|
|
双活塞制动轮缸
摘要：制动轮缸有双活塞式和单活塞式两类，它的功用是将主缸传来的液压力转变为使制动蹄张开的机械动力。制动轮缸为制动系统采用的活塞式制动蹄张开机构，其结构简单，在车轮制动器中布置方便。轮缸的缸体由灰铸铁HT250制成。其缸简为通孔，需镗磨。活塞由铝合金制造。活塞外端压有钢制的开槽顶块，以支承插人槽中的制动蹄腹板端部或端部接头。
关键词：汽车；双活塞制动轮缸；设计
1 引言
制动系的功用是使汽车以适当的减速度降速行驶直至停车，在下坡行驶时使汽车保持适当的稳定车速，使汽车可靠地停在原地或坡道上。
制动系至少有行车制动装置和驻车制动装置。前者用来保证第一项功能和在不长的坡道上行驶时保证第二项功能，而后者则用来保证第三项功能。
除此之外，有些汽车还设有应急制动和辅助制动装置。
应急制动装置利用机械力源(如强力压缩弹簧)进行制动。在某些采用动力制动或伺服制动的汽车上，一旦发生蓄压装置压力过低等故障时，可用应急制动装置实现汽车制动。同时，在人力控制下它还能兼作驻车制动用。
辅助制动装置可实现汽车下长坡时持续地减速或保持稳定的车速，并减轻或者解除行车制动装置的负荷。
行车制动装置和驻车制动装置，都由制动器和制动驱动机构两部分组成。防止制动时车轮被抱死，有利于提高汽车在制动过程中的方向稳定性和转向操纵能力，缩短制动距离，所以近年来制动防抱死系统(ABS)在汽车上得到很快的发展和应用。此外，含有石棉的摩擦材料，因存在石棉有致癌公害问题已被逐渐淘汰，取而代之的是各种无石棉型材料并相继研制成功[1]。
1.1汽车制动系统的分类
(1) 按制动系统的作用
制动系统可分为行车制动系统、驻车制动系统、应急制动系统及辅助制动系统等。用以使行驶中的汽车降低速度甚至停车的制动系统称为行车制动系统；用以使已停驶的汽车驻留原地不动的制动系统则称为驻车制动系统；在行车制动系统失效的情况下，保证汽车仍能实现减速或停车的制动系统称为应急制动系统；在行车过程中，辅助行车制动系统降低车速或保持车速稳定，但不能将车辆紧急制停的制动系统称为辅助制动系统。上述各制动系统中，行车制动系统和驻车制动系统是每一辆汽车都必须具备的[2]。
(2)按制动操纵能源
制动系统可分为人力制动系统、动力制动系统和伺服制动系统等。以驾驶员的肌体作为唯一制动能源的制动系统称为人力制动系统；完全靠由发动机的动力转化而成的气压或液压形式的势能进行制动的系统称为动力制动系统；兼用人力和发动机动力进行制动的制动系统称为伺服制动系统或助力制动系统[2]。
(3)按制动能量的传输方式
制动系统可分为机械式、液压式、气压式、电磁式等。同时采用两种以上传能方式的制动系称为组合式制动系统。
（4）安回路多少分
单回路制动系双回路制动系。
1.2汽车制动系的组成
下图1给出了一种轿车典型制动系统的组成示意图，可以看出，制动系统一般由制动操纵机构和制动器两个主要部分组成。
1.2.1制动操作机构
产生制动动作、控制制动效果并将制动能量传输到制动器的各个部件，如图中的2、3、4、6，以及制动主缸和制动轮缸。
(1)制动主缸
制动主缸分单腔和双腔两种，分别用于单回路和双回路液压制动系统。图2所示为一汽奥迪100型轿车双回路液压系统中的串联式双腔制动主缸。缸体11内部装有两个活塞3和9，将主缸内腔分为两个工作腔12和17.第一工作腔17及于有前轮盘式制动器轮缸相通，还经感载比例阀与左后轮鼓式制动器轮缸相通。第二工作腔12也有两条通路，一是通往左前轮盘式制动器轮缸；一是经感载比例阀通往右后轮鼓式制动器轮缸，每套管路的工作腔又分别通过补偿孔18和回油孔19与储油罐相通。第二活塞9两端均承受弹簧力，但左弹簧张力小于右弹簧张力，故主缸不工作时，第二活塞由右端弹簧保持在正确的初始位置，使补偿孔和进油孔与缸内相通。第一活塞3在左端弹簧作用下，压靠在1上，使其处于补偿孔18和回油孔19之间的位置。密封套2用来防止主缸漏油。此外每个活塞上都装有密封套，以便两腔建立油压并保证密封[9-10]。
（2）制动轮缸
制动轮缸的功用是将液体压力转变为制动蹄张开的机械推力。制动轮缸有单活塞和双活塞式两种。单活塞式制动轮缸主要用于双领蹄式和双从领蹄式制动器，而双活塞式制动轮缸应用较广，即可用于领从蹄式制动器，又可用于双向领从蹄式制动器及自增力式制动器[11]。
