制動輪缸兩種試驗方式比對分析

制動輪缸是一種將液壓能轉變為機械能的制動組件，由缸體、活塞、皮碗、彈簧和放氣螺釘組成。工作方式為：壓力推動活塞運動，從而推動制動蹄片或制動塊與高速轉動的制動鼓帶壓貼合，產生摩擦力實現車輛制動。制動輪缸對于鼓式制動車輛的制動性能有著至關重要的作用，有單活塞式和雙活塞式兩種結構。

由于鼓式制動器具有制動力大、結構簡單和經濟性強等優點，在EMB（電控機械制動）和ADB（液壓盤式制動）制動系統還沒有廣泛使用的今天，制動輪缸依然在汽車安全系統中扮演著主要的角色。

當駕駛人踩下制動踏板，制動主缸中的活塞受到推力作用向前移動，主缸中制動液壓力升高，高壓制動液通過制動管路流向制動輪缸。在高壓制動液的作用下，推出制動輪缸活塞，推力作用到制動蹄片上，使制動蹄張開，從而與制動鼓產生摩檫力，致使車輛停車。

鼓式制動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程中制動所需要的制動力比普通乘用車大。作為制動力產生的主要部件，制動輪缸的性能也得到諸多零部件生產企業和主機廠的廣泛關注。

試驗現狀

目前試驗室對于制動輪缸的各種性能檢測基本依賴于QC/T77－2015《汽車液壓制動輪缸技術要求及臺架試驗方法》（以下簡稱《方法》），試驗項目主要有滑阻性能、耐臭氧性能、真空密封性、密封性、濕熱工作特性、耐浸水性能、儲存耐腐蝕性、耐壓強度及工作耐久性，其中有3/4的試驗項目需要模擬實車工作特性，在試驗室進行試驗時，企業長期使用標準規定夾具裝配的方式進行試驗。

對于試驗設備的要求，《方法》中大部分在規定負載夾具的設計要求，對于使用實車裝配這種方式，僅僅提及過一處，因此在執行《方法》時，大部分檢測機構選擇設計夾具進行試驗。同樣由于試驗所需周期長，且《方法》規定所有試驗樣品至少3件，部分企業存在試驗排期緊、費用不足等問題，按《方法》規定負載進行試驗對試驗前的雙方交流造成極大的影響。因此對于兩種負載形式，試驗結果會不會有所差異，這個差異會不會對試驗結果造成影響，就迫切需要驗證。

在按照《方法》進行試驗時，所有試驗在試驗后評價都有復測密封性的要求，密封性評價指標為此項目是否合格的決定性依據，因此，在所有試驗項目中，選取對密封性試驗項目結果影響最大的工作耐久試驗項目進行對比試驗加以論證。

試驗方法概述

1.試驗方法

采用控制變量法進行試驗，選取國內某大型成熟制動輪缸生產企業提供的同一型號、同一批次的六件產品進行工作耐久性試驗，通過實車制動器總成的裝配方式和標準規定夾具的裝配方式兩種不同方法進行。試驗過程中應保持其余變量完全一致，在同一溫度箱中同時進行試驗。

樣品編號規則： 0 0 1 ～ 0 0 3 為實車制動器總成裝配方式樣品編號， 0 0 4 ～ 0 0 6 為《方法》規定夾具裝配方式試驗樣品編號。

按照《方法》中的相關試驗要求進行試驗，安裝樣品各螺紋擰緊力矩符合樣品生產企業提供的擰緊力矩要求。試驗前測試樣品密封性，調節環境箱溫度至規定溫度，將負載放入溫度相中開始工作耐久性試驗，工作耐久試驗按照表1順序進行。

試驗壓力與動作時間之間的關系按照圖1執行。常溫耐久性和高溫耐久性中，升壓時間為0.4s，保壓時間為1.75s，降壓時間0.15s，停頓時間 1 . 2 5 s 。低溫耐久性生壓時間為0.45s，保壓時間為 1 . 7 5 s ，降壓時間0.15s，停頓時間 3 . 6 5 s 。其中樣品最高工作液壓為 1 5 M P a ，則工作耐久試驗壓力為 1 0 . 5 M P a 。

