牽引車制動(dòng)鼓抱死故障診斷示例簡(jiǎn)析

韓彪，王曉輝，趙毅，李文倩，周杭

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牽引車制動(dòng)鼓抱死故障診斷示例簡(jiǎn)析

韓彪，王曉輝，趙毅，李文倩，周杭

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710043）

制動(dòng)系統(tǒng)是控制汽車行車、剎車及駐車的主要控制裝置。文章介紹了制動(dòng)系統(tǒng)組成的主要部件、工作原理，并以一輛牽引車為例，介紹了制動(dòng)系統(tǒng)故障診斷方法及流程，對(duì)汽車維修人員提供參考。

制動(dòng)系統(tǒng)；抱死；故障

前言

汽車制動(dòng)系統(tǒng)是使行駛中的汽車減速甚至停車、使下坡行駛的汽車速度保持穩(wěn)定、使已停駛的汽車保持不動(dòng)的一種汽車上必不可少裝置，它是汽車的一項(xiàng)安全性指標(biāo)。其評(píng)價(jià)指標(biāo)主要有：制動(dòng)距離、制動(dòng)時(shí)間、制動(dòng)減速度和操作過程中的方向穩(wěn)定性。目前常見的汽車制動(dòng)系統(tǒng)（按制動(dòng)能量傳輸方式分）主要有：液壓式、氣壓式、組合式（氣頂液式）。本文主要對(duì)氣壓制動(dòng)的行車制動(dòng)系統(tǒng)從工作原理過程、操作過程以及故障檢修方法做梳理和總結(jié)[1]。

1 問題闡述

2015年7月，聯(lián)合指揮部合練分列式階段，一輛牽引車駕駛員聽到指揮員口令，踏下離合器，掛上前進(jìn)擋，解除駐車制動(dòng)后，氣壓表I 由8bar 降至6bar，抬起離合器踏板至半聯(lián)動(dòng)位置，車輛起步困難（駐車警示燈亮）。駕駛員拉起駐車制動(dòng)，充氣、再次解除駐車制動(dòng)，氣壓表I降低并維持在6.2-6.4bar 駐車，警示燈滅，起步，車輛能勉強(qiáng)起步，車輪未抱死，地面無(wú)摩擦痕跡，行駛中沒發(fā)現(xiàn)異響。為保證合練正常進(jìn)行，車輛行駛至疏散區(qū)。停車后檢查（未拉起駐車制動(dòng)），中后橋附近有漏氣聲音，中橋右側(cè)制動(dòng)鼓有輕微冒煙并有異味，制動(dòng)鼓外部黑漆有燒蝕現(xiàn)象。牽引車中橋右側(cè)車輪制動(dòng)鼓出現(xiàn)了發(fā)熱故障。解除故障車輪駐車制動(dòng)（旋出制動(dòng)螺桿）后回場(chǎng)，未發(fā)現(xiàn)問題。停車后，經(jīng)三次使用駐車制動(dòng)，漏氣現(xiàn)象消失。

2 問題定位

2.1 故障樹

以中橋右輪制動(dòng)鼓發(fā)熱故障作為頂事件，進(jìn)行故障樹分析如下：

圖1 故障樹

表1

2.2 故障分析

2.2.1 輪邊總成故障

車橋內(nèi)部出現(xiàn)多余物，可能導(dǎo)致輪邊減速器齒輪卡滯或打齒，影響車輪轉(zhuǎn)動(dòng)。另外，輪邊減速器中軸承卡死、燒結(jié)也會(huì)導(dǎo)致車輪轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活或抱死，車輪軸頭、輪轂溫度、制動(dòng)鼓等溫度明顯升高。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查，車輪軸頭、輪轂等溫度正常。后續(xù)保障人員在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)中橋右側(cè)車輪進(jìn)行拆解檢查，輪邊減速器齒輪狀態(tài)正常，軸承未發(fā)現(xiàn)燒結(jié)現(xiàn)象，扳動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，運(yùn)行正常無(wú)多余物，此故障可排除。

2.2.2 凸輪軸變形或支撐座襯套磨損嚴(yán)重

保障人員現(xiàn)場(chǎng)檢查，未發(fā)現(xiàn)凸輪軸有變形現(xiàn)象，支承座襯套正?！，F(xiàn)場(chǎng)將制動(dòng)氣室推桿叉頭與調(diào)整臂分離，將調(diào)整臂的控制臂上的螺栓松開，手動(dòng)扳動(dòng)調(diào)整臂，回位正常，此故障可排除。

