淺析汽車盤式制動器設計

2018-08-02 06:19:54張雪文

時代農機 2018年5期

張雪文

（益陽職業技術學院，湖南益陽 413000）

汽車制動系統是指對汽車某些部分（主要是車輪）施加一定的力，從而對其進行一定程度的強制制動的一系列專門裝置。制動器是制動系統中的核心部件。

1 盤式制動器結構

主要由制動盤、制動鉗總成、制動鉗支架、摩擦塊等組成。盤式制動器摩擦副中的旋轉元件是以端面工作的金屬圓盤，被稱為制動盤。其固定元件則有著多種結構型式，大體上可分為兩類。一類是工作面積不大的摩擦塊與其金屬背板組成的制動塊，每個制動器中有2～4個。這些制動塊及其促動裝置都裝在橫跨制動盤兩側的夾鉗形支架中，總稱為制動鉗。這種由制動盤和制動鉗組成的制動器稱為鉗盤式制動器。另一類固定元件的金屬背板和摩擦片也呈圓盤形，制動盤的全部工作面可同時與摩擦片接觸，這種制動器稱為全盤式制動器。

2 盤式制動器的特點

相較于鼓式制動器，盤式制動器有其優點：

（1）熱效能較穩定。一般無摩擦阻力作用，因而制動器效能受摩擦系數的影響較小；接觸表面的面積僅為制動盤面積的6%～12%；制動盤外露，故散熱性較好。

（2）水穩定性較好。制動襯塊對盤的單位壓力高，易將水擠出，同時在離心力的作用下沾水后也易于甩掉，再加上襯塊對盤的擦拭作用，因而，出水后只需經一、二次制動即能恢復正常。

（3）制動穩定性好。因制動力矩與制動油缸的活塞推力及摩擦系數成線性關系，再加上無自行增勢作用，因此在制動過程中制動力矩增長較平緩。

（4）保養修理簡便。制動盤的熱膨脹不會引起制動踏板行程損失，可以簡化間隙自動調整裝置，簡化其他保養修理作業。

（5）提高抗制動跑偏能力。整個制動器靠近車輪輪輻布置，使轉向主銷的小端點外移，實現負的偏移距，提高了汽車抗制動跑偏能力。

盤式制動器的不足之處：

（1）效能較低。因用于液壓制動系統時所需制動促動管路壓力較高，一般要用伺服裝置、電磁裝置和作動裝置。

（2）兼作駐車制動器時，需要加裝的駐車制動傳動裝置較鼓式復雜，在后輪使用受限。

（3）因制動器外露，難以完全防止塵污和銹蝕。

3 盤式制動器設計思路

（1）摩擦襯塊和盤為浮動，以便消除盤上的彎曲應力；

（2）制動塊摩擦襯片為圓形，其尺寸不必等于加載液壓缸的直徑；

（3）所吸收的熱量均勻分布在整個制動器上。

每個制動卡鉗包括兩個制動摩擦片組件。制動卡鉗活塞推壓制動摩擦材料壓緊制動盤的制動表面使車輛停車。摩擦塊裝在卡鉗內，位于制動盤兩側。制動摩擦塊由兩部分組成。鍛壓成形的金屬底板和鉚接的摩擦襯片。摩擦材料有四種常用類型：石棉、非金屬有機物、半金屬和金屬。制動卡鉗由一個或幾個裝在活塞缸筒的大液壓活塞。

制動器松開時，制動盤的制動表面與摩擦塊之間的間隙很小。制動時，液壓壓力進入活塞右面的制動鉗殼體。卡鉗活塞以很大的力移向制動盤，迫使緊靠著活塞的摩擦塊壓緊制動盤。制動卡鉗還運動并迫使另一摩擦塊壓緊制動盤的另一側。制動期間，活塞右面的液壓力增加，作用活塞底部和缸筒底部的壓力是相等的。施加到活塞的壓力傳遞到內制動摩擦塊，迫使襯片壓緊制動盤內表面。施加到缸筒底部的壓力迫使制動卡鉗在安裝螺栓上向內（車的縱軸線）滑動。由于制動卡鉗是整體的，這個運動造成制動卡鉗的外側部分施加到外側摩擦塊的背部，迫使襯片壓緊制動盤的外表面。當管路壓力提高，摩擦塊與襯片被增加的力壓緊制動盤表面，使車輛停車。制動與不制動，實際壓力引起的制動卡鉗和活塞的運動非常小。制動力解除時，活塞和制動卡鉗只不過松弛到松開位置，在此位置，摩擦塊與制動盤表面距離很小。使摩擦塊不接觸到制動盤并沒有采用回位彈簧，這由制動卡鉗活塞的密封圈來完成。制動時，活塞密封圈變形，或受液壓彎曲。壓力解除時，密封圈變形復原，拉回活塞和襯片，盤式制動器結構如圖1所示。

制動鉗體通過導向銷與車橋相連，可以相對于制動盤軸向移動。制動鉗體在制動盤的內側設置油缸，而外側的制動塊則附裝在鉗體上。制動時，來自制動總泵的液壓油通過進油口進入制動油缸，推進活塞及其上的制動塊向右移動，并壓到制動盤上，于是制動盤給活塞一個向左的反作用力，直到制動盤右側的制動塊也壓到制動盤上，此時，兩側的制動塊都壓在制動盤上，夾住制動盤使其制動。

圖1 盤式制動器結構

假設將制動塊摩擦襯片的圓形摩擦面劃分成無數多個與盤心同心的圓弧形小區域為一單元，則在該單元處摩擦表面的磨損與該處的壓力P及滑轉速度v的乘積成正比。雖然摩擦襯片上的壓力在開始時是均勻的，但隨著單元所在半徑r的加大其滑轉速度亦將加大而導致該單元磨損加重，經過這樣一個不均勻磨損的過程以后，會使離盤心越遠的單元的壓力P越小，而使pv值在整個摩擦表面上都趨于相等，因此假設等于常數，由此得