【正文】 輪（前輪用盤式制動器）。鼓式制動器除了成本比較低之外，還有一個好處，就是便于與駐車（停車）制動組合在一起，凡是后輪為鼓式制動器的轎車，其駐車制動器也組合在后輪制動器上。這是一個機械系統(tǒng)，它完全與車上制動液壓系統(tǒng)是分離的：利用手操縱桿或駐車踏板（美式車）拉緊鋼拉索，操縱鼓式制動器的杠件擴展制動蹄，起到停車制動作用，使得汽車不會溜動；松開鋼拉索，回位彈簧使制動蹄恢復(fù)原位，制動力消失。 鼓式制動器的位置 鼓式制動器的各個元件當踏下制動踏板1時，通過推桿2推動主缸活塞3后移。主缸4將產(chǎn)生高壓油液經(jīng)油管5流入輪缸6中，推動兩活塞7外移而使兩制動蹄饒各自的支承銷轉(zhuǎn)動。制動蹄上的摩擦片9壓緊在制動轂的內(nèi)圓柱面上。這時不轉(zhuǎn)動的制動蹄對旋轉(zhuǎn)的制動轂作用一個與轉(zhuǎn)動方向相反的摩擦力矩（也叫制動力矩）Mu由于制動力矩Mu的作用，使車輪對地面作用著一個向后的圓周推力Fu，同時地面也對車輪作用著一個向后的反作用推力Fb，這個反作用推力Fb是使汽車制動的外力，稱為制動力。制動力經(jīng)車輪、車橋、懸架傳給車架、車身，迫使汽車減速。制動力越大時，汽車的減速度也越大。但是，與汽車牽引力類似，汽車制動力的大小不僅取決于制動力矩Mu大小，還受輪胎與地面附著條件限制。在制動系不工作時，回位彈簧13使制動轂8的圓柱面與制動蹄之間留有一定大小的間隙，車輪及制動轂可以自由轉(zhuǎn)動(圖3)。 鼓式制動器制動原理 鼓式制動器熱衰退概述 “熱衰退指的是當制動初速度大、壓力增大、制動頻繁導(dǎo)致摩擦副溫度升高時，摩擦因數(shù)降低的一種現(xiàn)象。摩擦因數(shù)的穩(wěn)定性直接影響制動器工作的穩(wěn)定性和駕車的安全性，其中，熱穩(wěn)定性是一項重要的指標，它是指制動襯片在制動過程中所表現(xiàn)出的摩擦因數(shù)隨溫度而變化的特性，主要反映在制動性能的熱衰退上。隨著我國汽車交通運輸事業(yè)的蓬勃發(fā)展，汽車保有量大幅度增長，目前的道路交通事故發(fā)生趨勢上升。我國又是個多山的國家，約75％的國土面積為山區(qū)或丘陵地形，據(jù)2001年統(tǒng)計資料，全國公路總里程為169．8萬公里，其中高速公路只有19437公里，二級以上公路僅占總里程的13．4％，低等級公路和等外公路占絕大部分(交通部主頁，2002)。這些低等級公路多分布于山區(qū)．車輛在這些道路上行駛，特別是重型貨車在山區(qū)坡道行駛時，需要頻繁使用制動器，甚至需要長時間拖剎持續(xù)制動．致使制動器溫度上升很快，制動性能熱衰退現(xiàn)象突出，嚴重時會使制動能力完全喪失，以至釀成嚴重的交通事故，給國家和人民帶來巨大的損失。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，由于機械故障導(dǎo)致的制動失效所占比例極小，而制動性能熱衰退引起的事故占絕大部分，且肇事車輛多為大中型裝配鼓式制動器的車輛。山區(qū)道路坡大彎急，汽車行駛過程中需要頻繁制動，制動器工作時間較長，制動蹄片和制動轂容易發(fā)熱，導(dǎo)致摩擦片的摩擦系數(shù)急劇下降，致使汽車制動效能衰退，嚴重影響制動的可靠性。為了保持行車安全，提高汽車運輸效率，需要對制動器進行降溫處理，減少熱負荷。汽車山區(qū)行車制動存在的問題及汽車制動的基本結(jié)構(gòu)原理汽車在山區(qū)行駛制動存在的問題制動器工作時，摩擦所產(chǎn)生的熱絕大部分傳給了制動轂，使其溫度升高，制動轂升溫后將膨脹而使制動間隙增大。為了減少溫升，應(yīng)當使制動轂有較大的熱容量，因此制動轂應(yīng)具有足夠大的質(zhì)量，有些汽車的制動轂外表面還鑄出若干肋片，以增加散熱面積和剛度。摩擦片的導(dǎo)熱性很差，通過它傳到制動蹄的熱量很少，而且難以向大氣散熱。因此，摩擦片工作表面的溫升也會很嚴重。