汽車制動高溫失效對策研究

張偉

摘要：本文對汽車交通事故的現(xiàn)狀進行了簡單的介紹。對引起汽車交通事故的原因做了簡單闡述，對主要原因制動高溫失效做了重點分析，并提出了解決的方法。

關鍵詞：交通事故制動失效高溫失效

20世紀90年代以來，我國的公路建設進入了一個嶄新的時期，截至2015年底，我國機動車保有量突破2.8億輛，全國公路通車總里程達到457萬公里。不斷擴張的道路網(wǎng)也在吞噬著寶貴的土地資源。另外，最為嚴重、最為明顯的就是交通事故的頻繁發(fā)生。由于各種因素，導致我國交通事故死亡人數(shù)居高不下，每年死于交通事故的人數(shù)達到10萬以上，居世界第一位。而山區(qū)重載車輛由于制動失效導致的交通事故又占了非人為因素交通事故的絕大部分。

一、制動失效定義

制動失效指的是由于制動器不能正常工作而引起的制動效能明顯下降的現(xiàn)象。通俗地講，就是我們常說的剎車失靈。

二、造成制動失效的原因

1、磨損：鼓式制動器的制動主要是靠汽車上的非旋轉(zhuǎn)元件—制動蹄片與旋轉(zhuǎn)元件—制動鼓相互摩擦而使車輛制動。在正常的行車過程中，兩者之間留有一定的間隙，是不接觸的，如果間隙之中存在有雜物，例如沙子，在制動過程中就會導致制動蹄片的磨損，時間久了，就會影響汽車的制動性能。

2、制動器進水：汽車在下雨天或泥濘的路面上行駛時，制動器摩擦表面會浸水，會因水的潤滑作用而使摩擦系數(shù)急劇減小而發(fā)生所謂的“水衰退”現(xiàn)象，同時也有部分泥沙、污泥等進入制動器工作表面，對制動器的摩擦片表面有著磨損的作用。

3、制動器發(fā)熱（即高溫汽車制動失效）：就是汽車由于高溫條件下所引起的汽車制動系統(tǒng)各個部件工作性能的下降或不穩(wěn)定而引發(fā)的汽車制動性能下降的現(xiàn)象。

綜合上述三個導致制動失效的原因，磨損可以經(jīng)常檢查更換，制動器進水產(chǎn)生的“水衰退”現(xiàn)象對制動失效的影響非常小，而制動器發(fā)熱則是制動失效的最常見和最惡劣的原因。因此，制動器發(fā)熱失效是行車中最需要解決的一個重大問題。

三、汽車制動高溫失效

當汽車下長坡連續(xù)使用制動或高速行駛時采取緊急制動時，制動器的工作溫度會上升過高，由于機械、物理、化學三種因素的作用，制動器的摩擦系數(shù)會變小，使得摩擦力矩顯著降低，從而使汽車的制動效能明顯下降，這種現(xiàn)象稱作制動效能的熱衰退。

從能量觀點看，汽車的制動過程是將汽車的機械能（動能和勢能）的一部分或全部，通過制動器的摩擦轉(zhuǎn)化為熱能，并向大氣耗散的過程。能量的這種轉(zhuǎn)換和耗散就使汽車制動器摩擦發(fā)熱，溫度升高，摩擦系數(shù)下降，并產(chǎn)生磨損，從而影響汽車的制動性能和制動器壽命。

