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制动鼓的基本形状呈鼓型,在安装面有连接孔,如图2所示。
按照制造方式的不同,制动鼓的结构主要有以下三种,如图3所示。
制动鼓由高强度灰铸铁或含有Cr的合金铸铁整体铸成。这种制动鼓结构简单、加工方便、热容量大,但质量较大,多用于中、重型汽车。
制动鼓由钢板冲压的鼓盘与铸铁鼓圈两部分组成一体,质量较小,多用于轿车和轻型汽车。
制动鼓主体为轻合金材料(如铝合金等),内衬入铸铁衬圈。这种制动鼓不仅质量小,散热性也很好,多用于轿车。
制动鼓设计不当,受热时易变性;制动鼓受力不平衡,也会产生机械变形,使蹄与鼓接触不良,导致踏板力和行程增大;制动鼓工作面的不圆度过大时,还会引起自锁并产生振动、噪声。因此制动鼓应有足够的壁厚,并在外表面靠近开口部位铸出周向或轴向的加强筋以提高强度。这些加强筋又起散热的作用,可减低摩擦面温度、缩短制动器冷却时间,使能量容量提高35%~40%。
制动鼓工作面一般在与轮毂装配后,以轴承孔定位进行精加工。微型轿车要求工作面的圆度和同轴度公差≤0.03mm,径向跳动量≤0.05mm,静不平衡量≤1.5N·cm。
制动器是制动系统中用以产生阻碍车辆运动或运动趋势制动力的部件。汽车制动器除各种缓速装置以外,几乎都是利用固定元件与旋转元件工作表面的摩擦产生制动力矩的摩擦制动器。
目前,各类汽车广泛采用的摩擦制动器根据旋转元件的不同可分为鼓式和盘式两大类。它们之间的区别在于:鼓式制动器摩擦副中的旋转元件为制动鼓,以其圆柱内表面为工作表面;盘式制动器摩擦副中的旋转元件为圆盘状的制动盘,以其两端面为工作表面。
鼓式是从内向外顶,盘式是从外向内夹,同样尺寸,鼓式优点是刹车力大,但热衰减快,所以大货车都是鼓刹,盘式优点是散热好,热衰减少,但刹车力小,只能在小车上用,这两种刹车刚好是优缺点互换
70%,制动带摩擦垫片与制动轮实际接触面积应大于理论接触面积的 70%
制动时间快,接线方便,无需在整流器直流侧接入触点,就可实现快速制动。主要减少制动电磁阻力,能减电机制动时间;普通制动属于慢速制动
制动有道助安全——盘、鼓制动器之“争”
引擎让车辆纵横驰骋,设计让汽车融入了时尚元素,新能源为汽车增添了一抹清洁的绿。抛开车辆的华丽外表,它还拥有强大的科技支撑。在具有运动气息或者时尚韵味的轮辋之内,隐藏着深谙安全之道的制动系统。它的存在让车辆的行驶可控有度,让生命在张扬运动的同时多了一份安全的保障。制动得当,方可助安全一臂之力。
制动鼓用含锡蠕墨铸铁的冲击韧性
研究了不同锡含量蠕墨铸铁的冲击韧性及冲击断口形貌。结果表明:锡主要以固溶的形式均匀分布在基体组织中,在石墨中的分布相对较少;随着锡含量增多,蠕墨铸铁的冲击韧性先增大后减小,锡质量分数为0.057%时,冲击功最高,为9.11J;锡质量分数为0.003%和0.121%蠕墨铸铁的冲击断口为典型的解理断裂,断口上存在扇形河流花样,游离渗碳体和粗大的蠕虫状石墨易成为裂纹源;锡质量分数为0.028%和0.057%蠕墨铸铁的冲击断口上无解理面,为准解理断裂;适量的锡可提高蠕墨铸铁的冲击韧性,但过量后会使冲击韧性迅速恶化。
