鼓式制動(dòng)器用磨斷式磨損報(bào)警裝置的設(shè)計(jì)研究

張飛 田飛躍 王震

摘 要：重型卡車的行車安全備受關(guān)注，設(shè)計(jì)一種能夠提示司機(jī)及時(shí)更換制動(dòng)器摩擦襯片的磨損報(bào)警裝置尤為迫切。文章旨在提供一種鼓式制動(dòng)器用磨損報(bào)警裝置的結(jié)構(gòu)布置方案，以供設(shè)計(jì)人員參考。

關(guān)鍵詞：鼓式制動(dòng)器;磨損報(bào)警裝置;結(jié)構(gòu)布置

中圖分類號(hào)：U462.1? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 文章編號(hào)：1671-7988（2020）17-96-03

Design and Research of Adopt Wear-off Alarm On Drum Brake

Zhang Fei， Tian Feiyue， Wang Zhen

（ Institute of Technology Center， Shaanxi Hande Axle Co.， LTD， Shaanxi Xi'an 710201 ）

Abstract： The driving safety of heavy truck has attracted much attention， and it is very pressing requirements to design one equipment to remind driver replace brake friction linig in time. The article aims to supply one structure of alarm equipment of drum brake wear for reference of designer.

Keywords： Drum brake; Wear alarm indicator; Structure arrangment

CLC NO.： U462.1? Document Code： A? Article ID： 1671-7988（2020）17-96-03

1 引言

在重型商用車等領(lǐng)域，鼓式制動(dòng)器廣泛用于各類車型，一般采用定期查看摩擦襯片刻度標(biāo)識(shí)的方式，避免摩擦片未及時(shí)更換而影響行車安全。隨著行車安全意識(shí)的提高以及法規(guī)的要求，鼓式制動(dòng)器加裝磨損報(bào)警裝置勢(shì)在必行。

目前市場(chǎng)上主要應(yīng)用兩種結(jié)構(gòu)，一種是連續(xù)式磨損報(bào)警裝置，通過加裝在自動(dòng)間隙調(diào)整臂上監(jiān)測(cè)凸輪軸轉(zhuǎn)角的方式，反算摩擦片的剩余厚度，再將摩擦片厚度信息實(shí)時(shí)反饋至駕駛室，成本較高。一種是磨斷式磨損報(bào)警裝置，通過將磨損探頭加裝至摩擦片，當(dāng)摩擦片磨損至指定厚度時(shí)導(dǎo)線磨斷，產(chǎn)生斷路信號(hào)，以提示司機(jī)及時(shí)更換摩擦襯片，成本較低。目前，各主機(jī)廠普遍采用磨斷式磨損報(bào)警裝置，雖型式各異，但原理相近。

2 磨斷式磨損報(bào)警裝置的工作原理

該裝置在整車上主要由磨斷裝置、電導(dǎo)線、電子控制器和報(bào)警指示裝置組成。

如圖1，將接有電導(dǎo)線的磨斷裝置預(yù)埋至摩擦襯片一定深度處，摩擦襯片正常使用時(shí)回路為通路，當(dāng)摩擦片磨損至設(shè)定位置時(shí)，制動(dòng)鼓便將磨斷裝置的電導(dǎo)線磨斷，通路變?yōu)閿嗦?，斷路信?hào)通過電子控制器傳輸?shù)今{駛室報(bào)警指示裝置，且發(fā)出光學(xué)或聲學(xué)信號(hào)以提示司機(jī)及時(shí)更換摩擦片。

3 磨斷式報(bào)警裝置的安裝方式

如圖2，在鼓式制動(dòng)器的制動(dòng)蹄、摩擦片、防塵罩上加工預(yù)留孔，將磨損探頭安裝于制動(dòng)蹄孔，制動(dòng)蹄背面采用固定線夾固定，磨損報(bào)警裝置從防塵罩預(yù)留孔出線，并為整車預(yù)留線束接口，整車接插后即完成連接。

磨損報(bào)警裝置一般設(shè)計(jì)為兩段式，分別稱為短線、長(zhǎng)線。其中短線為固定長(zhǎng)度，從防塵罩預(yù)留孔出線后與長(zhǎng)線接插，并固定于防塵罩，長(zhǎng)線根據(jù)整車需求可設(shè)計(jì)為不同長(zhǎng)度。這種方案的優(yōu)勢(shì)為，不因整車整理、安裝線束過程拖拽而造成制動(dòng)器內(nèi)部線束預(yù)留長(zhǎng)度不足或線路故障，且售后更換時(shí)只需更換短線即可，維修成本較低。

4 磨斷式磨損報(bào)警裝置的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

4.1 磨損探頭的耐高溫性能

由于磨損探頭直接安裝于摩擦片上，磨損探頭必須滿足鼓式制動(dòng)器的工作溫度要求，而鼓式制動(dòng)器的制動(dòng)溫度，主要受制動(dòng)強(qiáng)度、制動(dòng)頻次、散熱情況、零部件熱容等因素影響。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，鼓式制動(dòng)器的工作溫度一般在200℃左右，極限工作環(huán)境下會(huì)超過300℃，摩擦襯片的極限耐受溫度一般在350℃左右，考慮耐溫可靠性，一般設(shè)計(jì)磨損探頭可在300℃下連續(xù)正常工作，瞬時(shí)耐溫指標(biāo)不低于400℃（連續(xù)工作時(shí)間≥1h）。

