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  活塞滑动阻力:推动活塞向减压方向(回退方向)移动的阻力(单位N)。
  钳体滑动阻力:浮动式制动钳总成钳体在导向销上移动的阻力(单位N)。
  活塞回位量:制动液压解除后活塞需要退回,活塞退回的量即为活塞回位量。
  所需液量:为保持制动钳钳体内规定液压所需注入的制动液液量。  制动钳是汽车制动系统的执行机构,是汽车不可缺少的零部件,其性能直接影响汽车的行驶安全及舒适性。制动钳按其工作原理可分为固定式制动钳(如图1)和浮动式制动钳(如图2)。针对制动钳产品其主要表现在制动性能、摩擦系数衰退和稳定性、制动噪音、制动抖动、踏板感觉等方面。其中摩擦片偏磨问题会降低制动钳的制动性能或出现制动跑偏、抖动等问题,降低零部件的使用寿命。制动钳良好的性能指标需要多年项目实践,经验积累,从产品设计、试验验证、市场验证等方面,将所有的知识经验形成自己的标准,才能逐渐完善
进步提升。本文就针对浮动式制动钳摩擦片偏磨问题进行分析。
1 固定式制动钳
图2 浮动式制动钳
1 摩擦片偏磨的表现形式及判定标准
1.1 摩擦片偏磨的分类
  盘式制动器是通过踏板将油压传递到制动钳,再利用制动钳将油液压力转换成摩擦片与制动盘间的摩擦力,使车辆减速或停止。一般在制动钳上靠近车辆中心的摩擦片称之为内摩擦片,远离车辆中心的摩擦片称之为外摩擦片。当使用过程中内/外摩擦片的磨损状态出现较大偏差时,即为偏磨。摩擦片偏磨的情况大致有两类:摩擦片径向/切向偏磨(如图3)、内/外摩擦片偏离偏磨(如图
4)。
图3 径向/
切向偏磨
图4 内/外片偏离偏磨
1.2 摩擦片偏磨的判定标准
  关于摩擦片偏磨的判定无相关法规标准,一般都是行业内长期经验的积累。通常在检查摩擦片偏磨时,在摩擦片上均匀取6或8个点(如图5),分别测量各个点的磨损量进行对比,其中径向方向(制动盘半径方向)数据的对比为径向偏磨量,切向方向(制动盘圆周方向)数据的对比为切向偏磨量,而内、外摩擦片数据的对比即为内外片偏离偏磨量。一般在摩擦片达到使用寿命的情况下,内、外摩擦片的偏磨量要求小于2.5mm,左右两制动钳摩擦片的偏磨量小于
3mm。
图5 摩擦片取点位置
2 浮动式制动钳的工作原理
  制动时,在踏板力的作用下通过真空助力器带动制动总泵输出高压制动液,制动液通过管路传递到制动钳内推动活塞并带动着内摩擦片移动顶住制动盘产生摩擦,此时油压继续上升,在制动液反向作用力下钳体沿着导向销向内侧(车辆中心)移动,同时带动外摩擦片移动顶住制动盘产生摩擦,靠内/外摩擦片同时夹紧制动盘产生摩擦力实现制动(如图6)。
影响制动钳摩擦片偏磨的因素
颜培亮,张志广
(霸州市华诚汽车制动器有限公司,河北 霸州 065700)
摘 要:文章介绍了制动钳在使用过程中出现摩擦片偏磨问题的原因,从活塞滑动阻力、钳体滑动阻力及制动钳的工作原理等方面分析并提出解决方案,为制动钳的合理设计提供相关技术经验。关键词:制动钳;摩擦片;偏磨;滑动阻力;拖滞
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  制动解除时,活塞在密封圈的带动下回位,内/外摩擦片对制动盘的压力解除,因制动盘自身的端面跳动和厚度差,转动时会将内/外摩擦片沿支架的导向槽弹开,同时钳体在外摩擦片的推动下沿导向销向外移动,此时内/外片均与制动盘脱离,制动解除(如图
