一種鼓式制動(dòng)散熱控制技術(shù)的研究

摘 要：保持制動(dòng)性能穩(wěn)定對(duì)車(chē)輛的行駛安全至關(guān)重要。許多重型載貨汽車(chē)和一些需要在山區(qū)等特殊路段行駛的車(chē)輛，使用鼓式制動(dòng)器進(jìn)行制動(dòng)時(shí)很容易發(fā)生制動(dòng)器熱衰退現(xiàn)象，因此為了提高制動(dòng)器制動(dòng)性能，減少熱衰退現(xiàn)象，本文介紹了一種鼓式制動(dòng)散熱控制技術(shù)，通過(guò)制動(dòng)蹄片內(nèi)的溫度傳感器可實(shí)時(shí)采集制動(dòng)蹄片的溫度，將溫度信號(hào)及時(shí)傳遞給ECU電控單元，針對(duì)不同溫度范圍，ECU電控單元可及時(shí)調(diào)整冷卻液的流速以及各個(gè)儲(chǔ)液倉(cāng)的單向閥開(kāi)關(guān)，可有效解決車(chē)輛行駛過(guò)程中制動(dòng)積熱導(dǎo)致的制動(dòng)功能減弱、失效、起火等問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：鼓式制動(dòng)、溫度檢測(cè)、控制邏輯、散熱

引言

從汽車(chē)誕生至今，汽車(chē)的安全問(wèn)題，一直是車(chē)輛研究者最為關(guān)注的問(wèn)題之一，也是眾多消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)車(chē)輛時(shí)著重考慮的一個(gè)方面，只有工作性能良好的制動(dòng)系統(tǒng)，才能使車(chē)輛成為人類(lèi)忠實(shí)的仆人，為人類(lèi)的生活，為社會(huì)的發(fā)展提供動(dòng)力。由于制動(dòng)器工作條件極其復(fù)雜和惡劣，冷卻工作不易進(jìn)行，制動(dòng)器溫度過(guò)高而發(fā)生制動(dòng)效能熱衰退往往是最終導(dǎo)致制動(dòng)器工作失效造成交通事故的罪魁禍?zhǔn)住Ｒ虼耍瑢?duì)鼓式制動(dòng)器制動(dòng)過(guò)程進(jìn)行熱分析，對(duì)其進(jìn)行綜合性能的優(yōu)化，選用設(shè)計(jì)合理的散熱冷卻系統(tǒng)，對(duì)于提高鼓式制動(dòng)器的制動(dòng)效能，減少道路交通事故，保護(hù)人們的生命財(cái)產(chǎn)安全都有極其重要的意義。

1 鼓式制動(dòng)產(chǎn)熱的原因以及影響

在行駛過(guò)程中鼓式制動(dòng)器制動(dòng)原理是通過(guò)剎車(chē)蹄片與輪轂?zāi)Σ廉a(chǎn)生阻力，降低車(chē)輛的動(dòng)能最終達(dá)到降低車(chē)速，使車(chē)輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)。在制動(dòng)過(guò)程中摩擦?xí)a(chǎn)生大量的熱量導(dǎo)致制動(dòng)功能減弱、失效、起火等其他功能失效。由于長(zhǎng)時(shí)間不間斷的制動(dòng)形成滑摩現(xiàn)象，就會(huì)引起車(chē)輛制動(dòng)器溫度升高。制動(dòng)蹄片溫度過(guò)高會(huì)使摩擦片的戮合劑變成氣體和液體，使制動(dòng)摩擦表面光滑，而摩擦系數(shù)減小。在制動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的高溫導(dǎo)致輪胎發(fā)燙，可能會(huì)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(yùn)輸活動(dòng)，造成了用戶直接財(cái)產(chǎn)經(jīng)濟(jì)損失同時(shí)使用戶心理產(chǎn)生陰影。

2 鼓式制動(dòng)散熱控制技術(shù)的分析

2.1溫度檢測(cè)技術(shù)的設(shè)定

根據(jù)熱力學(xué)定律可知，制動(dòng)器在工作過(guò)程中由于制動(dòng)鼓和制動(dòng)蹄片的摩擦?xí)a(chǎn)生巨大的熱量，其中一部分熱量會(huì)通過(guò)熱傳導(dǎo)、對(duì)流換熱和熱輻射的方式，與外界換熱，另一部分會(huì)積蓄在制動(dòng)器內(nèi)部，使制動(dòng)器的相關(guān)部件溫度升高，因此，通過(guò)布置在制動(dòng)蹄片內(nèi)的溫度傳感器實(shí)時(shí)采集制動(dòng)蹄片的工作溫度，將工作溫度設(shè)定分為三個(gè)范圍，并將溫度信號(hào)及時(shí)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(gè)儲(chǔ)液倉(cāng)開(kāi)起與關(guān)閉時(shí)間。

