某車型的制動(dòng)盤劃盤問題分析與解決

姜申野，賈文建，王文龍，倪健健，高利

(1.長(zhǎng)城汽車股份有限公司技術(shù)中心,河北保定 071000；2.河北省汽車工程技術(shù)研究中心,河北保定 071000)

某車型的制動(dòng)盤劃盤問題分析與解決

姜申野1,2，賈文建1,2，王文龍1,2，倪健健1,2，高利1,2

(1.長(zhǎng)城汽車股份有限公司技術(shù)中心,河北保定 071000；2.河北省汽車工程技術(shù)研究中心,河北保定 071000)

制動(dòng)盤劃盤不僅影響車輛外觀，而且影響駕駛員、乘員的舒適性，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)產(chǎn)生整車制動(dòng)噪聲及制動(dòng)抖動(dòng)，導(dǎo)致顧客強(qiáng)烈抱怨。針對(duì)某車型制動(dòng)盤劃盤問題，通過整車及臺(tái)架試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，找到造成制動(dòng)盤劃盤的主要原因，并通過調(diào)整制動(dòng)盤加工工藝解決了此問題。

制動(dòng)盤；劃盤 ；臺(tái)架試驗(yàn)；整車路譜采集

0 引言

汽車盤式制動(dòng)器是由液壓系統(tǒng)施壓制動(dòng)塊夾緊制動(dòng)盤，產(chǎn)生摩擦力矩進(jìn)行制動(dòng)的。因此制動(dòng)塊和制動(dòng)盤之間匹配的好壞，在很大程度上決定了整個(gè)汽車制動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)劣。汽車制動(dòng)盤、制動(dòng)塊的優(yōu)劣程度，不僅影響整車的外觀品質(zhì)，還影響駕駛員、乘員的舒適性，劣質(zhì)的產(chǎn)品甚至造成車毀人亡的慘劇。

針對(duì)某款車型制動(dòng)盤劃盤問題，基于采集的整車路試載荷譜，轉(zhuǎn)化為臺(tái)架試驗(yàn)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)問題再現(xiàn)。通過對(duì)比試驗(yàn)找到制動(dòng)盤劃盤的影響因素，并提出優(yōu)化方案。通過試驗(yàn)驗(yàn)證，使制動(dòng)盤劃盤問題得到了明顯改善，為提升汽車整車可靠性提供了一種方法。

1 制動(dòng)盤劃盤問題分析

1.1 問題描述

在對(duì)某款車型進(jìn)行制動(dòng)系統(tǒng)整車路試過程中，制動(dòng)盤表面出現(xiàn)劃痕，劃痕深度1.2 mm，制動(dòng)盤單面劃痕數(shù)量不少于3條，單個(gè)劃痕寬度3 mm，制動(dòng)盤外觀出現(xiàn)色差帶，外觀品質(zhì)極差，如圖1所示。同時(shí)制動(dòng)塊表面出現(xiàn)金屬堆積[3]，如圖2所示。

圖1 制動(dòng)盤嚴(yán)重劃傷

圖2 制動(dòng)塊金屬堆積

1.2 影響因素分析

(1)制動(dòng)盤表面成形工藝改變，導(dǎo)致制動(dòng)盤表面微光結(jié)構(gòu)差異。制動(dòng)過程中制動(dòng)盤表面的金屬微顆粒轉(zhuǎn)移并聚集在制動(dòng)塊表面。制動(dòng)時(shí)由于制動(dòng)壓力分配不均勻，導(dǎo)致制動(dòng)塊對(duì)制動(dòng)盤的異常劃傷。

(2)制動(dòng)塊表面氣孔率較高，使得微金屬顆粒更加容易聚集在一起，形成金屬堆積。

(3)制動(dòng)塊匹配的摩擦因數(shù)過高，使得制動(dòng)塊中金屬含量過高[8]，這些金屬容易對(duì)制動(dòng)盤表面形成異常的攻擊。

2 異常解決方案

為盡快解決上述制動(dòng)盤異常劃傷的問題，作者提出以下幾個(gè)解決方案，并制作樣件，通過試驗(yàn)驗(yàn)證其可行性：

(1)通過降低制動(dòng)塊金屬含量，降低制動(dòng)塊的摩擦因數(shù)，以降低其對(duì)制動(dòng)盤的攻擊性；

(2)減小制動(dòng)塊氣孔率，并調(diào)整制動(dòng)塊配方，使制動(dòng)塊其他性能不變；

(3)制動(dòng)盤表面最后一道成形工藝，由磨削改成車削，降低微金屬顆粒的產(chǎn)生。

為盡快使問題得到解決，并減小驗(yàn)證成本，在樣件制作期間，使用整車制動(dòng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備LINK3802S，采集整車制動(dòng)系統(tǒng)路試時(shí)的路譜，并轉(zhuǎn)化成臺(tái)架試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

