淺析鼓式汽車制動器在實際應(yīng)用中的缺陷

李小強 張紅玉

摘要： 隨著當今國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，人們的生活水平也不斷提高，汽車保有量不斷增加[1-2]，國家越來越重視現(xiàn)有汽車的行車安全性，加強了制動器的應(yīng)用管理工作。為了確保制動器在原有的專業(yè)性技術(shù)工作中得到創(chuàng)新和優(yōu)化，必須要結(jié)合實際行車情景將不同的鼓式汽車制動器進行合理管控，不斷的完善制動器的工作性能，減少制動器缺陷，以逐步達到使汽車的安全性更具有讓用戶放心的安全保障。因此，本文結(jié)合實際主要針對現(xiàn)有鼓式汽車制動器在應(yīng)用方面的缺陷進行簡要分析，并提出合理化建議。

Abstract： With the rapid development of today's national economy， people's living standards are constantly improving， the number of cars is increasing， the country is paying more and more attention to the safety of existing cars， strengthen the application of brake management work. To make sure that the brake in the original professional technical work innovation and optimization， must be combined with the actual traffic situation will be different automobile brake drum type reasonable control， continuously improve the brake performance， reduce brake defects， to gradually achieve the make the safety of the car has let users more trust of security. Therefore， based on the actual situation， this paper briefly analyzes the defects in the application of the existing drum brake and puts forward reasonable suggestions.

關(guān)鍵詞： 汽車;鼓式制動器;實際應(yīng)用;缺陷

Key words： car;drum brake;practical application;defects

中圖分類號：U472.43 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-957X（2022）03-0103-03

0 ?引言

目前，隨著我國社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人們的經(jīng)濟收入渠道越來越廣，平均收入也不斷增長，生活水平得到了提高，人們對現(xiàn)有的生活條件要求也越來越高，幾乎每家每戶都開上了汽車，同時對汽車安全性更為重視。為此，我國的公路建設(shè)體系和管理體系不斷的完善，國土大地上各公路的車流量與行車速度逐漸增加，到處的交通路面情況也逐漸變得越來越復(fù)雜，給交通管理帶來了很多不便，尤其是每到逢年過節(jié)的國家法定假日，高速公路上和城鄉(xiāng)公路上交通事故頻頻發(fā)生，給不少家庭造成了顛覆性的悲劇。對此必須要進一步提高汽車行車安全性，保障汽車的行車安全，研制出性能更加優(yōu)越、可靠的行車制動器，提高汽車制動系統(tǒng)的安全系數(shù)，選擇更具有廣泛性的汽車制動器，實現(xiàn)車輪速度的實時控制。而目前國內(nèi)各地高速公路的快速發(fā)展也受到了實際自然條件、地形地貌的限制，路況情況復(fù)雜多變，對此，必須要對汽車上的制動系統(tǒng)工作進行可靠性管理，對工作性能要進行優(yōu)化，促進汽車制動器更長遠的發(fā)展。

1 ?國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

自從國內(nèi)有了汽車，汽車技術(shù)在不斷地發(fā)展更新，行車安全系數(shù)也逐漸增加，但是在當今既復(fù)雜又快速發(fā)展社會中，人們對行車安全的要求并沒有滿足于現(xiàn)狀，而是提出了更高的安全要求，要確保在各種路況下都能可靠的控制車速。目前汽車上所采用的汽車鼓式制動器主要是由制動鼓、制動底板、制動摩擦蹄片、制動分泵和其他輔助部件（回位彈簧、間隙調(diào)整桿、限位塊等）組成，通過液壓操縱系統(tǒng)中的制動總泵（制動主缸）將駕駛?cè)说哪_踏力轉(zhuǎn)化為液壓力再經(jīng)液壓管路傳遞到各車輪的制動分泵（主動輪缸）中去，推動分泵活塞移動，帶動制動摩擦蹄片克服回位彈簧力壓向與車輪一體旋轉(zhuǎn)的制動鼓內(nèi)表面，制動蹄上摩擦片與制動鼓內(nèi)表面產(chǎn)生相對摩擦阻力，阻止制動鼓旋轉(zhuǎn)，從而阻止車輪旋轉(zhuǎn)，也就阻止了汽車的前進。

