【文章內(nèi)容簡介】 摩擦片時不僅希望其 摩擦系數(shù)要高些 ， 更 要求其 熱穩(wěn)定性要好，受溫度和壓力的影響要小 。不能單純地追求摩擦材料的高摩擦系數(shù)，應(yīng)提高對摩擦系數(shù)的穩(wěn)定性和降低制動器對摩擦系數(shù)偏離正常值的敏感性的要求，后者對蹄式制動器是非常重要的。各種制動器用摩擦材料的摩擦系數(shù)的穩(wěn)定值約為 ～ ，少數(shù)可達(dá) 。一般說來，摩擦系數(shù)愈高的材料，其耐磨性愈差。所以在制動器設(shè)計(jì)時并非一定要追求高摩擦系數(shù)的材料。當(dāng)前國產(chǎn)的制動摩擦片材料在溫度低于 250℃時，保持摩擦系數(shù)f =～ 已無大問題。因此，在假設(shè)的理想條件下計(jì)算制動器的制動力矩，取f = 可使計(jì)算結(jié)果接近實(shí)際。另外，在選擇摩擦材料時應(yīng) 盡量采用減少污染和對人體無害的材料 。 第三 章 主要零部件的設(shè)計(jì) 和參數(shù)的計(jì)算 制動器主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1． 制動盤 制動盤一般由 珠光體灰鑄鐵制成 ，其結(jié)構(gòu)形狀有 平板形 (用于全盤式制動器 )和 禮帽形 (用于鉗盤式制動器 )兩種。后一種的圓柱部分長度取決于布置尺寸。為了改善冷卻，有的鉗盤式制動器的制動盤鑄 成中間有徑向通風(fēng)槽的雙層盤，可大大增加散熱面積，但盤的整體厚度較大。 制動盤的工作表面應(yīng)光滑平整。兩側(cè)表面不平行度不應(yīng)大于 ，盤面擺差不應(yīng)大于 。 在加工方面，制動盤厚度變化大于技術(shù)要求，能引起踏板脈動或前端震動。制動盤不符合技術(shù)要求的，需精加工滿足要求。（制動盤表面的輕微刻痕，深度不超過 是正常的，對制動器工作的影響不大）。 制動盤的厚度檢查，測量距制動盤外緣 12mm 且相隔約 45 各點(diǎn)對照技術(shù)要求檢查測量結(jié)果。若發(fā)現(xiàn)制動盤厚度或平行度超差，必須更換或修復(fù)制動盤。 制動盤端面圓跳動 摩擦表面?zhèn)€端面圓跳動： 過大的端面圓跳動，轉(zhuǎn)動時將引起制動盤左右擺動。這種擺動撞擊摩擦塊，在工作中引起踏板震動，并影響制動效果。 如何檢查和防護(hù)制動盤 將千分表調(diào)到零，轉(zhuǎn)動車輪一整圈，細(xì)心觀察千分表刻度。斷面圓跳動不得超過。若制動盤斷面圓跳動不符合技術(shù)要求，需檢查輪轂及軸承總成的斷面跳動。若輪轂及軸承總成的擺差不符合技術(shù)要求，則要更換輪轂及軸承總成。若輪轂及軸承的斷面跳動在技術(shù)要求范圍內(nèi)，那么問題在于制動盤。 在安裝時也要注意，用力矩扳手?jǐn)Q緊輪轂螺栓螺母，錯誤的擰緊方法可能導(dǎo)致斷 面圓跳動增大 導(dǎo)致制動粗糙或脈動。 2． 制動鉗 制動鉗由可鍛鑄鐵 K 丁 H370— 12 或球墨鑄鐵 QT400— 18 制造，也有用輕合金制造的，可做成整體的，也可做成兩牛并由螺栓連接。其外緣留有開口，以便不必拆下制動鉗便可檢查或更換制動塊。制動鉗體應(yīng)有高的強(qiáng)度和剛度。一般多在鉗體中加工出制動油缸，也有將單獨(dú)制造的油缸裝嵌入鉗體中的。為了減少傳給制動液的熱量，多將杯形活塞的開口端頂靠制動塊的背板。有的活塞的開口端部切成階梯狀，形成兩個相對且在同一平面內(nèi)的小半圓環(huán)形端面?；钊设T鋁合金或鋼制造。為了提高耐磨損性能，活塞的 工作表面進(jìn)行鍍鉻處理。當(dāng)制動鉗體由鋁合金制造時，減少傳給制動液的熱量成為必須解決的問題。 