2.1 數(shù)據(jù)采集方案

(1)在制動(dòng)踏板中心位置安裝制動(dòng)踏板傳感器；

(2)在4個(gè)制動(dòng)輪缸前端制動(dòng)管路中加裝制動(dòng)壓力傳感器；

(3)在制動(dòng)盤和摩擦片上安裝溫度傳感器；

(4)前排座位處安裝制動(dòng)減速度傳感器；

(5)車頂安裝環(huán)境溫、濕度傳感器。

按整車制動(dòng)系統(tǒng)路試試驗(yàn)工況采集試驗(yàn)路譜，部分?jǐn)?shù)據(jù)如表1所示。

表1 整車制動(dòng)載荷譜數(shù)據(jù)

2.2 試驗(yàn)方法

將表1中的整車制動(dòng)系統(tǒng)路試試驗(yàn)路譜轉(zhuǎn)化為臺(tái)架試驗(yàn)方法。轉(zhuǎn)化后的具體試驗(yàn)工況包括：

測(cè)試工況一：低速制動(dòng)，制動(dòng)初速30 km/h，制動(dòng)末速5 km/h，制動(dòng)壓力小于2 MPa，制動(dòng)次數(shù)60次，制動(dòng)溫度小于120 ℃；測(cè)試目的：分析制動(dòng)盤在低速行進(jìn)過程中是否滿足設(shè)計(jì)要求。

測(cè)試工況二：正常制動(dòng)，制動(dòng)初速60 km/h，制動(dòng)末速20 km/h，制動(dòng)壓力2～3 MPa，制動(dòng)次數(shù)300次，制動(dòng)溫度小于180 ℃；測(cè)試目的：分析制動(dòng)盤在正常制動(dòng)下制動(dòng)盤是否滿足設(shè)計(jì)要求。

測(cè)試工況三：強(qiáng)化制動(dòng)，制動(dòng)壓力3～6 MPa,制動(dòng)80次；測(cè)試目的：分析制動(dòng)盤在高強(qiáng)度制動(dòng)下是否滿足設(shè)計(jì)要求。

測(cè)試工況四：升溫制動(dòng)，通過頻繁制動(dòng)讓制動(dòng)盤溫度升至300 ℃；測(cè)試目的：分析制動(dòng)盤在高溫下是否滿足設(shè)計(jì)要求。

測(cè)試工況五：恢復(fù)制動(dòng)，制動(dòng)速度60 km/h，制動(dòng)壓力小于3 MPa，制動(dòng)次數(shù)300次，測(cè)試制動(dòng)盤恢復(fù)穩(wěn)定性是否滿足設(shè)計(jì)要求。

2.3 試驗(yàn)方案

(1)制動(dòng)盤結(jié)構(gòu)沿用原狀態(tài)不做任何變化，降低制動(dòng)塊的摩擦因數(shù)，以降低對(duì)制動(dòng)盤的攻擊；

(2)制動(dòng)盤結(jié)構(gòu)沿用原狀態(tài)不做任何變化，減小制動(dòng)塊壓縮比，調(diào)整低金屬制動(dòng)塊材料配方；

(3)制動(dòng)盤結(jié)構(gòu)沿用原狀態(tài)，表面最后一道成形工藝由磨削改成車削，降低微金屬顆粒的產(chǎn)生，制動(dòng)塊狀態(tài)不發(fā)生變化。

2.4 試驗(yàn)結(jié)果

方案一結(jié)果：制動(dòng)盤與制動(dòng)塊接觸表面出現(xiàn)溝槽，溝槽深度大于1 mm，單接觸面溝槽數(shù)量多于3條，制動(dòng)盤劃盤問題無明顯改善，仍存在MPU(Metal Pick up,金屬堆積)問題，制動(dòng)過程中出現(xiàn)中高頻噪聲，存在一定制動(dòng)壓力波動(dòng)，試驗(yàn)結(jié)果不合格，部分試驗(yàn)結(jié)果如圖3、圖4所示。

