制动器发展（精选12篇）
制动器发展 篇1
一、汽车制动检测的发展及意义
改革开放的几十年来, 我国的各个行业取得了全面而深入的发展。其中的汽车行业也从自主研制到了中外合资和自足开发的阶段。此时, 汽车制动系统随着国外技术的引进也进一步的走进了中国。我国人口众多, 交通并还不是十分发达, 交通事故频频发生, 其中很大一部分原因是由于国产汽车的劣质制动系统造成的。良好的制动系统对应对突发情况, 挽救驾驶人员生命有着十分重要的意义。1
二、汽车制动性能的标准[]
汽车制动系统应具有行车制动、应急制动、驻车制动三大基本功能。主要考虑汽车的方向平稳性, 即制动时不发生跑偏、侧滑及失去转向及制动平稳性。在制动时制动力应迅速平稳的增加;在放松脚踏板时应迅速消失, 不拖滞。而制动性能的好坏在检测中则体现在制动距离上, 单轮制动距离是否合格, 跑偏量是否超标。
对制动力的要求:制动力总和占整车重力的百分比, 空载>60%或满载>50%;
主要承载轴的制动力占该轴轴荷的百分比。空载>60%或满载>50%。在GB7258-1997中, 仍保持着制动力总和占整车重力的百分比空载>60%或满载>50%的要求。由于对主要承载轴的理解有误, 将主要承载轴的的制动力与该轴轴荷之比改为前制动力不得小于前轴轴荷的60%。
三、制动系统检测的一般方法
3.1反力式滚筒试验台
反力式滚筒制动试验台是外国的制动检验台, 有大的滚筒直径和高的测试速度, 滚筒的表面材料根据实际车轮与地面之间的摩擦来确定。可对汽车左、右最大制动力、制动力平衡进行精确地测试盒研究。反力式滚筒制动试验台由左右各一对滚筒、电动机、减速器、传动链、测力传感器和指示、控制装置等组成。检测时, 汽车的车轮开到滚筒上, 启动电动机, 当滚筒转速达到预设的检测转速时, 驾驶员踩下刹车, 然而电动机保持转速不变, 这时会向车轮施加一个与制动力矩方向相反的力矩, 直到车轮制动才停止转动。车轮受力如图所示:
3.2惯性式制动检测平台
惯性式检测平台由两组或者四组滚筒组成, 根据需要只需检测汽车的前轴时则只需要两组滚筒, 而需要检测双轴时需要四组滚筒。滚筒的质量需要与检测汽车的惯性质量相当, 否则需要增加飞轮机构。当滚筒达到额定转速后, 切断电动机的电源, 这时滚筒会由于惯性继续滚动, 滚筒会转过一定的距离。由此可见, 刹车距离在惯性试验台上就可以很容易的测出。惯性实验台的应用十分广泛, 对于汽车的各种制动参数具有较高的精确值。下图为双轴惯性制动检测图:
1-飞轮2-传动器3、6变速器4-测速发电机5、9-光电传感器7-可移导轨8、12-电磁离合器10-移动架11-传动轴13-万向节14-后滚筒15-前滚筒16-举升托板17-移动架驱动液压缸18-锁紧液压缸19-第三滚筒20-第三调节器
3.3平板式制动检测
工作原理:被检测汽车以5-10km/h的速度驶上该测试平板时, 驾驶员迅速踩下制动踏板使各车轮分别在每块制动、轴重悬架测试板上停住。此时平板会把制动的力送给传感器, 即压力传感器和拉力传感器分别用于测量在制动过程中被检车轮作用于测试平板上的垂直力和水平分力。测量仪表通过对垂直力随时间的变化曲线进行处理和分析, 除了得到被检车轮的轴重外, 还可获知车身的振动情况, 从而判断被测车轮悬架的技术情况。而对水平力随间的变化曲线的处理和分析, 可得出各种汽车制动参数, 然后显示测试结果和各车轮制动力随时间的变化曲线。
参考文献
[1]GB7258-1997《机动车运行安全技术条件》
[2]曹健, 汽车制动性能的检测, 中南汽车运输, 1998.6-2
制动器发展 篇2
每一个制动执行机构都有自己的动力控制单元，而动力控制单元所需的控制信号，如制动执行机构应该产生的力矩，由中心控制模块来提供。控制单元同样也从执行机构获得反馈回来的信号，如电机转子转角，实际产生的力矩，制动钳块和制动盘的触点压力等。中心模块通过不同的传感器，如制动力传感器、踏板位移传感器、轮速传感器等获取自己所需的变量参数，识别驾驶员的意图，经过处理后发送给每一个车轮，以此来控制制动效果。
而驾驶员的意图来自于制动踏板单元，它包括制动踏板，踏板位移传感器，踏板力传感器踏板力模拟机构。其中踏板位移传感器和力传感器并不是必须同时存在的。
由图1可以看出系统中分为前轴和后轴2套制动回路AB每一套回路都有自己的中心控制模块和动力源，此处为蓄电池Batl和Bat22个中心控制模块4相对独立工作，同时也通过双向的信号线互相通信，在这种结构下，可以做到当其中某一套制动线路失灵或出现故障时，另外一套线路可以照常工作，保证制动的安全性。图中带有箭头的代表数据传输线，箭头表示了数据传输方向。
3EMB的典型结构
电子机械制动系统中的执行机构是与制动盘直接相连的部分，是EMB与液压制动系统差别最大的部分，也是EMB中机械零件的集中部分。一个典型的执行机构应该：
(1)结构紧凑，体积小巧;
(2)有提供驱动力的力矩电机;
(3)具有把圆周运动转化为直线运动的机构;
(4)具有力的放大机构;
(5)为保证更可靠的性能，最好在内部设有力或位移等传感器。
现在己经有BoschSiemens和ContinentalTeves这3家公司取得了各自的研宄成果，并申请了一系列的专利。其中ContinentalTeves公司己经有了比较成型的试验品。
3.1Bosch公司的现阶段科研成果
德国Bosch公司于10月23日在美国专利局申请了第一篇关于EMB的专利，至今共申请了12项相关专利，最近的专利是于03月25日新发布的“ELEC-TROMAGNETI：WHEELBRAKEDEVCE”图2为此专利中描述的工作时，动力由电机输入端5输入给内部的两个行星轮系10和12然后传递给螺纹心轴19再经螺纹心轴19螺母17和螺纹滚柱18组成的类似行星齿轮机构转化为螺母17的直线运动。螺母17推动制动钳块22将制动力施加在制动盘21上。摩擦盘8与行星轮系12的太阳轮15通过一个杯形弹簧16固接在一起，摩擦盘2与行星轮系12的行星齿圏26以同样的方式固接。在两个行星轮系1012之间有两套电磁离合器7和11当两个电磁离合器通电时，摩擦盘2和8分别与母体11和7结合，同步运动。不通电时，摩擦盘受制动环限制无法转动。此执行机构有如下4种工作方式：
(1)电磁离合器7通电，11不通电。此时太阳轮6、15结合同步转动，齿圏26在制动盘24的作用下静止，两个太阳轮6、15旋转方向相同，传动比大，可提供迅速克服制动钳块22和制动盘21之间间隙。
(2)两个电磁离合器都通电。此时太阳轮615齿圏126都同步转动。由于太阳轮615转动半径相同，齿圏126转动半径也相同，而行星轮4的转动半径大于行星轮13因此行星轮架14转动方向仍然与太阳轮15相同，实现了减速增矩的功能。
(3)电磁离合器7不通电，11通电。此时齿圏1、26结合，同步转动，太阳轮15在制动环24的作用下静止，此时行星轮架14和齿圏26的旋转方向相反，在不需电机反转的情况下，即可使制动钳块22和制动盘21分离。此功能可用来调整制动间隙。
(4)两个电磁离合器都不通电。此时太阳轮15齿圏26在制动环24的作用下都不转动，行星轮架14亦无法转动，因此制动力矩始终施加在制动钳块22上，实现制动力保持，此种工作方式可用于驻车功能。
32Siemens公司的现阶段科研成果
德国Sifmens公司于07月24日在美国专利局8月13日发布的最新专利，先后一共申请了5项相关专利，图3为Sitmens公司研制的一种典型的带有机械磨损后，可以自动补偿制动盘和制动钳块间隙的EMB执行机构。
这种执行机构力矩电机内置，图中1转子与螺母相啮合，螺母和心轴固结在一起。当电机工作时，转子转动，使螺母和心轴做轴向运动，就把圆周运动转化为了直线运动。心轴轴向推动增力杠杆和压力盘。杠杆的末端插在制动器缸内的凹槽内，能够绕凹槽转动，在图中采用铰链表示。压力盘再把力传递给传动套筒，套筒和制动活塞之间通过螺纹传动，这个螺纹传动副是不自锁的。制动活塞推动浮动制动钳块，产生制动力矩。
橡胶密封环和弹簧的主要作用是制动后使制动活塞等零件回位。当活塞向右移动时，活塞使橡胶环产生弹性变形，产生了作用在制动活塞上的回位力。当制动结束后，在橡胶环的弹性形变力下，传动套筒和制动活塞被推回到制动前的位置上。
Siemens公司的EMB还具备间隙自动调整功能。当制动钳块磨损比较严重时，制动活塞的行程超出了橡胶环形变量时，二者发生相对滑动。制动卸载时，橡胶环带动活塞回位。由于活塞和橡胶环发生相对运动，因此活塞返回的行程一定小于制动前走过的行程，于是传动套筒和压力盘之间出现了空隙。传动套筒从制动活塞的内腔中被弹簧推出，直到与压力盘再次接触，退出的行程也就恰好等于磨损掉的厚度。
3.3ContinentalTeves公司的现阶段科研成果
ContinentalTeves公司于1905月29日在美国专利局申请了第一篇关于EMB的专利开始，到最近一次于月22日发布的最新专利先后一共申请了12项相关专利，图4为ContinentalTeves公司研制的最新成果--带有两级减速机构的EMB执行机构。
ContinentalTeves公司的执行机构也采用了电机内置的`结构，它还有一个特点就是模块化，整个机构分为3个独立的模块，分别为驱动部分，一级丝杠螺母减速部分和二级减速齿轮部分，3个模块在生产，安装，维修时可以独立进行，然后组装在一起工作。
在驱动模块中包含有一个力矩电机，1516分别是电机的转子和定子。一级丝杠螺母减速部分由螺旋螺母18螺旋心轴4和大量的钢珠17组成，这3者构成了一个球螺旋机构。二级减速齿轮由8、9、1213组成，这是一个行星轮系。当电机转子15转动时，其上的齿轮10带动二级减速齿轮部分的行星轮13转动，同时另一侧的齿轮12与齿圏8相啮合，这样力矩便通过旋转的行星轮架9传递给了一级减速机构中的螺母轴颈11当螺旋螺母18由二级减速齿轮驱动旋转时，通过球螺旋副螺旋心轴4产生向左的平动，推动压盘19和制动钳块2与制动盘1接触，产生制动力矩。
在驱动部分中还有一个棘轮机构5、6、7用于实现驻车功能。通过电磁铁5的通断电，可以使棘爪7绕销钉6转动，来控制电机转子15是否旋转。当电机转子15不转动时，可以保持住制动力，达到驻车的目的。
4几种执行机构的对比
文中所列的几种EMB是BoschSiemens和ContinentalTeves公司最新的专利中描述的，也是这几个公司目前公布的最先进的科研成果。
这几个公司的EMB结构框架是基本一样的，都是针对的盘式制动器开发的，都具有把圆周运动转化为直线运动的机构，具有减速增矩机构，具有行星齿轮机构，它们之间不同之处主要有以下几点：