7)。
6 制动钳制动时示意图
图7 制动钳解除制动时示意图
  根据制动钳的工作原理,在制动过程中制动钳的内摩擦片优先接触制动盘开始磨损,所以内摩擦片要比外摩擦片磨损的时间长,在钳体滑动顺畅的情况下内摩擦片要比外摩擦片磨损的快,但由于整个制动过程的时间非常短暂,故此情况造成的内外摩擦片偏磨可忽略不计。  制动钳压力解除后,内外摩擦片需要回位与制动盘分开,因摩擦片移动量非常小,摩擦片与制动盘会有轻微接触,导致制动盘转动时会
有一定的阻滞,这种现象称为制动钳拖滞。当摩擦片回位不顺畅或无法回位时,摩擦片将与制动盘接触,造成制动钳拖滞力矩增大,车辆行驶过程中制动盘将加快摩擦片的磨损,导致摩擦片异常磨损甚至出现制动钳抱死问题。
  制动钳的综合性能要求低拖滞与小需液量,而低拖滞与小需液量二者间本身就是相互矛盾的,实际使用中需要做好二者间的平衡。根据国标QC/T592-2013《液压制动钳总成性能要求及台架试验方法》标准规定,制动钳拖滞力矩检测在制动盘转动过程中第一圈最大值不超5N.m,在第10圈的转动过程中的最大值不超过3.5N.m。
3 影响制动钳拖滞的因素
  影响制动钳拖滞的因素很多,忽略摩擦片自身性能的差异和制动钳与转向节、制动盘与轮毂的加工安装误差引起的偏磨,仅考虑制动钳使用过程中造成的摩擦片偏磨问题,均是因内/外摩擦片不同程度的回位不良引起,与摩擦片回位不良有关的因素:活塞回位不良、钳体回位不良、摩擦片回位不良。3.1 活塞回位不良
  制动钳内摩擦片是靠活塞顶出施加压力,活塞回位的好坏将影响内摩擦片的磨损情况。活塞的回位依靠密封圈的弹性变形,如图8制
动时活塞向前移动同时拉动密封圈产生弹性变形,制动解除后,密封
圈恢复原样同时将活塞带回。
图8 制动过程中密封圈的变化状态
  影响活塞回位的因素包括:密封圈的性能、活塞与缸孔配合间隙、活塞与密封圈的过盈量大小(即活塞滑动阻力)、活塞防尘套密封性不良导致缸孔与活塞的配合面生锈。
  密封圈在制动钳中起到活塞回位、密封制动液、磨损间隙自动补偿的功能,因此其材料和精度要求非常严格。制动过程中会产生的高温热量,会有一部分热量通过摩擦片、活塞传递到密封圈上,若密封圈的耐热性能差,将会出现热变形甚至老化,导致活塞回位不良或卡死,摩擦片无法与制动盘脱离出现偏磨或抱死问题。同时密封圈在制动液的浸泡下不能出现膨胀问题,否则也会造成活塞卡死无法回位。所以要求密封圈必须满足良好的耐高温和耐制动液性能。
  活塞与缸孔为间隙配合,为了保证活塞的回位其配合间隙不能太大亦不能太小,缸孔与活塞配合间隙太大易造成活塞受力倾斜,间隙过小易造成活塞滑动时产生阻力影响回位,一般控制在0.05-0.15mm 之间。
  活塞与密封圈的过盈量大小直接体现为活塞滑动阻力,过盈量大活塞滑动阻力大,反之滑动阻力小。活塞滑动阻力太大(超过200N)易造成活塞卡滞,活塞滑动阻力太小易造成密封圈密封失效甚至颠簸路异响问题,一般活塞滑动阻力控制在50-120N 之间。
  制动钳在实际使用中摩擦片与制动盘的间隙在0.05-0.2mm,所以在设计制动钳时活塞的回位量需控制在0.2-0.4mm。3.2 钳体回位不良
  制动钳在使用时,支架与转向节连接固定不动,钳体在油压的作用下沿导向销往复移动(如图9),钳体移动的过程中是存在阻力的,即钳体的滑动阻力,钳体滑动阻力的大小直接影响制动钳外摩擦片的磨损情况。制动解除后,活塞在密封圈的作用下回位,钳体无法主动回位,外摩擦片除了要克服自身的滑动阻力外,还要克服钳体的滑动阻力,当钳体滑动阻力大时,外摩擦片的回位受阻,脱离制动盘的时间延长甚至无法脱离,出现拖磨现象,导致外摩擦片的磨损快。
