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重型商用车制动器热衰退性能研究
2021-05-08 23:44:20· 来源：汽车制动之家 作者：李军祥、陈东乐；中国汽车工程研究院股份有限公司
摘要：良好的制动性能是汽车安全行驶的重要保证，制动器是制动系统的主要组成部分，而重型商用车制动器热衰退现象明显，往往导致比较恶性的交通事故。本文通过国
摘要：良好的制动性能是汽车安全行驶的重要保证，制动器是制动系统的主要组成部分，而重型商用车制动器热衰退现象明显，往往导致比较恶性的交通事故。本文通过国内某厂生产的重型商用车进行热衰退试验，分析汽车制动器热衰退的形成机理，研究制动器热衰退现象对制动性能的影响，为重型商用车制动器安全可靠的工作温度提供参考，预防因热衰退引起的交通事故。
1 研究背景
目前市场上重型商用车普遍安装的是气压鼓式制动器，该类型制动器具有结构简单、成本低廉且制动力大的市场优势。但是鼓式制动器散热能力不佳，热衰退现象比较明显，因制动失效导致的交通事故中绝大部分原因是热衰退引起的。因此，本文通过对国内某厂生产的重型商用车进行热衰退试验，研究热衰退现象对制动性能的影响，为重型商用车制动器安全的工作温度提供参考。
2 热衰退制动性能
2.1 热衰退机理分析
制动热衰退是由于制动器长时间在高负荷状态下工作或者是在连续制动的情况下发生，随着制动次数的增加而导致制动力不足以致刹车距离变长的一种现象。在现实生活中，重型商用车在连续长下坡路段行驶，往往需要频繁的进行行车制动，从而导致制动器温度迅速上升，达到300℃至400℃，制动摩擦力矩呈现明显的下降趋势，大大延长了制动距离，增大了交通事故发生的概率。
重型商用车的制动器多为鼓式制动器，其制动过程分为三个阶段：第一阶段为制动踏板空行程阶段，踩下制动踏板初期，制动蹄和制动鼓之间还存在制动间隙，该阶段制动系统尚未产生制动性能；第二阶段是制动蹄与制动鼓接触的过程，制动踏板行程逐渐增大，制动系统产生的制动力随之逐渐增大，直至制动力达到最大为止，该阶段制动性能逐渐增加至最大；第三阶段是汽车的制动力始终保持在最大的范围内，以汽车能发挥的最大减速度使汽车停止，该阶段制动性能始终处于最大状态。在制动过程中的第二、三阶段，制动器温度将处于一直上升状态，制动器连续多次进行制动后或长期处于制动状态行驶，制动器温度不断上升，将会出现热衰退现象。
2.2 试验方法
选取国内某汽车厂生产的最大总质量为25吨的载货汽车进行试验，试验前对测试仪器和整车技术状况进行了检查，均满足试验要求。车辆处于满载状态，在制动蹄片上布下热电偶温度传感器，实时监控制动蹄片温度。将压力传感器布置于前后储气筒和制动气室的行车制动腔管路连接处。如图1
图1
模拟制动热衰退现象，通过以制动初速度60km/h制动到30km/h，1分钟1次的频率连续进行“制动-解除制动”的方式，在制动蹄片温度达到100℃、200℃、300℃、400℃时分别进行GB12676试验方法中发动机脱开的单轴制动试验，每种试验温度下，以制动气室产生1.5bar、3.5bar、5.5bar、7.5bar的压力进行制动试验，制动初速度为60km/h，记录制动蹄片温度、制动气室压力、制动减速度。分析制动减速度同制动蹄片温度及制动气室气压的关系。
2.3 试验数据采集
满载状态下，使一轴的制动管路失效，当制动蹄片温度达到100℃、200℃、300℃、400℃时分别进行初速度为60km/h的不同制动气压的发动机脱开的制动试验，每种温度状态下每种制动气压均进行2次试验，记录制动减速度，取2次平均值为试验结果。当温度超过试验温度时，通过匀速行驶使制动蹄片自然冷却至试验温度。
3 实验数据处理与分析
3.1 试验数据预处理
对采集到的不同制动蹄片温度下不同制动气压的制动减速度进行预处理，得到不同温度下制动减速度同制动气压的关系。见图2、图3
图2
图3
3.2 试验数据分析
在同一制动温度条件下，制动减速度随制动气压的增加而增加。在同一制动气室压力条件下，制动减速度随温度的增加而降低，当温度达到400℃后，制动减速度随制动分室气压的增加而缓慢增加，此时最大制动减速度小于1m/s2，热衰退现象极为明显，制动性能极差，此状态下车辆几乎不具备制动能力，极易发生车辆失控引发严重的交通安全事故。不论前桥还是后桥的制动性能，当制动器温度达到300℃时，制动性能均已较小，出现了明显的热衰退现象。因此为了安全行驶，制动器温度应当控制在300℃范围内。
3.3 降低热衰退的主要方式
