制動(dòng)間隙自動(dòng)調(diào)整臂潤(rùn)滑脂的研制

嚴(yán)軍表 朱國(guó)靖 楊操

江蘇龍?bào)纯萍脊煞萦邢薰?/p>

針對(duì)制動(dòng)間隙自動(dòng)調(diào)整臂的實(shí)際工況，通過(guò)對(duì)基礎(chǔ)油、稠化劑和添加劑的篩選，研制了一種具有突出的膠體安定性的制動(dòng)間隙自動(dòng)調(diào)整臂潤(rùn)滑脂（稠度等級(jí)為NLGI 2號(hào)）。現(xiàn)場(chǎng)臺(tái)架試驗(yàn)結(jié)果表明，產(chǎn)品加注7 d后未出現(xiàn)析油現(xiàn)象，能夠滿足制動(dòng)間隙自動(dòng)調(diào)整臂的用脂需要。

制動(dòng)間隙自動(dòng)調(diào)整臂在國(guó)外是一個(gè)比較成熟的重型車制動(dòng)配件，歐美一些汽車工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家早已將制動(dòng)間隙自動(dòng)調(diào)整臂作為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)件使用[1]。隨著我國(guó)汽車工業(yè)的發(fā)展及公路狀況的改善，汽車的載重量及車速都有了較大的提高，用戶對(duì)汽車的制動(dòng)性能越來(lái)越重視，要求也越來(lái)越高，制動(dòng)間隙自動(dòng)調(diào)整臂得到了推廣和應(yīng)用。

制動(dòng)間隙自動(dòng)調(diào)整臂因其所具有的優(yōu)點(diǎn)，在汽車行業(yè)的應(yīng)用將日益普及：

◇它能自動(dòng)保持摩擦片和制動(dòng)鼓之間間隙的恒定，所有車輪的制動(dòng)效果一致、穩(wěn)定，因而制動(dòng)迅速，安全可靠；

◇壓縮空氣損耗小，延長(zhǎng)了壓縮空氣機(jī)、制動(dòng)氣室和相應(yīng)部件的使用壽命；

◇安裝過(guò)程結(jié)束后，不再需要人工調(diào)節(jié)制動(dòng)間隙，減少維修次數(shù)，提高了經(jīng)濟(jì)效益[2]。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)現(xiàn)有制動(dòng)間隙自動(dòng)調(diào)整臂知名生產(chǎn)企業(yè)30余家，從2006年開(kāi)始，行業(yè)增長(zhǎng)率一直保持在30%以上，在2009年全行業(yè)總產(chǎn)量就達(dá)到了每月150萬(wàn)只。

目前，制動(dòng)間隙自動(dòng)調(diào)整臂生產(chǎn)廠家采用氣壓注射的方式，向離合彈簧齒輪接口處注入2號(hào)通用鋰基脂。但是在注入一定量潤(rùn)滑脂放置一晚后，由于制動(dòng)間隙自動(dòng)調(diào)整臂整體的密封性較好，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)“析水”的現(xiàn)象，在控制器周邊有油析出，容易造成污染。本文針對(duì)這一現(xiàn)象，開(kāi)發(fā)了適用于制動(dòng)間隙自動(dòng)調(diào)整臂的專用潤(rùn)滑脂。

制動(dòng)間隙自動(dòng)調(diào)整臂的特點(diǎn)及潤(rùn)滑要求

目前世界上專業(yè)生產(chǎn)制動(dòng)間隙自動(dòng)調(diào)整臂的最大廠家是瑞典Haldex公司，其全球市場(chǎng)占有率高達(dá)50%，其產(chǎn)品經(jīng)過(guò)二十多年的開(kāi)發(fā)、使用和完善，已經(jīng)十分成熟，并且在市場(chǎng)上得到廣泛的使用和認(rèn)可；而制動(dòng)間隙自動(dòng)調(diào)整臂的市場(chǎng)也在進(jìn)一步擴(kuò)大，在商用車、卡車、半掛車上的應(yīng)用進(jìn)一步提升。

使用制動(dòng)間隙自動(dòng)調(diào)整臂后，車輛行駛時(shí)具有如下特征：

◇確保車輪具有恒定的剎車間隙，剎車安全可靠；

◇制動(dòng)分泵推桿行程短，制動(dòng)迅速可靠；

◇制動(dòng)前制動(dòng)分泵推桿始終處于初始位置，確保了最佳的剎車力矩；

◇使所有車輪的制動(dòng)效果一致、穩(wěn)定；

◇減少了壓縮空氣的消耗量，延長(zhǎng)了空壓機(jī)、制動(dòng)分泵和壓縮空氣系統(tǒng)中其他部件的壽命；

◇減少材料消耗，延長(zhǎng)了剎車部件的使用壽命；

◇安裝使用方便，減少了人工維修次數(shù)，提高了經(jīng)濟(jì)效益；

◇調(diào)整機(jī)構(gòu)被封閉在殼體之內(nèi)受到很好的保護(hù)，從而避免了受潮、臟物及碰撞等。

制動(dòng)間隙自動(dòng)調(diào)整臂的結(jié)構(gòu)及工作環(huán)境分別見(jiàn)圖1、圖2。

隨著汽車零部件的使用要求越來(lái)越高，制動(dòng)間隙自動(dòng)調(diào)整臂廠家對(duì)潤(rùn)滑脂的要求也越來(lái)越高。通過(guò)對(duì)制動(dòng)間隙自動(dòng)調(diào)整臂生產(chǎn)環(huán)境及注脂條件的調(diào)研和考察，發(fā)現(xiàn)對(duì)潤(rùn)滑脂提出了如下性能要求：