(1)Bosch公司的EMB没有把力矩电机安装在机构内部，采用的是电机外置，而Siemens和ContinentilTeves公司采用的都是电机内置结构，把电机的定子和转子与其他零件接合在一起。这种布置方式能够使结构更紧凑，体积更小巧，但同时也增加了结构的复杂性，可以说各有利弊。
Bosch公司研制的EMB内部都含有电磁离合器，但是电磁离合器的作用不尽相同，经历了一个结构由复杂到简单，功能由简单到复杂的过程。Bosch公司以前申请。
(1)增加了许多附属机构。采用了两个电磁离合器和两个行星轮系后，工作方式变得更加清晰，功能更加多样。
(2)Simens公司的EMB采用了增力杠杆结构，如图3所示，增力杠杆的末端插在制动器缸内的凹槽内，能够绕凹槽转动。当心轴轴向移动推动增力杠杆和压力盘时，压力盘是不转动的由于心轴和压力盘在杠杆两侧的力臂不同压力盘的力臂短，从图3中看两个力臂之比大约是4:1这就使压力盘的压力大于心轴产生的轴向推力，起到了增力的作用。另外Simens公司的EMB还具备间隙自动调整功能。这种制动盘和制动垫块的间隙自动补偿方式是其特有的结构，完全是由执行机构本身的机械结构自动实现的。Simens公司的EMB内部还带有环形压电式力传感器和位移传感器用来测量心轴移动的轴向距离，工作性能更为可靠。
(3)这几家公司的EMB都采用了不同的间隙磨损调整方式。ContinentalTeves公司采用的是一种智能控制方式，通过内部的电子控制单元控制间隙大小，从可靠性来说能最恰当的调整磨损后制动盘和制动垫块的间隙，性能最可靠，Siemens公司采用的是完全的机械调整机构，可靠性次之，而Bosch公司的EMB并没有特殊设计的间隙调整机构，但因此也使制动器的结构相对简单。
5结束语
(1)力矩电机的设计。在制动时，当制动钳块和制动盘接触后，EMB中的力矩电机将工作在“憋死”这样的恶劣工作条件下。EMB不仅要求电机性能优越，反应迅速，可以提供足够大的力矩，而且必须结构紧凑，体积小巧，能够安装在狭小的制动空间内，还需要在冷、热、泥水、电磁干扰等恶劣环境下能够可靠工作。
(2)制动执行机构的设计。执行机构中的机械零件较多，结构复杂，如何有效的传递扭矩，增大扭矩，并且保证体积小巧是一个难题。
汽车制动辅助系统的分类及发展 篇3
关键词 制动辅助系统；主动安全；性能评价
中图分类号 U461 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)052-0236-02
随着汽车技术与高等级公路的不断发展，行车速度愈来越高，如何减少碰撞事故发生而将车辆安全地停下来对制动系统提出了更高的要求。基于以上目的的制动辅助系统便应运而生。
对GIDAS（德国事故深入研究）数据库中的事故分析显示，在接近一半的事故中驾驶者未能用足够的力量进行制动。基于对德国联邦统计局事故数据的代表性随机抽样分析，奔驰公司计算了每10?000辆新注册的车辆中严重行人碰撞事故的比例。分析显示，如果制动辅助系统成为标准装备，严重行人碰撞事故数量可减少13%。
根据ECE R13H的相关定义，制动辅助系统（Brake Assist System，简称BAS）是指驾驶员在紧急情况踩下制动踏板可助其快速建立车辆制动减速度的系统。该系统通过感知驾驶员踩制动踏板的力量或速度来探测车辆行驶情况，以确定紧急情况的发生；当驾驶人员快速踩下制动踏板，即使踩踏力不足，该系统也会迅速将制动力增大至最佳水平，可以有效地缩短制动距离。有资料显示，在以100 kph的行驶速度制动时，BAS可使制动距离缩短30%～60%。
根据欧洲联盟行人碰撞保护技术指令2003/102/EC的要求，BAS作为汽车安全项目必须在2011年起逐渐成为标准配置。
按照执行制动辅助功能的主要部件进行区分，制动辅助系统可分为基于主动式助力器的电子制动辅助（EBA）、助力器内部带有BA控制阀的机械制动辅助（MBA）以及基于ESP系统主动增压功能的液压式制动辅助（HBA）。
1 电子制动辅助
电子主动式真空助力器真空腔上安装有膜片位移传感器及真空传感器，制动总泵还配备了TMC主缸压力接口。主动式助力器可向ABS/ESP控制器输送有关踏板行程和移动速度的信息，如果判断出是紧急刹车，就使助力器内螺线阀门开启，加大压力室内的气压，以提供足够的助力，实现电子制动辅助功能。
2 机械制动辅助
在真空助力器内部控制阀部位上增加具有惯性效应的机械组合开关机构，既可实现快速踩踏板时的紧急制动助力功能，被称为带机械式制动辅助装置的BA。
在一般速度踩下制动踏板时，其与一般的真空助力器一样，控制阀关闭，气阀打开。此时，真空腔里导入空气，助力器进行动作。随着踏板速度的提高，输入连杆和动力活塞将发生较大的相对变位，挂钩会脱离滑动阀门。脱钩的滑动阀门，压住控制阀，比通常动作时气门打开的要大。由此，从空气腔会导入较多的空气，能获得较大的输出力，可使制动系统压力迅速达到ABS启动条件。
大力踩下踏板但速度较低或者快速踩下踏板但踏板力很小的时候都可以达到机械式BA的触发条件，因此其可以通过阀值功率曲线来表示，即有：
P=F*V （1）
其中：P-阀值功率，W；F-踏板力，N；V-踏板速度，mm/s。下图为阀值功率56W时的特性曲线。
图4 机械式BA阀值功率特性曲线
3 液压制动辅助
HBA的主要功能是监测紧急制动情况并据此自动增加制动压力来提高车辆的减速度。其利用ESP系统的传感器信号及液压控制单元（HCU）具备的主动增压功能实现制动辅助，减少驾驶者的踏板操纵强度。在HBA的作用下，车辆的减速度只受到ABS控制，因此能接近于车辆物理极限内的最佳水平。普通的驾驶员能够像受过专业训练的驾驶员一样实现很短的制动距离。当驾驶员的制动水平期望值减小时，车辆的减速度会随着制动踏板力的减小相应的降低。从而当紧急制动情况结束后，驾驶员可以精确的控制车辆的减速度。
驾驶员的制动水平期望值是根据其施加在制动踏板上的压力决定的，踏板压力是根据主缸压力的测量值并结合实时液压控制所估算出来的。驾驶员能在任何时候干预制动程序，从而直接影响车辆的响应。HBA能够增加制动压力，所用驾驶员施加的压力是系统所采用的最小压力。当系统发生错误时，HBA将被关闭，并通过仪表指示灯将错误信息传递给驾驶员。
图5 HBA功能的比较
BOSCH公司在高附路面测试的数据表明（表1），在不同的速度情况下进行紧急制动，HBA可以有效地缩短制动距离。
从上面的三种工作原理及实验数据表明： 与其他形式的制动辅助功能相比，HBA由于是在ESP系统基础上进行的软件升级因此功能更加可靠，效果更好。
参考文献
[1]搜狐汽车.博世创新技术 制动辅助系统缩短制动距离[EB/OL].[2008-6-23]. http://auto.sohu.com/20080619/n257606542.shtml.
[2]魏春源译.德国BOSCH公司.汽车工程手册(第三版)[M].北京:北京理工大学出版社,2009.
[3]Bert Breuer ,Karlheinz H.Bill. Brake Technology Handbook[M].1st.English Edition.Warrendale,Pennsylvania,USA:SAE international,2008.
制动器发展 篇4
关键词：制动材料,摩擦,磨损,重载高速
摩擦使运动物体的动能和势能转化为热能, 从而达到使物体减速或停止的目的。21世纪铁路装备发展的趋势是高速、重载, 由于制动能量与速度的平方成正比, 制动功率与速度的三次方成正比, 所以, 列车速度提高后, 车轮踏面负荷更大, 更易受到热损伤。因此对制动材料提出了更高的要求。
我国随着铁路装备的大发展, 于2007年4月18日开始进行了六次全面提速以来, 客运列车最高时速提至140～200km/h, 动车组列车实际运行速度进入350km/h。列车提速后制动工况发生了较大的变化。适用于提速工况下使用的制动材料在最大吸收制动功率、抗冲击强度、散热性等方面都应达到新的技术参数才能满足要求。
1 研究现状
1.1 制动材料的发展现状
自从有铁路以来, 摩擦制动方式一直被沿用下来。铁道车辆制动材料有以下三种:铸铁、合成和粉末冶金制动材料。
1.1.1 铸铁制动材料
早期铁路用的闸瓦就是取用当时马车上用的木瓦, 但很快就被铸铁闸瓦代替了。铸铁闸瓦价格便宜, 易于冶炼成形, 并且对车轮钢本身的损伤很小, 其摩擦系数不受雨、雪的影响, 使它不管在什么样的气候条件下, 都具有稳定制动性能。铸铁闸瓦适用于较低速度的摩擦制动, 随着运行速度的提高, 由于铸铁闸瓦温度的剧升, 使轮瓦间的摩擦系数大幅度地下降。铸铁闸瓦在高速时摩擦系数很小而在低速时又急剧增大, 这使它不能在任何速度下产生黏着系数所允许的制动力, 因而使制动效能降低, 制动距离延长。另外, 铸铁闸瓦容易磨损, 更换周期短, 劳动强度大。铸铁闸瓦制动易产生火花, 不能在森林区域使用。目前, 为了有效地利用铸铁闸瓦在雨雪天气不会增大制动距离而且制动时不易发生车轮滑行 (轨道与车轮间的黏着系数大) 等优点, 日本的研究人员力求提高铸铁闸瓦的耐磨性和摩擦系数, 成功开发了合金铸铁闸瓦, 实现了“北斗”特快和“白箭”特快时速为130km/h运行速度的制动要求, 延长了闸瓦寿命, 降低了运输成本。
1.1.2 合成制动材料
合成制动材料的材质包括粘合剂、增强材料、填料三个方面。即采用粘合剂将增强材料和填料黏结在一起, 各自在制动时发挥作用, 直接与对偶件相互作用产生摩擦力。所用的粘合剂主要有酚醛树脂及其改性物、天然及人工合成橡胶;所用的增强材料主要有石棉、钢纤维、铸铁纤维、人工合成纤维、矿物纤维、天然纤维等;大部分无机化合物都能作为填料使用, 在粘合剂-增强材料体系中发挥稳定摩擦因数-温度 (速度) 曲线形状, 从而保证行车安全。一般分为:石棉有机制动材料、半金属制动材料、非石棉及混杂纤维制动材料。
1) 石棉有机制动材料
20世纪20～80年代, 石棉有机制动材料几乎是一统天下。从1972年国际肿瘤医学会确认石棉及高温挥发物属于致癌物后, 国际上掀起一股禁止使用石棉制动材料的浪潮, 美国职工安全与保护研究所 (NIOSH) 把石棉列为86种主要工业原料中十个强致癌原料之一。 此外, 随着铁路装备的重载、高速的计划实施, 使制动品表面温度达300～500℃。石棉摩擦材料导热性和耐热性差, 在400℃左右将失去结晶水, 550℃时结晶水完全丧失, 已基本失去增强效果。石棉脱水后会造成摩擦性不稳定、工作层材料变质、磨损加剧, 出现明显的“热衰退”现象。很明显, 石棉有机摩擦材料已不适应汽车工业和现代社会发展需求, 将逐步被新材料所取代。虽然石棉摩擦材料对人体健康和环境污染有害, 但到目前为止还很难找到一种能够完全替代石棉的增强纤维, 加之非石棉纤维还存在着混合性不好、易断、结团、分散性差、价格偏高、制品性能稳定性差等问题。因此在一定时期内, 特别是对我国这样的发展中国家来讲, 石棉摩擦材料仍将继续使用。
