駛的重要保證，制動器是制動系統(tǒng)的主要組成部分，而重型商用車制動器熱衰退現(xiàn)象明顯，往往導致比較惡性的交通事故。本文通過國內(nèi)某廠生產(chǎn)的重型商用車進行熱衰退試驗，分析汽車制動器熱衰退的形成機理，研究制動器熱衰退現(xiàn)象對制動性能的影響，為重型商用車制動器安全可靠的工作溫度提供參考，預防因熱衰退引起的交通事故。

1  研究背景

目前市場上重型商用車普遍安裝的是氣壓鼓式制動器，該類型制動器具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉且制動力大的市場優(yōu)勢。但是鼓式制動器散熱能力不佳，熱衰退現(xiàn)象比較明顯，因制動失效導致的交通事故中絕大部分原因是熱衰退引起的。因此，本文通過對國內(nèi)某廠生產(chǎn)的重型商用車進行熱衰退試驗，研究熱衰退現(xiàn)象對制動性能的影響，為重型商用車制動器安全的工作溫度提供參考。

2  熱衰退制動性能

2.1  熱衰退機理分析

制動熱衰退是由于制動器長時間在高負荷狀態(tài)下工作或者是在連續(xù)制動的情況下發(fā)生，隨著制動次數(shù)的增加而導致制動力不足以致剎車距離變長的一種現(xiàn)象。在現(xiàn)實生活中，重型商用車在連續(xù)長下坡路段行駛，往往需要頻繁的進行行車制動，從而導致制動器溫度迅速上升，達到300℃至400℃，制動摩擦力矩呈現(xiàn)明顯的下降趨勢，大大延長了制動距離，增大了交通事故發(fā)生的概率。

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

2.2  試驗方法

選取國內(nèi)某汽車廠生產(chǎn)的最大總質(zhì)量為25噸的載貨汽車進行試驗，試驗前對測試儀器和整車技術(shù)狀況進行了檢查，均滿足試驗要求。車輛處于滿載狀態(tài)，在制動蹄片上布下熱電偶溫度傳感器，實時監(jiān)控制動蹄片溫度。將壓力傳感器布置于前后儲氣筒和制動氣室的行車制動腔管路連接處。如圖1


圖1

模擬制動熱衰退現(xiàn)象，通過以制動初速度60km/h制動到30km/h，1分鐘1次的頻率連續(xù)進行“制動-解除制動”的方式，在制動蹄片溫度達到100℃、200℃、300℃、400℃時分別進行GB12676試驗方法中發(fā)動機脫開的單軸制動試驗，每種試驗溫度下，以制動氣室產(chǎn)生1.5bar、3.5bar、5.5bar、7.5bar的壓力進行制動試驗，制動初速度為60km/h，記錄制動蹄片溫度、制動氣室壓力、制動減速度。分析制動減速度同制動蹄片溫度及制動氣室氣壓的關(guān)系。

2.3  試驗數(shù)據(jù)采集

滿載狀態(tài)下，使一軸的制動管路失效，當制動蹄片溫度達到100℃、200℃、300℃、400℃時分別進行初速度為60km/h的不同制動氣壓的發(fā)動機脫開的制動試驗，每種溫度狀態(tài)下每種制動氣壓均進行2次試驗，記錄制動減速度，取2次平均值為試驗結(jié)果。當溫度超過試驗溫度時，通過勻速行駛使制動蹄片自然冷卻至試驗溫度。

3  實驗數(shù)據(jù)處理與分析

3.1  試驗數(shù)據(jù)預處理

對采集到的不同制動蹄片溫度下不同制動氣壓的制動減速度進行預處理，得到不同溫度下制動減速度同制動氣壓的關(guān)系。見圖2、圖3


圖2


圖3

3.2  試驗數(shù)據(jù)分析

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

3.3 降低熱衰退的主要方式

降低大型汽車制動性能熱衰退目前主要通過安裝輔助制動裝置來完成，例如排氣制動、緩速器制動等形式，也有通過安裝制動冷卻裝置，對汽車制動器進行散熱輔助來保證安全行駛。

4  結(jié)束語

本次研究通過道路試驗模擬重型商用車的熱衰退現(xiàn)象，分析出制動性能與制動器溫度的關(guān)系，給重型商用車安全行駛過程中對制動器進行溫度監(jiān)控提供參考，提高重型商用車駕駛過程中的安全意識。