隨著汽車的誕生以及汽車技術(shù)的不斷發(fā)展，國內(nèi)外結(jié)合汽車實際應(yīng)用針對汽車制動器的優(yōu)化和改進做了許多的研究，其內(nèi)容涉及到許多不同的研究領(lǐng)域。國內(nèi)主要對鼓式汽車的制動蹄制動效能因數(shù)與摩擦片上所受徑向合力的作用點進行全面系統(tǒng)的參數(shù)優(yōu)化，逐步調(diào)整了其摩擦系數(shù)和變化因數(shù)，從而根據(jù)實際的效果對制動效果的穩(wěn)定性做出了整體性的改善和提升，逐步的分析出不同制動情況下不同制動的效果，為后續(xù)國內(nèi)鼓式制動器的改進提供了對應(yīng)的理論研究基礎(chǔ)。此外，還有部分學(xué)者已經(jīng)開始采用現(xiàn)有的高科技手段進行仿真技術(shù)的創(chuàng)新，創(chuàng)建了很多新的非線性仿真模型，根據(jù)汽車實際現(xiàn)場的情況建立起了更多的理論依據(jù)以及新型的研究體系，這就使得汽車鼓式制動器技術(shù)的創(chuàng)新改造具有了一些學(xué)者的理論支持，為鼓式汽車制動器安全性和可靠性的優(yōu)化設(shè)計提供了方向和理論基礎(chǔ)。雖然如此，但由于鼓式制動器存在很多實際應(yīng)用缺陷，在當今越來越豪華精致的轎車上已經(jīng)很少用到鼓式制動器，即使采用了鼓式制動器的轎車也是前盤后鼓，而大多數(shù)客車和火車仍然采用鼓式制動器。

2 ?鼓式汽車制動器制動原理分析

在社會的不斷進步以及汽車技術(shù)的發(fā)展中，鼓式汽車制動器要在實際汽車應(yīng)用中被廣泛應(yīng)用，就要必須根據(jù)其實際車輛的載重量的不同將氣壓式和液壓式鼓式制動器進行優(yōu)化和創(chuàng)新，逐步的對制動鼓、制動蹄、張開機構(gòu)和定位機構(gòu)進行相應(yīng)的調(diào)整。在汽車行駛過程中，由于車速高于實際路況和駕駛?cè)笋{駛水平相應(yīng)的車速而要減速時，駕駛?cè)瞬认轮苿犹ぐ?，在助力裝置的作用下推動制動總泵活塞移動，壓縮制動液產(chǎn)生液壓力，經(jīng)過管路后到達制動分泵，推動制動分泵活塞移動，帶動張開機構(gòu)克服回位彈簧力，使制動蹄片被撐開，壓向旋轉(zhuǎn)的制動鼓內(nèi)表面，從而產(chǎn)生了與制動鼓旋轉(zhuǎn)方向相反的摩擦力，阻礙制動鼓旋轉(zhuǎn)，因此也就對車輪進行了減速甚至停轉(zhuǎn);當需要解除制動時，駕駛員松開制動踏板，張開機構(gòu)在回位彈簧的作用下回到原來的位置，使制動蹄片對制動鼓的壓力減小或者甚至離開制動鼓，此時制動蹄片對制動鼓的摩擦阻力減小或消失，進而減小或消除制動力，制動鼓隨車輪加快了旋轉(zhuǎn)速度，汽車也就提高了前進的行車速度。

3 ?鼓式汽車制動器制動效能的影響因素

3.1 散熱條件

從以上鼓式汽車制動器工作原理可知，鼓式汽車制動器在工作過程中，因制動鼓與制動蹄摩擦片間的摩擦作用會產(chǎn)生摩擦熱能，而且隨制動時間的延長摩擦熱能會逐漸增多聚集，熱量在制動鼓及制動蹄片上越聚越多，達到一定量后會影響制動效能，使制動效果降低，即產(chǎn)生熱衰退效應(yīng)。因此，鼓式汽車制動器的散熱條件的好壞直接影響到其制動效能的發(fā)揮。

3.2 制動摩擦系數(shù)

不管汽車技術(shù)怎么創(chuàng)新，如何發(fā)展，但制動器靠摩擦力制動這一原理的地位在現(xiàn)階段甚至較遠的未來都無法被取代。而摩擦力大小的影響因素因素之一就是摩擦系數(shù)，在其他特定條件下，鼓式汽車制動器摩擦表面的摩擦系數(shù)越大，產(chǎn)生的制動力就越大，反之就越小。由此看來，鼓式汽車制動器摩擦表面的制動摩擦系數(shù)也是制動效能的重要影響因素之一。