為此，應(yīng)減小活塞與制動塊背板的接觸面積，有時也可采用非金屬活塞。 3．制動鼓 制動鼓應(yīng)具有 高的剛性和大的熱容量 ，制動時其溫升不應(yīng)超過極限值。制動鼓的材料與摩擦襯片的材料相匹配，應(yīng)能保證具有高的摩擦系數(shù)并使工：作表面磨損均勻。中型、重型貨車和中型、大型客車多采用灰鑄鐵 HT200 或合金鑄鐵制造的制動鼓；輕型貨車和一些轎車則采用由鋼板沖壓成形的輻板與鑄鐵鼓筒部分鑄成一體的組合式制動鼓；帶有灰鑄鐵內(nèi)鼓筒的鑄鋁合金制動鼓在轎車上得 到了日益廣泛的應(yīng)用。鑄鐵內(nèi)鼓筒與鋁合金制動鼓本體也是鑄到一起的，這種內(nèi)鑲一層珠光體組織的灰鑄鐵作為工作表面，其耐磨性和散熱性都很好，而且減小了質(zhì)量。 制動鼓在工作載荷作用下會變形，致使蹄鼓間單位壓力不均勻，且會損失少許踏板行程。鼓筒變形后的不圓柱度過大容易引起自鎖或踏板振動。為防止這些現(xiàn)象需提高制動鼓的剛度。為此，沿鼓口的外緣鑄有整圈的加強(qiáng)肋條，也有的加鑄若干軸向肋條以提高其散熱性能。 制動鼓壁厚的選取主要是從剛度和強(qiáng)度方面考慮 。壁厚取大些也有助于增大熱容量，但試驗(yàn)表明，壁厚從 11mm 增至 20mm，摩擦表面平均最高溫度變化并不大。一般鑄造制動鼓的壁厚：轎車為 7～ 12mm，中、重型貨車為 13～ 18mm。制動鼓在閉口一側(cè)可開小孔，用于檢查制動器間隙。 制動鼓常見的故障 — 制動蹄變形或調(diào)節(jié)不正確。 －摩擦片松脫 變光滑或磨損。 －制動底板松動。 －自動調(diào)節(jié)器不起作用。 －潤滑油 潤滑脂或制動液粘在摩擦片上。 －回位彈簧彈力變?nèi)趸驌p壞。 制動鼓的維修 人們常常通過檢查制動蹄來揭示制動鼓的毛病，首先通過目檢裝在車上的制動蹄來判斷制動鼓 。 若一車輪上的摩擦片比另一個車輪上的摩擦片磨損較多時，那么這個制動鼓 可能有劃痕或表面粗糙。任何一組制動蹄從一側(cè)到另一側(cè)的不均勻磨損可能是由于制動鼓變成錐形引起的。摩擦片根部磨損嚴(yán)重表明制動鼓失圓。徹底的清潔制動鼓。如果制動鼓已暴露出泄漏油或潤滑脂，在除去灰塵后，徹底的用一種非油基溶劑清洗制動鼓。重新安裝制動鼓前，找出漏油的原因并排除故障。用指甲橫滑制動表面，直觀的檢查制動鼓制動表面的滑痕。任何大的滑痕 應(yīng)意味著必須復(fù)制動鼓表面或更換制動鼓。高度磨光的制動鼓表面會引起制動器抱死或噪音。 如何檢驗(yàn)制動鼓是否磨損 必須用制動鼓千分尺或量規(guī)測量每個檢查過的制動鼓，以查明制動鼓是否在安 全修理尺寸極限內(nèi)。把制動鼓千分尺調(diào)到制動鼓直徑大小并測量它的磨損量。在相互成直角的摩擦表面的寬窄兩邊緣處進(jìn)行測量，在圓周上每隔 45 的各點(diǎn)且在最深槽的底部測其直徑。帶有錐度或失圓度超過 。如果從最深槽底部測得的最大直徑讀數(shù)超過規(guī)定要求 1mm 時，該制動鼓不能重新整修表面而必須更換。 4． 制動蹄 轎車和輕型、微型貨車的制動蹄廣泛采用 T 形型鋼輾壓或鋼板沖壓 — 焊接制成；大噸位貨車的制動蹄則多用鑄鐵、鑄鋼或鑄鋁合金制成。制動蹄的 斷面形狀和尺寸應(yīng)保證其剛度好 ，但小型車鋼板制的制動蹄腹板上 有時開有一、兩條徑向槽，使蹄的彎曲剛度小些，以便使制動蹄摩擦襯片與鼓之間的接觸壓力均勻，因而使襯片磨損較為均勻，并減少制動時的尖叫聲。重型汽車制動蹄的斷面有工字形、山字形和Ⅱ字形幾種。制動蹄腹板和翼緣的厚度，轎車的約為 3— 5mm；貨車的約為 5～ 8mm。摩擦襯片的厚度，轎車多用 ～ 5mm；貨車多在 8mm 以上。襯片可以鉚接或粘接在制動蹄上，粘接的允許其磨損厚度較大，但不易更換襯片；鉚接的噪聲較小。 在使用和更換制動蹄片的時候應(yīng)該注意的事項(xiàng)：在更換修理時可以使用鉚有摩擦片的制動蹄，也可以用提供的摩擦片，自行鉚 接。