一種鼓式制動散熱控制技術(shù)的研究

摘 要：保持制動性能穩(wěn)定對車輛的行駛安全至關(guān)重要。許多重型載貨汽車和一些需要在山區(qū)等特殊路段行駛的車輛，使用鼓式制動器進(jìn)行制動時很容易發(fā)生制動器熱衰退現(xiàn)象，因此為了提高制動器制動性能，減少熱衰退現(xiàn)象，本文介紹了一種鼓式制動散熱控制技術(shù)，通過制動蹄片內(nèi)的溫度傳感器可實時采集制動蹄片的溫度，將溫度信號及時傳遞給ECU電控單元，針對不同溫度范圍，ECU電控單元可及時調(diào)整冷卻液的流速以及各個儲液倉的單向閥開關(guān)，可有效解決車輛行駛過程中制動積熱導(dǎo)致的制動功能減弱、失效、起火等問題。

關(guān)鍵詞：鼓式制動、溫度檢測、控制邏輯、散熱

引言

從汽車誕生至今，汽車的安全問題，一直是車輛研究者最為關(guān)注的問題之一，也是眾多消費者購買車輛時著重考慮的一個方面，只有工作性能良好的制動系統(tǒng)，才能使車輛成為人類忠實的仆人，為人類的生活，為社會的發(fā)展提供動力。由于制動器工作條件極其復(fù)雜和惡劣，冷卻工作不易進(jìn)行，制動器溫度過高而發(fā)生制動效能熱衰退往往是最終導(dǎo)致制動器工作失效造成交通事故的罪魁禍?zhǔn)?。因此，對鼓式制動器制動過程進(jìn)行熱分析，對其進(jìn)行綜合性能的優(yōu)化，選用設(shè)計合理的散熱冷卻系統(tǒng)，對于提高鼓式制動器的制動效能，減少道路交通事故，保護(hù)人們的生命財產(chǎn)安全都有極其重要的意義。

1 鼓式制動產(chǎn)熱的原因以及影響

在行駛過程中鼓式制動器制動原理是通過剎車蹄片與輪轂?zāi)Σ廉a(chǎn)生阻力，降低車輛的動能最終達(dá)到降低車速，使車輪停止轉(zhuǎn)動。在制動過程中摩擦?xí)a(chǎn)生大量的熱量導(dǎo)致制動功能減弱、失效、起火等其他功能失效。由于長時間不間斷的制動形成滑摩現(xiàn)象，就會引起車輛制動器溫度升高。制動蹄片溫度過高會使摩擦片的戮合劑變成氣體和液體，使制動摩擦表面光滑，而摩擦系數(shù)減小。在制動過程中產(chǎn)生的高溫導(dǎo)致輪胎發(fā)燙，可能會導(dǎo)致輪胎爆胎，甚至有些用戶由于擔(dān)心因發(fā)燙引起爆胎，不敢讓發(fā)燙的輪胎上高速進(jìn)行遠(yuǎn)距離的道路運輸活動，造成了用戶直接財產(chǎn)經(jīng)濟損失同時使用戶心理產(chǎn)生陰影。

2 鼓式制動散熱控制技術(shù)的分析

2.1溫度檢測技術(shù)的設(shè)定

根據(jù)熱力學(xué)定律可知，制動器在工作過程中由于制動鼓和制動蹄片的摩擦?xí)a(chǎn)生巨大的熱量，其中一部分熱量會通過熱傳導(dǎo)、對流換熱和熱輻射的方式，與外界換熱，另一部分會積蓄在制動器內(nèi)部，使制動器的相關(guān)部件溫度升高，因此，通過布置在制動蹄片內(nèi)的溫度傳感器實時采集制動蹄片的工作溫度，將工作溫度設(shè)定分為三個范圍，并將溫度信號及時傳輸給ECU電控單元，在不同的溫度范圍內(nèi)ECU電控單元能夠準(zhǔn)確判斷冷卻散熱所需要的冷卻液流速以及各個儲液倉開起與關(guān)閉時間。