图3所示为双活塞式制动轮缸示意图。在缸体4内部装有两个活塞2，两个皮碗3装在两个活塞2的端面以实现油腔的密封，弹簧5保持皮碗、活塞、制动蹄的紧密外，还可以防止水分进入，以免活塞与缸体生锈卡死。制动时，来自制动主缸的制动液经油管接头进入油孔进入两活塞之间的油腔，将活塞向外推开，通过顶块6推动制动蹄[12-13]。
3研究主要成果
最原始的制动控制只是驾驶员操纵一组简单的机械装置向制动器施加作用力，这时的车辆的质量比较小，速度比较低，机械制动虽已满足车辆制动的需要，但随着汽车自质量的增加，开始出现助力装置。
随着科学技术的发展及汽车工业的发展，车辆制动有了新的突破，液压制动是继机械制动后的又一重大革新。DuesenbergEight车率先使用了轿车液压制动器。克莱斯勒的四轮液压制动器于1924年问世。通用和福特分别于1934年和1939年采用了液压制动技术。到20世纪50年代，液压助力制动器才成为现实。
20世纪80年代后期，随着电子技术的发展，世界汽车技术领域最显著的成就就是防抱制动器统(ABS)的实用和推广。ABS集微电子技术、精密加工技术、液压控制技术为一体，是机电一体化的高技术产品。它的安装大大提高了汽车的主动安全性和操纵性。
4发展趋势
汽车以一定的车速行驶时具有一定的动能。随着汽车行驶速度的不断提高，要使行驶中的汽车减速或停车，就必须强制地对汽车施加一个与汽车行驶方向相反的力，这个力叫做制动力。制动装置（汽车制动系统）就是产生制动力的装置。
驾驶员能够根据道路和交通等情况对制动力进行控制，以实现一定程度的强制制动，使汽车减速或停车，这一功能是制动系统的主要功能。下坡行驶时，为了使汽车维持稳定的车速，也需要制动系统起作用，这是制动系统的又一功能。另外，当汽车停下来后，需要可靠的停车(包括在坡道上停车)。使汽车原地可靠停车也是制动系统的功能之一。
制动装置需要转换和吸收的动能与汽车制动初速度的平方、总质量成正比;其需要产生的制动力则与汽车总质量成正比，与制动初速度相对来说关系不大。在汽车的发展过程中，速度和总质量两个参数始终处于不断攀高的状态，这就要求制动装置在更短的时间内吸收越来越大的能量，并产生接近车轮滑移界限的制动力。
5总结
制动装置(制动装备)是汽车装设的全部制动和减速系统的总称，其功能是使行驶中的汽车减低速度或停止行驶，或使已停驶的汽车保持不动，由于制动装置的结构和性能直接关系到车辆、人员的安全，因而被认为是汽车的重要安全件，受到普遍的重视。
参考文献
[1]陈家瑞. 汽车构造 [M]. 机械工业出版社，2005，283-365.
[2]刘惟信. 汽车设计 [M]. 清华大学出版社，2001,667-778.
[3]张洪欣. 汽车底盘设计[M]. 机械工业出版社,1998.
[4]余志生. 汽车理论 [M]. 机械工业出版社.2000,89-128.
[5]吕振华, 赵玉超, 韩文明. 鼓式制动器的二自由度制动蹄性能参数计算方法改进 [J].公路交通科技, 2005,22(5):144-146.
[6]孙丽.鼓式制动器设计与效能分析 [J]. 淮阴工学院交通工程系.现代制造工程, 2010年第8 期.
[7]GB Strock. M H Lawrence.W T Deibel.Effect of Shoe Force Geometry on Heavy Duty Internal Shoe Brake Perfomance [J].SAE 680432:1580-1599.
[8]Vtvsramachandra Rao,Lsrajaram and K N Seetharamu,Temperature and torque determination in brake drums [J]. 1993,963-983
[9]郭应时, 付锐, 杨鹏飞等. 鼓式制动器瞬态温度场数值模拟计算 [J]. 长安大学学报(自然科学版), 2006,26(3):86-90.
[10]姚明,王国林,周孔亢等.车辆鼓式制动器结构参数的稳健优化 设计 [J]. 农业机械学报, 2005,36(12):18-20.
[11]杨国俊,李伟平.鼓式制动器制动抖动问题综述 [J]. 机械设计, 2010 27(11).
[12]杨国俊.鼓式制动器结构振动尖叫问题综述 [J]. 广西工学院汽车工程系, 1006-1355(2010)01-0001-06.
[13]张海军,谷正气,杨易等. 鼓式制动器低频振动的分析与改进 [J]. 汽车工程, 2009,11(31):1061-1065.