2.2.3 制動(dòng)蹄片回位彈簧卡滯

停車后進(jìn)行制動(dòng)試驗(yàn)，觀察調(diào)整臂回位情況，回位正常；保障人員拆除制動(dòng)氣室后，用手推調(diào)整臂，觀察調(diào)整臂回位情況，調(diào)整臂回位正常；拆除制動(dòng)鼓進(jìn)行檢查，回位彈簧狀態(tài)良好，回位正常。此故障可排除。

2.2.4 凸輪軸銹蝕

保障人員現(xiàn)場(chǎng)檢查拆除制動(dòng)鼓，檢查制動(dòng)凸輪軸，未發(fā)現(xiàn)凸輪軸有銹蝕現(xiàn)象，此故障可排除。

2.2.5 制動(dòng)間隙初始調(diào)整間隙小

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，制動(dòng)蹄鼓初始調(diào)整間隙應(yīng)為0.6mm- 1.2mm，現(xiàn)場(chǎng)保障人員測(cè)量所有參閱車輛各車輪制動(dòng)蹄鼓間隙均在0.7mm-1.1mm 范圍，符合設(shè)計(jì)要求，此故障可排除。

2.2.6 自動(dòng)間隙調(diào)整臂故障

該橋裝配為自動(dòng)間隙調(diào)整臂，工作原理說明如圖2[2]：

圖2 自動(dòng)調(diào)整臂示意圖

自動(dòng)調(diào)整臂

①調(diào)整臂殼體、控制臂等部位外觀均完好；

②連接環(huán)與控制臂無(wú)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，說明調(diào)整臂無(wú)打滑現(xiàn)象；

③逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整臂蝸桿六角頭，力矩大于 18Nm，正常；

④逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整臂蝸桿六角頭，聲音連續(xù)清脆，正常。

此故障可排除。

2.2.7 制動(dòng)氣室彈簧腔漏氣

制動(dòng)氣室選用某公司設(shè)計(jì)、生產(chǎn)的“內(nèi)呼吸型膜片彈簧制動(dòng)氣室”，其結(jié)構(gòu)及工作原理見圖3[3]。

圖3 復(fù)合制動(dòng)氣室示意圖意圖

彈簧制動(dòng)氣室結(jié)構(gòu)及工作原理圖

車輛解除駐車制動(dòng)時(shí)，壓縮空氣進(jìn)入12 腔，推動(dòng)儲(chǔ)能活塞壓縮彈簧后移，12 腔內(nèi)的多余氣體通過呼吸氣孔、經(jīng)單向閥門周邊間隙和活塞桿前端的小孔、由11腔的進(jìn)氣口、經(jīng)繼動(dòng)閥排氣口進(jìn)入大氣；行車制動(dòng)時(shí)，儲(chǔ)能活塞被壓縮到位，活塞軸的小通氣孔被O型圈密封，行車腔的氣體不會(huì)竄入彈簧腔，行車制動(dòng)時(shí)的工作原理與普通氣室相同。

對(duì)制動(dòng)氣室做氣密性檢測(cè)，在氣室接頭及外壁涂肥皂水，氣室12 腔接上氣壓表，解除駐車制動(dòng)，整車氣壓達(dá)到正常值，關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，讀取氣壓表數(shù)值6.8bar，保壓20min，觀察有無(wú)氣泡產(chǎn)生，檢查12口氣壓表讀數(shù)有無(wú)下降，重復(fù)試驗(yàn)3 次，均無(wú)氣泡產(chǎn)生，壓力表讀數(shù)未變化，排除制動(dòng)氣室彈簧腔向外側(cè)漏氣故障。