2) 半金属制动材料
以钢纤维或金属粉 (铸铁粉、海棉粉、还原铁粉) 代替石棉纤维, 是20世纪70年代初美国本迪斯公司开发的无石棉摩擦材料。半金属摩擦材料具有如下主要特点:①摩擦系数在400℃以下非常稳定, 不产生热衰退, 热稳定性好;②耐磨性好, 使用寿命是石棉摩擦材料的3～5倍;③在较高负荷下具有良好的摩擦性能, 摩擦系数稳定;④导热性好, 温度梯度小, 特别适合载重大、速度要求高的机车车辆使用;⑤制动噪音小。直到70年代末, 发现半金属摩擦材料在使用中存在如下缺点:①钢纤维容易生锈, 锈蚀后或者出现黏着对偶或者损伤对偶, 使摩擦片强度降低, 磨损加剧, 摩擦系数稳定性变差;②由于半金属摩擦材料热传导率高, 当摩擦温度高于300℃时, 一方面易于使摩擦材料与钢背间黏结树脂分解, 加之温度差引起热应力下降甚至出现剥落、掉块现象;另一方面大量的摩擦热迅速传递到制动机构, 导致密封圈软化和制动液发生气化而造成制动失灵;③半金属摩擦材料虽然消除了石棉摩擦材料容易产生的高频噪音, 却易产生低速下的低频噪音。半金属摩擦材料的组成是决定其摩擦学特性的主要因素。有学者将模糊优化技术应用于半金属摩擦材料配方的优化设计和综合评价中。在组成半金属摩擦材料的组分中, 黏结剂、增强纤维和填料是主要成分。因为酚醛树脂耐热性、成型加工性和成本方面都比较优越, 因而是目前广泛使用的黏结剂。文献也报道了使用橡胶与酚醛树脂共混物作为黏结剂所获得的良好效果。至于用硅树脂、聚酰亚胺树指、邻二甲酸二烯脂等树脂作为黏结剂还处在研究阶段。半金属摩擦材料使用的增强纤维主要是钢纤维和铜纤维, 也有使用Al2O3、SiO2等陶瓷纤维和碳纤维。虽然钢纤维有一定的缺点, 但在认真设计下仍可满足现阶段的使用要求。目前, 国内许多厂家都批量生产钢纤维, 其价格也降至每吨约6000元。生产的半金属制动材料在韶山电力机车等多种车型上得到应用。
3) 非石棉摩擦材料及混杂摩擦材料
近20年的研究绝大部分集中在非石棉有机摩擦材料方面。在代替石棉的纤维中, 除了钢纤维外, 目前比较多见的有:玻璃纤维、芳纶纤维以及这些纤维相混合的混杂纤维。
玻璃纤维的特点是硬度高、热稳定性较好、与树脂亲和性好、价格低廉。玻璃纤维发展历史较长, 其表面处理工艺和黏结剂的研究已比较成熟。因此, 玻璃纤维是早期无石棉摩擦材料中使用较多的纤维, 以玻璃纤维为增强材料的无石棉摩擦材料已在铁道车辆工业的一定范围内得到应用。
芳纶纤维是一种芳族酰胺有机人造纤维, 其一般特征是具有高强度、中模量、低密度、耐磨、耐热、高温下尺寸稳定好。其主要特征是在非复合形式下具有高韧性, 没有碳纤维与玻璃纤维所呈现的脆性, 因此非常适合于作高温高摩擦下工作的摩擦材料, 也是最有希望取代石棉成为下一代摩擦材料的增强材料。
1.1.3 粉末冶金金属摩擦材料
粉末冶金制动材料的使用温度较高, 当制动温度达到500℃时, 它仍能保持较小的磨损率和较优良的摩擦特性, 对制动盘的热影响较小, 并能保证列车在恶劣气候条件下 (雨雪天气) 安全运行。日本、德国和法国高速列车上均采用了烧结金属制动材料。用于制动材料的烧结金属材料按基体材料可分为铁基烧结金属和铜基烧结金属。铁基烧结金属制动材料的摩擦系数与铸铁制动材料相似, 但在低速时磨耗量相对大, 而铜基烧结金属制动的摩擦系数在低速时高, 在高速时低, 磨耗量在高速时不增加。虽然铜基材料成本较高, 但其摩擦、磨损性能及对制动圆盘的热影响都优于铁基材料, 日本、德国和法国等国的高速列车现在一般采用铜基烧结金属制动材料。早期开发的粉末冶金制动的使用速度界限为240km/h。近几年来, 随着列车的进一步高速化, 制动材料的不断地向小型化和轻量化发展, 使其需要吸收的制动能量越来越大, 为了满足这些要求, 又开发新型的烧结合金制动材料。新研制的烧结合金制动的使用速度极限可达到450km/h, 且摩擦系数非常稳定。国内在粉末冶金制动材料的研究和制动应用也很取得了不错的成绩, 如中南大学成功研制出适用于SS9、SS11的铁基电力机车制动材料和适用于“中华之星”动车组的I、II、III型制动材料, 已经过现场装车考验;北京大学、兰州交通大学、中科院、山东大学等关于提速列车粉末冶金制动材料的研制也取得了不错的成绩。另外国内现运行的动车组部分采用粉末冶金制动材料, 进口价达2000元/片, 这些都急需研制出满足性能的国产化替代产品。
1.1.4 碳基制动材料
自20世纪90年代中期以来, 国外在铁路高性能制动材料的应用研究明显加快, 其政府资助碳纤维制动制材料研究和企业斥巨资开发新产品的报道频频出现, 这期间碳纤维制动闸片的专利申请大量增加。国外碳纤维在火车方面的应用势头更为迅猛。德国Knoor Bremse公司在1995年获得政府基金资助并得到联邦铁路部门支持研制了碳纤维复合材料盘式制动装置, 试验证明在350Km/h时速下制动时质量尚好。法国研制的“Sepcard SA3D”炭/炭复合材料盘型制动器, 可吸收制动功高达90KJ, 目前已在TGV-A 和TGV-PSE列车上试用。日本新干线370Km/h动车制动系统也采用了碳纤维增强材料。
1.2 制动材料摩擦磨损机理
关于制动摩擦副的摩擦磨损机理研究很多, 但由于摩擦材料中成分和组织以及材料性能的复杂性, 迄今为止还没有一个公认的理论能解释摩擦过程中摩擦磨损现象的机理。例如在低负荷和低温下, 磨损机理既有认为是磨粒磨损的, 也有认为是黏着磨损或疲劳磨损的。但对用高分子树脂作为粘合剂的摩擦材料, 在摩擦过程界面转移膜 (摩擦转移膜) 的形成及其在摩擦过程中的减磨作用和高温下有机物分解造成热磨损方面的认识是比较一致的。
对于摩擦界面转移膜的形成, 一般认为, 新制动摩擦副在初始阶段的跑合过程中, 粗糙表面的微凸峰相互接触发生塑性变形和断裂, 断裂形成的磨屑在界面压力和摩擦力作用下, 由于有机成分较多而相互黏结, 并黏结于两摩擦副表面。因为界面膜内部自身的黏结力大于其与两表面的黏结力, 在摩擦作用下会沿其中部面剪开而黏结在两摩擦体表面, 形成摩擦转移膜, 转移膜的成分以有机物 (或其分解物) 和填料及金属元素组成。随着转移膜的不断形成, 两摩擦表面的粗糙度降低直到形成稳定的转移膜。在这一过程中摩擦系数变化较大, 而磨损率由大到小。一般认为, 这段过程的磨损机理为磨粒磨损。在随后的过程中, 转移膜形成与剪切处于动平衡, 在温度不太高的情形下, 摩擦系数和磨损都处于相对稳定的状态。此阶段磨损机理主要是黏着或疲劳磨损。随着温度的增高, 有机物发生降解从而使摩擦材料表面的无机填料成分增加, 转移膜与摩擦材料的黏结程度降低, 转移膜破裂而引起严重的热磨损。
对于一些纤维增强的摩擦材料, 纤维的加入有利于转移膜的形成并增加其稳定性, 从而起到减磨作用。而对铝基复合材料制动盘, 转移膜在其上形成的可能性和稳定性较铸铁高, 故有人认为铝基复合材料中的硬颗粒起到了机械夹挤的作用。
摩擦材料的表层成分、性质和结构对其摩擦磨损起着决定性作用。目前关于表面结构主要有两种模型, 它们都是由表至里地将表层划分为五层, 对三、四、五 (即靠近基体的三层) 的认识相同, 分别为裂纹形成层、应变层和基体。而对一、二层的认识不同, 一种模型认为一层是由分解和部分碳化且包含有微裂纹的树脂组成, 二层是树脂的降解层;另一种模型认为一层是吸附层, 二层是金属化层。这可能是由于材质和试验条件的不同所致。
由于对磨损机理的认识不尽相同, 且各种磨损机理都未能完全地解释各种材质和工况下的摩擦学现象, 所以就很难建立摩擦磨损的计算模型与公式。目前已有的算式大部分是基于某种磨损机理而建立的, 或是根据特定的试验条件而建立的经验公式。基于黏着磨损理论模型的体积磨损量计算公式为:
ΔV = kPvt (1)
式中:ΔV是体积磨损量;P是法向载荷;v是滑动速度;t是滑动时间;k是磨损因子。但此式不适合绝大多数摩擦材料。质量磨损量计算公式为:
ΔW =αPavbtc (2)
式中:ΔW为质量磨损量;P、v、t意义同 (1) 式;α、a、b、c为常数。
Briscoe J基于黏着磨损模型, 用载荷指数建立了芳纶纤维增强的有机摩擦材料的摩擦力计算公式:
F = Kexp (cTb- aT) Pn+αP (3)
式中:K、c、a、α为常数;P为法向载荷;n为载荷数;Tb和T分别为体积温度和表面温升。
2 发展趋势
在摩擦材料的非石棉化过程中, 尽管进行了大量的研究并出现了各种非石棉纤维, 但迄今为止, 仍未找到能够完全具备石棉纤维所有特性的单一纤维。由于不同纤维具有不同的性能优势, 且在不同方向上具有不同的力学和物理性能, 因此, 对纤维增强的摩擦材料而言, 采用多种纤维进行合理复合, 从而提高非石棉摩擦材料的摩擦性能和使用性能是非石棉摩擦材料发展的有效途径和必然趋势。
用于摩擦材料的黏结剂在摩擦材料的组成中占有重要地位, 目前普遍采用的黏结剂存在的一个共同问题就是耐热性差, 在高速和较恶劣工况下产生的高温会使其热分解, 不能满足比较苛刻的制动工况。因此, 通过化学改性等手段研究具有较高耐热性能的黏结剂是一个重要的发展方向。
对于金属和金属陶瓷摩擦材料, 由于其价格高、制造工艺复杂、制动噪音及对对偶件的擦伤大等缺陷限制了其应用范围, 还需进一步研究以解决好成本、噪音及与对偶件的兼容问题。
随着新材料和微电子技术的迅速发展, 将微电子技术和微传感器技术用于摩擦材料, 形成能够自动检测制动过程中摩擦系数、摩擦力、摩擦量及表面温度的功能摩擦材料, 进而通过控制技术自动调节制动过程中的制动力和表面温度, 将极大地提高制动的可靠性和安全性, 并使防抱死系统更有效、更可靠地工作, 这也是未来摩擦材料发展的重要方向。
制动摩擦中会发生一系列化学、物理变化和材料转移现象, 因此摩擦磨损机理依赖于摩擦副的材质、组织结构、试验条件及周围环境等组成的摩擦学系统。对这一相当复杂的系统, 仍需进行大量的理论应用研究。
以往国内学者对铁道制动材料的研究着重于配方、工艺, 取得了较好得使用效果, 但是缺乏对制动材料影响因素机理的定量分析研究, 随着铁路重载、高速的发展, 货车出现了金属镶嵌、车轮异常磨耗、踏面剥离等热损伤问题, 客车在提速到160 km时开始也出现了制动盘和合成闸片的不匹配、制动盘磨耗过快、有热班等问题, 这迫切需要在对不同条件下制动材料的试验与定量分析的基础上, 为制定出科学、合理可行的评价标准提供依据, 指导实际应用, 满足现场使用的需要。
3 结论
随着列车行驶速度和人们对安全要求的不断提高, 铁路装备的现代化步伐的加快, 只有强化制动材料基础理论的研究, 发展新工艺、新配方、新标准才能适应列车发展的需要。
参考文献
[1]智廉清.近代铁道制动技术[M].北京:中国铁道出版社, 1983.