  影响钳体滑动阻力的因素包括:导向销与销孔的配合间隙、两导向销的平行度、销孔润滑脂的多少。导向销与销孔的配合间隙,一般控制在0.05-0.2mm 之间,配合间隙太小易造成钳体滑动阻力大,配合间隙太大易造成颠簸路行驶异响问题。装配导向销时销孔内也需均匀涂抹润滑脂,润滑脂对钳体的滑动起到润滑作用,要求-40°到120°不易变质。两导销若平行度超差也将影响钳体的滑动阻力,一般要求导销平行度在0.2mm 以内。为避免外界杂质、污水进入到销孔内,导
销防尘套的密封效果也必须满足要求。
图9 钳体导销滑动示意图
  综合考虑到销孔配合间隙、导销平行度、润滑脂、导销防尘套密封性的相关因素后,最终以制动钳实际的钳体滑动阻力进行评价判定,一般钳体滑动阻力控制在30-50N 之间。3.3 摩擦片回位不良
  摩擦片是通过专用卡簧夹紧固定安装在支架的导向槽内(如图10),制动解除后摩擦片的回位依靠制动盘的转动将内外摩擦片弹开,
汽车制动器(下转第26页)
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械生产要求,持续提升经营能力以及市场核心竞争力。2.5 虚拟化发展
  在信息化背景下,计算机模拟仿真技术深入发展,为机械制造行业更好地朝着虚拟化方向发展埋下了伏笔,也是机械制造智能化发展的具体呈现。在机械制造过程中,企业可以将系统建模以及仿真技术灵活应用其中,在构建、利用模型的基础上模拟真实的机械制造生产全过程,全方位、立体化、层次化剖析以及评价机械制造系统设备运行情况,直观呈现潜在的隐患问题,优化系统设备性能的同时完善机械
生产各环节,促使机械制造活动高效开展。此外,企业可以将系统建模以及仿真技术应用到车间布局改造、机械生产调度、机械新产品研发等环节,联系机械制造生产实际情况的同时科学选择应用其中的现代仿真软件,高效模拟的同时系统分析机械生产各方面,高效处理人工智能、机械智能二者之间的关系,满足现代机械制造多样化要求的同时促使机械产品生产全过程更加智能化、高效化,也让机械制造系统设备更好地朝着自动化、集成化、微型化、虚拟化等方向发展,全面提高机械制造的信息化程度。
3 结语
  总而言之,机械制造智能化发展有着深远的意义,要站在信息化
时代以及行业发展的高度,深化把握机械制造智能化的发展现状、发展趋势,在理论探究的基础上强化实践探索,优化发展路径的同时拓展智能化技术发展的宽度、广度以及深度,促使机械制造智能化发展有着广阔的前景,机械制造行业更好地朝着集成化、模块化、数字化等方向发展,更好地服务于我国社会经济发展。
参考文献:
[1]邹劲,梅自元,钟维等.机械设计制造的智能化发展趋势综述[J].江西化工,2019(05):12-14.
[2]孙永忠.机械制造自动化技术特点与发展趋势探讨[J].内燃机与配件,2018(12):233-234.
[3]马海丰.机械制造智能化发展趋势分析[J].吉林广播电视大学学报,2018(01):111-112.
[4]冯超.机械制造智能化的发展趋势探析[J].通讯世界,2018(01):325.
[5]张怡,王昱程.浅析机械制造及其自动化技术的发展趋势[J].四川水泥,2017(01):117.