在該車駐車制動(dòng)儲(chǔ)氣筒外側(cè)接口接上氣壓表，開始打氣，約2分鐘后氣壓達(dá)到8.0bar，解除駐車制動(dòng)，觀察到氣壓表壓力持續(xù)下降至3.5bar。檢查制動(dòng)系統(tǒng)漏氣部位，發(fā)現(xiàn)中橋左、右側(cè)ABS 電磁閥排氣口漏氣。ABS閥1口連接行車?yán)^動(dòng)閥的輸出口2， 2 口連接制動(dòng)氣室的膜片制動(dòng)腔。在不踩腳制動(dòng)閥的情況下，行車?yán)^動(dòng)閥的控制口4無(wú)壓力，所以其輸出口2口也無(wú)壓力，進(jìn)而與之相通的ABS 閥1口也無(wú)壓力，但此時(shí)ABS 閥2口與3 口相通、通向大氣，所以ABS閥漏氣來源于與ABS 閥2口相通的制動(dòng)氣室膜片腔。此時(shí)制動(dòng)氣室彈簧腔充滿壓縮空氣，解除駐車制動(dòng)。因此判斷制動(dòng)氣室彈簧腔向膜片腔有串氣現(xiàn)象。拆除11口制動(dòng)氣管接頭，制動(dòng)氣室11 口接頭處有氣排出。因此此故障無(wú)法排除。

2.2.8 制動(dòng)氣室推桿卡滯

保障人員現(xiàn)場(chǎng)檢查，未發(fā)現(xiàn)制動(dòng)氣室推桿有變形，多次駐車制動(dòng)或行車制動(dòng)時(shí)，推桿伸出與回位靈活，此故障可排除。

2.2.9 制動(dòng)管路漏氣

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)制動(dòng)管路及管路布置、走向檢查，確認(rèn)制動(dòng)管路走向規(guī)范、無(wú)打折、堵塞現(xiàn)象，此故障可排除。

2.2.10 ABS電磁閥故障

ABS 系統(tǒng)工作原理如下：ECU通過輪速傳感器不斷采集輪速信號(hào)并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)輪速。當(dāng)車輛在緊急制動(dòng)時(shí)（車速大于15km/h），ECU 監(jiān)測(cè)到車輪有抱死趨勢(shì)，將給對(duì)應(yīng)的ABS 電磁閥發(fā)出控制指令。使其對(duì)相應(yīng)的制動(dòng)氣室的制動(dòng)壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)。防止由于制動(dòng)力過大造成的車輪抱死。從而使得在緊急制動(dòng)時(shí)也能維持橫向牽引力，保證了駕駛的穩(wěn)定性和車輛的轉(zhuǎn)向控制性。

圖4 ABS電磁閥原理結(jié)構(gòu)示意圖

當(dāng)車速小于15km/h且車輛未進(jìn)行緊急制動(dòng)時(shí)，ABS電磁閥處于不通電狀態(tài)，ABS系統(tǒng)不起作用。實(shí)際訓(xùn)練過程中，車輛是以10km/h的速度行進(jìn)，且未進(jìn)行緊急制動(dòng)，所以ABS系統(tǒng)不工作。此故障可排除。

2.2.11 卸荷閥故障

該車設(shè)計(jì)制動(dòng)系統(tǒng)的卸荷壓力為8.1bar?，F(xiàn)場(chǎng)啟動(dòng)車輛后，給制動(dòng)系統(tǒng)充氣，當(dāng)干燥器卸荷閥3口開始排氣時(shí)，關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)。查看前橋制動(dòng)回路和中后橋制動(dòng)回路氣壓表前橋制動(dòng)，讀數(shù)分別為7.9bar、8.0bar。此故障可排除。

2.2.12 四回路保護(hù)閥故障

該車采用的四回路保護(hù)閥為江南玉環(huán)機(jī)電有限公司生產(chǎn)（零件號(hào)：AZ9100360067）。其21～24 口的開啟壓力7.00-0.3bar，關(guān)閉壓力為≥4.5bar。起動(dòng)車輛后，經(jīng)對(duì)四回路保護(hù)閥各口制動(dòng)系統(tǒng)壓力測(cè)定和觀察，各出口均能正常開啟，此故障可排除。