[2]迁村太郎.采用新材料改变了制动现状[J].国外机车车辆工艺, 1997 (3) :20-22.
[3]Jacques R.制动材料 (一) [J].国外机车车辆工艺, 1992 (4) :32-36.
[4]迁村太郎.高性能合金铸铁闸瓦[J].国外铁道车辆, 1995 (1) :23-27.
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[6]RCE S K.制动材料的结构与性能[D].上海交通大学应用化学系, 1998.
[7]张清海.非石棉盘式制动的发展现状[J].汽车技术, 1993 (6) :45.
[8]黄怿.论我国发展无石棉制动复合材料的途径[J].复合材料学报, 1989 (6) .
[9]孙国平.国外旅客列车的发展成果及发展趋势[J].国外机车车辆工艺, 1998 (2) :1-5.
[10]吴云兴.日本, 德国, 法国高速列车用盘形制动元件的材料和工艺[J].机车车辆工艺, 1996 (2) :1-8.
[11]邵守钦, 龚浩春.国外铁道车辆非金属材料应用现状及发展趋势[J].国外铁道车辆, 1996 (3) :1-7.
如何维护电磁制动器? 篇5
为了保证电磁制动器不间断的运行，必须要经常对其进行维护和保养：
1、经常在电磁制动器的可动部分添加润滑剂，
2、定期检查衔铁行程的长度。因为在制动器的运行过程中，由于剖动面的磨损，衔铁的行程长度将增大，
当衔铁行程长度达不到正常值时，必须进行调整，以恢复制动面与转盘之间的最小间隙。如果衔铁行程长度增大到正常值以上，就可能大大降低吸力。
3、如果更换了磨损的制动面，应重新适当调整制动面与转盘之间的最小间隙。
4、经常检查螺栓的紧固程度，特别要拧紧电磁铁的螺栓、电磁铁与外壳的螺栓、磁轭的螺栓、电磁铁线圈的螺栓和接线螺栓。
农用拖拉机液压盘式制动器 篇6
关键词 液压盘式制动器； 农用拖拉机； 保养措施
中图分类号：TP117.1 TP39 文献标志码：B 文章编号：1673-890X（2014）10--2
液压盘式制动器是农用四轮拖拉机的重要配置，是保证拖拉机安全行驶的重要部件，具有结构简单、体积小、制动力矩大，不受泥水侵袭等优点。液压盘式制动器拥有诸多的优点，在农用拖拉机上的应用日益广泛。
1 制动器的结构和工作原理
液压盘式制动器是农用四轮拖拉机上的安全制动装置，安装在拖拉机的驱动轮主轴上，其机械结构如图1所示。液压盘式制动器通过轴承座由螺钉固定在机器牵引部壳体上，其工作原理是：当车辆在正常行驶时，活塞8、摩擦片11、轴承座9是分离的，活塞和轴承轴座固定不动，摩擦片在主轴的带动下高速旋转；当车辆制动时，制动电磁阀控制液压油从进油口1进入油缸，在液压油的作用下将活塞压向高速旋转的摩擦片，使之与另一端的轴承座接触，这样在液压力的作用下，活塞和轴承座将摩擦片压紧，产生制动力矩，起到制动主轴的作用[1]。制动取消时，液压油经电磁阀回油池，这时由于液压力的撤销，活塞、摩擦片、轴承座三者再次分离，制动力矩消失。
2 液压盘式制动器的特点
液压盘式制动器在四轮拖拉机上的应用越来越广泛，原因是它与鼓式制动器相比有如下突出的优点。
2.1 制动稳定性好
它的制动效果与摩擦系数的K-μ曲线变化较平衡，因而对摩擦系数的要求较低，制动时对外界的影响因素敏感度低。拖拉机在制动时可以保证制动效果的稳定和可靠。
1.进油口 2.制动器壳体 3、7.O型圈 4.销 5.放气螺塞 6.防尘圈 8.活塞 9.轴承座 10.弹簧 11.摩擦片
2.2 结构简单，体积小，制动力矩大
液压盘式制动器结构简单，利用制动活塞和轴承座压紧摩擦片实现制动，拖拉机的减速度与制动管路压力是线性的关系，制动力矩大且输出平稳。
2.3 免受泥沙侵扰
液压盘式制动器是密封的，与鼓式制动器相比摩擦片不受雨水、泥沙、锈蚀的侵扰，有利的保证了制动器处于良好的工作环境中。
2.4 制动行程稳定，制动效果好
制动时制动踏板力较小，且车速对踏板力的影响较小，制动行程稳定，制动效果好。
3 液压盘式制动器存在问题
由于农用拖拉机工作环境恶劣，设备维护水平低，液压盘式制动器常常会出现性能不稳定，如工作过程中卡死、抱死，出现跑偏、侧滑等现象，已成为行业难点之一，其使用过程中存在以下几个问题。
一是摩擦片在工作过程中的磨损情况无法知道，如制动过程中的温度分布，磨损量，位移等，没有准确信息来反映它所处的状态，观察不方便。由于设备维护保养率低，常常是制动器出现问题后才进行检修，存在不安全隐患。二是在田间作业时，常会出现液压盘式制动器卡死，O型密封圈变形、破裂等问题。三星公路运输中，紧急制动时常会出现侧滑、制动力不平衡等问题。
以上问题的出现均由于制动器缺少智能检测装置，无法检测车辆在制动时的摩擦片温度、磨损量、位移、油压、制动器油缸油量等信息，无法观察制动的实时状态。因而液压盘式制动器加装一种利用微电子新技术实现智能检测十分必要[2]。
4 液压盘式制动器的保养
拖拉机的维修保养工作是确保拖拉机能否长时正常运转的关键。对延长拖拉机的使用寿命具有重要的作用。制动器是拖拉机上的重要部件，在日常的维修保养中要尤其重视，在保养时也有一定的要求，重点注意以下几点。
4.1 定期保养
制动器是属于磨损件，在平时使用过程中要注意定期检查，以确保摩擦片的磨损在正常范围之内。定期检查制动油的剩余量，如果制动油量低于标准液面，应立刻添加，添加的制动液应与原有制动液牌号相符合。在更换了任何制动系统中的任何一个部件后都需要进行重新的加注制动油、排除空气。
4.2 成对维护
制动器在维护过程中一定要成对进行，否则容易造成各轮上的制动效果不均匀。尤其摩擦片的更换要成对进行，若发现两只摩擦片磨损不均匀，应当检查制动的其它部件，找出磨损不均匀的原因加以排除[3]。
4.3 正确操作，留心观察
农用拖拉机的工作环境比较恶劣，驾驶员在操作过程中一定要按照规范，不得野蛮驾驶，留心观察机器的异常，将故障早发现，早排除。
5 结语
液压盘式制动器结构简单、体积小、制动力矩大，制动性能稳定可靠，且不受泥水侵袭等优点，在农用拖拉机上应用越来越广泛。但由于其缺少智能检测装置，无法检测车辆在制动时的摩擦片温度、磨损量、位移、油压、制动器油缸油量等信息，无法观察制动的实时状态。因此，液压盘式制动器实现智能化很有必要。
参考文献
[1]赵亮，王瑾，周新建.盘式液压制动器智能监测系统的研究[J].铸造技术，2010， 31（10）：1344-1346.
[2]蒋继祥.制动液的更换与制动系统气体排放技术[J].农机使用与维修，2012（3）：58-59.
[3]吴孝忠.小四轮拖拉机几种常见故障的原因与排除[J].农民致富之友，2011（13）：59-60.
（责任编辑：赵中正）endprint
摘 要 介绍了农用拖拉机液压盘式制动器的工作原理、主要特点，使用中的一些常见问题，以及保养措施。
关键词 液压盘式制动器； 农用拖拉机； 保养措施
中图分类号：TP117.1 TP39 文献标志码：B 文章编号：1673-890X（2014）10--2
液压盘式制动器是农用四轮拖拉机的重要配置，是保证拖拉机安全行驶的重要部件，具有结构简单、体积小、制动力矩大，不受泥水侵袭等优点。液压盘式制动器拥有诸多的优点，在农用拖拉机上的应用日益广泛。
1 制动器的结构和工作原理
液压盘式制动器是农用四轮拖拉机上的安全制动装置，安装在拖拉机的驱动轮主轴上，其机械结构如图1所示。液压盘式制动器通过轴承座由螺钉固定在机器牵引部壳体上，其工作原理是：当车辆在正常行驶时，活塞8、摩擦片11、轴承座9是分离的，活塞和轴承轴座固定不动，摩擦片在主轴的带动下高速旋转；当车辆制动时，制动电磁阀控制液压油从进油口1进入油缸，在液压油的作用下将活塞压向高速旋转的摩擦片，使之与另一端的轴承座接触，这样在液压力的作用下，活塞和轴承座将摩擦片压紧，产生制动力矩，起到制动主轴的作用[1]。制动取消时，液压油经电磁阀回油池，这时由于液压力的撤销，活塞、摩擦片、轴承座三者再次分离，制动力矩消失。
2 液压盘式制动器的特点
液压盘式制动器在四轮拖拉机上的应用越来越广泛，原因是它与鼓式制动器相比有如下突出的优点。
2.1 制动稳定性好
它的制动效果与摩擦系数的K-μ曲线变化较平衡，因而对摩擦系数的要求较低，制动时对外界的影响因素敏感度低。拖拉机在制动时可以保证制动效果的稳定和可靠。
1.进油口 2.制动器壳体 3、7.O型圈 4.销 5.放气螺塞 6.防尘圈 8.活塞 9.轴承座 10.弹簧 11.摩擦片
2.2 结构简单，体积小，制动力矩大
液压盘式制动器结构简单，利用制动活塞和轴承座压紧摩擦片实现制动，拖拉机的减速度与制动管路压力是线性的关系，制动力矩大且输出平稳。
2.3 免受泥沙侵扰
液压盘式制动器是密封的，与鼓式制动器相比摩擦片不受雨水、泥沙、锈蚀的侵扰，有利的保证了制动器处于良好的工作环境中。
2.4 制动行程稳定，制动效果好
制动时制动踏板力较小，且车速对踏板力的影响较小，制动行程稳定，制动效果好。
3 液压盘式制动器存在问题
由于农用拖拉机工作环境恶劣，设备维护水平低，液压盘式制动器常常会出现性能不稳定，如工作过程中卡死、抱死，出现跑偏、侧滑等现象，已成为行业难点之一，其使用过程中存在以下几个问题。
一是摩擦片在工作过程中的磨损情况无法知道，如制动过程中的温度分布，磨损量，位移等，没有准确信息来反映它所处的状态，观察不方便。由于设备维护保养率低，常常是制动器出现问题后才进行检修，存在不安全隐患。二是在田间作业时，常会出现液压盘式制动器卡死，O型密封圈变形、破裂等问题。三星公路运输中，紧急制动时常会出现侧滑、制动力不平衡等问题。
以上问题的出现均由于制动器缺少智能检测装置，无法检测车辆在制动时的摩擦片温度、磨损量、位移、油压、制动器油缸油量等信息，无法观察制动的实时状态。因而液压盘式制动器加装一种利用微电子新技术实现智能检测十分必要[2]。
4 液压盘式制动器的保养
拖拉机的维修保养工作是确保拖拉机能否长时正常运转的关键。对延长拖拉机的使用寿命具有重要的作用。制动器是拖拉机上的重要部件，在日常的维修保养中要尤其重视，在保养时也有一定的要求，重点注意以下几点。
4.1 定期保养
制动器是属于磨损件，在平时使用过程中要注意定期检查，以确保摩擦片的磨损在正常范围之内。定期检查制动油的剩余量，如果制动油量低于标准液面，应立刻添加，添加的制动液应与原有制动液牌号相符合。在更换了任何制动系统中的任何一个部件后都需要进行重新的加注制动油、排除空气。
4.2 成对维护
制动器在维护过程中一定要成对进行，否则容易造成各轮上的制动效果不均匀。尤其摩擦片的更换要成对进行，若发现两只摩擦片磨损不均匀，应当检查制动的其它部件，找出磨损不均匀的原因加以排除[3]。
4.3 正确操作，留心观察
农用拖拉机的工作环境比较恶劣，驾驶员在操作过程中一定要按照规范，不得野蛮驾驶，留心观察机器的异常，将故障早发现，早排除。
5 结语
液压盘式制动器结构简单、体积小、制动力矩大，制动性能稳定可靠，且不受泥水侵袭等优点，在农用拖拉机上应用越来越广泛。但由于其缺少智能检测装置，无法检测车辆在制动时的摩擦片温度、磨损量、位移、油压、制动器油缸油量等信息，无法观察制动的实时状态。因此，液压盘式制动器实现智能化很有必要。
参考文献
[1]赵亮，王瑾，周新建.盘式液压制动器智能监测系统的研究[J].铸造技术，2010， 31（10）：1344-1346.
