鼓式制动器摩擦副的磨损和曲率半径间应有的关系.pdf

爽 。 摩 ： 房 瞬 掺 鼓式制动器摩擦副的磨损和 盐率半径间应有的关系 摘 要 U斗6 3 l 本文5 盼 析制动器翩动时， 制动蹄摩擦衬片上各点的运动规律和压力分布规律出发， 说明摩擦衬片的磨损规律 再从减少磨损和提高制动效能方面， 分析鼓式翩动器摩擦副曲 ， 率半径之间应有的正确关系 为以后分析问题方便起见， 在这里先将 i j 动器分成两大类。在诸多的鼓式制动器中， 根据制动蹄端的支承情况， 可将鼓式制动器分为两大类： 类是离 端有固定支点的称为固 定支点式制动器， 如领从蹄式、 双领 啼式及双从蹄式等翩动器属于此类。另一类是蹄端浮 动即蹄端支承点的位置在制动过程中是变动的， 称为浮动支点式制动器， 如双向领蹄式、 双向增力式等制动器属于此类 。 目前领从蹄式制动器在各类车辆中用得最广瑟 ， 其制动蹄张开装置Ii龛 有用两个活塞 直径相等的轮缸外 ， 还有用凸轮式或楔块张开装置。 而其它制动器大都采用轮缸作为张开 装置。 下面首先分别分析固定支点式和浮动支点式制动器制动蹄摩擦衬片各点的运动规律 和压力分布规律， 然后分析摩擦副的磨损和曲率半径间应有的关系 1 、 固定支点式铷 动器 1 1 制动蹄张开时摩擦衬片上各点的运动规律 在设计鼓式制动器时， 采用制动蹄摩擦衬片工作表面的曲率半径 等于制动鼓内半 径 ， 即 = = ， 以使制动时制动蹄摩擦衬片与制动鼓内表面全面接触， 提高制动效髓 然而却由此产生一种降低摩擦衬片使用寿命的情况 这就是摩擦衬片与制动鼓接触面上 单位压力分布的很不均匀性。 这种压力分布的不均匀性， 主要取决于制动蹄张开时摩擦衬 片上各点的运动规律 。 图 1 为固定支点式制动器在制动前的情况。由于制动蹄摩擦衬片与制动鼓之间具有 一 定的装配间隙( 简称为蹄鼓间隙， 图中夸大画出) ， 因此， 制动蹄摩擦衬片外圆弧曲率中 心 0 一 与制动鼓圆心0不重合 从图中可以看出， 对于固定支点式翩动器， 最大蹄鼓间隙 r一 是在连心线 0 0 1 的延长线上 ， 且 =0 0 1 ， 由此分别向两蹄端逐步趋近时， 蹄鼓间隙 逐渐减小， 瘁攘村片两端处的蹄鼓间隙最小。 靠近张力F作用端的蹄鼓间隙总是大于靠近 支承端的蹄鼓间隙。这种差S 忸f 于制动蹄无偏L 、 勰铺的制动器更为明显。 当辟端张力 F增大到使用摩擦衬片外圆与制动鼓内圆剐完全贴台时， 如 图 2 所示 ， 摩擦衬片外圆弧曲率中心 0 1 移动到制动鼓圆心 。处 ， 即=者同心。这时在摩擦村片上任 一 1 3 维普资讯 取一点 A 其所在位置猎 -u 一一a表示。下面研究摩擦衬片不受制动鼓约束时 A点的径 向位移量。因假定摩擦衬片不受制动鼓约束， 所以可使制动蹄绕支点C转 过个微小角 度 Y ， 摩擦柯片的表面轮廓便移到 E - 线位置。 相应 ， 摩擦衬片外圆弧曲率 中心移到 点 位置 ， , A O C也绕 C点转过 同一 角度 Y丽移到新位置A O 2 C 点 A移到点 A】 位置 ， LC O 2 A 仍为 C L 。将 A点的位移量 A A 分解成切向位移量 A B和径向位移量 B A 。因 Y角 很小 ， 所以由图 2 可得 ： 图 l 固定支点式翩动器 蹄鼓 间敬沿周向变化简图 lCA _A R A B： Zc A o 丑幽 = A A c Ao 将式( 1 ) 和式 ( 2 ) 代 式( 3 ) 得： B A1= 5 C A O 根据正弦定理 ， L C O A中可得 ： 一 1 4 一 一 图 2 分析固定支点式 制动蹄衬片径 向压缩变形简图 ( 2 ) ( 3 ) 维普资讯 将式( 5 ) 代入( ) 后可得 = B At= O C v肭 ( 5 ) ( 6 ) 制动器结构-定时， 0 ( 3 一定。 