制動蹄修理完之后，進(jìn)行基本的調(diào)整。 手制動處于松開狀態(tài)，調(diào)節(jié)齒板位于最上端，待制動鼓安裝完畢后用力踩一制動踏板，然后放開，使蹄片間隙處于最佳狀態(tài)。 同一車上的制動器，摩擦襯片更換必須同時進(jìn)行，并須選用同一廠家，同一型號產(chǎn)品。 制動底板是除制動鼓外制動器各零件的安裝基體，應(yīng)保證各安裝零件相互間的正確位置。 制動底板承受著制動器工作時的制動反力矩，故應(yīng)有足夠的剛度 。為此，由鋼板沖壓成形的制動底板都具有凹凸起伏的形狀。重型汽車則采用可鍛鑄鐵 KTH 370— 12 的制動底座以代替鋼板沖壓的制動底板。剛度不足 會導(dǎo)致制動力矩減小，踏板行程加大，襯片磨損也不均勻。 5． 支承 二自由度制動蹄的支承，結(jié)構(gòu)簡單，并能使制動蹄相對制動鼓自行定位。 為了使具有支承銷的一個自由度的制動蹄的工作表面與制動鼓的工作表面同軸心，應(yīng)使 支承位置可調(diào) 。支承銷由 45 號鋼制造并高頻淬火。其支座為可鍛鑄鐵 (KTH 370— 12)或球墨鑄鐵 (QT 400— 18)件。青銅偏心輪可保持制動蹄腹板上的支承孔的完好性并防止這些零件的腐蝕磨損。 具有長支承銷的支承能可靠地保持制動蹄的正確安裝位置，避免側(cè)向偏擺。有時在制動底板上附加一壓緊裝 置，使制動蹄中部靠向制動底板，而在輪缸活塞頂塊上或在張開機(jī)構(gòu)調(diào)整推桿端部開槽供制動蹄腹板張開端插入，以保持制動蹄的正確位置。 6． 制動輪缸 是液壓制動系采用的活塞式制動蹄張開機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡單，在車輪制動器中布置方便。輪缸的缸體由灰鑄鐵 HT250 制成。其缸筒為通孔，需搪磨?；钊射X合金制造?；钊舛藟河袖撝频拈_槽頂塊，以支承插入槽中的制動蹄腹板端部或端部接頭。輪缸的工作腔由裝在活塞上的橡膠密封圈或靠在活塞內(nèi)端面處的橡膠皮碗密封。多數(shù)制動輪缸有兩個等直徑活塞；少數(shù)有四個等直徑活塞；雙領(lǐng)蹄式制動器的兩蹄 則各用一個單活塞制動輪缸推動。 7． 制動塊 制動塊由背板和摩擦襯塊構(gòu)成，兩者直接壓嵌在一起。襯塊多為扇面形，也有矩形、正方形或長圓形的。活塞應(yīng)能壓住盡量多的制動塊面積，以免襯塊發(fā)生卷角而引起尖叫聲。制動塊背板由鋼板制成。盤式制動器裝有襯塊磨損達(dá)極限時的警報裝置，以便及時更換摩擦襯片。 摩擦材料 制動摩擦材料應(yīng)具有 高而穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，抗熱衰退性能好，不能在溫度升到某一數(shù)值后摩擦系數(shù)突然急劇下降；材料的耐磨性好，吸水率低，有較高的耐擠壓和耐沖擊性能；制動時不產(chǎn)生噪聲和不良?xì)馕叮瑧?yīng)盡量采用少污染和對人體無害的摩擦 材料 。 目前在制動器中廣泛采用著 模壓材料 ，它是以石棉纖維為主并與樹脂粘結(jié)劑、調(diào)整摩擦性能的填充劑 (由無機(jī)粉粒及橡膠、聚合樹脂等配成 )與噪聲消除劑 (主要成分為石墨 )等混合后，在高溫下模壓成型的。模壓材料的撓性較差，故應(yīng)按襯片或襯塊規(guī)格模壓，其優(yōu)點(diǎn)是可以選用各種不同的聚合樹脂配料，使襯片或襯塊具有不同的摩擦性能和其他性能。 另一種是 編織材料 ，它是先用長纖維石棉與銅絲或鋅絲的合絲編織成布，再浸以樹脂粘合劑經(jīng)干燥后輥壓制成。其撓性好，剪切后可以直接鉚到任何半徑的制動蹄或制動帶上。