2.2.13 行車?yán)^動(dòng)閥故障

該車采用的行車?yán)^動(dòng)閥為指定公司生產(chǎn)，如圖5[4]。

圖5 繼動(dòng)閥原理結(jié)構(gòu)示意圖

行車?yán)^動(dòng)閥的工作原理：當(dāng)汽車正常行駛時(shí)進(jìn)氣口1持續(xù)保持8bar壓縮空氣，進(jìn)氣閥門關(guān)閉，排氣口3、輸出口2和制動(dòng)回路通大氣；制動(dòng)時(shí)，從控制口4進(jìn)入的壓縮空氣推動(dòng)活塞打開進(jìn)氣閥門同時(shí)關(guān)閉排氣口3，氣壓經(jīng)輸出口2進(jìn)入制動(dòng)氣室膜片腔，完成制動(dòng)；解除制動(dòng)時(shí)，控制口4壓力為零，活塞上移進(jìn)氣閥門關(guān)閉同時(shí)排氣口3打開，制動(dòng)氣室膜片腔至2口間回路氣體經(jīng)排氣口3 迅速排入大氣，解除制動(dòng)。行車制動(dòng)繼動(dòng)閥排氣口3 堵塞時(shí)，松開腳制動(dòng)，制動(dòng)氣室膜片腔內(nèi)壓縮氣體不能及時(shí)從排氣口3排出，制動(dòng)不解除或制動(dòng)解除響應(yīng)慢，會(huì)造成制動(dòng)鼓發(fā)熱故障。但現(xiàn)場(chǎng)靜態(tài)檢查，松開腳制動(dòng)時(shí)，排氣口3 排氣正常，中后橋四個(gè)車輪皆可正常解除制動(dòng)，行車?yán)^動(dòng)閥功能正常。此故障可排除。

2.2.14 駐車?yán)^動(dòng)閥故障

駐車?yán)^動(dòng)閥與行車?yán)^動(dòng)閥一樣，為同一公司生產(chǎn)。當(dāng)駐車制動(dòng)繼動(dòng)閥出氣口2口堵塞時(shí)，解除駐車制動(dòng)，制動(dòng)氣室彈簧腔內(nèi)壓縮氣體不能及時(shí)進(jìn)入或壓力過低，駐車制動(dòng)不解除或制動(dòng)解除不徹底，會(huì)造成制動(dòng)鼓發(fā)熱故障。但現(xiàn)場(chǎng)拆除2 口管接頭靜態(tài)檢查，2 口無(wú)雜物或阻塞，解除駐車制動(dòng)時(shí)，駐車?yán)^動(dòng)閥功能正常。此故障可排除。

2.3 定位結(jié)果

綜上分析，由于中橋右輪制動(dòng)氣室彈簧腔向膜片腔串氣，導(dǎo)致彈簧腔內(nèi)壓力降低，不足以完全壓縮彈簧，不能徹底解除駐車制動(dòng)，造成車輛行駛過程中制動(dòng)鼓發(fā)熱故障。

3 機(jī)理分析

車輛在停車起步時(shí)，輕踩腳制動(dòng)，行車回路壓縮空氣經(jīng)行車?yán)^動(dòng)閥2 口、ABS電磁閥，通過制動(dòng)氣室11 口，進(jìn)入制動(dòng)氣室膜片腔，同時(shí)，經(jīng)過呼級(jí)道進(jìn)入彈簧腔，氣壓會(huì)竄到Y(jié) 型密封圈底部，使得Y 型密封圈唇口兩側(cè)形成壓力差，如圖6所示，F(xiàn)2＞F1(F1=0)。在壓力差的作用下，偶發(fā)出現(xiàn)Y 型密封圈移位。此時(shí)，解除駐車制動(dòng)開始行車，壓縮空氣經(jīng)制動(dòng)氣室12 口進(jìn)入彈簧腔，推動(dòng)活塞解除駐車制動(dòng)的同時(shí)，從Y型密封圈移位產(chǎn)生的間隙處竄入彈簧一側(cè)，再經(jīng)內(nèi)呼吸道進(jìn)入膜片腔，通過制動(dòng)氣室11 口從ABS電磁閥或行車?yán)^動(dòng)閥3 口排出，導(dǎo)致彈簧腔壓力下降，駐車制動(dòng)不能夠徹底解除。但由于制動(dòng)過程中，壓縮空氣氣流速度及密封圈材料的變形的不可控等因素，因此在制動(dòng)和解除制動(dòng)的過程，彈簧腔向膜片腔串氣故障具有偶發(fā)性，一定條件下Y型密封圈移位可恢復(fù)。