降低大型汽车制动性能热衰退目前主要通过安装辅助制动装置来完成，例如排气制动、缓速器制动等形式，也有通过安装制动冷却装置，对汽车制动器进行散热辅助来保证安全行驶。
4 结束语
本次研究通过道路试验模拟重型商用车的热衰退现象，分析出制动性能与制动器温度的关系，给重型商用车安全行驶过程中对制动器进行温度监控提供参考，提高重型商用车驾驶过程中的安全意识。
1 研究背景
目前市场上重型商用车普遍安装的是气压鼓式制动器，该类型制动器具有结构简单、成本低廉且制动力大的市场优势。但是鼓式制动器散热能力不佳，热衰退现象比较明显，因制动失效导致的交通事故中绝大部分原因是热衰退引起的。因此，本文通过对国内某厂生产的重型商用车进行热衰退试验，研究热衰退现象对制动性能的影响，为重型商用车制动器安全的工作温度提供参考。
2 热衰退制动性能
2.1 热衰退机理分析
制动热衰退是由于制动器长时间在高负荷状态下工作或者是在连续制动的情况下发生，随着制动次数的增加而导致制动力不足以致刹车距离变长的一种现象。在现实生活中，重型商用车在连续长下坡路段行驶，往往需要频繁的进行行车制动，从而导致制动器温度迅速上升，达到300℃至400℃，制动摩擦力矩呈现明显的下降趋势，大大延长了制动距离，增大了交通事故发生的概率。
重型商用车的制动器多为鼓式制动器，其制动过程分为三个阶段：第一阶段为制动踏板空行程阶段，踩下制动踏板初期，制动蹄和制动鼓之间还存在制动间隙，该阶段制动系统尚未产生制动性能；第二阶段是制动蹄与制动鼓接触的过程，制动踏板行程逐渐增大，制动系统产生的制动力随之逐渐增大，直至制动力达到最大为止，该阶段制动性能逐渐增加至最大；第三阶段是汽车的制动力始终保持在最大的范围内，以汽车能发挥的最大减速度使汽车停止，该阶段制动性能始终处于最大状态。在制动过程中的第二、三阶段，制动器温度将处于一直上升状态，制动器连续多次进行制动后或长期处于制动状态行驶，制动器温度不断上升，将会出现热衰退现象。
2.2 试验方法
选取国内某汽车厂生产的最大总质量为25吨的载货汽车进行试验，试验前对测试仪器和整车技术状况进行了检查，均满足试验要求。车辆处于满载状态，在制动蹄片上布下热电偶温度传感器，实时监控制动蹄片温度。将压力传感器布置于前后储气筒和制动气室的行车制动腔管路连接处。如图1
图1
模拟制动热衰退现象，通过以制动初速度60km/h制动到30km/h，1分钟1次的频率连续进行“制动-解除制动”的方式，在制动蹄片温度达到100℃、200℃、300℃、400℃时分别进行GB12676试验方法中发动机脱开的单轴制动试验，每种试验温度下，以制动气室产生1.5bar、3.5bar、5.5bar、7.5bar的压力进行制动试验，制动初速度为60km/h，记录制动蹄片温度、制动气室压力、制动减速度。分析制动减速度同制动蹄片温度及制动气室气压的关系。
2.3 试验数据采集
满载状态下，使一轴的制动管路失效，当制动蹄片温度达到100℃、200℃、300℃、400℃时分别进行初速度为60km/h的不同制动气压的发动机脱开的制动试验，每种温度状态下每种制动气压均进行2次试验，记录制动减速度，取2次平均值为试验结果。当温度超过试验温度时，通过匀速行驶使制动蹄片自然冷却至试验温度。
3 实验数据处理与分析
3.1 试验数据预处理
对采集到的不同制动蹄片温度下不同制动气压的制动减速度进行预处理，得到不同温度下制动减速度同制动气压的关系。见图2、图3
图2
图3
3.2 试验数据分析
在同一制动温度条件下，制动减速度随制动气压的增加而增加。在同一制动气室压力条件下，制动减速度随温度的增加而降低，当温度达到400℃后，制动减速度随制动分室气压的增加而缓慢增加，此时最大制动减速度小于1m/s2，热衰退现象极为明显，制动性能极差，此状态下车辆几乎不具备制动能力，极易发生车辆失控引发严重的交通安全事故。不论前桥还是后桥的制动性能，当制动器温度达到300℃时，制动性能均已较小，出现了明显的热衰退现象。因此为了安全行驶，制动器温度应当控制在300℃范围内。
3.3 降低热衰退的主要方式
降低大型汽车制动性能热衰退目前主要通过安装辅助制动装置来完成，例如排气制动、缓速器制动等形式，也有通过安装制动冷却装置，对汽车制动器进行散热辅助来保证安全行驶。
4 结束语
本次研究通过道路试验模拟重型商用车的热衰退现象，分析出制动性能与制动器温度的关系，给重型商用车安全行驶过程中对制动器进行温度监控提供参考，提高重型商用车驾驶过程中的安全意识。
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