2.2 鼓式制動(dòng)散熱結(jié)構(gòu)的設(shè)定

采用隔熱材料將輪轂內(nèi)分開(kāi)三個(gè)儲(chǔ)液倉(cāng)，每個(gè)儲(chǔ)液倉(cāng)都是封閉的空間，只有儲(chǔ)液倉(cāng)1帶有電磁閥與制動(dòng)蹄片進(jìn)行連接，其他儲(chǔ)液倉(cāng)均不與制動(dòng)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(chǔ)液倉(cāng)進(jìn)行相連，冷卻液出管道支架內(nèi)含有電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)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(chǔ)液倉(cāng)-制動(dòng)蹄片-出水管-冷卻水箱。根據(jù)制動(dòng)蹄片的工作溫度，儲(chǔ)液倉(cāng)參與工作時(shí)間不同。

2.3 鼓式制動(dòng)散熱的控制邏輯

根據(jù)檢測(cè)的制動(dòng)器制動(dòng)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(bào)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(cè)到溫度值低于85℃時(shí)，ECU電控單元控制電動(dòng)機(jī)低速轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)行，將冷卻水箱內(nèi)的冷卻液通過(guò)進(jìn)水管抽進(jìn)儲(chǔ)液倉(cāng)1內(nèi)，儲(chǔ)液倉(cāng)2、3電磁閥均關(guān)閉，此時(shí)只有儲(chǔ)液倉(cāng)1內(nèi)有冷卻液并參與冷卻。參與冷卻后的冷卻液通過(guò)儲(chǔ)水倉(cāng)出水口1回流到冷卻水箱內(nèi)。這個(gè)階段駕駛室內(nèi)的儀表盤(pán)不會(huì)實(shí)時(shí)顯示制動(dòng)蹄片的溫度值;

當(dāng)檢測(cè)到溫度值在85-160℃之間時(shí)，ECU電控單元控制電動(dòng)機(jī)中速轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)行，將冷卻水箱內(nèi)的冷卻液通過(guò)進(jìn)水管抽進(jìn)儲(chǔ)液倉(cāng)1內(nèi)，儲(chǔ)液倉(cāng)2電磁閥打開(kāi)，儲(chǔ)液倉(cāng)3電磁閥關(guān)閉，此時(shí)只有儲(chǔ)液倉(cāng)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(guò)儲(chǔ)水倉(cāng)出水口1、2回流到冷卻水箱內(nèi)。這個(gè)階段駕駛室內(nèi)的儀表盤(pán)會(huì)實(shí)時(shí)顯示制動(dòng)蹄片的溫度值;

當(dāng)檢測(cè)到溫度值在高于160℃時(shí)，ECU電控單元控制電動(dòng)機(jī)高速轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)行，將冷卻水箱內(nèi)的冷卻液通過(guò)進(jìn)水管抽進(jìn)儲(chǔ)液倉(cāng)1內(nèi)，儲(chǔ)液倉(cāng)2、3電磁閥均打開(kāi)，此時(shí)儲(chǔ)液倉(cāng)1、2、3均有冷卻液并參與冷卻。參與冷卻后的冷卻液通過(guò)儲(chǔ)水倉(cāng)出水口1、2、3回流到冷卻水箱內(nèi)。儲(chǔ)液倉(cāng)1通往制動(dòng)蹄片的冷卻水道單相電磁閥打開(kāi)，制動(dòng)蹄內(nèi)冷卻水道參與散熱，水箱內(nèi)的散熱風(fēng)扇也開(kāi)始啟動(dòng)對(duì)冷卻水箱進(jìn)行散熱，這個(gè)階段駕駛室內(nèi)的儀表盤(pán)會(huì)實(shí)時(shí)顯示制動(dòng)蹄片的溫度值。

3 結(jié)束語(yǔ)

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

參考文獻(xiàn)

[1]強(qiáng)莉.淺談制動(dòng)器失效的原因[J].農(nóng)機(jī)使用與維修，2010（04）：105-105.

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

[3]陳興旺.鼓式制動(dòng)器溫度場(chǎng)的研究[D].西安：長(zhǎng)安大學(xué)車(chē)輛工程學(xué)科碩士學(xué)位論文，2006：13-20.

作者簡(jiǎn)介：李獻(xiàn)濤（1993—），男，漢族，安徽阜陽(yáng)人，大學(xué)本科學(xué)歷，助理工程師，研究方向研究方向?yàn)閷?zhuān)用車(chē)的生產(chǎn)與制造.