4.2 磨損探頭的磨損性能

鼓式制動(dòng)器在制動(dòng)過程中，在摩擦片表面會(huì)形成正壓力和摩擦力，所以磨損探頭必須要有良好的磨損性能和抗壓性。

4.3 磨損探頭的防松設(shè)計(jì)

由于磨損探頭是安裝在制動(dòng)蹄上，與摩擦片、制動(dòng)蹄均是間隙配合，如果間隙設(shè)計(jì)不合理，在摩擦力的作用下，探頭根部受制動(dòng)蹄孔邊的剪切，有斷裂風(fēng)險(xiǎn)。一般設(shè)計(jì)磨損探頭與摩擦片的配合間隙為1mm左右。

磨損探頭利用固定線夾在制動(dòng)蹄背部夾緊防松，如果夾緊失效，會(huì)造成磨損探頭軸向竄動(dòng)，磨屑不斷堆積，從而抬高磨損探頭位置，造成過早報(bào)警。一般設(shè)計(jì)固定線夾為彈簧夾片或橡膠圈，彈簧夾片優(yōu)勢(shì)是機(jī)械防松、固定可靠，劣勢(shì)是安裝困難;而膠圈的優(yōu)勢(shì)是安裝方便，但劣勢(shì)是因與制動(dòng)蹄直接接觸，要嚴(yán)格的耐溫要求。

4.4 電導(dǎo)線的設(shè)計(jì)

磨損報(bào)警裝置的電導(dǎo)線因在制動(dòng)器內(nèi)部，必須滿足一定的耐溫、阻燃要求，電導(dǎo)線不允許燒結(jié)短路、疲勞斷裂。電導(dǎo)線一般設(shè)計(jì)為多股線，且有線徑要求等。

5 磨斷式磨損報(bào)警裝置的結(jié)構(gòu)布置

如圖3，理論上，在正常制動(dòng)時(shí)，O位置是制動(dòng)蹄的最大受力點(diǎn)，摩擦片磨損最快，但是受力最大的點(diǎn)不一定是鉚釘最先磨損的點(diǎn)，應(yīng)該對(duì)磨損報(bào)警裝置安裝位置進(jìn)行設(shè)計(jì)校核。具體方法如下：

當(dāng)校核某款制動(dòng)器時(shí)，利用creo軟件三維模擬出最先接觸制動(dòng)蹄總成的一排鉚釘，如圖示A位置，磨損報(bào)警裝置安裝位置如圖示B位置。

在磨損極限下，假設(shè)A處摩擦片距制動(dòng)蹄表面距離為a，B處摩擦片距制動(dòng)蹄表面距離為b，如果設(shè)定提前1mm報(bào)警，則磨損探頭的線束磨斷高度應(yīng)該設(shè)計(jì)為（b+1）。

通常，不同規(guī)格制動(dòng)器a值相同，而O位置對(duì)應(yīng)的摩擦片厚度不盡相同，如果將磨損報(bào)警裝置設(shè)計(jì)在O位置，將會(huì)產(chǎn)生多種規(guī)格磨損報(bào)警裝置，不利于售后備件更換，但我們總能找到摩擦片厚度（b+1）對(duì)應(yīng)的B位置，如此，一款磨損報(bào)警裝置可適應(yīng)不同制動(dòng)器。

此外，磨損報(bào)警裝置應(yīng)該避免設(shè)計(jì)在上摩擦片邊緣（靠凸輪軸側(cè)）。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在惡劣工況下，該位置在使用后期可能會(huì)出現(xiàn)開裂、掉塊的現(xiàn)象;也應(yīng)該避免設(shè)計(jì)在下摩擦片邊緣（靠蹄銷一側(cè)），該處是磨損最緩慢的地方，對(duì)于磨損高度不敏感，誤差較大。

一般認(rèn)為，鼓式制動(dòng)器在制動(dòng)過程中，領(lǐng)蹄具有增勢(shì)作用，從蹄具有減勢(shì)作用，理論上領(lǐng)蹄摩擦片相較從蹄摩擦片較快磨損，但由于鼓式凸輪軸的等位移特性，這種差異不明顯。實(shí)際在售后檢查發(fā)現(xiàn)，?領(lǐng)從蹄磨損量相當(dāng)，無(wú)明顯差異。那么，領(lǐng)從蹄不應(yīng)該作為磨損報(bào)警裝置布置的先決條件。

6 總結(jié)

本文針對(duì)鼓式制動(dòng)器磨斷式磨損報(bào)警裝置，從其背景、工作原理、安裝方式、結(jié)構(gòu)布置、注意事項(xiàng)等方面進(jìn)行了簡(jiǎn)要

闡述，希望對(duì)相關(guān)技術(shù)人員在進(jìn)行類似設(shè)計(jì)時(shí)能夠給予啟示。

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