3.3 制動間隙

制動間隙，也就是在不踩制動踏板時，鼓式汽車制動器的制動蹄摩擦片與制動鼓內(nèi)表面的間隙。這個間隙的大小由鼓式制動器的結(jié)構(gòu)和裝配調(diào)整所決定，如果間隙太大，制動時制動操縱機構(gòu)為了消除這個間隙而移動的形成過大，即制動踏板自由行程太大，導(dǎo)致制動器制動不靈;反之，制動間隙過小，甚至沒有制動間隙，則導(dǎo)致在不踩踏制動踏板時，制動蹄摩擦片對制動鼓有一定的摩擦阻力，即產(chǎn)生制動拖滯現(xiàn)象，車輛油耗增加，同時制動器磨損加劇，甚至影響操縱穩(wěn)定性和行車安全。故而鼓式汽車制動器間隙的大小是十分重要的，不容忽視。

3.4 制動操縱機構(gòu)可靠性

汽車制動系統(tǒng)操縱機構(gòu)是將駕駛員操縱力經(jīng)放大后傳遞給制動器的中間機構(gòu)，主要有機械式、液壓式、氣壓式等不同的類型，但是目前應(yīng)用最廣泛的還是液壓式操縱機構(gòu)。以液壓式操縱機構(gòu)為例，駕駛?cè)说闹苿硬倏v力經(jīng)真空助力器助力放大后，推動制動總泵活塞移動壓縮制動液，產(chǎn)生的壓力油經(jīng)管路傳遞到制動分泵，迫使分泵活塞移動，將操縱力傳遞給制動器。假如液壓操縱系統(tǒng)密封不嚴或甚至泄漏，當踩下制動踏板時，部分或全部制動液就會被壓縮后經(jīng)泄漏點直接泄漏到系統(tǒng)外面，對分泵活塞的推動力不夠或甚至沒有推動力，造成鼓式制動器制動不靈或制動失效，輕則延長制動時間，重則造成安全事故。所以制動操縱機構(gòu)的可靠性直接影響鼓式汽車制動器的制動效能，要更加重視這一影響因素重要性。

3.5 行車速度

汽車的行車速度既是影響制動器制動效能的重要因素之一，也是行車安全的影響因素之一。在特定條件下，制動器制動性能良好的情況下，制動距離與車速的平方正比，車速越高，制動時制動距離就會越大，制動效能就越差，行車安全系數(shù)也就越低。對此，國家交通管理部門針對不同的車型在不同的路段進行了限速管理，制定全面系統(tǒng)的管理制度和管理體系。

3.6 車載重量

車載重量包括汽車自身整車重量和承載的貨物及乘員的重量，對于一個制動器而言，車載重量越大，制動距離就會越大，制動效能就會越差，甚至出現(xiàn)很難制動或制動失效的故障狀態(tài)，從而影響行車安全。因此，國家有關(guān)部委也制定出了一系列限載管理制度，規(guī)范了車載重量，減少了很多安全事故傷害。

3.7 輪胎花紋

車輛制動時，制動器通過摩擦力阻礙車輪旋轉(zhuǎn)，從而使車輪轉(zhuǎn)速減小或甚至停轉(zhuǎn)，進而使輪胎減速或停轉(zhuǎn)，而汽車與路面直接接觸的是安裝在車輪上的橡膠輪胎，只要當輪胎和車輪作為一個整體相對于地面不轉(zhuǎn)動或滑行時，整個汽車才有可能減速或停駛。根據(jù)制動力產(chǎn)生原理，制動力最終還是反映在了輪胎與路面的接觸面上，在路面質(zhì)量和其他條件一定的情況下，制動力的大小與輪胎表面的摩擦系數(shù)有關(guān)，即與輪胎花紋有關(guān)。輪胎花紋越深越復(fù)雜，那么與路面接觸時的摩擦系數(shù)就越大，產(chǎn)生的滑動摩擦力也就越大;反之，則滑動摩擦力就越小。而制動力大小又受到滑動摩擦力的限制，這個滑動摩擦力越大，制動力所能發(fā)揮的作用就會越大，制動效能就會越高。因此，我們熟知的汽車輪胎表面并不是光滑的，而是設(shè)計出了比較深的美觀花紋，以增大輪胎摩擦系數(shù)，并且隨著汽車使用時間的推移，當輪胎花紋磨損到極限時，要及時跟換新輪胎，確保汽車在行駛時的制動安全性。