試驗前樣品密封性試驗結果見表2，低壓密封性試驗結果波動較大，波動范圍在制動輪缸一致性偏差范圍之內，最高壓力密封性試驗結果較穩定，樣品一致性好。

完成試驗安裝后起動加壓裝置，壓力隨時間增大緩慢升高，低壓密封性試驗液壓 ，最高壓力密封性試驗壓力為 。達到試驗規定壓力后，打開截止閥保壓15s，記錄30s內的壓力降。低壓試驗結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.實車制動器總成試驗方法

將制動輪缸和其配套的制動器總成裝配，并配合制動鼓，接通液壓油管，完成排油。使用樣品 0 0 1 ～ 003制動輪缸進行工作耐久性試驗，安裝時需要兩個制動器總成，做好編號，在相同試驗條件下進行試驗。試驗完成后復測密封性。密封性試驗結果見表3。

3.標準規定試驗夾具試驗方法

按照標準規定設計試驗夾具，并就夾具做出部分不影響其功能的改進，試驗樣品為單活塞制動輪缸，在夾具右側外層滑塊推桿處增加固定螺栓，使其單側固定，方便單活塞式輪缸的安裝。在推桿和滑塊的連接側，裝有一個調節螺栓，可以根據制動輪缸尺寸來調節負載單元的工作行程，標準規定為 夾具左側滑腔中加入潤滑脂，減小由于夾具各零部件配合帶來的摩擦力，使得輪缸位移-壓強曲線更加貼合標準要求，試驗負載Solidworks三維模型如圖4所示。

使用樣品 0 0 4 ～ 0 0 6 安裝制動輪缸進行耐久性試驗，試驗完成后復測密封性，試驗結果見表4。

試驗結果分析

耐久試驗后低壓密封性試驗結果對比如圖5所示。在兩種不同的安裝方式下，泄漏值數據較試驗前均有增加，但增加不明顯。其中， 0 0 1 ～ 0 0 3 樣品在實車制動器總成裝配方式下做耐久試驗，最大增加量為003樣品，增加了 0 0 4 ～ 0 0 6 樣品在標準規定夾具裝配下進行試驗，最大增加量為006樣品，增加了 。標準要求 ，產品符合標準要求。

兩種安裝方式試驗結果相對比：在兩種不同試驗方法下，兩種試驗的試驗結果平均數相差 ，證明樣品在這兩種試驗方式下做耐久試驗，對于低壓密封性試驗結果并無影響。

試驗后高壓密封性試驗結果如圖6所示。試驗結果與低壓密封性試驗略有相同，泄漏量值都有一定程度的增加。其中，在實車制動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 ；在標準規定夾具裝配下，006樣品增加相對較大，泄漏量增加了 ，標準規定泄漏量最大值為 ，產品符合標準要求。

兩種安裝方式試驗結果相對比：在兩種不同試驗方法下，兩種試驗的試驗結果平均數相差0.0067，證明樣品在這兩種試驗方式下做耐久試驗，對于高壓密封性試驗結果并無影響。

結語

通過工作耐久試驗數據顯示，實車制動器總成裝配和標準規定夾具裝配試驗方式對試驗結果并不會造成影響。

首先，從試驗方法的科學性而言，兩種試驗方法都是基于合理的科學原理，制動輪缸在做工作耐久試驗時，最好的工作狀態就是實車工作狀態，這樣才更能貼合實際應用。

其次，在試驗設計過程中，樣品選擇的是市場成熟產品生產企業生產的同一批產品，盡可能縮小了產品差異，試驗前的密封性試驗結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夾具不同外，所有試驗均在同一條件下進行，保證了試驗過程的一致性。

最后，試驗設備、各傳感器都在校準有效期內，且精度范圍大，試驗結果可重復性強。

按QC/T77－2015《汽車液壓制動輪缸技術要求及臺架試驗方法》執行試驗時，推薦使用實車裝配，在不影響試驗結果的前提下，實車裝配的安裝方式能節省大量的試驗時間和試驗成本。

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