2.2 鼓式制動散熱結(jié)構(gòu)的設(shè)定

采用隔熱材料將輪轂內(nèi)分開三個儲液倉，每個儲液倉都是封閉的空間，只有儲液倉1帶有電磁閥與制動蹄片進(jìn)行連接，其他儲液倉均不與制動蹄片進(jìn)行液體交換。進(jìn)出水管采用管接頭與輪轂內(nèi)儲液倉進(jìn)行相連，冷卻液出管道支架內(nèi)含有電動機，電動機可以正反轉(zhuǎn)進(jìn)行水流方向控制，水流方向是從冷卻水箱-冷卻液管-進(jìn)入儲液倉-制動蹄片-出水管-冷卻水箱。根據(jù)制動蹄片的工作溫度，儲液倉參與工作時間不同。

2.3 鼓式制動散熱的控制邏輯

根據(jù)檢測的制動器制動蹄片的溫度值，ECU電控單元可提供三種狀態(tài)的散熱工作方式;冷卻水箱內(nèi)并裝有缺水報警裝置，確保散熱冷卻系統(tǒng)處于正常蓄水狀態(tài)。

當(dāng)檢測到溫度值低于85℃時，ECU電控單元控制電動機低速轉(zhuǎn)動運行，將冷卻水箱內(nèi)的冷卻液通過進(jìn)水管抽進(jìn)儲液倉1內(nèi)，儲液倉2、3電磁閥均關(guān)閉，此時只有儲液倉1內(nèi)有冷卻液并參與冷卻。參與冷卻后的冷卻液通過儲水倉出水口1回流到冷卻水箱內(nèi)。這個階段駕駛室內(nèi)的儀表盤不會實時顯示制動蹄片的溫度值;

當(dāng)檢測到溫度值在85-160℃之間時，ECU電控單元控制電動機中速轉(zhuǎn)動運行，將冷卻水箱內(nèi)的冷卻液通過進(jìn)水管抽進(jìn)儲液倉1內(nèi)，儲液倉2電磁閥打開，儲液倉3電磁閥關(guān)閉，此時只有儲液倉1、2內(nèi)均有冷卻液并參與冷卻。參與冷卻后的冷卻液通過儲水倉出水口1、2回流到冷卻水箱內(nèi)。這個階段駕駛室內(nèi)的儀表盤會實時顯示制動蹄片的溫度值;

當(dāng)檢測到溫度值在高于160℃時，ECU電控單元控制電動機高速轉(zhuǎn)動運行，將冷卻水箱內(nèi)的冷卻液通過進(jìn)水管抽進(jìn)儲液倉1內(nèi)，儲液倉2、3電磁閥均打開，此時儲液倉1、2、3均有冷卻液并參與冷卻。參與冷卻后的冷卻液通過儲水倉出水口1、2、3回流到冷卻水箱內(nèi)。儲液倉1通往制動蹄片的冷卻水道單相電磁閥打開，制動蹄內(nèi)冷卻水道參與散熱，水箱內(nèi)的散熱風(fēng)扇也開始啟動對冷卻水箱進(jìn)行散熱，這個階段駕駛室內(nèi)的儀表盤會實時顯示制動蹄片的溫度值。

3 結(jié)束語

本文分析了鼓式制動器熱衰退產(chǎn)生特點及原因，需要對其進(jìn)行有效的冷卻以保證車輛行駛安全，提出了一種對制動器冷卻散熱控制技術(shù)，該技術(shù)通過制動器上的溫度檢測器在設(shè)定的溫度對制動器進(jìn)行冷卻，并且在冷卻水箱裝有水位檢測器防止水箱缺水而不能工作，該技術(shù)方案，結(jié)構(gòu)簡單，控制邏輯清晰，具備自動冷卻散熱和水箱監(jiān)測功能，實用性較強。

參考文獻(xiàn)

[1]強莉.淺談制動器失效的原因[J].農(nóng)機使用與維修，2010（04）：105-105.

[2]李獻(xiàn)濤.一種鼓式制動散熱控制裝置：中國，202023058721.8[P].2020-12-18.

[3]陳興旺.鼓式制動器溫度場的研究[D].西安：長安大學(xué)車輛工程學(xué)科碩士學(xué)位論文，2006：13-20.

作者簡介：李獻(xiàn)濤（1993—），男，漢族，安徽阜陽人，大學(xué)本科學(xué)歷，助理工程師，研究方向研究方向為專用車的生產(chǎn)與制造.