◇具有一定的泵送性。由于采用氣壓注脂的方法，就要求潤(rùn)滑脂具有一定的稠度，否則會(huì)對(duì)泵送性存在影響；

◇具有較好的膠體安定性。在注脂過(guò)程中，由于密封條件良好，調(diào)整臂內(nèi)容易形成較大的壓強(qiáng)，致使?jié)櫥霈F(xiàn)析油的現(xiàn)象，從而對(duì)潤(rùn)滑脂的膠體安定性提出了較為苛刻的挑戰(zhàn)；

◇具有較好的低溫性能。這是因?yàn)橹苿?dòng)間隙自動(dòng)調(diào)整臂常在-20～80 ℃的環(huán)境溫度下，甚至是在-30～80 ℃下使用。

研制部分

研制指標(biāo)

制動(dòng)間隙自動(dòng)調(diào)整臂的工況對(duì)其使用的潤(rùn)滑脂提出了一定的要求，通過(guò)在對(duì)制動(dòng)間隙自動(dòng)調(diào)整臂工況分析的基礎(chǔ)上，制定了制動(dòng)間隙自動(dòng)調(diào)整臂潤(rùn)滑脂的研制指標(biāo)，見(jiàn)表1。

基礎(chǔ)油的選擇

在潤(rùn)滑脂組分中，基礎(chǔ)油的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大約為75%以上，在某些潤(rùn)滑脂品種中甚至達(dá)到97%。因此，基礎(chǔ)油對(duì)潤(rùn)滑脂產(chǎn)品的性能影響非常大，潤(rùn)滑脂的許多性能取決于基礎(chǔ)油的性質(zhì)。潤(rùn)滑脂的高低溫性能、蒸發(fā)損失、氧化安定性等多種性能都和基礎(chǔ)油有關(guān)。

圖1 制動(dòng)間隙自動(dòng)調(diào)整臂結(jié)構(gòu)

圖2 制動(dòng)間隙自動(dòng)調(diào)整臂工作環(huán)境

潤(rùn)滑脂基礎(chǔ)油可分為礦物油和合成油。礦物油是由石油煉制而得到的，易于獲得，因此價(jià)格相對(duì)較低，使用比較廣泛。而合成油是由化工原料通過(guò)化學(xué)反應(yīng)（如聚合、酯化等）而得到的，具有比礦物油更優(yōu)異的抗氧化性能和高低溫性能，但價(jià)格較為昂貴。

通過(guò)對(duì)制動(dòng)間隙自動(dòng)調(diào)整臂的實(shí)際使用工況和環(huán)境溫度可知，其所使用的潤(rùn)滑脂對(duì)基礎(chǔ)油的高低溫性能和氧化安定性有一定的要求。綜合考慮使用要求和成本，選擇礦物油作為潤(rùn)滑脂的基礎(chǔ)油，100 ℃運(yùn)動(dòng)黏度在90～140 mm2/s。通過(guò)對(duì)基礎(chǔ)油的篩選，選定了BO1、BO2、BO3作為基礎(chǔ)油使用，其理化性能指標(biāo)見(jiàn)表2。

稠化劑的選擇

稠化劑是潤(rùn)滑脂形成膠體結(jié)構(gòu)的骨架，決定著潤(rùn)滑脂的高溫性能、分油性能、機(jī)械穩(wěn)定性和流動(dòng)性等性能，其特殊的皂纖維結(jié)構(gòu)能夠起到吸附和固定基礎(chǔ)油的作用。常見(jiàn)的稠化劑種類有鈣皂、鋰皂、復(fù)合鋰皂、聚脲等，其中鋰皂稠化劑在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上應(yīng)用最為廣泛，能夠滿足多種工況要求，具有較好的高溫性能、機(jī)械穩(wěn)定性和膠體安定性。

制動(dòng)間隙自動(dòng)調(diào)整臂的工況條件對(duì)高溫性能和膠體安定性具有一定要求。綜合考慮指標(biāo)要求、生產(chǎn)成本以及工藝的穩(wěn)定性，采用鋰皂作為制動(dòng)間隙自動(dòng)調(diào)整臂潤(rùn)滑脂的稠化劑，能夠很好地滿足性能要求。結(jié)合對(duì)潤(rùn)滑脂泵送性的要求，確定潤(rùn)滑脂錐入度NLGI（美國(guó)潤(rùn)滑脂學(xué)會(huì)）級(jí)別為2號(hào)。

