制动器的抗热衰退能力,反映了汽车高速行驶或下长坡连续制动时制动效能保持的程度。
1.制动器热衰退的原因
制动时,汽车的行驶动能转化为车轮制动器摩擦副和车轮-路面摩擦副的摩擦热能,使制动器温度升高。汽车长时间进行强度较大的制动时(如下长坡连续制动或高速制动),制动器的温度常在300℃以上,有时甚至能达到600~700℃。温度升高后,制动摩擦片性能下降,制动器摩擦副的摩擦因数减小,所产生的摩擦力矩和制动力减小(图5-9),制动效能降低。这种现象称之为制动器的热衰退。制动器温度升高后能否保持足够的制动效能,是评价汽车制动性能的重要方面。特别是山区行驶的货车和高速行驶的轿车,因制动器制动强度大,更应有较好的抗热衰退性能。
制动器抗热衰退性能一般用一系列连续制动时制动效能的保持程度来衡量。根据国家行业标准,制动器抗热衰退性能应满足的要求为:以一定车速连续制动15次,每次的制动强度为3.0m/s2,最后的制动效能应不低于规定的冷试验制动效能(5.8m/s2)的60%(在制动踏板力相同的条件下)。
图5-9 温度对摩擦因数和制动力的影响
a)温度对摩擦因数的影响 b)温度对制动力的影响
1—鼓式制动器摩擦材料 2—盘式制动器摩擦材料(www.daowen.com)
2.影响制动器的抗热衰退性能的因素
抗热衰退性能与制动器摩擦副材料及制动器结构形式有关。
一般制动器的制动鼓、制动盘由铸铁制成,而制动摩擦片由石棉、半金属材料制成。正常制动时,制动器摩擦副的温度在200℃左右,摩擦副的摩擦因数为0.3~0.4。但在更高的温度时,摩擦因数会有很大降低而出现热衰退现象。
制动效能因数指制动器单位制动轮缸推力所产生的制动器摩擦力,用制动效能因数Kef与摩擦因数μ的关系曲线可说明各种类型制动器的效能及其稳定程度,如图5-10所示。双向自动增力蹄及双领蹄制动器,由于结构上的几何力学的关系产生增力作用,具有较大的制动效能因数。摩擦因数变化时,制动效能按非线性关系迅速改变。因此,摩擦因数的微小改变,能引起制动效能大幅度变化,即制动器的稳定性差。双从蹄制动器情况与之相反。领、从蹄式制动器介于两者之间。盘式制动器的制动效能虽没有鼓式制动器大,但制动效能恒定性好。高强度制动时,摩擦材料的摩擦因数虽有下降,但对制动效能影响不大。同时盘式制动器和鼓式制动器相比,反应时间短且不会因为热膨胀而增大制动间隙。因此,盘式制动器具有较好的抗热衰退性能。
图5-10 制动效能因数曲线
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