[2]蒋继祥.制动液的更换与制动系统气体排放技术[J].农机使用与维修，2012（3）：58-59.
[3]吴孝忠.小四轮拖拉机几种常见故障的原因与排除[J].农民致富之友，2011（13）：59-60.
（责任编辑：赵中正）endprint
摘 要 介绍了农用拖拉机液压盘式制动器的工作原理、主要特点，使用中的一些常见问题，以及保养措施。
关键词 液压盘式制动器； 农用拖拉机； 保养措施
中图分类号：TP117.1 TP39 文献标志码：B 文章编号：1673-890X（2014）10--2
液压盘式制动器是农用四轮拖拉机的重要配置，是保证拖拉机安全行驶的重要部件，具有结构简单、体积小、制动力矩大，不受泥水侵袭等优点。液压盘式制动器拥有诸多的优点，在农用拖拉机上的应用日益广泛。
1 制动器的结构和工作原理
液压盘式制动器是农用四轮拖拉机上的安全制动装置，安装在拖拉机的驱动轮主轴上，其机械结构如图1所示。液压盘式制动器通过轴承座由螺钉固定在机器牵引部壳体上，其工作原理是：当车辆在正常行驶时，活塞8、摩擦片11、轴承座9是分离的，活塞和轴承轴座固定不动，摩擦片在主轴的带动下高速旋转；当车辆制动时，制动电磁阀控制液压油从进油口1进入油缸，在液压油的作用下将活塞压向高速旋转的摩擦片，使之与另一端的轴承座接触，这样在液压力的作用下，活塞和轴承座将摩擦片压紧，产生制动力矩，起到制动主轴的作用[1]。制动取消时，液压油经电磁阀回油池，这时由于液压力的撤销，活塞、摩擦片、轴承座三者再次分离，制动力矩消失。
2 液压盘式制动器的特点
液压盘式制动器在四轮拖拉机上的应用越来越广泛，原因是它与鼓式制动器相比有如下突出的优点。
2.1 制动稳定性好
它的制动效果与摩擦系数的K-μ曲线变化较平衡，因而对摩擦系数的要求较低，制动时对外界的影响因素敏感度低。拖拉机在制动时可以保证制动效果的稳定和可靠。
1.进油口 2.制动器壳体 3、7.O型圈 4.销 5.放气螺塞 6.防尘圈 8.活塞 9.轴承座 10.弹簧 11.摩擦片
2.2 结构简单，体积小，制动力矩大
液压盘式制动器结构简单，利用制动活塞和轴承座压紧摩擦片实现制动，拖拉机的减速度与制动管路压力是线性的关系，制动力矩大且输出平稳。
2.3 免受泥沙侵扰
液压盘式制动器是密封的，与鼓式制动器相比摩擦片不受雨水、泥沙、锈蚀的侵扰，有利的保证了制动器处于良好的工作环境中。
2.4 制动行程稳定，制动效果好
制动时制动踏板力较小，且车速对踏板力的影响较小，制动行程稳定，制动效果好。
3 液压盘式制动器存在问题
由于农用拖拉机工作环境恶劣，设备维护水平低，液压盘式制动器常常会出现性能不稳定，如工作过程中卡死、抱死，出现跑偏、侧滑等现象，已成为行业难点之一，其使用过程中存在以下几个问题。
一是摩擦片在工作过程中的磨损情况无法知道，如制动过程中的温度分布，磨损量，位移等，没有准确信息来反映它所处的状态，观察不方便。由于设备维护保养率低，常常是制动器出现问题后才进行检修，存在不安全隐患。二是在田间作业时，常会出现液压盘式制动器卡死，O型密封圈变形、破裂等问题。三星公路运输中，紧急制动时常会出现侧滑、制动力不平衡等问题。
以上问题的出现均由于制动器缺少智能检测装置，无法检测车辆在制动时的摩擦片温度、磨损量、位移、油压、制动器油缸油量等信息，无法观察制动的实时状态。因而液压盘式制动器加装一种利用微电子新技术实现智能检测十分必要[2]。
4 液压盘式制动器的保养
拖拉机的维修保养工作是确保拖拉机能否长时正常运转的关键。对延长拖拉机的使用寿命具有重要的作用。制动器是拖拉机上的重要部件，在日常的维修保养中要尤其重视，在保养时也有一定的要求，重点注意以下几点。
4.1 定期保养
制动器是属于磨损件，在平时使用过程中要注意定期检查，以确保摩擦片的磨损在正常范围之内。定期检查制动油的剩余量，如果制动油量低于标准液面，应立刻添加，添加的制动液应与原有制动液牌号相符合。在更换了任何制动系统中的任何一个部件后都需要进行重新的加注制动油、排除空气。
4.2 成对维护
制动器在维护过程中一定要成对进行，否则容易造成各轮上的制动效果不均匀。尤其摩擦片的更换要成对进行，若发现两只摩擦片磨损不均匀，应当检查制动的其它部件，找出磨损不均匀的原因加以排除[3]。
4.3 正确操作，留心观察
农用拖拉机的工作环境比较恶劣，驾驶员在操作过程中一定要按照规范，不得野蛮驾驶，留心观察机器的异常，将故障早发现，早排除。
5 结语
液压盘式制动器结构简单、体积小、制动力矩大，制动性能稳定可靠，且不受泥水侵袭等优点，在农用拖拉机上应用越来越广泛。但由于其缺少智能检测装置，无法检测车辆在制动时的摩擦片温度、磨损量、位移、油压、制动器油缸油量等信息，无法观察制动的实时状态。因此，液压盘式制动器实现智能化很有必要。
参考文献
[1]赵亮，王瑾，周新建.盘式液压制动器智能监测系统的研究[J].铸造技术，2010， 31（10）：1344-1346.
[2]蒋继祥.制动液的更换与制动系统气体排放技术[J].农机使用与维修，2012（3）：58-59.
[3]吴孝忠.小四轮拖拉机几种常见故障的原因与排除[J].农民致富之友，2011（13）：59-60.
制动器发展 篇7
1. 轮式拖拉机制动器
国外两轮驱动拖拉机的主制动器一般为盘式湿式结构, 一般装置在差速器半轴上, 有的拖拉机装在外摆线齿轮减速机构旁边。这种制动器每次操纵均可进行自动调整, 制动间隙均可自动回位。图1所示为拖拉机后轴湿式多片制动器装配, 图2所示为装在变速箱内的湿式多片前轴制动系统。图3所示为拖拉机整体式制动系统液压油路。
(1) 当操纵人员踩动踏板时, 伴随拖拉机后轮制动器的制动, 其前驱动轮的制动器同时进行自动啮合。这种结构一般为电子自动操纵, 在拖拉机行驶速度为10～15km/h时, 拖拉机前驱动机构则自动解除制动。
(2) 拖拉机前轮传动轴上嵌入式装置湿式盘式制动器, 也可以和拖拉机后轮制动器同时产生制动作用。
(3) 采用湿式多片盘式制动器, 安装在拖拉机前轮半轴上。这种制动器结构只能作用于拖拉机前轮驱动啮合机构上, 且无任何外部妨碍。
(4) 直接将制动盘嵌入式装置在拖拉机前轮轮毂上。这是一种汽车装用的制动器结构型式 (可以节省50%的制动器装配空间) , 其制动力只作用于拖拉机四轮驱动机构的啮合系统。这种制动器制动操纵安全, 但费用较为高。
2. 履带拖拉机制动器
在较典型的履带拖拉机上 (没有差速器) , 其换向操纵是通过转向离合器和制动器的连接作用而获得。在履带拖拉机半轴锥齿轮对下面, 装有一个湿式多片离合器套, 离合器套上装有带式制动器, 采用2个操纵手柄, 对左、右制动器进行单独操纵, 也可以采用一个中置式手柄进行两制动器的操纵。国外履带拖拉机所装用的侧置式盘式离合器和带式主制动器均为湿式结构。图4所示, 为履带拖拉机的转向机构和制动器结构。离合器和左右制动器连接作用的制动力, 作用于拖拉机履带驱动轴上, 以此获得拖拉机的最小转弯半径, 或使装在两侧半轴上的离合器和制动器同时停止使用。拖拉机主制动器的制动效率, 对于拖拉机驾驶操纵的安全性是相当重要的, 因此, 其制动效率应该与拖拉机减速及加速行驶的要求相一致。当前, 国外大部分拖拉机公司生产的拖拉机制动器制动效率基本上相同, 如拖拉机最大行驶速度为40km/h的拖拉机, 所装用的制动系统减速度平均值均在2.6m/s2左右, 自挂挂车制动器的制动减速度平均值, 大部分均在2.4m/s2以内。这样, 国外拖拉机的停车制动距离基本上保持在24～26m。
3. 停车制动器
国外拖拉机的停车制动器, 一般采用一个手柄进行操纵, 该操纵手柄一般装在驾驶座椅的左边, 停车制动采用直接对拖拉机传动系 (齿轮轴-齿圈) 进行制动, 即通过一个机械控制的制动器传动拉索, 控制主制动器的制动盘, 其制动功能与踏板操纵制动器的功能分开, 也可以作为一个紧急刹车制动器使用;装有一个专门销轴将制动器操纵手柄固定在一个扇型齿轮件上。为了解除刹车手柄的锁定, 可以按动装在手柄端部的一个按钮进行操纵, 当停车制动器制动操纵时, 一个专门装置的红色指示灯就自动闪烁。有时, 也采用这个制动器操纵手柄上的一个按钮, 停车制动器的解锁, 也可以采用装在转向盘柱上的逆向器手柄进行液压操纵。国外也有少部分拖拉机所装用的停车制动器, 其制动操纵是通过装在方向盘上的逆向器操纵手柄, 控制装在逆向器上的弹簧进行停车制动器的啮合, 并采用液压操纵制动器解锁。有的拖拉机还装用了一种Park-lock型或Park-brake型停车制动系统, 这种制动器是一种可以自动接通拖拉机前驱动运转的机构, 操纵时, 只需按动一个接通按钮即可, 这种结构的制动系统不仅能代替拖拉机停车制动器, 而且还能对拖拉机进行紧急刹车操纵。为了解除拖拉机停车制动器的锁定, 驾驶员只须坐在驾驶座椅上, 操纵相应制动器踏板和制动器操纵按钮即可。如果拖拉机装用的是全负载换挡变速箱, 并在其前驱动桥装用停车制动器, 在发动机熄火的时候, 一旦拖拉机在上坡行驶或在斜地上进行作业的工况下, 只须将逆向器操纵手柄向前推进到指定位置, 拖拉机的Park-lock机构即解除锁定状态。在拖拉机中, 还有一种型式的停车制动器, 即分离阀式制动器, 当拖拉机转弯时, 拖拉机前后轮可以同时进行制动操纵, 这样可以减小拖拉机转弯半径。
4. 发动机制动器