摩擦片溫升過高將導(dǎo)致摩擦系數(shù)大幅度下降而嚴重影響制動效能（這種現(xiàn)象稱為制動器的熱衰退），以及耐腐蝕變壞而縮短使用壽命，情況嚴重時還可能燒毀。摩擦材料屬于復(fù)合材料，其性能直接受其組分的性能、含量、配比、幾何尺寸等因素影響，特別是增強纖維、黏結(jié)劑等主要成分與摩擦材料的性能關(guān)系最為密切。當前，我國商用載重汽車制動器襯片仍大量使用石棉制品。它是以增強材料(石棉、玻璃纖維和復(fù)合纖維等)、黏結(jié)材料(樹脂等)、填料(石墨、硫酸鋇、泡石、銅粉、鐵粉、鋁粉和橡膠粉等)，經(jīng)混合粉碎、模壓成型、后處理等一系列生產(chǎn)工藝加工而成?！盁崴ネ恕币话闶侵钢苿悠饕r片組成材料中的黏結(jié)材料在高溫狀態(tài)下炭化，而造成的摩擦系數(shù)下降。制動器襯片適宜的工作溫度為100℃350℃，但一些劣質(zhì)的制動器襯片，在頻繁使用摩擦產(chǎn)生的溫度超過270℃時，其摩擦系數(shù)就會急劇下降，導(dǎo)致制動失靈?，F(xiàn)在歐美等發(fā)達國家已用無石棉低金屬襯片取代石棉制品。無石棉低金屬襯片，通過采用多種纖維混合體系，使用多孔性顆粒性填料及無機黏結(jié)劑等原料，減少樹脂和金屬含量，熱穩(wěn)定性好，耐磨性優(yōu)越，導(dǎo)熱性好，克服了石棉摩擦材料表現(xiàn)的“熱衰退’，克服摩擦表面易開裂等缺點，達到減輕“熱衰退”，穩(wěn)定摩擦系數(shù)的目的。目前，我國在乘用車領(lǐng)域已經(jīng)基本不使用石棉剎車片，但在重型車中還占據(jù)相當比例。近年來，我國針對石棉剎車片的研究力度不斷加大，引進國外先進技術(shù)，開發(fā)無石棉低金屬剎車片，積極采用國際標準和國外先進標準，提高我國摩擦材料技術(shù)水平。隨著半金屬、少金屬配方的不斷成熟和技術(shù)進步，我國的重型車剎車片也在逐漸被無石棉剎車片取代。鼓式制動器連續(xù)工作會造成制動性能熱衰退和制動鼓燒蝕，表現(xiàn)為：制動鼓升溫快，熱應(yīng)力高，制動鼓強度下降，剎車時容易破裂；接觸表面溫度分布不均勻，應(yīng)力增加，易磨損；制動鼓不能及時被冷卻，聯(lián)接部件溫度升高，聯(lián)接螺栓易失效；制動期間摩擦材料表層的溫度變化對摩擦因數(shù)有很大的影響，摩擦片溫度過高，石棉材料(粘合劑)熱分解，摩擦因數(shù)降低，并且剎車時摩擦片易碎裂，致使制動性能熱衰退； 制動器冷卻系統(tǒng)的現(xiàn)狀針對制動負荷大的問題，人們設(shè)計了排氣制動輔助裝置，在一定程度上緩解了制動熱負荷的問題，但該系統(tǒng)相對復(fù)雜，價格較高，使用范圍受一定的限制，對一些低價位的貨車加裝該系統(tǒng)顯然是不經(jīng)濟的。目前，一些載貨汽車進行了制動器淋水冷卻，雖然具有一定的效果，但由于淋水時機難以掌握，經(jīng)常產(chǎn)生制動轂變形開裂，導(dǎo)致車輛不能正常制動和行駛。制動器冷卻系統(tǒng)的研究興于上世紀80年代。傳統(tǒng)的冷卻系統(tǒng)主要存在自動化程度低和冷卻效果難以控制的缺點。傳統(tǒng)冷卻方式主要有兩種：風冷和水冷。風冷形式主要為強制風冷式，是在現(xiàn)有制動器結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，在制動鼓的外壁上均布徑向展開的翅片：但是冷卻效果差，主要應(yīng)用于小型車。水冷方式有開式和閉式。開式冷卻：由人員進行控制，如果制動時未及時冷卻制動鼓，會引起制動鼓淬火，冷卻液流到路面會潮濕路面。閉式冷卻：冷卻水在系統(tǒng)中強制循環(huán)，如機動車制動鼓冷卻器，制造復(fù)雜，要求精度高，成本高，適用于小型車。 為防止制動性能熱衰退，主要有以下四種方案： (1)改進制動器結(jié)構(gòu)和摩擦材料 制動器熱容量和抗熱衰退性能的好壞是影響其使用壽命的重要因素。制動器以摩擦的方式將汽車的動能轉(zhuǎn)化為熱能，熱量則由制動器吸收并散失。