試驗(yàn)證明[3]，用12-羥基硬脂酸和硬脂酸按一定比例（如8:2～6:4）混合制成鋰基潤(rùn)滑脂，能夠兼顧稠化能力、膠體安定性和機(jī)械安定性。針對(duì)制動(dòng)間隙自動(dòng)調(diào)整臂對(duì)潤(rùn)滑脂分油性能的要求，對(duì)鋰皂稠化劑的組成進(jìn)行了考察比對(duì)，結(jié)果見(jiàn)表3。

表1 制動(dòng)間隙自動(dòng)調(diào)整臂潤(rùn)滑脂研制指標(biāo)

表2 幾種基礎(chǔ)油的理化性能

由表3可以看出，當(dāng)選擇稠化劑組合方案4時(shí)，潤(rùn)滑脂具有非常優(yōu)異的機(jī)械穩(wěn)定性、膠體安定性和高溫下稠度變化小的特點(diǎn)。

添加劑的選擇

抗氧劑

潤(rùn)滑脂的氧化主要取決于基礎(chǔ)油，并且由于皂基中含有金屬離子，有促進(jìn)基礎(chǔ)油氧化的作用，所以潤(rùn)滑脂比潤(rùn)滑油更加容易氧化。潤(rùn)滑脂常用的抗氧劑主要分為胺類抗氧劑和酚類抗氧劑，都具有較好的抗氧化效果。

結(jié)合制動(dòng)間隙自動(dòng)調(diào)整臂使用工況和成本考慮，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用試驗(yàn)考察，最后確定選擇胺類抗氧劑N-苯基-α萘胺，以0.5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的加劑量加入基礎(chǔ)脂中，能夠提供較長(zhǎng)時(shí)間的抗氧化保護(hù)。

防銹劑

潤(rùn)滑脂使用過(guò)程中本身能夠形成較厚的覆蓋油膜，具有一定的防銹抗腐蝕性，但是一般基礎(chǔ)油對(duì)金屬表面吸附力比較弱，并且在有水的環(huán)境下會(huì)破壞油膜，難以起到防銹的作用，因此需要加入防銹劑。

防銹劑是一種極性物質(zhì)，能夠吸附在金屬表面，或是與金屬發(fā)生反應(yīng)而生成鹽，在金屬表面形成穩(wěn)定的薄膜，將金屬與水或空氣相隔離，從而達(dá)到防銹的目的。本文針對(duì)制動(dòng)間隙自動(dòng)調(diào)整臂的使用工況，選擇石油磺酸鋇及苯并三氮唑作為潤(rùn)滑脂的防銹劑。防銹劑對(duì)潤(rùn)滑脂防腐蝕性能的影響見(jiàn)表4。

潤(rùn)滑脂配方確定及試用評(píng)價(jià)

通過(guò)對(duì)基礎(chǔ)油、稠化劑和添加劑的篩選，確定制動(dòng)間隙自動(dòng)調(diào)整臂用潤(rùn)滑脂的配方如下：

◇鋰皂稠化劑：7%～12%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）；

◇抗氧劑：0.5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）；

◇防銹劑：0.5%～1.0%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）；

◇礦物基礎(chǔ)油：余量。

根據(jù)確定的配方，制備了制動(dòng)間隙自動(dòng)調(diào)整臂潤(rùn)滑脂樣品（放大試驗(yàn)），并對(duì)其進(jìn)行性能指標(biāo)分析，結(jié)果見(jiàn)表5。

將上述試樣送至某制動(dòng)間隙自動(dòng)調(diào)整臂生產(chǎn)廠家進(jìn)行了臺(tái)架試驗(yàn)，隨機(jī)抽取20個(gè)自動(dòng)調(diào)整臂的樣品，依舊采用氣壓注脂，然后放在平臺(tái)上靜置一晚后并無(wú)油析出，繼續(xù)放置7 d后仍無(wú)析油現(xiàn)象，客戶較為滿意，產(chǎn)品性能得到認(rèn)可。

結(jié)論

研制的制動(dòng)間隙自動(dòng)調(diào)整臂潤(rùn)滑脂產(chǎn)品具有非常優(yōu)異的機(jī)械穩(wěn)定性、膠體安定性，高溫下稠度變化小，能夠滿足制動(dòng)間隙自動(dòng)調(diào)整臂用氣壓注脂方式的應(yīng)用要求。

表3 鋰皂稠化劑組成對(duì)潤(rùn)滑脂理化性能的影響

表4 制動(dòng)間隙自動(dòng)調(diào)整臂防腐蝕性能考察結(jié)果

表5 制動(dòng)間隙自動(dòng)調(diào)整臂潤(rùn)滑脂理化性能檢測(cè)結(jié)果