牽引車制動鼓抱死故障診斷示例簡析

韓彪，王曉輝，趙毅，李文倩，周杭

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牽引車制動鼓抱死故障診斷示例簡析

韓彪，王曉輝，趙毅，李文倩，周杭

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710043）

制動系統是控制汽車行車、剎車及駐車的主要控制裝置。文章介紹了制動系統組成的主要部件、工作原理，并以一輛牽引車為例，介紹了制動系統故障診斷方法及流程，對汽車維修人員提供參考。

制動系統；抱死；故障

前言

汽車制動系統是使行駛中的汽車減速甚至停車、使下坡行駛的汽車速度保持穩定、使已停駛的汽車保持不動的一種汽車上必不可少裝置，它是汽車的一項安全性指標。其評價指標主要有：制動距離、制動時間、制動減速度和操作過程中的方向穩定性。目前常見的汽車制動系統（按制動能量傳輸方式分）主要有：液壓式、氣壓式、組合式（氣頂液式）。本文主要對氣壓制動的行車制動系統從工作原理過程、操作過程以及故障檢修方法做梳理和總結[1]。

1 問題闡述

2015年7月，聯合指揮部合練分列式階段，一輛牽引車駕駛員聽到指揮員口令，踏下離合器，掛上前進擋，解除駐車制動后，氣壓表I 由8bar 降至6bar，抬起離合器踏板至半聯動位置，車輛起步困難（駐車警示燈亮）。駕駛員拉起駐車制動，充氣、再次解除駐車制動，氣壓表I降低并維持在6.2-6.4bar 駐車，警示燈滅，起步，車輛能勉強起步，車輪未抱死，地面無摩擦痕跡，行駛中沒發現異響。為保證合練正常進行，車輛行駛至疏散區。停車后檢查（未拉起駐車制動），中后橋附近有漏氣聲音，中橋右側制動鼓有輕微冒煙并有異味，制動鼓外部黑漆有燒蝕現象。牽引車中橋右側車輪制動鼓出現了發熱故障。解除故障車輪駐車制動（旋出制動螺桿）后回場，未發現問題。停車后，經三次使用駐車制動，漏氣現象消失。

2 問題定位

2.1 故障樹

以中橋右輪制動鼓發熱故障作為頂事件，進行故障樹分析如下：

圖1 故障樹

表1

2.2 故障分析

2.2.1 輪邊總成故障

車橋內部出現多余物，可能導致輪邊減速器齒輪卡滯或打齒，影響車輪轉動。另外，輪邊減速器中軸承卡死、燒結也會導致車輪轉動不靈活或抱死，車輪軸頭、輪轂溫度、制動鼓等溫度明顯升高。經現場檢查，車輪軸頭、輪轂等溫度正常。后續保障人員在現場對中橋右側車輪進行拆解檢查，輪邊減速器齒輪狀態正常，軸承未發現燒結現象，扳動車輪轉動，運行正常無多余物，此故障可排除。

2.2.2 凸輪軸變形或支撐座襯套磨損嚴重

保障人員現場檢查，未發現凸輪軸有變形現象，支承座襯套正?！，F場將制動氣室推桿叉頭與調整臂分離，將調整臂的控制臂上的螺栓松開，手動扳動調整臂，回位正常，此故障可排除。

2.2.3 制動蹄片回位彈簧卡滯

停車后進行制動試驗，觀察調整臂回位情況，回位正常；保障人員拆除制動氣室后，用手推調整臂，觀察調整臂回位情況，調整臂回位正常；拆除制動鼓進行檢查，回位彈簧狀態良好，回位正常。此故障可排除。

2.2.4 凸輪軸銹蝕

保障人員現場檢查拆除制動鼓，檢查制動凸輪軸，未發現凸輪軸有銹蝕現象，此故障可排除。

2.2.5 制動間隙初始調整間隙小

根據設計要求，制動蹄鼓初始調整間隙應為0.6mm- 1.2mm，現場保障人員測量所有參閱車輛各車輪制動蹄鼓間隙均在0.7mm-1.1mm 范圍，符合設計要求，此故障可排除。

2.2.6 自動間隙調整臂故障

該橋裝配為自動間隙調整臂，工作原理說明如圖2[2]：

圖2 自動調整臂示意圖

自動調整臂

①調整臂殼體、控制臂等部位外觀均完好；

②連接環與控制臂無相對轉動，說明調整臂無打滑現象；

③逆時針轉動調整臂蝸桿六角頭，力矩大于 18Nm，正常；

④逆時針轉動調整臂蝸桿六角頭，聲音連續清脆，正常。

此故障可排除。

2.2.7 制動氣室彈簧腔漏氣

制動氣室選用某公司設計、生產的“內呼吸型膜片彈簧制動氣室”，其結構及工作原理見圖3[3]。

圖3 復合制動氣室示意圖意圖

彈簧制動氣室結構及工作原理圖

車輛解除駐車制動時，壓縮空氣進入12 腔，推動儲能活塞壓縮彈簧后移，12 腔內的多余氣體通過呼吸氣孔、經單向閥門周邊間隙和活塞桿前端的小孔、由11腔的進氣口、經繼動閥排氣口進入大氣；行車制動時，儲能活塞被壓縮到位，活塞軸的小通氣孔被O型圈密封，行車腔的氣體不會竄入彈簧腔，行車制動時的工作原理與普通氣室相同。

