制動間隙自動調整臂潤滑脂的研制

嚴軍表 朱國靖 楊操

江蘇龍蟠科技股份有限公司

針對制動間隙自動調整臂的實際工況，通過對基礎油、稠化劑和添加劑的篩選，研制了一種具有突出的膠體安定性的制動間隙自動調整臂潤滑脂（稠度等級為NLGI 2號）。現場臺架試驗結果表明，產品加注7 d后未出現析油現象，能夠滿足制動間隙自動調整臂的用脂需要。

制動間隙自動調整臂在國外是一個比較成熟的重型車制動配件，歐美一些汽車工業發達國家早已將制動間隙自動調整臂作為一個標準件使用[1]。隨著我國汽車工業的發展及公路狀況的改善，汽車的載重量及車速都有了較大的提高，用戶對汽車的制動性能越來越重視，要求也越來越高，制動間隙自動調整臂得到了推廣和應用。

制動間隙自動調整臂因其所具有的優點，在汽車行業的應用將日益普及：

◇它能自動保持摩擦片和制動鼓之間間隙的恒定，所有車輪的制動效果一致、穩定，因而制動迅速，安全可靠；

◇壓縮空氣損耗小，延長了壓縮空氣機、制動氣室和相應部件的使用壽命；

◇安裝過程結束后，不再需要人工調節制動間隙，減少維修次數，提高了經濟效益[2]。

據統計，我國現有制動間隙自動調整臂知名生產企業30余家，從2006年開始，行業增長率一直保持在30%以上，在2009年全行業總產量就達到了每月150萬只。

目前，制動間隙自動調整臂生產廠家采用氣壓注射的方式，向離合彈簧齒輪接口處注入2號通用鋰基脂。但是在注入一定量潤滑脂放置一晚后，由于制動間隙自動調整臂整體的密封性較好，經常會出現“析水”的現象，在控制器周邊有油析出，容易造成污染。本文針對這一現象，開發了適用于制動間隙自動調整臂的專用潤滑脂。

制動間隙自動調整臂的特點及潤滑要求

目前世界上專業生產制動間隙自動調整臂的最大廠家是瑞典Haldex公司，其全球市場占有率高達50%，其產品經過二十多年的開發、使用和完善，已經十分成熟，并且在市場上得到廣泛的使用和認可；而制動間隙自動調整臂的市場也在進一步擴大，在商用車、卡車、半掛車上的應用進一步提升。

使用制動間隙自動調整臂后，車輛行駛時具有如下特征：

◇確保車輪具有恒定的剎車間隙，剎車安全可靠；

◇制動分泵推桿行程短，制動迅速可靠；

◇制動前制動分泵推桿始終處于初始位置，確保了最佳的剎車力矩；

◇使所有車輪的制動效果一致、穩定；

◇減少了壓縮空氣的消耗量，延長了空壓機、制動分泵和壓縮空氣系統中其他部件的壽命；

◇減少材料消耗，延長了剎車部件的使用壽命；

◇安裝使用方便，減少了人工維修次數，提高了經濟效益；

◇調整機構被封閉在殼體之內受到很好的保護，從而避免了受潮、臟物及碰撞等。

制動間隙自動調整臂的結構及工作環境分別見圖1、圖2。

隨著汽車零部件的使用要求越來越高，制動間隙自動調整臂廠家對潤滑脂的要求也越來越高。通過對制動間隙自動調整臂生產環境及注脂條件的調研和考察，發現對潤滑脂提出了如下性能要求：

◇具有一定的泵送性。由于采用氣壓注脂的方法，就要求潤滑脂具有一定的稠度，否則會對泵送性存在影響；

◇具有較好的膠體安定性。在注脂過程中，由于密封條件良好，調整臂內容易形成較大的壓強，致使潤滑脂出現析油的現象，從而對潤滑脂的膠體安定性提出了較為苛刻的挑戰；

◇具有較好的低溫性能。這是因為制動間隙自動調整臂常在-20～80 ℃的環境溫度下，甚至是在-30～80 ℃下使用。

研制部分

研制指標

制動間隙自動調整臂的工況對其使用的潤滑脂提出了一定的要求，通過在對制動間隙自動調整臂工況分析的基礎上，制定了制動間隙自動調整臂潤滑脂的研制指標，見表1。

基礎油的選擇

在潤滑脂組分中，基礎油的質量分數大約為75%以上，在某些潤滑脂品種中甚至達到97%。因此，基礎油對潤滑脂產品的性能影響非常大，潤滑脂的許多性能取決于基礎油的性質。潤滑脂的高低溫性能、蒸發損失、氧化安定性等多種性能都和基礎油有關。

