制動(dòng)輪缸兩種試驗(yàn)方式比對(duì)分析

制動(dòng)輪缸是一種將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的制動(dòng)組件，由缸體、活塞、皮碗、彈簧和放氣螺釘組成。工作方式為：壓力推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，從而推動(dòng)制動(dòng)蹄片或制動(dòng)塊與高速轉(zhuǎn)動(dòng)的制動(dòng)鼓帶壓貼合，產(chǎn)生摩擦力實(shí)現(xiàn)車輛制動(dòng)。制動(dòng)輪缸對(duì)于鼓式制動(dòng)車輛的制動(dòng)性能有著至關(guān)重要的作用，有單活塞式和雙活塞式兩種結(jié)構(gòu)。

由于鼓式制動(dòng)器具有制動(dòng)力大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在EMB（電控機(jī)械制動(dòng)）和ADB（液壓盤(pán)式制動(dòng)）制動(dòng)系統(tǒng)還沒(méi)有廣泛使用的今天，制動(dòng)輪缸依然在汽車安全系統(tǒng)中扮演著主要的角色。

當(dāng)駕駛?cè)瞬认轮苿?dòng)踏板，制動(dòng)主缸中的活塞受到推力作用向前移動(dòng)，主缸中制動(dòng)液壓力升高，高壓制動(dòng)液通過(guò)制動(dòng)管路流向制動(dòng)輪缸。在高壓制動(dòng)液的作用下，推出制動(dòng)輪缸活塞，推力作用到制動(dòng)蹄片上，使制動(dòng)蹄張開(kāi)，從而與制動(dòng)鼓產(chǎn)生摩檫力，致使車輛停車。

鼓式制動(dòng)器一般用于慣量較大的乘用車或商用車等，因此車輛在高速行駛過(guò)程中制動(dòng)所需要的制動(dòng)力比普通乘用車大。作為制動(dòng)力產(chǎn)生的主要部件，制動(dòng)輪缸的性能也得到諸多零部件生產(chǎn)企業(yè)和主機(jī)廠的廣泛關(guān)注。

試驗(yàn)現(xiàn)狀

目前試驗(yàn)室對(duì)于制動(dòng)輪缸的各種性能檢測(cè)基本依賴于QC/T77－2015《汽車液壓制動(dòng)輪缸技術(shù)要求及臺(tái)架試驗(yàn)方法》（以下簡(jiǎn)稱《方法》），試驗(yàn)項(xiàng)目主要有滑阻性能、耐臭氧性能、真空密封性、密封性、濕熱工作特性、耐浸水性能、儲(chǔ)存耐腐蝕性、耐壓強(qiáng)度及工作耐久性，其中有3/4的試驗(yàn)項(xiàng)目需要模擬實(shí)車工作特性，在試驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，企業(yè)長(zhǎng)期使用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定夾具裝配的方式進(jìn)行試驗(yàn)。

對(duì)于試驗(yàn)設(shè)備的要求，《方法》中大部分在規(guī)定負(fù)載夾具的設(shè)計(jì)要求，對(duì)于使用實(shí)車裝配這種方式，僅僅提及過(guò)一處，因此在執(zhí)行《方法》時(shí)，大部分檢測(cè)機(jī)構(gòu)選擇設(shè)計(jì)夾具進(jìn)行試驗(yàn)。同樣由于試驗(yàn)所需周期長(zhǎng)，且《方法》規(guī)定所有試驗(yàn)樣品至少3件，部分企業(yè)存在試驗(yàn)排期緊、費(fèi)用不足等問(wèn)題，按《方法》規(guī)定負(fù)載進(jìn)行試驗(yàn)對(duì)試驗(yàn)前的雙方交流造成極大的影響。因此對(duì)于兩種負(fù)載形式，試驗(yàn)結(jié)果會(huì)不會(huì)有所差異，這個(gè)差異會(huì)不會(huì)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果造成影響，就迫切需要驗(yàn)證。

在按照《方法》進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，所有試驗(yàn)在試驗(yàn)后評(píng)價(jià)都有復(fù)測(cè)密封性的要求，密封性評(píng)價(jià)指標(biāo)為此項(xiàng)目是否合格的決定性依據(jù)，因此，在所有試驗(yàn)項(xiàng)目中，選取對(duì)密封性試驗(yàn)項(xiàng)目結(jié)果影響最大的工作耐久試驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)加以論證。