3.8 路面狀況

汽車在路面上行駛，根據(jù)制動力產(chǎn)生原理可知，制動力的大小與輪胎和路面之間的摩擦系數(shù)有關(guān)。由此可知，這個摩擦力系數(shù)不僅與輪胎花紋有關(guān)，還與行駛路面有關(guān)。在汽車輪胎花紋和其他條件一定時，地面越堅硬、越干燥、越粗糙，輪胎與路面之間的滑動摩擦力就越大，那么制動力所能發(fā)揮的制動效能也就越好。比如，冰雪路面、光滑的水泥路面、粗糙的水泥路面、泥濘路面、瀝青路面等路面的摩擦系數(shù)都是有很大區(qū)別的，其中瀝青路面的摩擦系數(shù)最好。因此，我們國家在道路建設(shè)，尤其是國道和省道都采用瀝青路面，以增大路面的摩擦系數(shù)，提高汽車行車制動時的制動效能，盡可能確保行車制動安全。

3.9 駕駛員的技術(shù)水平

隨著我國國民經(jīng)濟的不斷提高和道路條件的不斷改善，越來越多的民用汽車馳騁在國土大地上，駕駛車輛的駕駛員的駕駛技術(shù)水平和駕駛習(xí)慣參差不齊，有幾十年的老司機，也有剛拿到駕駛證的新手，甚至是沒有駕駛證的違法者。他們在駕駛車輛需要制動減速時的反應(yīng)速度、判斷的準確性、操作的熟練性都有所不同，導(dǎo)致制動時制動效能也有所不同。同一輛車在同一路面上行駛，對于有經(jīng)驗的老司機而言，判斷準確、操作熟練、反應(yīng)快，制動時既平穩(wěn)又安全，車輛的制動效能完全能夠體現(xiàn)出來，但是對于一個新手，那就不一定了。

針對以上鼓式汽車制動器制動效能影響因素，必須要根據(jù)鼓式制動器實際應(yīng)用情況盡可能完善優(yōu)化管理體系，對鼓式制動器的應(yīng)用進行合理有效的管控。首先，要優(yōu)化鼓式制動器各種散熱途徑，逐步的使其中的空氣自然對流疏散摩擦熱能，改善散熱條件;其次，要不斷的創(chuàng)新設(shè)計，設(shè)計出合理的制動蹄摩擦片的結(jié)構(gòu)，選擇出摩擦系數(shù)優(yōu)越的制動蹄摩擦材料，以確保良好的制動摩擦系數(shù);第三，要制定出合理規(guī)范的維修保養(yǎng)管理制度，按照技術(shù)標準強制定期對鼓式汽車制動器進行檢查、維護、調(diào)整，保證鼓式制動器間隙合理、操縱機構(gòu)安全可靠;第四，國家有關(guān)部門要制定出更加符合實際的、健全系統(tǒng)的交通管理制度，要針對不同路況不同車型限定車速和載重量，以確保行車安全，降低當今在復(fù)雜多變的交通要道上的交通事故率。

4 ?鼓式汽車制動器的應(yīng)用缺陷

4.1 散熱條件差

目前為止，很多理想的摩擦材料大多數(shù)都是采用一些新型材料，其性能效果不受溫度、正壓力和滑動摩擦速度等因素的影響，主要是由于摩擦力與正壓力成正比關(guān)系。對于制動器熱衰退現(xiàn)象發(fā)生的原因，一般被認為是制動器所處的環(huán)境因素，很多研究人員認為其主要是由于溫度過高所導(dǎo)致的。在大多數(shù)的摩擦面上通常會覆蓋上一層界膜，增高其摩擦因數(shù)，使得其處于一種比較穩(wěn)定的狀態(tài)，但是在高溫條件會破壞掉這層界膜，引起摩擦因數(shù)下降，會助長衰退現(xiàn)象。

鼓式制動器各部件的裝配結(jié)構(gòu)影響了其散熱條件，由于制動蹄摩擦片被制動鼓、制動底板以及車輪等包裹在中間，這就不利于鼓式汽車制動器工作過程中的散熱，導(dǎo)致散熱條件變差，熱量越聚越多，達到一定溫度時會造成熱衰退效應(yīng)。