[6]张恩源.机械工程智能化的发展趋势探讨[J].黑龙江科技信息,2017(04):39.
(上接第29页)
还会出现以下问题,例如:接触不良、保险装置老化损坏、插接器连接不牢固等等。
4 汽车电气系统维修处置方法
  (1)结合实际经验,总结处置方法。由于电气系统结构较为复杂,在对汽车电气系统进行故障诊断前,一般要通过性能测试来初步判断故障部分。例如:在起动发动机时,发现排气管冒出黑烟,同时伴有异常声响,那么可以初步判断故障大概在供油系统,避免维修人员一一排查,提高了维修效率,缩短了维修时间。其次,要利用伏安法来对汽车电气系统的故障进行排查处理。例如:在对蓄电池进行维修检测时,先将连接蓄电池负导线断开,将伏安表连接在搭铁与蓄电池的负极之间,观察伏安表电流读数,如果伏安表度数不超过10mA 时,则说明蓄电池没有漏电,出现亏损现象。反之,则说明蓄电池出
现故障。尽快的根据车型以及国家对于蓄电池的安装标准进行更换与修理。在对蓄电池进行维修时,工作人员要严格遵守操作流程,在检测前需要擦拭蓄电池表面,防止蓄电池电极短路故障,确保维修的规范性,避免对蓄电池造成人为的破坏。
  (2)利用现代化技术来进行维修诊断。随着汽车行业的快速发展,维修技术水平也与日俱增,利用现代化的技术来进行汽车电气系统检测,可以提高维修的准确性和维修效率。在现代汽车上在装有显示装置,通过对装置的检测,可以对汽车的工作状态有一个了解,从而可以准确出具体的故障位置。所还有不断的学习国外先进维修技术,也有效地减少修理的时间,提高维修的质量与效率。
  汽车电气系统维修处置关系着汽车的正常运行,为驾驶者的安全提供了保障。所以,避免在维修中留下安全隐患,给驾驶者的生命带来安全保障。总而言之,提高汽车电气维修技术是现代汽车发展的需求,也是汽车安全运行的基本保障。
参考文献:
[1]黄刚.刍议汽车电气系统维修常见问题和对策[J].湖南农机,2019(09):113-114.
[2]吴永兰.浅析汽车电气系统几种常见的故障判断及维修[J].消费电子,2017(20):18.
[3]胡双炎.汽车电气系统结构设计分析[J].汽车维修,2018(07):45-47.
(上接第51页)
影响摩擦片弹开的阻力来自于摩擦片、卡簧、支架导向槽的配合间隙,其配合间隙太小时,摩擦片的滑动阻力大,造成摩擦片回位不顺畅或卡住,其配合间隙太大时,在行驶过程中会出现制动异响问题。所以摩擦片、卡簧、支架导向槽的配合间隙的合理性将直接影响摩擦片的回位效果,一般配合间隙控制在0.2-0.6mm
之间。
图10 摩擦片、卡簧、支架安装示意图
4 结论
  摩擦片偏磨将降低制动钳的性能和使用寿命,影响摩擦片偏磨的因素很多,需根据具体偏磨故障现象具体分析。当内摩擦片磨损较快时可从活塞滑动阻力、摩擦片与制动钳的配合尺寸进行分析。当外摩擦片磨损较快时,可从钳体滑动阻力、摩擦片与制动钳的配合尺寸进行分析。当摩擦片出现径向/切向偏磨时,需考虑制动钳、转向节、制动盘、轮毂之间的加工及装配误差以及钳体的刚性变形量、制动盘的厚度差。参考文献:
[1]QC/T 592-2013《液压制动钳总成性能要求及台架试验方法》[S].[2]李霏,胡宝成.盘式制动器摩擦片偏磨的研究[J].研究与开发,2017(02):055-056.
[3]郑朋辉.浅谈盘式制动器摩擦块偏磨故障原因[J].汽车实用技术,2015(05):128-130.