試驗(yàn)方法概述

1.試驗(yàn)方法

采用控制變量法進(jìn)行試驗(yàn)，選取國(guó)內(nèi)某大型成熟制動(dòng)輪缸生產(chǎn)企業(yè)提供的同一型號(hào)、同一批次的六件產(chǎn)品進(jìn)行工作耐久性試驗(yàn)，通過(guò)實(shí)車制動(dòng)器總成的裝配方式和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定夾具的裝配方式兩種不同方法進(jìn)行。試驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)保持其余變量完全一致，在同一溫度箱中同時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)。

樣品編號(hào)規(guī)則： 0 0 1 ～ 0 0 3 為實(shí)車制動(dòng)器總成裝配方式樣品編號(hào)， 0 0 4 ～ 0 0 6 為《方法》規(guī)定夾具裝配方式試驗(yàn)樣品編號(hào)。

按照《方法》中的相關(guān)試驗(yàn)要求進(jìn)行試驗(yàn)，安裝樣品各螺紋擰緊力矩符合樣品生產(chǎn)企業(yè)提供的擰緊力矩要求。試驗(yàn)前測(cè)試樣品密封性，調(diào)節(jié)環(huán)境箱溫度至規(guī)定溫度，將負(fù)載放入溫度相中開(kāi)始工作耐久性試驗(yàn)，工作耐久試驗(yàn)按照表1順序進(jìn)行。

試驗(yàn)壓力與動(dòng)作時(shí)間之間的關(guān)系按照?qǐng)D1執(zhí)行。常溫耐久性和高溫耐久性中，升壓時(shí)間為0.4s，保壓時(shí)間為1.75s，降壓時(shí)間0.15s，停頓時(shí)間 1 . 2 5 s 。低溫耐久性生壓時(shí)間為0.45s，保壓時(shí)間為 1 . 7 5 s ，降壓時(shí)間0.15s，停頓時(shí)間 3 . 6 5 s 。其中樣品最高工作液壓為 1 5 M P a ，則工作耐久試驗(yàn)壓力為 1 0 . 5 M P a 。

試驗(yàn)前樣品密封性試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2，低壓密封性試驗(yàn)結(jié)果波動(dòng)較大，波動(dòng)范圍在制動(dòng)輪缸一致性偏差范圍之內(nèi)，最高壓力密封性試驗(yàn)結(jié)果較穩(wěn)定，樣品一致性好。

完成試驗(yàn)安裝后起動(dòng)加壓裝置，壓力隨時(shí)間增大緩慢升高，低壓密封性試驗(yàn)液壓 ，最高壓力密封性試驗(yàn)壓力為 。達(dá)到試驗(yàn)規(guī)定壓力后，打開(kāi)截止閥保壓15s，記錄30s內(nèi)的壓力降。低壓試驗(yàn)結(jié)果曲線低壓密封性如圖2所示，最高壓力密封性如圖3所示。

2.實(shí)車制動(dòng)器總成試驗(yàn)方法

將制動(dòng)輪缸和其配套的制動(dòng)器總成裝配，并配合制動(dòng)鼓，接通液壓油管，完成排油。使用樣品 0 0 1 ～ 003制動(dòng)輪缸進(jìn)行工作耐久性試驗(yàn)，安裝時(shí)需要兩個(gè)制動(dòng)器總成，做好編號(hào)，在相同試驗(yàn)條件下進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)完成后復(fù)測(cè)密封性。密封性試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

3.標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定試驗(yàn)夾具試驗(yàn)方法

按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定設(shè)計(jì)試驗(yàn)夾具，并就夾具做出部分不影響其功能的改進(jìn)，試驗(yàn)樣品為單活塞制動(dòng)輪缸，在夾具右側(cè)外層滑塊推桿處增加固定螺栓，使其單側(cè)固定，方便單活塞式輪缸的安裝。在推桿和滑塊的連接側(cè)，裝有一個(gè)調(diào)節(jié)螺栓，可以根據(jù)制動(dòng)輪缸尺寸來(lái)調(diào)節(jié)負(fù)載單元的工作行程，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為 夾具左側(cè)滑腔中加入潤(rùn)滑脂，減小由于夾具各零部件配合帶來(lái)的摩擦力，使得輪缸位移-壓強(qiáng)曲線更加貼合標(biāo)準(zhǔn)要求，試驗(yàn)負(fù)載Solidworks三維模型如圖4所示。