国外拖拉机装有一种发动机制动装置, 主要功能是, 当进行道路行驶和转移时, 不使用拖拉机主制动器踏板而让拖拉机渐进式减慢行驶速度。发动机制动器的功能主要是“堵死” (减缓) 发动机废气排放气流, 以阻止其进入消音器。通过一个专用踏板, 操纵一个节流阀, 当发动机转速减缓的时候, 其发动机燃烧室内就会连续产生一个反压力。通过一个电子操纵机构, 可以关闭发动机的供油系统, 如果发动机的转速仍然没有降低到1 100～1 200r/min的时候, 或其拖拉机行驶速度仍未减至10km/h时, 即可采用发动机加速器关闭发动机。使发动机转速恢复至这个转速以上, 则为发动机常规转速工况。发动机在高转速情况下, 采用发动机制动器进行拖拉机制动, 制动效率较高。
5. ABS制动系统
国外拖拉机所装用的ABS (Antilock Braking System) 型制动系统, 是一种可以保证制动安全的系统, 可以避免拖拉机车轮锁定, 以保证在拖拉机进行制动操纵时的可转向性。这种ABS制动系统可以用于各种类型的农用拖拉机。装用这种制动系统后, 极大地提高了拖拉机的制动效率, 当拖拉机在规定的附着力临界条件下 (左右轮不对称附着力) , 进行高速行驶时或以最大行驶速度行驶时, 可以保证拖拉机的制动安全性。ABS制动系统具有4个传感器 (或叫做角位置传感器) , 拖拉机每一个车轮装用一个传感器 (图5) , 当拖拉机进行制动操纵时, 用于传送拖拉机车轮的转数数据。拖拉机电子控制中心接收到这些电子信号后, 就会自动检测拖拉机在制动操纵时各车轮是否被锁定, 自动检测其制动器的液压系统或气动系统是否产生制动作用, 并可在一秒钟内对制动系统进行10次左右的校正, 从而减少了制动器的制动力。实际上, 通过驾驶员放松制动器踏板, 也能完成这种制动器的同一个制动力的作用。这样, 当在进行拖拉机转弯制动操纵, 或拖拉机在坡道上行驶出现倾斜进行制动操纵时, 可以保证拖拉机行驶的稳定性。
6. 自动-气动式挂车制动系统
国外的拖拉机, 不论是轮式还是履带式, 普遍装用一种自动-气动式挂车制动系统 (图6) 或其他作业制动系统。这种气动式制动系统的制动操纵最大压力为7～8Pa, 这种制动系统主要由以下部件由工作容积为70～90cm3单缸空气压缩器 (通过传动带直接由发动机驱动) 、空气压力调节阀和冷凝水溢流阀 (或两个贮气量为12～15L的压缩空气贮气器) 、气压表、压缩空气分配器和气动压力接头等组成。
欧洲一些国家, 不少拖拉机的挂车制动系统使用组合双啮合型式压缩空气连接管接头 (图7) , 压缩空气管路采用左面的接头连接, 而操纵挂车制动系统管路则采用右面的接头连接。还有一些国家的拖拉机挂车制动系统则采用两通式连接接头 (图8) , 接头一般采用颜色标识, 分别用以连接挂车压力分配器和连接压缩空气贮气器, 并为制动器提供制动压力。其中黄色和红色接头用于最大行驶速度为40～50km/h的拖拉机挂车制动, 黑色接头用于行驶速度为≤25km/h拖拉机的挂车制动。如果挂车制动系统只装有一个接头时, 其接头一般则为黑色。
为给拖拉机轮胎充气, 或需将压缩空气用于拖拉机的常规维护, 拖拉机就应预装一个辅助用接头;采用拖拉机主制动器操纵踏板可以操纵压缩空气分配器;在冬季, 为了提高拖拉机的使用效率, 不少拖拉机装用了一个脱水式滤清器, 用以给压缩空气增加湿度, 有时, 也可以采用一个相应的泵给贮气器内泵入防冻液, 这样就可以防止气动式制动系统被冻结。
7. 液压式制动系统
制动器发展 篇8
1 车辆制动系统发展现状分析
传统的车辆制动系统只做同一事情, 就是对油液压力均匀分配当踏下制动踏板时, 主缸就将同等数量的油液输送到每个制动器的管路, 并通过一样比例阀能够实现前后均匀平衡。每个制动器需要时, 则车辆制动系统就会按照对油液压力进行均匀调节。早期的车辆车轮回转力会带动空气压缩机产生制动力, 和现在的液压方式十分相似。就像涡轮增压技术一样, 最初应用在航空领域就是电子制动技术, 目前正在向汽车领域改进, 随着技术进步, 电制动系统最终会取代传统的以液压为主、以电液复合制动系统。
1.1 车辆制动系统普遍可靠性较差
在现在车辆的实际使用中, 我国汽车制动系统存在制造水平偏低的现象, 其质量往往达不到设计需要, 并且车辆检测手段相对来说较落后, 这就导致了车辆制动系统可靠性存在较差问题。同时日常车辆保养工作和车辆制动系统所选用的材料也对其可靠性具有深远影响。
1.2 车辆在减压过程中时常发生紧急制动
汽车在平常的行驶过程中, 用制动减压时, 如果中间过程中某一车厢的紧急急阀存在故障, 这种情况经常会产生紧急制动, 这样会影响到整趟列车安全的行驶。所以说, 在日常检查工作中, 需要逐一确定急阀使用情况, 出现问题要及时更换。
1.3 车辆在平常制动缓解时不能发生缓解现象
车辆在行驶过程中, 制动机开始缓解时, 制动缸的活塞杆却未缩回, 这样就不会起到缓解作用, 此情况往往可能是制动缸或者控制阀发生故障而导致的。产生此类问题需要提醒我们高度重视, 对车辆安全运输容易造成较大隐患。
1.4 车辆制动系统的适应能力
目前来看, 常用的制动系统对铁路上的专用车辆适应性较差, 而对于普通列车制动具有很好的适应性, 可是, 铁路运输过程中存在公铁、敞车等特殊车辆时, 导致较难满足这类车辆制动需求的原因是制动系统形式和安装存在不匹配问题。
2 车辆制动系统发展的新趋势
目前来看, 运输行业迎来了跨越发展的新机遇, 同时车辆制动系统发展的紧迫性也越来越重要。铁道部提出的技贸合作和引进消化吸收原则, 同时也给我们指出了明确方向。因此, 制动系统需在如下方面进一步发展。
2.1 车辆系统的完整性
随着车辆制动技术的完善发展, 制动系统也应共同发展、协调配合。作为整个车辆的制动系统, 不能单方面考虑机车或车辆制动的某个方面, 应综合考虑整体体系。也可以说车辆制动系统的发展应顺应车辆制动技术发展, 要全面考虑。这两方面互相取长补短, 共同促进车辆制动系统的全面发展。
2.2 车辆制动系统性能的可靠性
车辆行车安全靠制动系统, 其中制动系统性能的可靠性是重要问题, 目前, 我国使用的车辆制动机随着生产设备的改善, 其性能也在进一步得到提高。但对于地理环境、海拔较高、紫外线辐射高的青藏地区, 对车辆制动系统性能可靠性需更一步提高, 才能保证其运用要求。
2.3 高速、重载对车辆制动技术的新要求
对高速铁路上的制动系统比普通制动系统要求应更高, 如何解决高速制动系统主要从以下方面开展工作。
(1) 制动距离。为了保障行车的安全, 应尽可能缩短车辆制动距离。可以通过复合车辆制动、大功率盘形制动器或减少车辆空走时间等方式, 尽可能的缩短车辆制动距离。
(2) 辅助制动。比如涡流轨道车辆制动或磁轨车辆制动采用的是非粘着车辆制动方式。
(3) 轮对滑行。为了解决高速车辆制动轮对滑行问题, 可以按照速度等级分配车辆制动率大小使其充分粘着, 同时也采用车辆高性能防滑装置。当汽车在比较容易滑的路面上行驶时, 比如下在雨的泥路起步或加速, 驱动轮就会产生打滑现象。那么, 前轮驱动车就会失去操纵性, 后轮驱动车就会失去稳定性。因此, 通过制动控制的方法对驱动轮进行操作, 或者降低汽车发动机输出部分, 控制轮胎、路面之间的滑动率促使维持在最佳状态, 以获得驱动轮空转的最佳驱动力, 这就叫驱动防滑转控制ASR。ASR是伴随着ABS基础上发展的, 现代的高级汽车总会把ABS和ASR相结合, 组成汽车统一的防滑控制系统。
2.4 车辆制动系统逐渐走向电子化
随着汽车技术的逐渐进步, 液压制动已经成为非常成熟的技术比如:防抱死制动体统、电子稳定性控制程序和驱动防滑控制系统等都开始融入到车辆制动系统中, 这就使车辆制动系统结构逐渐变得复杂化, 这就使维修难度、装配等增加了一定难度。随着电子技术的应用大势所趋, 制动系统结构要求简单, 功能全面, 可靠性也越来越高。目前来看, 车辆制动系统的不同组成部分都在一定程度上逐渐走向电子化。人只是控制能源, 启动车辆的制动系统, 发出有效制动信号, 而进行制动系统整体控制的是全新电子制动器与集中控制的电子控制单元, 每个制动器有各自不同的控制单元。曾经的电子制动技术仅应用在航空领域, 现在汽车领域改进, 从结构上来看, 电制动具有与传统制动有如下优势: (1) 车辆制动相应时间较短, 制动性能就会提高, 缩短制动距离; (2) 车辆结构较简单, 系统质量比传统制动系统降低很多减少了整车质量; (3) 车辆系统不存在气管路, 而采用电线连接, 耐久性能较好; (4) 便于车辆进行增加功能和改进, 可以与汽车通讯网络并入进行集中管理和共享信息; (5) 车辆系统总成制造、装配、调适和标定更快, 容易采用模块化结构。
总之, 车辆在形式中要频繁地进行制动操作, 车辆制动系统的好坏直接影响到交通和人身安全, 可以看出制动性能是车辆十分重要的。现在的汽车制动系统正向电子化制动控制方向发展, 全电制动控制凭借其较大优越性, 将取代传统液压的传统制动系统。汽车电子化制动系统将与电子悬架系统、电子导航系统和无人驾驶系统等融合在一起, 那么, 将来的汽车不再存在孤立的电子化制动系统, 但是, 制动技术的发展受整个汽车行业发展的制约, 必须有一个巨大汽车潜在的市场吸引, 采用先进的电子技术和信息技术等不断应用到汽车电子化制动系统中。SS
摘要：近年来, 随着车辆技术的进步和汽车行驶速度的提高, 车辆制动系统在车辆的安全方面就扮演着至关重要的角色, 并且这种重要性表现得越来越明显。本文简要的对目前我国汽车制动系统的发展现状进行分析, 并对其发展趋势进行了预测。
关键词：汽车,制动系统,现状与趋势
参考文献
[1]张国强.车辆制动系统的发展现状及趋势浅析[J].农业与技术, 2009.
[2]董树华.浅谈汽车制动控制系统的发展[J].黑龙江科技信息, 2008.