鼓式制动也叫块式制动,是靠制动块在制动轮上压紧来实现刹车的。鼓式制动是早期设计的制动系统,其刹车鼓的设计1902年就已经使用在马车上了,直到1920年左右才开始在汽车工业广泛应用。鼓式制动器的主流是内张式,它的制动块(刹车蹄)位于制动轮内侧,在刹车的时候制动块向外张开,摩擦制动轮的内侧,达到刹车的目的。相对于盘式制动器来说,鼓式制动器的散热要差许多,鼓式制动器的制动力稳定性差,在不同路面上制动力变化很大,不易于掌控。而由于散热性能差,在制动过程中会聚集大量的热量。制动块和轮鼓在高温影响下较易发生极为复杂的变形,容易产生制动衰退和振抖现象,引起制动效率下降。另外,鼓式制动器在使用一段时间后,要定期调校刹车蹄的空隙,甚至要把整个刹车鼓拆出清理累积在内的刹车粉。当然,鼓式制动器也并非一无是处,它造价便宜,刹车力大,而且符合传统设计。四轮轿车在制动过程中,由于惯性的作用,前轮的负荷通常占汽车全部负荷的70%-80%,前轮制动力要比后轮大,后轮起辅助制动作用,因此轿车生产厂家为了节省成本,就采用前盘后鼓的制动方式。不过对于重型车来说,由于车速一般不是很高,刹车蹄的耐用程度也比盘式制动器高,制动力大,因此许多重型车仍使用四轮鼓式的设计。
鼓式制动器的旋转元件是制动鼓,固定元件是制动蹄,制动时制动蹄在促动装置作用下向外旋转,外表面的摩擦片压靠到制
动鼓的内圆柱面上,对鼓产生制动摩擦力矩。
凡对蹄端加力使蹄转动的装置统称为制动蹄促动装置,制动蹄促动装置有轮缸、凸轮和楔。
以液压制动轮缸作为制动蹄促动装置的制动器称为轮缸式制动器;以凸轮作为促动装置的制动器称为凸轮式制动器;用楔作为促动装置的制动器称为楔式制动器。
卡车上常用的刹车就两种,鼓刹和盘刹,按趋势盘刹会成逐步取代鼓刹成为主流。可是解放卡车配置表上又多出一种“楔式制动器”,看名字感觉很厉害的样子。实际上楔式制动器也还是鼓刹,只是结构上和普通的鼓刹有点区别。
看上去像盘刹的楔式制动器
目前气刹车型用的鼓刹都是用凸轮转动推开刹车片压紧在刹车鼓上,刹车的时候分泵推杆推动制动调整臂带动凸轮转动。
普通鼓刹原理图
普通鼓刹凸轮转动张开刹车片
楔式制动器没有凸轮,直接利用锥面楔入使刹车片张开,制动分泵横向布置,工作原理很简单。
通过工作原理不难发现楔式制动器只不过是换一种方式推开刹车片,大部分原理和普通鼓刹没有区别。楔式制动器的整个结构相对来说比较密封,可以减少灰尘杂质进入其中,一些特种车和军车也会选择使用楔式制动器。
楔式制动器
由于楔式制动器结构更精简,制动分泵的力直接传递到刹车片上,制动效率更高一点,整个系统的重量也更轻。根据解放的数据,一辆6x4牵引车前后轮全部换成楔式制动器可以减重55公斤。
经常接触日系卡车的人对楔式制动器应该不陌生,在日系卡车上应用比较广泛,甚至早期的欧洲卡车也有使用过楔式制动器,不过那都是近20年前的事情了。楔式制动器之所以曝光率低是因为它的性能介于普通鼓刹和盘刹之间, 成本也是介于普通鼓刹很盘刹之间,属于夹缝中生存的产品。
使用楔式制动器的五十铃
2002年款第一代依维柯Stralis曾使用过楔式制动器。
使用楔式制动器的依维柯Stralis
楔式制动器再怎么优化也还是鼓刹,没有办法从根本上解决鼓刹散热效果差、不能高频动作等缺点,特别是现在制动系统电子化的趋势已经很明显,在ABS时代鼓刹还能使用,到了EBS系统上鼓刹就无能为力了,响应迅速的盘刹才是最终的选择。
盘刹
国内不同地区的维修人员水平高低不齐,楔式制动器真正应用起来零配件供应、维修保养能不能跟上都是一个很大的问题,就怕有些保守用户用不惯又自费更换成普通的鼓刹。
解放体量虽然大,想要把楔式制动器推广起来几乎没可能,现在选择楔式制动器只不过是在轻量化、性能和成本之间取一个中间值,等盘刹成本下降会毫不犹豫的抛弃楔式制动器。一开始就注定了楔式制动器的“悲惨”结局。
图/文:陈接锋