式中 ?——汽车回转质量换算系数;
ma——汽车总质量;
m/s;计算时轿车取v1?100km/h(27.8m/s);v1,v2——汽车制动初速度与终速度,总质量3.5t以下的货车取v1=80km/h(22.2m/s);总质量3.5t以上的 货车取v1=65km/h(18m/s);
j——制动减速度,m/s,计算时取j=0.6g; t——制动时间,s;
Al,A2——前、后制动器衬片(衬块)的摩擦面积;
2
?——制动力分配系数。
在紧急制动到v2?0时,并可近似地认为??1,则有
1mav12e1??
22tA11mav12e2?(1??)22tA2(1-14)
鼓式制动器的比能量耗损率以不大于1.8W/mm为宜,但当制动初速度v1低于式
2
(1-13)下面所规定的v1值时,则允许略大于1.8W/mm。轿车盘式制动器的比能量耗散
2
率应不大于6.0W/mm。比能量耗散率过高,不仅会加速制动衬片(衬块)的磨损,而且可能引起制动鼓或盘的龟裂。
磨损特性指标也可用衬片(衬块)的比摩擦力即单位摩擦面积的摩擦力来衡量。 单个车轮制动器的比摩擦力为 Ff0?(1-15)
式中,
2
TfRA
Tf——单个制动器的制动力矩;
R——制动鼓半径(或制动盘有效半径); A——单个制动器的衬片(衬块)摩擦面积。
当制动减速度j=0.6g时,鼓式制动器的比摩擦力Ff0以不大于0.48N/mm为宜。 亦可采用摩擦衬片与制动鼓间的平均压力qp作为衡量磨损的指标,即 qp?式中,
N——摩擦衬片与制动鼓间的法向力; A——摩擦衬片的摩擦面积。
磨损和热的性能指标也可用衬片在制动过程中由最高制动初速度至停车所完成的单位衬片(衬块)面积的滑磨功即比滑磨功Lf,来衡量:
2mavamax Lf??[Lf]
2A?2
N?[qp] A(1-16)
式中,
ma——汽车总质量,kg; vamax——汽车最高车速,m/s;
AΣ——车轮制动器各制动衬片(衬块)的总摩擦面积,cm;
[Lf]——许用滑磨功,对轿车取[Lf]=1000~1500J/cm;对客车和货车取[Lf]
22
=600~800J/cm。
2
制动器的热容量和温升的核算
应核算制动器的热容量和温升是否满足如下条件:
(mdcd?mhch)?t?L (1-17)
式中,
md——各制动鼓(盘)的总质量;
mh——与各制动鼓(盘)相连的受热金属件(如轮毂、轮辐、轮辋、制动钳体等)的
总质量;
cd——制动鼓(盘)材料的比热容,对铸铁c=482J/(kg·K),对铝合金c=880J/
(kg·K);
ch——与制动鼓(盘)相连的受热金属件的比热容;
?t——制动鼓(盘)的温升(一次由va=30km/h到完全停车的强烈制动,温升不应超
过15℃);
L——满载汽车制动时由动能转变的热能,因制动过程迅速,可以认为制动产生的热能全部为前、后制动器所吸收,并按前、后轴制动力的
分配比率分配给前、后制动器,即
2vaL1?ma?
22vaL2?ma(1??)