圖6 內(nèi)呼吸型膜片彈簧制動(dòng)氣室串氣故障示意圖

排故時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)人員進(jìn)行了以下操作：

在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速保持在2000r/min 時(shí)，當(dāng)整車氣壓充到8bar時(shí)，不踩腳制動(dòng)，多次進(jìn)行駐車制動(dòng)和解除駐車制動(dòng)測(cè)試。行車?yán)^動(dòng)閥排氣口、ABS 閥排氣口間或出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象。氣壓表Ⅰ讀數(shù)降低，穩(wěn)定在6bar 左右，而壓力表Ⅱ讀數(shù)不變。在解除駐車制動(dòng)過程中，駐車回路氣流流向：手制動(dòng)閥的12口駐車?yán)^動(dòng)閥4口駐車?yán)^動(dòng)閥2 口彈簧復(fù)合制動(dòng)氣室的彈簧制動(dòng)腔彈簧復(fù)合制動(dòng)氣室的膜片腔 ABS的2 口 ABS 的排氣口3 行車?yán)^動(dòng)閥2 口行車?yán)^動(dòng)閥3 口大氣。由于駐車回路壓縮氣體通過制動(dòng)氣室彈簧腔竄入膜片腔，排入大氣中，因此駐車回路壓力降低，而中后橋行車回路氣體通過溢流閥對(duì)其補(bǔ)壓造成中后橋行車回路壓力降低（氣壓表Ⅰ讀數(shù)由8bar 降低至6bar）。

4 問題復(fù)現(xiàn)

2015年8 月2 日，在某公司技術(shù)中心，對(duì)排故過程中發(fā)生串氣的兩件故障制動(dòng)氣室進(jìn)行了氣密試驗(yàn)，故障復(fù)現(xiàn)過程如下：

模擬底盤起步操作，駐車狀態(tài)下輕踩腳制動(dòng)，10s 后松手剎，出現(xiàn)了串氣現(xiàn)象，兩個(gè)氣室全部故障復(fù)現(xiàn)。

駐車制動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)行車制動(dòng)腔壓力超過6.5bar 時(shí)，密封圈移位；駐車制動(dòng)解除，釋放3次后，密封圈復(fù)位，故障現(xiàn)象消失。對(duì)其中一件進(jìn)行拆檢，Y 型密封圈移位情況見圖7。

圖7 型密封圈移位情況采取的措施及驗(yàn)證

5 糾正措施

將本批參閱車的所有窄Y型密封圈制動(dòng)氣室全部更換為寬Y型密封圈制動(dòng)氣室（密封形式見圖8）。

圖8 寬Y型密封圈制動(dòng)氣室密封示意圖

5.1 驗(yàn)證情況

寬Y型密封圈制動(dòng)氣室在各型軍車中廣泛使用，目前已裝車上萬(wàn)臺(tái)，未出現(xiàn)串氣故障，性能可靠。

6 結(jié)論

通過以上故障診斷方法，找出了故障原因，從中得出結(jié)論：在檢查制動(dòng)系統(tǒng)故障時(shí)，應(yīng)使用故障樹分析法，逐一對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)各個(gè)部件逐一排查，找出故障原因。

[1] 焦紅蘭.氣壓式制動(dòng)系統(tǒng)故障的檢修方法[J].汽車維修,2015 (10).

[2] 石偉光.制動(dòng)蹄邊間隙自動(dòng)調(diào)節(jié)臂的結(jié)構(gòu)與使用[J].汽車維修, 2014 (3).

[3] 郗娟.載貨汽車中后橋制動(dòng)氣室串氣故障分析[J].汽車實(shí)用技術(shù), 2014 (3).

[4] 動(dòng)哲劍.陜汽牌SX2190N型越野汽車維修手冊(cè)[J].汽車實(shí)用技術(shù), 2011(4).

A brief analysis of the diagnosis example of braking drum clutch failure of the towing vehicle

Han Biao, Wang Xiaohui, Zhao Yi, Li Wenqian, Zhou Hang

( Shaanxi Heavy-Duty Truck CO., Ltd, Shaanxi Xi’an 710043 )

Brake system is the main control device that controls the car's driving, braking and parking. This paper introduces the main parts and working principle of the braking system, and takes a towing vehicle as an example, introduces the fault diagnosis method and process of the braking system, and provides reference for the car maintenance personnel.

Brake system;locking;fault

B

1671-7988(2018)18-278-04

U463.5

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1671-7988(2018)18-278-04

CLC NO.: U463.5

韓彪，助理工程師，陜西重型汽車有限公司，主要從事底盤制動(dòng)系統(tǒng)工藝技術(shù)工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.18.097