但若其熱容量小，抗熱衰退性能差，會使其溫度升高，不僅摩擦力矩顯著下降，制動效能明顯降低，而且會把車輛的輪轂軸承潤滑脂烤化，制動鼓退火變色，車輪內(nèi)胎爆破等。提高制動器的熱容量和散熱性，可改善其制動性能。采取的改進方案為：制動器制動蹄襯片加寬，制動鼓直徑加大，制動摩擦力增長快，吸收能量多，制動效能提高；制動鼓凸緣有散熱降溫作用，可以適當?shù)卦黾颖诤瘛ＤΣ敛牧系臒岱纸鉁囟仁怯绊懼苿悠魇褂脡勖闹匾蛩?。不同組分的摩擦材料都有其對應(yīng)的熱分解溫度。熱分解溫度愈高，摩擦副的熱穩(wěn)定性愈好志剛。(2)氣壓 氣壓淋水冷卻系統(tǒng)主要借助貯氣筒內(nèi)的高壓空氣壓迫高位水箱內(nèi)的水，通過電磁閥來控制噴水，淋水箱頂部裝有調(diào)壓閥和氣壓閥。根據(jù)調(diào)壓閥設(shè)定的氣壓，壓縮空氣從淋水箱的頂部給水加壓，駕駛員通過踩下剎車踏板或者控制駕駛室內(nèi)的開關(guān)來控制淋水，噴淋制動鼓外沿，以降低制動器的溫度，保證汽車有足夠的制動效能。采用延時控制噴水，該裝置較簡單，易改裝，這是目前解決制動性能熱衰退常用的方法。但是，該裝置也存在一定的問題：水箱內(nèi)無水時不易發(fā)現(xiàn)，無水后貯氣筒內(nèi)的壓縮空氣通過水箱由淋水管直接泄漏到大氣中，而貯氣筒內(nèi)的氣壓不能正常上升，致使貯氣筒內(nèi)氣壓不足，造成制動系統(tǒng)供給氣壓不足，導(dǎo)致車輛制動效能下降甚至失效，出現(xiàn)嚴重的交通事故。(3)壓縮風冷卻 強制風冷式車輪制動器冷卻系統(tǒng)。它是在現(xiàn)有的制動器基礎(chǔ)上，在制動鼓的外壁上均布徑向展開的翅片，制動器底板上裝有環(huán)形噴氣嘴，環(huán)形噴氣嘴正對著制動鼓上的外壁及翅片，環(huán)形噴氣嘴通過風管連接壓風裝置，壓風裝置與汽車變速器上的取力器驅(qū)動連接。一方面通過展開的翅片向周圍環(huán)境散發(fā)熱量；另一方面用壓風裝置強制向制動器吹風冷卻。該裝置結(jié)構(gòu)簡單，易安裝及制造，可避免噴淋冷卻所致的管道阻塞的問題，在小型車方面得到很大應(yīng)用。但是該裝置存在的問題是：汽車在行駛過程中，一直驅(qū)動空氣壓縮機，造成不必要的發(fā)動機功率損失。由于在剎車時制動鼓才會產(chǎn)生大量的熱，而此時，傳動軸的轉(zhuǎn)速會下降，導(dǎo)致驅(qū)風時斷時續(xù)，冷卻效果受到影響，并且空氣的散熱能力有限。(4)直流電動水泵淋水裝置汽車制動系統(tǒng)的直流電動水泵淋水裝置，其特征是將冷卻水箱裝的水經(jīng)過水箱出水口接的管道至過濾器，再由直流電動水泵對過濾后的水產(chǎn)生衡壓揚程。由球閥組控制壓力水的流向，分別按駕駛員的意愿輸送到需冷卻部位，降低它們的溫度。當冷卻水箱內(nèi)的水位低于警戒水位時報警器就會發(fā)出音響報警，提醒駕駛員及時加水，確保行車安全。此裝置存在自動化程度低和淋水量不能調(diào)節(jié)的缺陷。第二章 鼓式制動器強制風冷卻系統(tǒng)設(shè)計概述 課題的提出及意義雖然鼓式制動器在工作時會產(chǎn)生大量的熱，石棉和無石棉的摩擦片其抗熱衰退能力差，但是因其能提供較大的制動力矩，所以目前仍然具有很大的應(yīng)用空間。大中型客貨車需要較大制動力，目前必須使用鼓式制動器才能滿足要求。但是摩擦片溫度升高后，會導(dǎo)致摩擦片與制動鼓之間的摩擦因數(shù)降低，致使制動器的制動力矩下降，引起制動失效。針對與此，要有效防止制動性能熱衰退，降低交通事故率，一方面要從制動器的結(jié)構(gòu)和摩擦材料改進上著手，改善其抗熱衰退的性能；另一方面，通過降低摩擦片的工作溫度以改善其抗熱衰退的性能。降低摩擦片的溫度是防止制動性能熱衰退簡單而有效的方法。裝備鼓式制動器的汽車，一旦出現(xiàn)制動性能熱衰退，將給駕駛員、乘客以及國家?guī)砣松碡敭a(chǎn)的巨大損失。截止到2002年底，在八達嶺高速公路返京線有100多輛貨車因超載引起制動失效沖進緊急避險車道。在186起事故中，因制動失效造成的事