對制動氣室做氣密性檢測，在氣室接頭及外壁涂肥皂水，氣室12 腔接上氣壓表，解除駐車制動，整車氣壓達到正常值，關閉發動機，讀取氣壓表數值6.8bar，保壓20min，觀察有無氣泡產生，檢查12口氣壓表讀數有無下降，重復試驗3 次，均無氣泡產生，壓力表讀數未變化，排除制動氣室彈簧腔向外側漏氣故障。

在該車駐車制動儲氣筒外側接口接上氣壓表，開始打氣，約2分鐘后氣壓達到8.0bar，解除駐車制動，觀察到氣壓表壓力持續下降至3.5bar。檢查制動系統漏氣部位，發現中橋左、右側ABS 電磁閥排氣口漏氣。ABS閥1口連接行車繼動閥的輸出口2， 2 口連接制動氣室的膜片制動腔。在不踩腳制動閥的情況下，行車繼動閥的控制口4無壓力，所以其輸出口2口也無壓力，進而與之相通的ABS 閥1口也無壓力，但此時ABS 閥2口與3 口相通、通向大氣，所以ABS閥漏氣來源于與ABS 閥2口相通的制動氣室膜片腔。此時制動氣室彈簧腔充滿壓縮空氣，解除駐車制動。因此判斷制動氣室彈簧腔向膜片腔有串氣現象。拆除11口制動氣管接頭，制動氣室11 口接頭處有氣排出。因此此故障無法排除。

2.2.8 制動氣室推桿卡滯

保障人員現場檢查，未發現制動氣室推桿有變形，多次駐車制動或行車制動時，推桿伸出與回位靈活，此故障可排除。

2.2.9 制動管路漏氣

經現場對制動管路及管路布置、走向檢查，確認制動管路走向規范、無打折、堵塞現象，此故障可排除。

2.2.10 ABS電磁閥故障

ABS 系統工作原理如下：ECU通過輪速傳感器不斷采集輪速信號并轉換成相應輪速。當車輛在緊急制動時（車速大于15km/h），ECU 監測到車輪有抱死趨勢，將給對應的ABS 電磁閥發出控制指令。使其對相應的制動氣室的制動壓力進行調節。防止由于制動力過大造成的車輪抱死。從而使得在緊急制動時也能維持橫向牽引力，保證了駕駛的穩定性和車輛的轉向控制性。

圖4 ABS電磁閥原理結構示意圖

當車速小于15km/h且車輛未進行緊急制動時，ABS電磁閥處于不通電狀態，ABS系統不起作用。實際訓練過程中，車輛是以10km/h的速度行進，且未進行緊急制動，所以ABS系統不工作。此故障可排除。

2.2.11 卸荷閥故障

該車設計制動系統的卸荷壓力為8.1bar?，F場啟動車輛后，給制動系統充氣，當干燥器卸荷閥3口開始排氣時，關閉發動機。查看前橋制動回路和中后橋制動回路氣壓表前橋制動，讀數分別為7.9bar、8.0bar。此故障可排除。

2.2.12 四回路保護閥故障

該車采用的四回路保護閥為江南玉環機電有限公司生產（零件號：AZ9100360067）。其21～24 口的開啟壓力7.00-0.3bar，關閉壓力為≥4.5bar。起動車輛后，經對四回路保護閥各口制動系統壓力測定和觀察，各出口均能正常開啟，此故障可排除。

2.2.13 行車繼動閥故障

該車采用的行車繼動閥為指定公司生產，如圖5[4]。

圖5 繼動閥原理結構示意圖

行車繼動閥的工作原理：當汽車正常行駛時進氣口1持續保持8bar壓縮空氣，進氣閥門關閉，排氣口3、輸出口2和制動回路通大氣；制動時，從控制口4進入的壓縮空氣推動活塞打開進氣閥門同時關閉排氣口3，氣壓經輸出口2進入制動氣室膜片腔，完成制動；解除制動時，控制口4壓力為零，活塞上移進氣閥門關閉同時排氣口3打開，制動氣室膜片腔至2口間回路氣體經排氣口3 迅速排入大氣，解除制動。行車制動繼動閥排氣口3 堵塞時，松開腳制動，制動氣室膜片腔內壓縮氣體不能及時從排氣口3排出，制動不解除或制動解除響應慢，會造成制動鼓發熱故障。但現場靜態檢查，松開腳制動時，排氣口3 排氣正常，中后橋四個車輪皆可正常解除制動，行車繼動閥功能正常。此故障可排除。

2.2.14 駐車繼動閥故障

駐車繼動閥與行車繼動閥一樣，為同一公司生產。當駐車制動繼動閥出氣口2口堵塞時，解除駐車制動，制動氣室彈簧腔內壓縮氣體不能及時進入或壓力過低，駐車制動不解除或制動解除不徹底，會造成制動鼓發熱故障。但現場拆除2 口管接頭靜態檢查，2 口無雜物或阻塞，解除駐車制動時，駐車繼動閥功能正常。此故障可排除。

