概念簡介
制動力矩是由制動器產生的力矩,其作用是使車輪的轉速下降,最終使汽車減速直至停車;在下坡行駛時,使汽車保持適當的穩定車速;此外,還可使汽車可靠地停在原地或坡道上。
影響因素
影響制動器制動力矩的因素比較多,比如制動器的結構尺寸、制動器中摩擦材料的性能、摩擦材料法向壓力的大小、制動器摩擦片的工作狀態(是否進水、進油)等都會影響到制動器的制動力矩。
一般來說,制動器的結構尺寸對制動力矩的影響非常大。對於鼓式制動器,輸入力(制動輪缸對制動蹄的推力)越大,制動鼓內徑越大,制動力矩越大,且散熱能力也越強。對於鉗盤式制動器,夾緊力越大、制動盤半徑越大(其實是制動盤的有效半徑越大),則制動力矩越大。事實上,由於制動器空間結構的限制以及材料力學性能的制約,輸入力、夾緊力、制動鼓直徑、制動盤半徑等參數不可能無限大,而是有一定限度的。
摩擦材料的性能對制動力矩起著至關重要的作用,因為制動力矩正是靠摩擦材料的摩擦作用產生的。一般而言,如果摩擦材料的摩擦因數大一些,則在相同條件下,制動力矩也會大一些。但是摩擦材料的選用受到摩擦材料的可靠性、成本、環保法規等限制。
如果制動器摩擦片間進水、進油,一般會導致摩擦因數的變小,進而使得制動力矩下降。
對於電渦流緩速器,其制動力矩與其結構參數有關,如轉子盤的內外徑、鐵心的直徑等;與材料的電阻率和相對磁導率有關,且隨著材料電阻率的增大和相對磁導率的增大,制動矩減小。如果上述參數保持不變,則制動力矩與轉速的1/2冪成正比。
制動力矩分析
構造
要改進制動力矩,先分析制動力矩的構成(圖1)。ADB制動由氣室頂桿1推動壓力臂2(即增力機構),壓力臂通過回位座3推動內摩擦片6,內摩擦片頂在制動盤5後,通過卡鉗體7的滑動,接觸外摩擦片4,從而抱死制動盤,形成制動。
原理
按圖1所示結構,制動器制動力矩大小: M=Fi2μηr① 式中,F-氣室推力;i-壓力臂增力比;μ-摩擦係數;η-效率;r-制動器制動半徑。 從圖上可以看出,ADB整體傳遞機構簡單,制動力傳遞效率高。影響制動力矩的因素主要有以下幾點: (1)氣室推力F; (2)增力比i; (3)制動器制動半徑r; (4)摩擦係數μ。 其中氣室推力和增力比兩項的影響性質相同,即增加制動輸入力,制動器制動半徑是設計尺寸,受輪輞尺寸和制動器外形尺寸的約束,摩擦係數與選擇的摩擦材料的特性有關。
產品改進
考慮到國內鑄造工藝和材料水平,結合國外先進產品結構進行改進。通過單推桿改雙推桿,增大加力面積,改善壓應力不均勻性,同時增加制動半徑(圖7),實際設計產品制動半徑達到173mm。重新設計壓力臂和壓力比,控制制動輸入力。根據理論計算輸入力,協調摩擦片廠家,設計合理的摩擦片成分。
改進後的制動器摩擦片面積適當增加,壓力臂壓力比小於20,制動半徑增加了5mm。初步設計制動力矩為2.2萬N·m,實際試驗表明制動力矩達到2.1萬N·m以上,增加制動力矩效果明顯。 五、結束語 通過對影響制動力矩大小的關鍵因素進行具體的分析,科學地提出增加制動力矩的方法,實際運用於國內制動器廠家產品的改進,具有重要意義。