在 100℃～ 120℃溫度下，它具有較 高的摩擦系數(shù) ( f = 以上 )，沖擊強(qiáng)度比模壓材料高 4～ 5 倍。但耐熱性差，在 200℃～ 250℃以上即不能承受較高的單位壓力，磨損加快。因此這種材料僅適用于中型以下汽車的鼓式制動器，尤其是帶式中央制動器。 粉末冶金摩擦材料 是以銅粉或鐵粉為主要成分 (占質(zhì)量的 60％～ 80％ )，加上石墨、陶瓷粉等非金屬粉末作為摩擦系數(shù)調(diào)整劑，用粉末冶金方法制成。其抗熱衰退和抗水衰退性能好，但造價高，適用于高性能轎車和行駛條件惡劣的貨車等制動器負(fù)荷重的汽車。 各種摩擦材料摩擦系數(shù)的穩(wěn)定值約 為 ～ ，少數(shù)可達(dá) 。設(shè)計(jì)計(jì)算制動器時一般取 ～ 。選用摩擦材料時應(yīng)注意，一般說來， 摩擦系數(shù)愈高的材料其耐磨性愈差 。 主要零部件 參數(shù) 的計(jì)算 制動蹄摩擦面的壓力分布規(guī)律 從前面的分析可知，制動器摩擦材料的摩擦系數(shù)及所產(chǎn)生的摩擦力對制動器因數(shù)有很大影響。 掌握制動蹄摩擦面上的壓力分布規(guī)律，有助于正確分析制動器因數(shù) 。在理論上對制動蹄摩擦面的壓力分布規(guī)律作研究時，通常作如下一些 假定 ： (1)制動鼓、蹄為絕對剛性； (2)在外力作用下，變形僅發(fā)生在摩擦襯片上； (3)壓力與變形符合 虎克定律。 在一般情況下，若浮式蹄的端部支承在斜支座面上，如圖 30 所示，則由于蹄片端部將沿支承面作滾動或滑動，它具有兩個自由度運(yùn)動，而繞支承銷轉(zhuǎn)動的蹄片只有一個自由度的運(yùn)動，因此，其壓力分布狀況和繞支承銷轉(zhuǎn)動的情況有所區(qū)別。 現(xiàn)分析浮式蹄上任意一點(diǎn) A 的運(yùn)動情況。今設(shè)定蹄片和支座面之間摩擦足夠大，制動蹄在張開力作用下，蹄片將沿斜支座面上作滾動，設(shè) Q 為其蹄片端部圓弧面之圓心，則蹄片上任意一點(diǎn) A 的運(yùn)動可以看成繞 Q 作相對轉(zhuǎn)動和跟隨 Q 作移動。這樣 A 點(diǎn)位移由兩部分合成：相對運(yùn)動位移 AB 和牽連運(yùn)動位移 BC ，它們各自徑向位移分量之和為 AD (見圖 30)。 AD =AB COS? +BC COS(? ? ) 根據(jù)幾何 關(guān)系可得出 AD =( ?? OQ +BC Sin? ) Sin? +BC COS? COS? 式中 ?? 為蹄片端部 圓弧面繞其圓心的相對轉(zhuǎn)角。 令 ?? OQ +BC Sin? =C1 BC COS? =C2 在一定轉(zhuǎn)角 ?? 時， 1C 和 2C 都是常量。同樣，認(rèn)為 A 點(diǎn)的徑向變形量 AD 和壓力成正比。這樣，蹄片上任意點(diǎn) A 處的壓力可寫成 q=q1 Sin? +q2 COS? 或 q=q0 Sin(? +? 0 ) 也就是說， 浮式蹄支承在任意斜支座面上時，其理論壓力分布規(guī)律仍為正弦分布，但其最大壓力點(diǎn)在何處，難以判斷 。 上述分析對于新的摩擦襯片是合理的，但制動器在使用過程中摩擦襯片有磨損，摩擦襯片在磨損的狀況下，壓力分布又應(yīng)如何呢 ?按照理論分析，如果知道摩擦襯片的磨損特性，也可確定摩擦襯片磨損后的壓力分布規(guī)律 。根據(jù) 國外資料，對于摩擦片磨損具有如下關(guān)系式 fqvKW 11 ? 式中 W1 —— 磨損量； K1 —— 磨損常數(shù)； f —— 摩擦系數(shù)； q—— 單位壓力； v —— 磨擦襯片與制動鼓之間的相對滑動速度。 通過分析計(jì)算所得壓力分布規(guī)律如圖 31 所示。圖中表明在第 11 次制動后形成的單位 面積 壓力仍為正弦分布 ?sin