制动器制动力矩的改善措施 篇9
某越野车辆在路面良好的规定坡度坡道上停驻时, 由于制动力矩不足出现车辆滑坡 (向下方滑移) 现象。根据驻车坡度和整车参数计算, 要求单个后轮驻车制动力矩不小于10 034.5N·m, 而实测后轮最大驻车制动力矩为5400N·m, 与要求相差甚远。
本文通过对某越野车辆后轮制动器驻车制动力矩不足的原因分析得出, 除了制动器的主要结构参数选择不合理是制动力矩不足的主要原因之外, 制动蹄强度不足也是制动力矩达不达标的主要原因之一。采取增加制动气室输出推杆的推力和制动调整臂长度、减小渐开线凸轮基圆半径、增加制动蹄强度等改进措施后, 能使制动力矩达到要求值。
制动器结构
该越野车的后轮制动器见图1, 是定心渐开线凸轮促动领从蹄鼓式制动器, 气压驱动, 制动气室是行车制动与驻车制动兼用的复合式储能弹簧制动气室。制动器制动时, 凸轮机构保证了两蹄的位移相等, 因此, 作用于两蹄上的法向反力和由此产生的制动力矩也分别相等, 领从蹄的张开力与其效能因数成反比。
1.制动鼓2.制动蹄及滚轮3.凸轮轴4.制动底板5.凸轮轴支座6.制动调整臂7.制动气室
原因分析
1.实物复检
将此制动器拆开, 对各零部件进行复检, 结果发现各零部件均满足资料要求, 由此可排除制造缺陷因素。
2.制动力矩的计算
单个制动器产生的制动力矩M计算如下:
式中Q——弹簧制动气室输出推杆的推力, N;
L——制动调整臂长度, mm;
η——凸轮支承的传动效率;
rb——渐开线凸轮基圆半径, mm;
f′——凸轮与滚轮接触点处的摩擦系数;
m——切向力 (摩擦力) 的力臂, mm;
K1、K2——领蹄、从蹄的效能因数;
R——制动鼓半径, mm。
此制动器的主要结构参数为:Q=7 5 0 0 N, L=1 3 2 m m, η=0.6～0.8, 计算时取η=0.7;rb=13m m, f′=0.15, m=13.62m m, R=190m m, K1=1.01, K2=0.45。经计算得出单个制动器产生的制动力矩M=5449.58N·m, 与实测值 (5400N·m) 相符。因此确定制动力矩不足的主要原因是设计不合理, 应进行改进。
3.试验及分析
(1) 方案一将原20/24型制动气室改为20/30型制动气室, 增大制动气室输出推杆的推力Q, 并减小凸轮基圆半径 (rb=10mm) 。经计算得出单个制动器产生的制动力矩M=9055.28N·m。而实测此状态的后轮最大驻车制动力矩仅为6800N·m, 测量值与计算值相差很多。
(2) 方案二为了进一步查找原因, 再次减小凸轮基圆半径 (rb=8mm) 。经计算得出单个制动器产生的制动力矩M=10 958.86N·m。此时制动力矩理论上已能满足要求, 但实测此状态的后轮最大驻车制动力矩仍然为6800N·m, 与试验方案一的实测值相同。
(3) 制动蹄的受力分析理论计算所依据的制动蹄摩擦面上的压力分布规律是在制动蹄为绝对刚性的假设上得出的。分析认为:此时制动蹄局部应力已达到屈服极限, 产生塑性变形, 制动力矩不再按理论对应关系相应增大, 导致实测值与计算值不相符。制动蹄用Q345钢板焊接而成, 其结构如图2所示。
以领蹄作为分离体进行受力分析, 它受到等效法向合力N1与等效切向合力f N1的合力F1、张开力P1和支反力S1, 按三力平衡汇交定理计算后:张开力P1=27 465.82N, 支反力S1=62 210.30N。
1.支承座2.腹板3.翼缘4.连接板5.筋6.加强板
由计算得出的P1和S1, 使用有限元法对领蹄进行强度分析, 得到详细的应力分布 (见图3) 和塑性变形区域 (见图4) 。
有部分区域的应力已超过Q345钢的屈服极限 (345MPa) , 理论最大应力为884.9MPa。当局部发生屈服时, 应力不再增加, 屈服区域向外延伸而扩大, 实际上的塑性变形区域比图4所示范围更大。所以制动蹄的强度不足是制动力矩实测值与计算值不符的原因。
(4) 制动力矩不足的主要原因直接原因是制动器的主要结构参数 (如制动气室输出推杆的推力、制动调整臂长度和凸轮基圆半径等) 选择不合理;间接原因是制动蹄的强度不足。
改进措施
通过上述试验分析, 针对制动力矩不足, 得出如下改进措施:将20/24型制动气室改为20/30型制动气室, 增大弹簧制动气室输出推杆的推力;减小凸轮基圆半径 (rb=8 m m) ;增大制动调整臂长度 (L=165mm) ;制动蹄用Q345钢板焊接而成, 并针对图3所示的薄弱部位进行加强:增加了制动蹄腹板和翼缘的厚度, 增加支座壁厚, 增加外加强板的长度, 增加筋和连接板的数量, 新增内加强板和两种弧形板, 腹板和内、外加强板间增加塞焊缝, 腹板和翼缘间采用连续角焊缝, 提高制动蹄的强度和刚度, 改进的制动蹄如图5所示。
1.支承座2、8.弧形板Ⅰ、Ⅱ3.内加强板4.翼缘5.连接板6.筋7.腹板9.外加强板
1.改进的制动蹄受力分析
经计算:领蹄的张开力P1=34 332.27N, 支反力S1=77 762.86N。由求出的P1和S1, 利用有限元法对领蹄进行强度分析, 应力分布情况如图6所示。改进制动蹄的最大应力为277.1MPa, 安全系数为1.25, 强度满足要求。
2.改进后制动力矩计算
单个制动器产生的制动力矩M=13 698.58N·m, 其理论值是要求值10 034.5N·m的1.37倍, 满足要求。
3.驻车制动力矩实测值
实测改进的后轮最大驻车制动力矩为14 500N·m, 与计算值基本相符。
4.驻车试验
将改进的制动器安装在该越野车辆上, 在路面良好的规定坡度的坡道上停驻时, 能可靠平稳地驻车, 制动器的制动力矩完全能满足驻车能力的要求。
结语
制动器发展 篇10
电梯能否安全运行与制动器工作状况密切相关。但是作为制动器的重要技术指标—制动力的现场检测工作目前还多数采用人工测量或人为主观判断的方式, 很难给出精确的测量值。然而大量事故案例表明, 电梯人身伤亡事故的发生主要原因之一就是源于电梯制动器制动力值不当, 从而导致电梯出现冲顶、蹾底、溜车、停层失控、剪切等现象。
目前, 电梯上安装的制动器主要为块式制动器。电梯发生溜车、冲顶、蹾底、剪切等事故的主要原因是由于制动器的制动力矩不足造成的, 而制动弹簧失效又是造成制动力矩不足的主要原因。《电梯制造与安装安全规范》12.4.2.5规定:“制动闸瓦或衬垫的压力应用有导向的压缩弹簧或重铊施加”;《电梯监督检验规程》第三条:“…在用电梯应当按照本规程对定期检验规定的内容, 每年进行一次检验…”《电梯监督检验内容要求与方法》对制动器检测的要求:“制动器动作灵活, 工作可靠。制动时两侧闸瓦应紧密、均匀地贴合在制动轮工作面上, 松闸时制动轮与闸瓦不发生摩擦”。检验方法:“外观检查, 必要时用塞尺测量”。因此, 目前对制动器的检查大都局限在定性检查上, 检查的准确性受检测人员经验的影响较大。如果能设计出准确反映制动器制动性能的装置, 便是电梯安全可靠运行的重要保障。
鉴于上述原因, 故研究开发了电梯制动器制动弹簧性能的便携式检测装置 (具体结构如图) , 此装置尤其适用于电梯块式制动器制动力的检测。
本实用新型电梯制动器制动弹簧性能的便携式检测装置, 包括安装在制动弹簧轴向平面两侧的筒体, 安装在制动弹簧挡盖端的固定板, 数据采集处理系统, 人机界面。筒体内部设有拉力传感器和两安装轴, 左安装轴左端通过螺母拧合在固定板上, 右安装轴右端为一臂爪, 紧扣在制动臂外端。固定板上有导向槽, 可根据制动臂的厚度调节筒体的安装位置。传感器上得到信号通过引线输出到数据采集处理系统, 在人机界面上输入制动器的相关尺寸, 就可以显示制动弹簧失效与否。 (所述拉力传感器为非标的柱式传感器;所述筒体上设有便于引线通过的引线孔, 对称设置两个;所述的固定板上有中心圆孔, 直接套在制动弹簧导向杆上。)
1-双螺母2-固定板3-左安装轴4-拉力传感器5-右安装轴6-筒体7-制动弹簧8-制动臂9-闸瓦块
电梯制动器制动弹簧性能的便携式检测装置形式如上图所示。基本组成部分主要有:双螺母, 固定板, 左安装轴, 拉力传感器, 右安装轴, 数据采集系统, 人机界面。左安装轴左端通过双螺母拧合在固定板上, 右安装轴右端为一臂爪, 紧扣在制动臂外端。固定板上有导向槽, 可根据制动臂的厚度调节筒体的安装位置。
180t吊车主卷制动器改造实践 篇11
【关键词】吊车电磁制动器；液压制动器；改造
0.前言
制动装置是保证起重机安全正常工作的重要部件，用以防止悬吊的重物下落，防止平移机构在惯性、风力或坡道分力的作用下溜动，使起重机构减速停车，在特殊情况下调节或限制机构的运行速度。制动装置的工作实质是通过摩擦副的摩擦产生制动作用。根据工作需要，或将运动动能转化为摩擦热能消耗，使机构停止运动；或通过静摩擦力平衡力，使机构保持原来的静止状态。其结构特点是：制动器摩擦副中的一组与固定机架相连，另一组与机构滚动轴相连。当摩擦副接触压紧时，产生制动作用；当摩擦副分离时，制动作用解除，机构可以运动。
某炼钢厂炉前加料跨现有180t吊车两台，其吊车主卷系统使用的是电磁制动器，该电磁制动器在使用过程中问题较突出，由于该吊车主要用于兑铁工作，其工作环境温度高、粉尘大，电磁线圈容易烧损，据统计，平均每年更换磁铁线圈要耗资2～5万元。不仅造成巨大的浪费，而且直接影响生产，故该电磁制动器不能满足当前使用要求。
1.电磁制动器使用现状
电磁铁制动器在我国的应用已有很长时间了，它具有结构简单、制动迅速的特点，但在实际应用中还存在着一些问题，如耗电多、噪音大、磁铁线圈容易烧坏，使用寿命短等，在使用中线圈更换与安装频繁，维修困难，造成人力与物力的浪费，同时，电磁铁制动器还存在着制动时刹车过猛，振动冲击大容易使螺栓松动而导致制动器失灵，安全可靠性差，产生的惯性力较大，使桥架剧烈振动，必须经常检查调整。因而从技术机能及实际应用方面，电磁铁制动器已不能适应出产发展的需要。因此，决定对主要行车上主卷制动器实施技术改造，将短行程电磁铁制动器改造为液压推杆式制动器。
2.制动器改造方案
2.1液压制动器前景
液压推杆制动器是一种较先进的制动装置。该制动器最大的特点是制动平稳、用途广泛， 在实际应用中具有耗电少、噪音小、使用寿命长、安全可靠、维修方便等优点。而且可多方位安装使用，其制动时间、制动力矩可调整，制动瓦采用新型摩擦材料，更换方便、经济，并能自动补偿，动作次数提高到2000次/小时，寿命提高到2000万次，能适应各种不同的生产环境。
2.2 液压制动器工作原理
液压制动器由制动架和相匹配液压推力器两大部分组成。制动架由制动瓦块、主弹簧、制动臂、调整杆等组成。液压推力器的上部为一个小型电动机，下部为一小型离心式油泵，油泵的活塞与其上部的两根推杆相连。当电动机旋转后带动油泵，油泵产生油压推动塞，连同推杆一起向上移动，通过制动器推杆和杠杆等机构使制动瓦块动作而达到松开的目的，当电动机断电停止旋转时，靠主弹簧使活塞、推杆向下移动，通过杠杆和制动臂等机构使制动瓦块动作而达到制动的目的。液压推杆制动器具体原理如图1所示：
图1 液压推杆制动器
2.3液压制动器优点
2.3.1节省电耗
选用YWZ系列电动液压推杆制动器比选用电磁铁制动器更节能。具有相同直径（Φ400mm）制动瓦块的制动器进行比较：如电动液压推杆制动器YWZ3-400/125，制动力矩为1120-1800Nm，推力器电机型号为YT1-12Z/10，电机功率为400W；而电磁铁制动器ZWZ3-400/400型，通电持续率为100%，制动力矩为500Nm，电磁铁消耗功率为660W。由此可见，使用液压推杆制动器比电磁铁制动器少耗电三分之一以上，具有节能的功效。
2.3.2降低噪声
经现场测试一台轮径200毫米的电磁铁制动器，每次起动发出的脉冲噪音在85分贝以上，超过了国家划定的噪音尺度。一台轮径300毫米的液压推杆制动器，起动时声音很轻，故不存在噪音干扰题目。
2.3.3使用时间长
电磁铁制动器用于吸合驱动的磁铁线圈，工作中受工作环境、起动次数以及供电等客观因素的影响（如天色、温度、粉尘等），极易产生短路而被烧坏，困而使用寿命较短。液压推力器是电动液压推杆制动器主要部件，它里面的小型离心油泵，在全密封的条件下工作，油质干净、润滑条件好，基本不受环境影响，油泵叶片、转轴和油缸等不易磨损和损坏，使用寿命长。制动架为金属结构，不易损坏。如精炼跨200t吊车主起升制动系统使用的液压推杆制动器从2007到目前年仍在正常工作。
2.3.4维护方便
液压制动器平时一般不需要维修，只要检查一下制动器制动瓦块与制动鼓之间的间隙情况，间隙有了偏差可作适当调整。有些液压推力器可能有些渗漏可适当给液压推力器补充20号机油；制动瓦块也可以更换，且更换很方便迅速。
2.3.5接线方便
现用电磁铁制动器的线圈为直流控制，改造后的液压推杆式制动器使用交流控制，作业环境符合50Hz，380V的三相交流电标准，这样电气盘控制系统中就可以省去稳压整流模块。
2.4主卷制动控制系统改造
由于更新的液压推杆式制动器为常闭式的，所以可以直接将主卷电动机一次接线并联出来接液压制动器电机，如图2所示，当主卷电机工作时，液压制动器电机也得电松闸；而主卷电机停止运行时，制动器电机也同时断电达到制动的效果。
图2 制动器接线原理
2.4.1制动器选型
原制动轮直径为630mm，为使改造费用最少，先考虑制动轮不更换，直接选用液压制动器YWZ9-630/301，计算其实际制动力矩。
T=NμD
其中N：制动器正压力 N=πDаB[p]/360°， 式中а为制动瓦块包角，取70°，B为制动瓦块宽度，[p]为制动瓦块允许比压取0.3MPa
μ：摩擦系数，取0.45
D：制动轮直径630mm
经计算每台制动器制动力矩为8.2×103N.M，由于每台减速机配备两台制动器，则减速机高速轴上制动力矩为T=16.4×103N.M.