使用樣品 0 0 4 ～ 0 0 6 安裝制動(dòng)輪缸進(jìn)行耐久性試驗(yàn)，試驗(yàn)完成后復(fù)測(cè)密封性，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

試驗(yàn)結(jié)果分析

耐久試驗(yàn)后低壓密封性試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比如圖5所示。在兩種不同的安裝方式下，泄漏值數(shù)據(jù)較試驗(yàn)前均有增加，但增加不明顯。其中， 0 0 1 ～ 0 0 3 樣品在實(shí)車制動(dòng)器總成裝配方式下做耐久試驗(yàn)，最大增加量為003樣品，增加了 0 0 4 ～ 0 0 6 樣品在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定夾具裝配下進(jìn)行試驗(yàn)，最大增加量為006樣品，增加了 。標(biāo)準(zhǔn)要求 ，產(chǎn)品符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

兩種安裝方式試驗(yàn)結(jié)果相對(duì)比：在兩種不同試驗(yàn)方法下，兩種試驗(yàn)的試驗(yàn)結(jié)果平均數(shù)相差 ，證明樣品在這兩種試驗(yàn)方式下做耐久試驗(yàn)，對(duì)于低壓密封性試驗(yàn)結(jié)果并無(wú)影響。

試驗(yàn)后高壓密封性試驗(yàn)結(jié)果如圖6所示。試驗(yàn)結(jié)果與低壓密封性試驗(yàn)略有相同，泄漏量值都有一定程度的增加。其中，在實(shí)車制動(dòng)器總成裝配方式下泄漏量增加最大的為002樣品，增加了 0 . 0 7 M P a ；在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定夾具裝配下，006樣品增加相對(duì)較大，泄漏量增加了 ，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定泄漏量最大值為 ，產(chǎn)品符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

兩種安裝方式試驗(yàn)結(jié)果相對(duì)比：在兩種不同試驗(yàn)方法下，兩種試驗(yàn)的試驗(yàn)結(jié)果平均數(shù)相差0.0067，證明樣品在這兩種試驗(yàn)方式下做耐久試驗(yàn)，對(duì)于高壓密封性試驗(yàn)結(jié)果并無(wú)影響。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)工作耐久試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，實(shí)車制動(dòng)器總成裝配和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定夾具裝配試驗(yàn)方式對(duì)試驗(yàn)結(jié)果并不會(huì)造成影響。

首先，從試驗(yàn)方法的科學(xué)性而言，兩種試驗(yàn)方法都是基于合理的科學(xué)原理，制動(dòng)輪缸在做工作耐久試驗(yàn)時(shí)，最好的工作狀態(tài)就是實(shí)車工作狀態(tài)，這樣才更能貼合實(shí)際應(yīng)用。

其次，在試驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程中，樣品選擇的是市場(chǎng)成熟產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)的同一批產(chǎn)品，盡可能縮小了產(chǎn)品差異，試驗(yàn)前的密封性試驗(yàn)結(jié)果也證明了樣品的一致性非常好。在控制變量階段除了試驗(yàn)夾具不同外，所有試驗(yàn)均在同一條件下進(jìn)行，保證了試驗(yàn)過(guò)程的一致性。

最后，試驗(yàn)設(shè)備、各傳感器都在校準(zhǔn)有效期內(nèi)，且精度范圍大，試驗(yàn)結(jié)果可重復(fù)性強(qiáng)。

按QC/T77－2015《汽車液壓制動(dòng)輪缸技術(shù)要求及臺(tái)架試驗(yàn)方法》執(zhí)行試驗(yàn)時(shí)，推薦使用實(shí)車裝配，在不影響試驗(yàn)結(jié)果的前提下，實(shí)車裝配的安裝方式能節(jié)省大量的試驗(yàn)時(shí)間和試驗(yàn)成本。

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