2.3 定位結果

綜上分析，由于中橋右輪制動氣室彈簧腔向膜片腔串氣，導致彈簧腔內壓力降低，不足以完全壓縮彈簧，不能徹底解除駐車制動，造成車輛行駛過程中制動鼓發熱故障。

3 機理分析

車輛在停車起步時，輕踩腳制動，行車回路壓縮空氣經行車繼動閥2 口、ABS電磁閥，通過制動氣室11 口，進入制動氣室膜片腔，同時，經過呼級道進入彈簧腔，氣壓會竄到Y 型密封圈底部，使得Y 型密封圈唇口兩側形成壓力差，如圖6所示，F2＞F1(F1=0)。在壓力差的作用下，偶發出現Y 型密封圈移位。此時，解除駐車制動開始行車，壓縮空氣經制動氣室12 口進入彈簧腔，推動活塞解除駐車制動的同時，從Y型密封圈移位產生的間隙處竄入彈簧一側，再經內呼吸道進入膜片腔，通過制動氣室11 口從ABS電磁閥或行車繼動閥3 口排出，導致彈簧腔壓力下降，駐車制動不能夠徹底解除。但由于制動過程中，壓縮空氣氣流速度及密封圈材料的變形的不可控等因素，因此在制動和解除制動的過程，彈簧腔向膜片腔串氣故障具有偶發性，一定條件下Y型密封圈移位可恢復。

圖6 內呼吸型膜片彈簧制動氣室串氣故障示意圖

排故時，現場人員進行了以下操作：

在發動機轉速保持在2000r/min 時，當整車氣壓充到8bar時，不踩腳制動，多次進行駐車制動和解除駐車制動測試。行車繼動閥排氣口、ABS 閥排氣口間或出現漏氣現象。氣壓表Ⅰ讀數降低，穩定在6bar 左右，而壓力表Ⅱ讀數不變。在解除駐車制動過程中，駐車回路氣流流向：手制動閥的12口駐車繼動閥4口駐車繼動閥2 口彈簧復合制動氣室的彈簧制動腔彈簧復合制動氣室的膜片腔 ABS的2 口 ABS 的排氣口3 行車繼動閥2 口行車繼動閥3 口大氣。由于駐車回路壓縮氣體通過制動氣室彈簧腔竄入膜片腔，排入大氣中，因此駐車回路壓力降低，而中后橋行車回路氣體通過溢流閥對其補壓造成中后橋行車回路壓力降低（氣壓表Ⅰ讀數由8bar 降低至6bar）。

4 問題復現

2015年8 月2 日，在某公司技術中心，對排故過程中發生串氣的兩件故障制動氣室進行了氣密試驗，故障復現過程如下：

模擬底盤起步操作，駐車狀態下輕踩腳制動，10s 后松手剎，出現了串氣現象，兩個氣室全部故障復現。

駐車制動狀態，當行車制動腔壓力超過6.5bar 時，密封圈移位；駐車制動解除，釋放3次后，密封圈復位，故障現象消失。對其中一件進行拆檢，Y 型密封圈移位情況見圖7。

圖7 型密封圈移位情況采取的措施及驗證

5 糾正措施

將本批參閱車的所有窄Y型密封圈制動氣室全部更換為寬Y型密封圈制動氣室（密封形式見圖8）。

圖8 寬Y型密封圈制動氣室密封示意圖

5.1 驗證情況

寬Y型密封圈制動氣室在各型軍車中廣泛使用，目前已裝車上萬臺，未出現串氣故障，性能可靠。

6 結論

通過以上故障診斷方法，找出了故障原因，從中得出結論：在檢查制動系統故障時，應使用故障樹分析法，逐一對制動系統各個部件逐一排查，找出故障原因。

[1] 焦紅蘭.氣壓式制動系統故障的檢修方法[J].汽車維修,2015 (10).

[2] 石偉光.制動蹄邊間隙自動調節臂的結構與使用[J].汽車維修, 2014 (3).

[3] 郗娟.載貨汽車中后橋制動氣室串氣故障分析[J].汽車實用技術, 2014 (3).

[4] 動哲劍.陜汽牌SX2190N型越野汽車維修手冊[J].汽車實用技術, 2011(4).

A brief analysis of the diagnosis example of braking drum clutch failure of the towing vehicle

Han Biao, Wang Xiaohui, Zhao Yi, Li Wenqian, Zhou Hang

( Shaanxi Heavy-Duty Truck CO., Ltd, Shaanxi Xi’an 710043 )

Brake system is the main control device that controls the car's driving, braking and parking. This paper introduces the main parts and working principle of the braking system, and takes a towing vehicle as an example, introduces the fault diagnosis method and process of the braking system, and provides reference for the car maintenance personnel.

Brake system;locking;fault

B

1671-7988(2018)18-278-04

U463.5

B

1671-7988(2018)18-278-04

CLC NO.: U463.5

韓彪，助理工程師，陜西重型汽車有限公司，主要從事底盤制動系統工藝技術工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.18.097