2
五、制动器主要零件的结构设计
1.制动鼓
制动鼓应具有高的刚性和大的热容量,制动时其温升不应超过极限值。制动鼓的材料与摩擦衬片的材料相匹配,应能保证具有高的摩擦系数并使工:作表面磨损均匀。中
型、重型货车和中型、大型客车多采用灰铸铁HT200或合金铸铁制造的制动鼓(图44(b));轻型货车和一些轿车则采用由钢板冲压成形的辐板与铸铁鼓筒部分铸成一体的组合式制动鼓(图44(b));带有灰铸铁内鼓筒的铸铝合金制动鼓(图44(c))在轿车上得到了日益广泛的应用。铸铁内鼓筒与铝合金制动鼓本体也是铸到一起的,这种内镶一层珠光体组织的灰铸铁作为工作表面,其耐磨性和散热性都很好,而且减小了质量。
制动鼓在工作载荷作用下会变形,致使蹄鼓间单位压力不均匀,且会损失少许踏板行程。鼓筒变形后的不圆柱度过大容易引起自锁或踏板振动。为防止这些现象需提高制动鼓的刚度。为此,沿鼓口的外缘铸有整圈的加强肋条,也有的加铸若干轴向肋条以提高其散热性能。
制动鼓相对于轮毂的对中如图44所示,是以直径为dc的圆柱表面的配合来定 位,并在两者装配紧固后精加工制动鼓内工作表面,以保证两者的轴线重合。两者装配后需进行动平衡。许用不平衡度对轿车为15~20N·cm;对货车为30—40N·cm。
制动鼓壁厚的选取主要是从刚度和强度方面考虑。壁厚取大些也有助于增大热容 量,但试验表明,壁厚从11mm增至20mm,摩擦表面平均最高温度变化并不大。一般铸造制动鼓的壁厚:轿车为7~12mm,中、重型货车为13~18mm。制动鼓在闭口一侧可开小孔,用于检查制动器间隙。
2.制动蹄
轿车和轻型、微型货车的制动蹄广泛采用T形型钢辗压或钢板冲压—焊接制成;大吨位货车的制动蹄则多用铸铁、铸钢或铸铝合金制成。制动蹄的断面形状和尺寸应保证其刚度好,但小型车钢板制的制动蹄腹板上有时开有一、两条径向槽,使蹄的弯曲刚度小些,以便使制动蹄摩擦衬片与鼓之间的接触压力均匀,因而使衬片磨损较为均匀,并减少制动时的尖叫声。重型汽车制动蹄的断面有工字形、山字形和Ⅱ字形几种。制动蹄腹板和翼缘的厚度,轿车的约为3—5mm;货车的约为5~8mm。摩擦衬片的厚度,轿车多用4.5~5mm;货车多在8mm以上。衬片可以铆接或粘接在制动蹄上,粘接的允许其磨损
厚度较大,但不易更换衬片;铆接的噪声较小。
3.制动底板
制动底板是除制动鼓外制动器各零件的安装基体,应保证各安装零件相互间的正确位置。制动底板承受着制动器工作时的制动反力矩,故应有足够的刚度。为此,由钢板冲压成形的制动底板都具有凹凸起伏的形状。重型汽车则采用可锻铸铁KTH 370—12的制动底座以代替钢板冲压的制动底板。刚度不足会导致制动力矩减小,踏板行程加大,衬片磨损也不均匀。
4.支承
自由度制动蹄的支承,结构简单,并能使制动蹄相对制动鼓自行定位。为了使具有支承销的一个自由度的制动蹄的工作表面与制动鼓的工作表面同轴心,应使支承位置可调。例如采用偏心支承销或偏心轮。支承销由45号钢制造并高频淬火。其支座为可锻铸铁(KTH 370—12)或球墨铸铁(QT 400—18)件。青铜偏心轮可保持制动蹄腹板上的支承孔的完好性并防止这些零件的腐蚀磨损。
具有长支承销的支承能可靠地保持制动蹄的正确安装位置,避免侧向偏摆。有时在制动底板上附加一压紧装置,使制动蹄中部靠向制动底板,而在轮缸活塞顶块上或在张开机构调整推杆端部开槽供制动蹄腹板张开端插入,以保持制动蹄的正确位置。
5.制动凸轮
制动系采用的凸轮式制动蹄张开机构,其结构简单,在车轮制动器中布置方便。凸轮由45号钢制。
6.制动钳
制动钳由可锻铸铁K丁H370—12或球墨铸铁QT400—18制造,也有用轻合金制造的,可做成整体的,也可做成两牛并由螺栓连接。其外缘留有开口,以便不必拆下制动钳便可检查或更换制动块。制动钳体应有高的强度和刚度。一般多在钳体中加工出制动油缸,也有将单独制造的油缸装嵌入钳体中的。为了减少传给制动液的热量,多将杯形活塞的开口端顶靠制动块的背板。有的活塞的开口端部切成阶梯状,形成两个相对且在同一平