如果制动蹄摩擦衬片不受制动鼓约束t 制动蹄转过-定 角度 Y 时， 则 由式( 6 ) 可以看出， 摩擦衬片上任一点 A的径向位移量 B A 1 ， 是按滚点位置角 a的正弦规律变化的当 a =9 0 。 时， 则连心线 0 0 ： 的延长线( 见图 2 ) 与摩擦衬片外圆弧的 交点 E的径向位移量最大 而在摩擦衬片两端的径向位移量最小。 l _ 2 制动时摩擦衬片上压力的分布规律 在实际制动的过程中， 除摩擦衬片因有弹性容易变形外， 翩动鼓、 蹄片和支承也有变 形， 但摩擦衬片的变形相对其它零件而言却大得多， 因此在分析摩擦衬片上单位压力的分 布规律时， 通常只考虑衬片变 形的影响而其它零件变形的影响较小忽略不计。这样在制 动后 ， 摩擦衬片工作表面仍保持与制动鼓内表面相重合由此可以诊断 前述摩擦衬片工 作表面上各处片的径 向位移量， 实际上是相应点处的径向压缩变形量， 遵从虎克定律 ， 即 各点的径向压缩变形t-5 “ 诙 点处的单位压力成正比。 综 E 所述， 在制动时， 摩擦衬片工作表 。 面上各处的单位压力与其径向压缩变形量 相仿 ， 也是沿周向按正弦规律变化的 。 单位 压力最大处的点 E ( 见图 2 ) 与制动鼓 中心 O的联线 0 E称为最大压力线 它与从 中 心 O的固定支点 C的联线 0 (3 互相垂直。 其它点的单位压力随着该点 向蹄片两端的 趋近而逐渐减小。 2 、 浮动支点式制动器 对于制动蹄的一端为浮动支承的制动 器 ， 如图 3所示， 支承点C可沿支承面上滑 动 ， 支承反力 s与蹄端张力 F平行 。制动 时 ， 由于摩擦衬片变形 ， 制动蹄面绕瞬时 转 动中心C转 动， 同时还顺着摩擦力作 用的方向沿支承面移动， 结果蹄片中心位 于 0- 点。如果制动蹄片不受制动鼓约束 则摩擦衬片的表面轮廓线就沿 O O t 方 向 移动至 E 】 位置 实际上 由于制鼓的约 F _ 0 S 矗 一 B 2 一 A】 。 B ， 图 3 分析浮动支点式 制动蹄衬片径向压缩变形简图 束 ， 摩擦衬片发生了变形不难看出 摩攘衬片工作表面所有点沿 O O - 方 向的变形量是一 样的， 而最大径向压缩量则为 A A I 相应该处的单位压力为最大值， O O 及其延长线则为 最大压力线。 位于任意半 径0 B上的点 B ， 其径向压目 穆 就 是 B B l 线段 作B 平行 于从 ， 所以 B点的径向压缩量为： 1 5 ， 维普资讯 肋 l 飓 C o s a AAlS ( 9 一 d ) 式中n 一一任意半径 O B与最大压力线之间的夹角。 由上述可知， 对于制动蹄具有 浮动支点的制动器 ， 在制动时摩擦衬片工作表面上的 单位 压力也是沿周向按正弦规律分而的， 在衬片表面蹭位置附近的单位匪力最大 ， 趋向衬 片两端的单位压力逐渐减小 、 3 、 制鼠嚼噙| 搐衬片的磨损规律 制动蹄摩擦衬片的磨损受温度、 摩擦力、 滑磨速度 制动鼓的材质及加工情况、 以及摩 擦衬片本身材质等诸多因素的影响。 但对_定的制动器而言， 影响摩擦村片磨损的主要因 素是衬片工作表面 匕 的单位压力和滑磨速度。单位压力大 ， 滑磨速度高， 磨损就严重由 于制动器工作过程中摩擦衬片的不断磨损， 必将导致蹄鼓间隙逐渐增大， 此情况严重时， 即便将制动踏板踩下募 服 限位置， 也产生不了足够的制动力矩， 将危急行车安全性。 