圖3 方案一噪聲時(shí)域分布圖

圖4 方案一噪聲頻域分布圖

方案二結(jié)果：制動(dòng)噪聲問題明顯改善，制動(dòng)盤面溝槽數(shù)量較方案一有較好改善，劃盤溝槽深度仍比較明顯，試驗(yàn)結(jié)果不合格；

方案三結(jié)果：制動(dòng)盤表面無明顯劃痕，制動(dòng)盤外觀無色差、外觀品質(zhì)好，同時(shí)制動(dòng)塊表面磨損均勻，未出現(xiàn)金屬堆積問題，試驗(yàn)結(jié)果合格。部分試驗(yàn)結(jié)果如圖5、圖6所示。

圖5 方案三噪聲時(shí)域分布圖

圖6 方案三噪聲頻域分布圖

3 結(jié)論

通過分析MPU產(chǎn)生機(jī)制，改變制動(dòng)盤與制動(dòng)塊設(shè)計(jì)思路，制定針對(duì)性的試驗(yàn)方案，經(jīng)過反復(fù)測(cè)試，使該車型制動(dòng)盤劃盤問題得到解決，充分說明客觀測(cè)試及主觀評(píng)價(jià)是發(fā)現(xiàn)和解決制動(dòng)盤劃盤問題的有效途徑；制動(dòng)盤加工工藝的調(diào)整有效降低制動(dòng)盤劃盤問題發(fā)生概率，為今后制動(dòng)盤劃盤問題優(yōu)化提供參考，并對(duì)其他制動(dòng)系統(tǒng)的異常問題解決提供思路和數(shù)據(jù)支持。

[1]陳家瑞.汽車構(gòu)造[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000:121-132.

[2]鄧剛.新型高碳當(dāng)量高強(qiáng)度灰鑄鐵組織與性能的研究[D].長(zhǎng)春：吉林大學(xué)，2006.

[3]丁一元.制動(dòng)摩擦片故障分析[J].駕駛園,2009(3):56-57.

DING Y Y.Analysis of Problems about Braking Shoes[J].World of Driver,2009(3):56-57.

[4]游龍.汽車制動(dòng)理論與設(shè)計(jì)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2005:35-40.

[5]朱育權(quán),馬保吉,杜亞勤.制動(dòng)盤(鼓)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].西安工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2001,21(1)：73-79.

ZHU Y Q,MA B J,DU Y Q.Review on the Study and Development of Automobile Brake Disc(Drum)[J].Journal of Xi’an Technological University,2001,21(1)：73-79.

[6]CUEVA G,SINATORA A,GUESSER W L,et al.Wear Resistance of Cast Irons Used in Brake Disc Rotors[J].Wear,2003,255(7):1256-1260.

[7]張國(guó)強(qiáng).車輛制動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)淺析[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù),2009,29(3)：161-163.

[8]劉亞民.摩擦力與摩擦系數(shù)的幾點(diǎn)性質(zhì)[J].呼倫貝爾學(xué)院學(xué)報(bào),2006,14(4):67-68.

LIU Y M.Some Qualities of Friction and Friction Modulus[J].Journal of Hulunbeier College,2006,14(4):67-68.

[9]馬燕.基體及增強(qiáng)纖維對(duì)灰鑄鐵復(fù)合閘瓦摩擦副摩擦磨損性能的影響[D].長(zhǎng)沙：湖南大學(xué)，2008:45-50.

AnalysisandSolvingonBrakeDiscScratchofaVehicle

JIANG Shenye1,2,JIA Wenjian1,2,WANG Wenlong1,2,NI Jianjian1,2,GAO Li1,2

(1.Great Wall Motor Company Limited,Baoding Hebei 071000,China;2.Hebei Automotive Engineering Technical Research Center, Baoding Hebei 071000, China)

The disc scratch not only affects the appearance of the vehicle, but also affects the comfort of driver and passengers，and produce vehicle brake noise and brake judder, causing a lot of customer complaints. In view of the problem of brake disc scratch in a certain type of vehicle, through analyzing the vehicle and bench test data, the leading cause of the brake disc scratch was found, and adjusting the brake disc processing technic was used to solve the problem.

Brake disc;Disc scratch;Bench test; Vehicle road load data

2017-08-06

姜申野,男，本科，從事整車試驗(yàn)驗(yàn)證工作。E-mail:562625312@qq.com。

10.19466/j.cnki.1674-1986.2017.12.017

U463.51+3

B

1674-1986(2017)12-071-04