4.2 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不便維護

鼓式汽車制動器在實際應(yīng)用中，需要駕駛員隨時隨地進行檢查其工作情況，更需要定期到專業(yè)維護店進行檢查、維護、調(diào)整甚至維修。但是由于復(fù)雜的裝配結(jié)構(gòu)導(dǎo)致很難觀察到制動器實際的工作情況，檢查測量制動間隙都很不方便，需要拆車輪和制動鼓，甚至需要解體。

4.3 體積大，質(zhì)量重

由于鼓式汽車制動器復(fù)雜的結(jié)構(gòu)決定了鼓式制動器的大體積和重質(zhì)量，主要有體積較大制動鼓、制動底板、制動泵、制動蹄等部件，導(dǎo)致整個制動器的安裝空間大，質(zhì)量笨重。這就與當今用戶對汽車精致輕巧、經(jīng)濟省油的要求完全背道而馳，因此現(xiàn)代轎車基本上都已經(jīng)不用鼓式汽車制動器了，而是用在大型車輛上。

4.4 前進和倒退行駛時制動力不一致

鼓式汽車制動器主要有領(lǐng)從蹄式、雙領(lǐng)（從）蹄式、雙向雙領(lǐng)蹄式、單向自動增力式、雙向自動增力式等類型。其中雙領(lǐng)蹄式的鼓式制動器，在汽車前進時，制動力比較可靠，但在車輛倒退時，兩個領(lǐng)蹄全部變成從蹄，幾乎失去了制動力，這就導(dǎo)致車輛在前進和倒退時制動力的不一致;對于雙從蹄式鼓式制動器，與雙領(lǐng)蹄式鼓式制動器恰恰相反，在前進時幾乎失去了制動力，在倒車行駛時制動比較可靠。介于此，雙領(lǐng)（從）蹄式鼓式制動已經(jīng)被淘汰了，即使在一輛車上使用，至少也是兩個從蹄兩個領(lǐng)蹄，這樣才能保證整車至少有50%的制動效果存在。因為汽車前進時需要制動，后退時也需要制動，比如車輛爬坡熄火時，必須借助制動器的作用防止車輛繼續(xù)后退，確保行車安全。

5 ?鼓式汽車制動器實際缺陷的改善建議

針對以上鼓式汽車制動器缺陷，第一，繼續(xù)不斷優(yōu)化并改善制動器散熱條件，研發(fā)并選用摩擦系數(shù)大、耐磨性強、散熱快的新一代新型材料;第二，從結(jié)構(gòu)上進行合理優(yōu)化，使得制動摩擦片盡可能與外界大氣相通，增大散熱面積，增強空氣對流散熱速度，改善散熱條件，同時簡單的結(jié)構(gòu)也便于制動器的檢查維護;第三，進一步研究鼓式汽車制動器制動間隙的自動調(diào)節(jié)功能，使得制動間隙能夠自動調(diào)節(jié)，減少鼓式制動器的維護調(diào)整;第四，在進行制動時必須要根據(jù)實際情況將不同的摩擦片進行合理的管理，不同車型采用不同結(jié)構(gòu)和性能的鼓式制動器，以適應(yīng)最切合實際的制動需求，達到最佳的制動效果，最大限度的提高鼓式汽車制動器的制動穩(wěn)定性和安全性;第五，使用了故事汽車制動器的車輛，保持良好駕駛習(xí)慣，擁有熟練的駕駛水平，選擇好的路面行駛，及時檢查、維護、保養(yǎng)制動器和汽車輪胎，以確保制動器和輪胎在最佳狀態(tài)下工作，進而保證行車安全。

6 ?結(jié)束語

綜上所述，現(xiàn)階段國家越來越重視現(xiàn)有的鼓式汽車制動器的實際應(yīng)用和管理。但是由于其技術(shù)的發(fā)展起步較晚，有些技術(shù)還不夠成熟，現(xiàn)今在實際應(yīng)用中仍然存在著許多的不足之處需要不斷改進，對此，必須要根據(jù)實際情況有針對性的進行完善分析，逐步的根據(jù)遇到的實際問題進行原因分析，逐漸的建設(shè)新型的制動系統(tǒng)的管理體系，減少其應(yīng)用缺陷，這樣才能不斷的優(yōu)化其參數(shù)設(shè)計，促進鼓式汽車制動器能夠在實際應(yīng)用中可持續(xù)發(fā)展。

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