前面已经指出， 无沧是固定支点式还是浮动支点式制动器 擦衬工作表面上的单 位压力分布很不均匀如果按照设计要求那样， 采用摩摆 l 幸 寸 I片外圆弧曲率半径 等于制 动鼓 内半径 ， 则蹄片工作表面上中间位置附近单位压力最大， 因而磨损最严重 ， 而衬片 两单位压力最小， 因而磨损最轻 照此下去 ， 必然导致摩掳 附 片工作表面的曲率逐渐减小； 而曲率半径逐渐增大。 当摩擦衬片的曲率半径增大到某一定值后， 衬片的曲率和曲率半径 又会向相反的方向变化 由统计资料可知 ， 行车中般紧急制动次数大约只占制动总次数 的( 5 1 0 ) t 所以在般制动的情况下， 只要 R l 大于 一定值， 不难想象， 制动蹄摩擦 村片主要是以两端与制动鼓接触， 从而使摩擦衬片两端的磨损大于中间部位， 曲率半径 又逐渐减小。 待到 接近 后又开始中间部位磨损大于两端磨损 这样循环往复， 直 到摩擀 片磨损到极限以至更换摩擦衬片为止 、 制动蹄摩捣降 寸 片盐率半径的选取 在加工制动蹄摩擦村片时 ， 必须根据制动鼓内半径 来确定摩擦衬片的曲率半径 。 在设计制动器时取 = ， 这只是名义尺寸， 而在加工 中 和 都必须有上、 下偏 差如果也取二者具有相同的上偏差和下偏差， 那么实际加工出来的制动蹄摩擦衬片， 其 外圆弧曲率半径的实际极限尺寸 必然存在两种情况 t 一种是 小于制动鼓内半径实 际极限尺寸 ， 另一种是 大于制动鼓内半径实际极限尺寸 。 对于实际极限尺寸 的情况 ， 在般制动时( 非紧急箭动) ， 显然摩擦衬片仅在 中间附近小部分面积与制动鼓内圆面接触， 单位压力过于集中， 不仅加速了摩擦衬片磨 损， 也大大降低了制动器的翩动效能就是在紧急制动的情况下， 摩擦衬片的两端也可能 不与制动鼓内表面瞠 撒 ， 同棒硅 噼 低制动效能。 此外， 裤辆维侈部门， 通常按车辆使用说 明书要求只检查制动蹄摩擦衬片两端处 的蹄鼓间隙， 如果实际极 限尺寸 I t ， 那么接 使用说明书规定调整蹄鼓间隙， 即使蹄片两端处的蹄鼓间隙满足了要求， 但中间部位的蹄 鼓间隙 过小 ， 甚至可能无间隙 ， 这样， 行车中尽管形式 E 解除了帝 动， 但蹄鼓仍处于局 部接触状态 制动器处于“ 发咬 t 增加了行驶阻力 因此， 实际极限尺寸 的情况， 其主要优点在于： 只要按使用说明书要求调整好 两端蹄鼓间隙 ， 在行车中就不能因此发生制动器发咬现象。只要 比 R 大得适当， 就能 在紧急制动时使整 个摩擦衬片工作表面上的单位压力趋于均匀化 ， 提高制动效能， 减轻摩 擦衬片的磨损 。但 又不能比 大得过多， 否则 ， 无论是缓慢制动， 还是紧急制动， 都是 摩擦衬片两端与制动鼓接触 ， 而中间部位只能是轻微接触或根本不接触， 其结果是制动效 能显著下降， 摩擀 片两端磨损急剧增加。 综 t 所述 为使制动蹄摩擦衬片与制动鼓接触压力趋于均匀化， 减少摩擦副磨损 ， 提 高制动效能， 应使摩擦衬片工作表面的实际曲率半径 匕 制动鼓内半径 大一个适当 的 6 值 ， 即 一 =乱 6 值视制动鼓的大小、 制动器加工精度、 装配水平等而定。 般认为 6 =0 2 0 0 4 0 m m比较合适 。对于制动鼓 F 芒 寸较小、 制动器加工精度和装配水平比较高 时 ， 6 应取较小的数值。 最后应当指出 耳前汽车修配厂对制动蹄摩擦衬片的加工有两种方式， 种是在专门 的制动蹄瘁擦衬片光削机上进行加工， 其装有专用夹具， 使摩擦村片