圖1 制動間隙自動調整臂結構

圖2 制動間隙自動調整臂工作環境

潤滑脂基礎油可分為礦物油和合成油。礦物油是由石油煉制而得到的，易于獲得，因此價格相對較低，使用比較廣泛。而合成油是由化工原料通過化學反應（如聚合、酯化等）而得到的，具有比礦物油更優異的抗氧化性能和高低溫性能，但價格較為昂貴。

通過對制動間隙自動調整臂的實際使用工況和環境溫度可知，其所使用的潤滑脂對基礎油的高低溫性能和氧化安定性有一定的要求。綜合考慮使用要求和成本，選擇礦物油作為潤滑脂的基礎油，100 ℃運動黏度在90～140 mm2/s。通過對基礎油的篩選，選定了BO1、BO2、BO3作為基礎油使用，其理化性能指標見表2。

稠化劑的選擇

稠化劑是潤滑脂形成膠體結構的骨架，決定著潤滑脂的高溫性能、分油性能、機械穩定性和流動性等性能，其特殊的皂纖維結構能夠起到吸附和固定基礎油的作用。常見的稠化劑種類有鈣皂、鋰皂、復合鋰皂、聚脲等，其中鋰皂稠化劑在國內市場上應用最為廣泛，能夠滿足多種工況要求，具有較好的高溫性能、機械穩定性和膠體安定性。

制動間隙自動調整臂的工況條件對高溫性能和膠體安定性具有一定要求。綜合考慮指標要求、生產成本以及工藝的穩定性，采用鋰皂作為制動間隙自動調整臂潤滑脂的稠化劑，能夠很好地滿足性能要求。結合對潤滑脂泵送性的要求，確定潤滑脂錐入度NLGI（美國潤滑脂學會）級別為2號。

試驗證明[3]，用12-羥基硬脂酸和硬脂酸按一定比例（如8:2～6:4）混合制成鋰基潤滑脂，能夠兼顧稠化能力、膠體安定性和機械安定性。針對制動間隙自動調整臂對潤滑脂分油性能的要求，對鋰皂稠化劑的組成進行了考察比對，結果見表3。

表1 制動間隙自動調整臂潤滑脂研制指標

表2 幾種基礎油的理化性能

由表3可以看出，當選擇稠化劑組合方案4時，潤滑脂具有非常優異的機械穩定性、膠體安定性和高溫下稠度變化小的特點。

添加劑的選擇

抗氧劑

潤滑脂的氧化主要取決于基礎油，并且由于皂基中含有金屬離子，有促進基礎油氧化的作用，所以潤滑脂比潤滑油更加容易氧化。潤滑脂常用的抗氧劑主要分為胺類抗氧劑和酚類抗氧劑，都具有較好的抗氧化效果。

結合制動間隙自動調整臂使用工況和成本考慮，通過現場應用試驗考察，最后確定選擇胺類抗氧劑N-苯基-α萘胺，以0.5%（質量分數）的加劑量加入基礎脂中，能夠提供較長時間的抗氧化保護。

防銹劑

潤滑脂使用過程中本身能夠形成較厚的覆蓋油膜，具有一定的防銹抗腐蝕性，但是一般基礎油對金屬表面吸附力比較弱，并且在有水的環境下會破壞油膜，難以起到防銹的作用，因此需要加入防銹劑。

防銹劑是一種極性物質，能夠吸附在金屬表面，或是與金屬發生反應而生成鹽，在金屬表面形成穩定的薄膜，將金屬與水或空氣相隔離，從而達到防銹的目的。本文針對制動間隙自動調整臂的使用工況，選擇石油磺酸鋇及苯并三氮唑作為潤滑脂的防銹劑。防銹劑對潤滑脂防腐蝕性能的影響見表4。

潤滑脂配方確定及試用評價

通過對基礎油、稠化劑和添加劑的篩選，確定制動間隙自動調整臂用潤滑脂的配方如下：

◇鋰皂稠化劑：7%～12%（質量分數）；

◇抗氧劑：0.5%（質量分數）；

◇防銹劑：0.5%～1.0%（質量分數）；

◇礦物基礎油：余量。

根據確定的配方，制備了制動間隙自動調整臂潤滑脂樣品（放大試驗），并對其進行性能指標分析，結果見表5。

將上述試樣送至某制動間隙自動調整臂生產廠家進行了臺架試驗，隨機抽取20個自動調整臂的樣品，依舊采用氣壓注脂，然后放在平臺上靜置一晚后并無油析出，繼續放置7 d后仍無析油現象，客戶較為滿意，產品性能得到認可。

結論

研制的制動間隙自動調整臂潤滑脂產品具有非常優異的機械穩定性、膠體安定性，高溫下稠度變化小，能夠滿足制動間隙自動調整臂用氣壓注脂方式的應用要求。

表3 鋰皂稠化劑組成對潤滑脂理化性能的影響

表4 制動間隙自動調整臂防腐蝕性能考察結果

表5 制動間隙自動調整臂潤滑脂理化性能檢測結果