鼓式制動器中常以石棉摩擦材料做摩擦片，以鑄鐵材料做制動鼓。在摩擦片里含有大量的有機化合物，這些化合物在生產(chǎn)過程中被固定下來。在制動過程中，只要制動器的溫度不超過摩擦片的最高工作溫度，制動效能就會相對穩(wěn)定。在制動過程中，當摩擦副溫度升高到一定程度時，石棉摩擦材料中的有機物會開始氣化，分解出一些氣體和液體，在擠壓界面上產(chǎn)生擠壓力，降低了有效接觸壓力，當其溫度超過300℃后，石棉分解出焦油狀物，在摩擦表面起到潤滑作用，使摩擦片摩擦系數(shù)就會出現(xiàn)非穩(wěn)定的大幅下降，出現(xiàn)熱衰退現(xiàn)象，而在溫度達到800℃時，石棉就會脫去結(jié)晶水而分解，助長了熱衰退現(xiàn)象。這主要是因為摩擦片里的有機化合物受熱分解，所產(chǎn)生的氣體和液體析出，并存在于摩擦片和制動鼓之間，起著潤滑膜的作用，導致摩擦系數(shù)變小。即使在相同踏板力的作用下，摩擦力矩也會顯著降低。此外制動鼓或者制動盤的材料成分、質(zhì)量、金相組織、硬度以及制動鼓或制動盤的結(jié)構對其熱衰退也有一定的影響。制動過程中，如果制動鼓或者制動盤的溫度上升過高，將會受熱膨脹、軟化甚至其金相組織也發(fā)生變化。一般情況下是隨著溫度的升高，摩擦系數(shù)增加，當?shù)竭_最大值時，溫度繼續(xù)升高，摩擦系數(shù)反而下降；另一方面，制動鼓受熱膨脹，使制動鼓或制動盤與摩擦片間的間隙增大，制動時的踏板行程也相應增長。導致制動器的靈敏性下降，制動鼓或制動盤軟化，金相組織發(fā)生變化，或者制動鼓或制動盤與摩擦片表面之間配對材料的性質(zhì)發(fā)生改變，也是導致制動效能下降的原因之一。

四、基本的解決方法

防止汽車制動鼓溫度過高的方法有很多，最常用的主要有以下幾種。

1、把汽車放在陰涼的地方，自然降溫。這是最簡單的方法，不需要任何附加裝置就能夠?qū)崿F(xiàn)制動鼓的降溫。

2、盡量少利用制動，采取中低速行車，提早動作因為緊急制動會對汽車制動系和整個汽車地盤產(chǎn)生巨大的破壞作用。還可以采用輔助制動，如：排氣制動、汽車緩速裝置等。

3、禁止超載。隨著汽車技術的發(fā)展，汽車不斷向著高速重載方面發(fā)展，在此條件下的頻繁制動，或長時間制動對汽車制動鼓的使用壽命提出了新的挑戰(zhàn)。目前，重型汽車的制動器基本上以機械式摩擦制動的方式為主。其中后橋所承擔的負荷制動卻分別占了整車制動負荷的60%-70%?？梢哉f，后橋制動器性能的好壞關系到整車制動性能的好壞。而如果車輛超載，再加上頻繁制動，會造成制動力矩的負荷明顯增大，制動器升溫明顯加快，可使制動器摩擦副的溫度達300℃-400℃，有的甚至高達900℃，此時制動器摩擦副的摩擦系數(shù)會急劇下降，使制動效能迅速下降而發(fā)生熱衰退現(xiàn)象。我國超載現(xiàn)象十分嚴重，重型載重車輛制動鼓提早失效現(xiàn)象嚴重。比如陜西重汽生產(chǎn)的斯太爾汽車標準載重為8噸，但經(jīng)過改裝后能載80噸以上，東風153通過改裝后，承載一股在30-100噸，由于制動力矩大且制動頻繁，制動鼓的負荷很大。而且在礦區(qū)一般是道路不平，山高路陡，對制動鼓的破壞特別大，加快了制動鼓的早期失效。

4、采用制動器降溫措施。汽車在行駛過程中不可能不利用制動，尤其使在車流量比較密集的城市道路和山區(qū)道路上，經(jīng)常會頻繁地用到制動。頻繁制動或長時間剎車，制動鼓的溫度可以達到900℃以上，在我國現(xiàn)在一般是采用自動淋水降溫裝置。此裝置雖然優(yōu)缺點皆有，但自從有了此裝置后，大大降低了我國山區(qū)道路的事故發(fā)生率。

總之，在山路漫長的我國南方地區(qū)，我們通過以上的各種措施，可以大大的減少重載車輛交通事故的發(fā)生幾率，挽回數(shù)以億計的財產(chǎn)和生命的損失。