2.4.2制动力矩验算
180t吊车主卷最大起吊重量取实际起吊的1.25倍，即最大起吊量为225t，加上吊具的重量，其理论载重为245t。因其主卷使用2台减速机、2组卷筒、4根钢绳，每根钢绳经过2组动滑轮后其实际载重约为15.3t，每组卷筒所受力矩为15.3×1000×9.8×0.9m×2=2.7×105N.M，又因减速机速比为32.25，则减速机高速轴所需力矩为T需=8.4×103N.M< T，故该液压制动器选择安全可靠。
3.改造实施及效果
电磁制动器跟液压制动器外形尺寸存在差异，但地脚螺栓的安装尺寸是标准的，故可直接互换，只需调整新制动器的标高，使其中心与制动轮的中心重合即可。液压制动器在180t吊车主卷系统上的应用是成功的，比传统的电磁铁制动器更具有明显的优势。电动液压推杆制动在我厂1#180t与2#180t主卷系统上使用以来，司机反馈的情况良好，制动平稳，线圈、接触器、继电器等备件损坏情况大为减少，同时检修和维护工作量降低，节省了维修费用，有效提高了生产效率和经济效益。
4.结束语
通过对吊车主卷制动系统改造，使该制动系统既满足了制动要求又提高了设备的使用性能，减少了备件的消耗。同时，我厂还存在相当一部分吊车还在使用电磁制动器，通过此次改造，积累了相关经验，为后续的改造工作奠定了基础。
【参考文献】
[1]程文明，曾佑文.桥门式起重机运行机构可操纵液压制动器[J].起重运输机械，2005（9）：32-34.
[2]张媛，周满山，于岩.液压制动器的理论研究[J].锻压装备与制造技术，2004（4）：45-47.
[3]黄显富.液压制动器在桥式起重机上的应用[J].煤炭技术，2009，6（28）：40-45.
制动器发展 篇12
1 制动器的原理
鼓式制动器是制动系中用以阻碍工程机械的运动或运动趋势的力的机构,用来吸收工程机械行驶中的动能,使之转化为热能散失到大气中去,并迫使工程机械迅速降低车速,直至停车。
图1中制动蹄1和5的下端分别活套在两个固定在底板上的支承销7和6上,上端分别与制动凸轮2相接触。制动蹄可绕支承销转动一个不大的角度,不制动时,回位弹簧4将两蹄的上端拉紧,抵靠在制动凸轮上,制动时,凸轮转动,对左右两制动蹄施加大小不等的作用力F1和F2,迫使两制动蹄抵靠在制动鼓3上,随同车轮一起转动的制动鼓即对制动蹄作用有法向反力P1和P2,切向反力Q1和Q2(即鼓对蹄的摩擦力),当制动鼓为逆时针方向旋转时,左制动蹄1所受的力Q1的方向向下,右制动蹄6所受的力Q2的方向向上,为简化起见,假设这些力的合力是作用在摩擦片的中间。左制动蹄上的力Q1与推力F1所造成的绕支承销7的力矩是同方向的,因而使左蹄在制动鼓上压得更紧,起到所谓增势的作用,故称左蹄为“增势蹄”;右制动蹄上的力Q2与推力F2所造成的绕支承销的力矩是反方向的,因而使右蹄有离开制动鼓的趋势,起到所谓减势的作用,故称右蹄为“减势蹄”。工程机械倒车制动时的情况与此相反,左蹄为“减势蹄”,右蹄为“增势蹄”。制动鼓受到制动蹄的力总是不平衡的,因此这种制动器称为简单非平衡鼓式制动器。
1-制动蹄;2-制动凸轮;3-制动鼓;4-回位弹簧;5-制动蹄;6、7-支承销
2 制动气压的确定
2.1 制动时车轮的受力分析
图2所示为制动时一个车轮的受力分析简图。制动时由于传动系统已脱开,车轮不再受发动机传来的扭矩作用,但与车轮相连接的各旋转零件仍然有惯性力矩Mj,滚动阻力矩Mf,以及由制动器产生的制动力矩M作用在车轮上,还有由于工程机械的惯性引起的轮轴对车轮的作用力F,此外作用在车轮上的力还有驱动桥上的动负荷Gd,路面对车轮的反作用力Z,以及与行驶方向相反的切向反作用力Pb。
Pb就是轮胎与地面之间的滚动或滑动摩擦阻力,f为摩擦系数。
对车轮中心取矩,∑M(O)=0,
即
式中Mj——惯性力矩;
Mf——滚动阻力矩;
Pb——轮胎与地面之间的摩擦阻力;
Rk——轮胎半径。
在实际的制动过程中,滚动阻力矩Mf是由于地面的微小变形引起的,影响很小,一般可省略不计。再假设制动力矩达到极限值,即车轮被抱死,停止旋转而发生滑移时,Mj=0,Mf=0,
由(1)、(2)得
fmax就是轮胎与地面的滑动摩擦系数,即制动力矩已达最大值
此时将出现两个问题,一是由于轮胎与地面局部摩擦发热,附着系数将急剧降小,从而使制动效果降低,二是车轮滑移时,失去承受侧向力的能力,从而使搅拌车在制动时的方向稳定性受到破坏,因此抱死车轮使轮胎与地面滑移的制动工况并不是制动效果的最佳工况,理想的最佳制动工况应是车轮即将抱死而未抱死,轮胎临近滑移而仍沿路面滚动的工况,这就是充分发挥制动力的最佳工况。
即
2.2 制动力矩的计算
2.2.1 对制动蹄的受力分析
假设由制动凸轮施加在制动蹄端的力为F1、F2(见图3),力的方向与接触面垂直,制动时制动鼓对制动蹄产生反作用力,这个反作用力的合力分别集中在左右制动蹄的B1、B2处,它的大小分别为P1、P2,在P1、P2作用下就会产生摩擦力Q1、Q2,摩擦力的方向沿制动鼓的切线方向,制动时回位弹簧的伸长量为∆Y,则回位弹簧作用在制动蹄上的力分别为K∆Y(K为弹性系数)。(下标为1的参数为左侧的主动紧蹄的受力参数,下标为2的参数为右侧的从动松蹄的受力参数)。
根据围绕支承销A1、A2的力矩平衡关系可得:∑M(A)=0,即
将(5)、(6)相加得:
其中(P2C2+Q2R)就等于右制动蹄作用于车轮上的制动力矩M1,(Q1R-P1C1)就等于左制动蹄作用于车轮上的制动力矩M2。一个车轮受到的总制动力矩即为
2.2.2 对制动凸轮和摇臂的受力分析
图4所示为制动凸轮和摇臂的受力分析图。F1、F2为制动蹄作用在凸轮上的力,T为制动缸活塞杆作用在摇臂末端的力,O1、O2为凸轮与摇臂铰点受到的支座反力沿X轴、Y轴的分力。
其中P为制动气压的压强,D为制动缸的有效直径,K为弹簧缸中回位弹簧的弹性系数,∆X为回位弹簧被压缩的位移。
根据力矩平衡条件应有:
即
由图中三角形函数关系可得:
由于F1、F2作用点对称于凸轮,所以
由于凸轮相对于制动鼓和摇臂而言,体积很小,因此在近似计算中可作如下假设:
由(7)、(14)可得:
由(10)、(15)可得:
由(12)、(13)可得:
由(11)、(17)可得:
由(8)、(16)、(18)、(19)可得:
这就是一个车轮受到的制动力矩,所有车轮受到的总制动力矩Mz即为:
n为被制动的车轮数。
2.2.3 整车制动所需的制动力矩
以初速度V行驶的工程机械,在制动距离S以内制动停车所需要的减速度为:
制动系的性能首先是以制动时制动器能使工程机械达到减速度为标志,根据工程机械制动性的主要指标,紧急制动时,最大减速度一般为7～8m/s2,普通制动时,减速度一般为3～4m/s2,但在实际制动时,除紧急制动外,通常不应使减速度大于1.5～2.5m/s2,否则不仅会使驾驶员感到不舒服或发生危险,而且还会增加轮胎磨损。制动距离一般是指通过道路试验测得的实际制动距离,它是采取紧急制动时,从踩下制动踏板到完全停车所经过的距离,按照交通部颁发的《机动车制动检验规范(试行)》规定,在坡度不大于±1%的砼或沥青路面上,工程机械时速20km时的制动距离为4.2m。
根据牛顿运动定律:F=Ma。式中F为运动物体所受的合外力,M为运动物体的质量,a为运动物体受到合外力后的减速度,对制动中的工程机械而言,其受到的合外力有地面施加给工程机械的制动力和风阻,风阻很小,可省略不计。
即
式中F为工程机械受到的总制动力,G为工程机械的总重量,上式两边同乘以Rk即得:
式中Rk为轮胎半径,所以FRk即为工程机械所受的制动力矩,要使工程机械产生合理的制动,必须满足:Mz>FRk。
2.2.4 结论
根据以上分析最佳制动工况应是:
即
将上式整理后得: