盘式制动器

盘式制动器 四川交通职业技术学院 #毕业# 题目:帕萨特B5盘式制动器结构性能分析与检修 系 部 汽 车 工 程 系 专 业 名 称 汽 车 运 用 技 术 专 业 班 级 汽 运 08-3 班 姓 名 魏 敏 川 学 号 20082329 指 导 教 师 吴 健 康 20010 年 09 月 22 日 四川交通职业技术学院 帕萨特B5盘式制动器结构性能分析与检修 摘 要 制动器是汽车制动系统的重要组成部分，它决定了汽车的行驶安全性。同时，随着汽车设计车速的提高，对汽车制动器工作可靠性的要求也越来越苛刻。本文以桑塔纳2000GLi轿车盘式制动器为研究对象，运用物理和数学思想对其结构性能、故障原因及诊断方法进行分析，从而阐释了制动器对汽车行驶安全的重要保障作用，并据此对盘式制动器维修工艺过程的规范化操作提出了建议，以供参考。 关键词:盘式制动器;分析;检修; 建议 I 四川交通职业技术学院 Santana 2000GLi disc brake structure performance analysis and overhaul Abstract Author:Zhang Xiao-ming Tutor:Zhao -kai The brake is the automobile braking system,s important component it has decided the automobile travel security, At the same time, as a result of the automobile design vehicle speed,s enhancement, it also getting more and more harsh to brake,s request. This article take the Santana 2000GLi passenger vechile front wheel disc brake as the object of study, utilization physics and mathematics thought to it,s structure performance, the breakdown reason and the diagnosis method carry on the automobile traffic safety important safeguard function, and put forward the proposal according to the above to the disc brake vservice technological process,s standardized operation, supplies the reference. Keywords: disc brake; analysis; overhaul; operation II 四川交通职业技术学院 目 录 1 概述 .................................................................................................................... 1 1.1 汽车盘式制动器的应用与发展 .................................................................. 1 1.2 汽车盘式制动器的特点和使用要求 ........................................................... 2 2 汽车盘式制动器的结构与工作原理 .................................................................. 4 2.1 汽车盘式制动器的结构类型 ...................................................................... 4 2.2 帕萨特B5盘式制动器结构型式与工作原理分析 ..................................... 7 3 帕萨特B5盘式制动器性能分析 ......................................................................10 3.1 几个主要部件的选材及性能分析 .............................................................10 3.2 制动器主要参数的核算 ............................................................................. 11 4 帕萨特B5盘式制动器的检修 ..........................................................................15 4.1 常见故障及原因分析 .................................................................................15 4.2 维修工艺过程的规范化操作建议 .............................................................16 5 汽车盘式制动器的主要检测诊断内容及方法浅析 ..........................................21 5.1 制动盘的检测诊断.....................................................................................21 5.2 制动摩擦块的检测.....................................................................................22 结论 .........................................................................................................................24 致谢 .........................................................................................................................25 参考文献 .................................................................................................................26 附录 .........................................................................................................................27 III 四川交通职业技术学院 1 概述 1.1 汽车盘式制动器的应用与发展 1.1.1 汽车盘式制动器在国内的应用情况 随着我国汽车工业技术的发展，以及合资企业的引进和国外先进技术的进入，我国汽车盘式制动器的生产和运用已逐步形成规模。特别是在提高整车性能、保障行驶安全、提高驾乘舒适性、改善生活环境等方面都发挥了很大作用。 (1)在轻型汽车方面:为满足实用性和经济性，当前很多汽车都采用前盘后鼓的混合制动形式。这是因为汽车在制动过程中，由于惯性作用，轴荷前移，使前轮制动器的制动力大于后轮。因此对前轮制动器制动性能的要求往往比较高。这类前轮制动器主要以液压盘式制动器为主流，采用液压油作传输介质，以液压总泵为动力源，后轮制动器则以液压式双泵双作用缸制动蹄相匹配。 目前大部分轻型车，如轿车吉利、捷达，微型车长安之星、昌河，高端轻卡江铃、瑞风等均采用前盘后鼓的混合制动形式。但是随着我国高速公路等级的提高，汽车档次的上升，特别是国家相关安全法规的强制实施，汽车前后轮都采用盘式制动器将是一不可改变的趋势。 (2)在大型客车方面:盘式制动器技术先进性明显，可靠性良好，集创新性和技术先进性于一体。欧美国家自上世纪90年代初就将盘式制动器应用于大型公交车上。我国则从1997年开始在大客车上推广盘式制动器及ABS防抱死系统。2004年7月1日交通部强制在7-12米高?型客车上配备盘式制动器后，国产盘式制动器才得以大力推广。此后，北京、上海、广州等地公交公司，都开始使用为大客车匹配的盘式制动器。同时，厦门金龙、丹东黄海、安徽凯斯鲍尔等国内知名大型客车生产商均已在批量生产配备盘式制动器的高档客车。 (3)在重型汽车方面:作为重型汽车行业应用型新技术，盘式制动器已属成熟产品，且具有广泛的应用前景。2004年3月红岩公司率先在国内重卡行业中完成了对盘式制动器(气压式)的开发。2005年初中国重汽卡车事业部在提 1 四川交通职业技术学院 升和改进卡车底盘的过程中，在桥箱事业部的配合下，将22.5英寸的气压盘式制动器成功“嫁接”到了重汽斯太尔重型卡车前桥上，从而解决了令整车厂商及用户困扰已久的传统鼓式制动器制动啸叫、频繁制动时制动蹄片易磨损、雨天制动效能降低等一系列问题。与此同时，陕西重汽、一汽解放、东风公司等国内大型载重汽车厂商均完成了盘式制动器在重型汽车方面的前期试验及技术储备工作，盘式制动器可以说将成为未来重卡制动系统匹配发展的新趋势。 1.1.2 汽车盘式制动器的发展趋势 在国外，经过几十年的发展，生产盘式制动器的技术目前已经比较成熟，形成了系列产品。例如:Bosch公司，Wabco制动器公司，阿文美驰公司等每年的产量都在20,50万台以上。同时，在欧、美、日等发达国家，盘式制动器已作为标准件装备在多级别的轿车、客车、中型及重型汽车上。我国在此项目上起步较晚，大部分是随着欧系或日系轿车的引进而引进的轿车，微型车用盘式制动器，且各厂家产品单一，配套市场狭窄。目前，国内真正形成规模化生产的企业寥寥无几，比较知名的仅有武汉元丰、一汽四环等。但当前我国汽车工业发展态势良好，因此，开发盘式制动器的热潮局面大有愈演愈烈的趋势。 盘式制动器较鼓式制动器具有更高的利用率，且作为一种高科技、高附加值的产品已得到行业的公认。预计，未来对盘式制动器的研究只要注重在提高制动效能、简化结构、降低成本、发展电子报警和智能化系统、提高实用性和延长使用寿命等方面的投入，盘式制动器在国内将会得到快速的推广和应用，并且拥有广阔的市场前景。 1.2 汽车盘式制动器的特点和使用要求 1.2.1 汽车盘式制动器的特点 国内外汽车研发机构经多年的研究和试验后，现在很多汽车生产商均已开始将盘式制动器组装在新型汽车上。这充分证明了盘式制动器与传统鼓式制动器相比在制动性能等方面具有明显的优势。其具体表现如下:盘式制动器一般无摩擦助势作用，因而制动器效能受摩擦系数的影响较小，即效能稳定;进水后效能降 2 四川交通职业技术学院 低较少，而且只须经一两次制动即可恢复正常;在输出制动力矩相同的情况下，尺寸和质量一般较小;制动器沿厚度方向的热膨胀量较小，不会像制动鼓的热膨胀那样使制动器间隙明显增加而导致制动踏板行程过大;较容易实现自动调整;其他保养修理作业也较简便等。 但盘式制动器也有不少缺点，如:制动效能较低，故用于液压制动系时所需的制动管路压力较高，一般需要伺服装置;兼用于驻车制动时，需加装的驻车制动传动装置较鼓式制动器复杂，因而在后轮上的应用受到限制等。 1.2.2 汽车盘式制动器的使用要求 汽车盘式制动器的安装和保养与鼓式制动器有很大区别，若按照鼓式制动器的操作习惯进行安装和保养盘式制动器则可能导致其无法正常工作。因此，盘式制动器一般应按照如下几点来使用: (1)盘式制动器应设有间隙自动调节装置，以免对其在使用过程中进行间隙调整。 (2)盘式制动器的工作环境非常恶劣，一旦有水进入系统内部，产生锈蚀或其他腐蚀，整个制动器将无法正常工作。因此，在每次维修时必须检查导向销、调节螺杆以及制动轮缸等零件的密封。 (3)制动衬块摩擦材料因制动时摩擦生热，可能引起摩擦系数减小、制动力下降、摩擦片磨损烧坏等故障，从而影响制动性能。因此要求制动器的材料应具有抗热衰退的能力，这在汽车高速制动、短时间重复制动或下坡连续制动时是极其重要的。 (4)制动器应具有良好的水湿恢复能力，以避免制动器被水浸湿后导致制动力下降。 3 四川交通职业技术学院 2 汽车盘式制动器的结构与工作原理 2.1 汽车盘式制动器的结构类型 盘式制动器，因其工作元件形似圆盘而得名，又称碟式制动器。按摩擦副中的固定摩擦元件的结构来分，它又分为全盘式和钳盘式制动器两大类。 2.1.1 全盘式制动器 其固定摩擦元件和旋转元件均呈圆盘形，制动时各盘摩擦表面全部接触。目前用得较多的是多片全盘式制动器，这样能获得较大的制动力矩，如图2-1所示。但这种制动器的散热性能较差，结构较复杂，因此仅用于少数汽车，如重型汽车。 图2-1 多片全盘式制动器 1-旋转花键毂;2-固定制动盘;3-外盖;4-带键螺栓;5-旋转制动盘;6-内盖; 7-调整螺纹挡圈;8-活塞回位弹簧;9-活塞套筒;10-活塞;11-活塞密封圈; 12-放气螺钉;13-套筒密封圈;14-轴承刚体;15-弹簧座盘;16-垫块;17-摩擦衬片 2.1.2 钳盘式制动器 其固定摩擦元件是两块带有摩擦衬块的制动块，后者装在以螺栓固定于转向 4 四川交通职业技术学院 节或桥壳上的制动钳体内，如图2-2。两制动块之间装有作为旋转元件的制动盘，并通过螺栓固定在轮毂上。制动块的摩擦衬块与制动盘的接触面积很小，在盘上所占的中心角仅为30?,50?，故又将这种盘式制动器称为点盘式制动器。 图2-2 固定钳盘式制动器 1-转向节(或桥壳);2-调整垫片;3-活塞;4-制动块总成; 5-导向支承销;6-制动钳体;7-轮辐;8-回位弹簧;9-制动盘;10-轮毂 钳盘式制动器具有结构简单、质量小、散热性能好、维修方便、水稳定性能好等优点。但因摩擦衬块的面积较小，制动时其单位压力和摩擦面的温度都较高。因此，在实际应用中，对摩擦材料的性能也提出了较高要求。 按制动钳的结构型式，钳盘式制动器又分为固定钳盘式和浮动钳盘式两种。 (1)固定钳盘式制动器 如图2-2示，制动钳体固定在转向节或桥壳上，在制动钳体上有两个液压油缸，其中各装有一个活塞。当压力油液进入两个油缸活塞外腔时，推动两个活塞向内移动，将位于制动盘两侧的制动块总成压紧到制动盘上，从而将车轮制动。当放松制动踏板使油液压力减小时，回位弹簧则将两制动块总成及活塞推离制动盘。这种结构型式又称为对置活塞式或浮动活塞式固定钳盘式制动器。 固定钳盘式制动器在汽车上的应用较浮动钳盘式制动器早，其制动钳的刚度好，除活塞和制动块外无其他滑动件。但由于需采用两个油缸并分置于制动盘的两侧，使结构尺寸较大，布置困难，成本较高，且制动时产生的热量经制动钳体上的油路传给制动液，易产生气阻现象，影响制动效果。另外，由于两侧制动块均靠活塞推动，很难兼用于由机械操纵的驻车制动，必须另加装一套驻车制动用的辅助制动钳，或是采用如图2-3所示的盘鼓结合式后轮制动器，其中作为驻车 5 四川交通职业技术学院 用的鼓式制动器由于直径较小，只能是双向增力式的。这种“盘中鼓”的结构很紧凑，但双向增力式制动器调整不方便。 (2)浮动钳盘式制动器 顾名思义，这种制动器的制动钳体是浮动的。如 图2-3 盘鼓结合式制动器 1-制动钳;2-固定螺栓;3-桥壳;4、5-油封;6-制动锁片; 7-驻车制动钢丝绳;8-制动盘;9-挡泥板;10-支承导管;11-制动毂;12-钢丝绳固定销 图2-4 浮钳盘式制动器 (a)滑动钳盘式制动器 (b)摆动钳盘式制动器 1-制动盘;2-制动钳体;3-制动块总成; 4-带磨损报警装置的制动块总成;5-活塞;6-制动钳支架;7-导向销 图2-4所示，根据浮动方式的不同，又将其分为滑动钳盘式制动器和摆动钳盘式制动器。与固定钳盘式制动器不同的是，这两种制动器的制动油缸都是单侧的，且与油缸同侧的制动块总成为活动件，而另一侧的制动块总成则固定在钳体上。 6 四川交通职业技术学院 制动时，活塞在油液压力的作用下推动该侧制动块总成并使之压靠制动盘，而反作用力则推动制动钳体连同固定在它上面的制动块总成压向制动盘的另一侧，直至两侧的制动块总成受力均等为止。对摆动钳盘式制动器而言，钳体在与制动盘垂直的平面内摆动。这就要求制动摩擦衬块应制成楔形状，且摩擦表面对其背面的倾斜角为6?左右，如图2-4(b)所示。在使用过程中，当摩擦衬块磨损到一定程度后即应予以更换。 浮动钳盘式制动器结构简单，生产成本低，易于安装，冷却条件较好，且当其兼用于行车制动器和驻车制动器时可不必加设驻车制动用的制动钳，而只需在行车制动钳的液压油缸附近加装一些用于推动液压油缸活塞的驻车制动用的机械传动件即可，如图2-5所示。但因为制动钳体为浮动的，所以必须设法减少滑动处或摆动处的摩擦、磨损及噪声。 图2-5 带有驻车制动驱动机构的盘式制动器 1-制动钳体;2-活塞护罩;3-活塞密封圈;4-自调螺杆密封圈; 5-膜片弹簧支承垫圈;6-驻车制动杠杆护罩;7-驻车制动杠杆;8-膜片弹簧; 9-自调螺杆;10-挡片;11-推力球轴承;12-自调螺母;13-扭簧;14-活塞 2.2 帕萨特B5盘式制动器结构型式与工作原理分析 2.2.1 结构型式分析 随着汽车轻量化要求的发展，目前很多汽车生产厂家均在选配质量轻便的部 7 四川交通职业技术学院 件，上海,大众公司也不例外。因此，在满足使用性能的条件下，帕萨特B5轿车在其前轮装用了结构简单、维修方便的滑动钳盘式制动器。 如图2-6所示，帕萨特B5盘式制动器主要由制动盘、内外摩擦块、制动钳壳体、制动钳支架、制动轮缸等组成。 制动盘4固定在轮毂上，夹在内外摩擦衬块3之间，与前轮一起转动。制动钳通过螺栓(兼作导向销)与其支架相连(支架固定于转向节凸缘上)，钳体12可沿螺栓相对于制动盘做轴向移动。轮缸布置在制动钳的内侧。固定支架上有导轨，通过弹簧片安装内外制动块，内外制动块可沿导轨做轴向移动。 同时，由于帕萨特B5型轿车的质量较普通型有所增加，需要较大的制动 图2-6 帕萨特B5盘式制动器结构图 1-支架;2-螺孔;3-内侧摩擦块;4-制动盘;5-外侧摩擦块;6-弹簧片;7-导轨;8-防尘罩; 9-密封圈;10-螺栓;11-活塞;12-制动钳体;13-放气螺钉;14-塑料套管;15-橡胶套 力矩，从而增加了制动盘的热负荷。因此，桑塔纳2000GLi盘式制动器的制动盘采用了空心内通风结构，这使其散热性能和使用寿命均有了显著地提高。其原理如图2-7所示。 8 四川交通职业技术学院 图2-7 帕萨特B5盘式制动器通风原理图 1-制动盘;2-通风孔道及冷却片 此外，帕萨特B5型轿车属前置前驱型汽车，其制动时前轮毂轴承受力较大。因此，帕萨特B5盘式制动器的制动钳布置在车轴之后，从而减小了制动时轮毂轴承的径向合力，如图2-8。 2.2.2 工作原理分析 如图2-6所示，制动器在制动时制动钳体12内的活塞11在液压力作用下推动内摩擦块3，并使之压靠到制动盘4内侧表面后，作用于轮缸底部的液压力使 图2-8 制动钳位于车轴后对轮毂轴承载荷的影响 1-车轮;2-制动盘;3-轮毂 9 四川交通职业技术学院 ,—路面法向反力;—制动力;—与的合力及相应的支承反力; ZZFFP,PBB ,、—制动衬块对制动盘的摩擦力及相应的支承反力;—轮毂轴承的径向合力 FFQff 制动钳壳体在螺栓(导向销)10上移动，推动外摩擦块5压向制动盘的外侧表面。内外摩擦块在液压力的作用下，将制动盘的两侧面压紧，实现了前轮的制动。 该制动器制动间隙是自动调节的，其工作过程如图2-9所示。制动时，橡胶 图2-9帕萨特B5盘式制动器间隙自调过程示意图 (a)制动状态 (b)不制动状态 1-活塞;2-制动钳;3-密封圈 密封圈产生变形，制动结束后，密封圈恢复原状，活塞在弹性作用下回到原位。在制动盘和内外摩擦块磨损后引起制动间隙变大，超过活塞的设定行程时，活,塞在制动液压力的作用下克服密封圈的摩擦阻力继续向前移，直到完全制动。当 解除制动时，由于密封圈弹性变形量的限制，密封圈将活塞拉回的距离小于活塞前移的距离，活塞与密封圈之间这一不可恢复的相对位移便补偿了过量的间隙。 3 帕萨特B5盘式制动器性能分析 3.1 几个主要部件的选材及性能分析 10 四川交通职业技术学院 制动器是汽车制动系统的重要组成部分，其各部件的材料和性能决定了汽车制动性能的高低。在此，我以帕萨特B5盘式制动器为研究对象，就制动钳、制动盘、制动块摩擦材料、间隙自调装置等部件对其制动性能的影响加以探讨。 3.1.1 制动钳 随着当今汽车技术的不断革新，为保证汽车制动安全，对汽车制动钳的要求便日益提高，具有耐高温、密封性能良好、制动平稳高效、钳体高强度、轻量化的汽车制动钳逐渐成为该类产品的发展趋势。 帕萨特B5盘式制动器的制动钳以球墨铸铁制造。这种材料力学性能较高，具有良好的强度、减震性、耐高温性等。但该制动钳采用分体式结构，这使其整体刚度略逊于用相同材料制造的整体式制动钳，且在一定程度上也提高了整车的维护成本。因此，该制动钳的制造水平仅符合90年代的国际水平，从长远来看，选用新工艺、新材料、新结构的制动钳将是上海,大众汽车公司的不二选择。 3.1.2 制动盘 制动盘在制动时，其表面瞬间温度极高，而后开始下降。在这种高低温交替作用下，制动盘就会产生“金属疲劳”，影响行车安全。为保证制动安全有效，国家对制动盘的材料和工艺提出了很高的要求。 帕萨特B5盘式制动器的制动盘以添加Cr、Ni等金属的合金铸铁制造。这种材料具有很好的耐热性、耐磨性、耐蚀性及降噪减重等优点。但是，该制动盘采用通风结构，这在增加散热效果的同时却提高了制动盘的厚度和直径，并最终导致其表面跳动量、两侧表面的平行度及不平衡量等参数不易保障。 3.1.3 制动块摩擦材料 汽车制动系统中，制动块作为关键部件，可直接反映出所有制动效果的好坏，而制动块摩擦材料的选择对于制动块能否发挥良好的制动性能和保障车辆的可靠性起着至关重要的作用。 帕萨特B5盘式制动器配置的是Bosch公司生产的制动块。该制动块摩擦材料为半金属型，它包含的大颗粒石墨和黄铜能使其方便地与石棉型、NAO型制 11 四川交通职业技术学院 动块区分出来。同时，与传统的制动材料相比，它有更稳定的摩擦系数、更长的寿命和适中的机械强度、热传导率、抗震动性等优点。但是，由于所含金属成分较多，故在低温环境中，会因制动压力过大而引起制动盘的表面磨损，并产生噪音。 3.1.4 间隙自调装置 钳盘式制动器不仅制动间隙小，而且制动盘受热膨胀后对轴向间隙几乎没有影响，所以一般都采用一次调准式间隙自调装置。 帕萨特B5盘式制动器的间隙自调装置所采用的结构是在缸体和活塞之间安装一个兼起复位和间隙自调作用的带有斜角的橡胶密封圈(见图2-9)。该密封圈以丙烯酸脂为原材料。与天然橡胶相比，它具有很高的稳定性和优越的耐热、耐蚀、耐老化、耐油性。但是，这种材料对使用温度范围有严格要求，一旦超标，其弹性和耐磨性将受到很大的影响。 3.2 制动器主要参数的核算 国家标准GB7258-2004《机动车运行安全技术条件》规定:“汽车行车制动必须保证驾驶员在行车过程中能控制机动车安全、有效地减速和停车。”因此，这对制动器的性能提出了很高的要求。 帕萨特B5轿车自1996年投产以来，一直深受广大用户的喜爱。但大多数用户对该车的性能特别是制动器的性能都不甚了解。为此，我特根据原厂参考数据(见附录)，并结合图3-1，对该车的盘式制动器主要设计参数加以校核，以判断其是否达标。 3.2.1 制动器因数的校核 12 四川交通职业技术学院 图3-1 盘式制动器计算用简图 制动器因数又称制动器效能因数，是在评比不同结构型式的制动器效能时常用的一种无因次指标，它一般可定义为在制动鼓/盘的作用半径上所得到的摩擦力与输入力之比。就该车钳盘式制动器而言，两侧制动块对制动盘的压紧力均为 ，制动盘在其两个工作表面的作用半径上所受摩擦力为，此处为uN2T,2uN摩擦系数，且根据原厂规定取。于是制动器因数 u,0.39 2T2uN 式(3-1) K,,,2u,2，0.39,0.78NN 3.2.2 制动器制动力的计算与分析 该车在制动时，如果忽略路面对车轮的滚动阻力矩和汽车回转质量的惯性力矩，则对任一角速度，0的车轮，其力矩平衡方程为 , 式(3-2) T,Fr,266FfBeB 式中:—制动器对车轮作用的制动力矩，即制动器的摩擦力矩，其方向Tf 与车轮旋转方向相反。 —地面作用于车轮上的制动力，即地面与轮胎之间的摩擦力，又FB 称地面制动力，其方向与汽车行驶方向相反。 r—车轮有效半径。 e Tf令 式(3-3) F,fre 并称之为制动器制动力，它是在轮胎周缘克服制动器摩擦力矩所需的力，因此称为制动周缘力。与的方向相反，当车轮角速度，0时，大小亦相等，且F,FFfBf 13 四川交通职业技术学院 仅由制动器的结构型式、结构尺寸、摩擦副的摩擦系数及车轮半径等结构参数所决定，并与制动踏板力成正比。当增大踏板力以增大时，和均随之增大。FTFffB但地面制动力受附着条件的限制，其值不可能大于附着力，即 FF,B 式(3-4) F,F,ZB,, 式中: —轮胎与地面间的附着系数; , —地面对车轮的法向反力。 Z 当和达到附着力的值时，车轮被抱死并在地面上滑移。此后制动力FFFB,f 矩即表现为静摩擦力矩，而与相平衡并成为阻止车轮再旋转的周缘力极FTFBff 限值。当制动到车轮角速度=0后，达到附着力的值后就不再增大，但F,FFB,f仍随踏板力的增大而继续上升。(见图3-2)。 FP 图3-2 制动器制动力，地面制动力与踏板力的关系 FFFBPf 3.2.3 制动力矩的校核 若制动块的摩擦表面全部与制动盘接触，且各处单位压力分布均匀，则制动器的制动力矩 T,2uNR,2，0.39，26N,20.28N 式(3-5) f1 由此可知:当单侧制动块对制动盘的压紧力随制动踏板力的增大而增大N 时，也会随之增大。 Tf 14 四川交通职业技术学院 3.2.4 摩擦衬块的磨损特性核算 摩擦衬块的磨损受温度、摩擦力、滑磨速度、制动盘的材质、加工情况及自身材料等许多因素的影响，但最重要的因素还是摩擦表面的温度和摩擦力。因此，我仅从这两方面来对摩擦衬块的磨损特性进行核算。 从能量的观点来讲，汽车的制动是将部分机械能转变为热量而耗散的过程。在紧急制动过程中，制动器几乎承担了汽车全部动能耗散的任务。此时由于制动时间很短，热量还来不及逸散到大气中就被制动器所吸收，致使制动器温度升高。这就是制动器的能量负荷。其值越大，则衬块的磨损将越严重。 对于对桑塔纳2000GLi盘式制动器能量负荷的评价，根据当前各国常用的惯例，可用比能量耗散率(单位衬块摩擦面积在单位时间耗散的能量)和比摩擦力(单位衬块摩擦面积的摩擦力)等两个指标来进行。 (1)比能量耗散率 当桑塔纳帕萨特B5轿车在紧急制动时，其单个盘式制动器的比能量耗散率为 22,,,,G,V,V,,22a12，，10.81，1120，27.8,0,,222 e,，，,,W/mm,1.0W/mm,6.0W/mm122gtA2，9.8，4.73，7600 据有关文献推荐，轿车盘式制动器在规定的和的条件下，比能量耗散率应不Va1 2大于。故该车的这一指标合符要求，从而能有效避免衬块的加速磨损6.0W/mm 和制动盘的过早龟裂。 (2)比摩擦力 当桑塔纳2000GLi轿车在紧急制动时，其单个前轮制动器的比摩擦力 T20.28Nf2 ,, fN/mm，RA10676002 2式中:R为制动盘的有效半径。根据相关文献的推荐取。N,2,2.5N/mm2 2因此，在此范围内任意取何值都小于(参考值)。故该指标合符要f0.5N/mm 求。 综上所述:桑塔纳2000GLi的制动器因数、制动器制动力、制动器制动力矩及摩擦衬块的磨损特性皆与原设计参数相符，因此该车型的盘式制动器在未使用 15 四川交通职业技术学院 时性能是正常的。显而易见，该车在使用过程中，一旦上述参数与设计值有出入时，则其盘式制动器有故障，应予以检修。 16 四川交通职业技术学院 4 帕萨特B5盘式制动器的检修 帕萨特B5轿车车身轻、底盘高且设计车速较高，这使其行车安全性存在着潜在的威胁。为解决这一问题，人们便对其制动器的工作可靠性提出了很高的要求。但是，制动器在实际使用过程中由于受到机械磨损和驾驶员的不良驾驶习惯等因素的影响，将产生各种故障。因此，对其故障现象、故障原因和维修方法进行探讨将是保证该车良好性能必不可少的过程。在这里，我通过多次实践观察和运用相关资料的辅佐，对该车前轮盘式制动器可能出现的故障及原因进行分析判断，并对其维修工艺过程的规范化操作提出了建议，以供参考。 4.1 常见故障及原因分析 帕萨特B5盘式制动器的常见故障及原因如下表所示: 表4-1 帕萨特B5盘式制动器的常见故障及原因 故障名称 故障现象 故障原因 踩下制动踏1)更换制动块后未对系统排气，使系统中存在残余空气 板，车轮没有2)制动摩擦块翘曲变形，功能减退 制动不灵 制动作用或制3)钳体活塞油封损坏，导致系统漏油 动作用很小 4)制动摩擦块定位不合适 5)制动盘摆差过大 1)制动钳安装松动 制动器工作2)制动钳活塞移动阻力过大或冻结 制动器卡滞 时，出现严重3)制动钳缸筒粗糙或有腐蚀 的不均匀性 4)摩擦块被油脂污染 5)摩擦块安装松动或位置不正确 6)两侧摩擦块作用力差别过大 钳体液压系检查过程1)钳体缸内表面划痕或腐蚀明显 统泄漏 中，钳体明显2)钳体活塞油封损坏或过度磨损 17 四川交通职业技术学院 泄漏 3)钳体活塞损坏 1)活塞被冻结或卡住 释放制动2)活塞密封圈老化，失去弹性，使活塞不能及时回位 时，制动作用3)制动器总成安装定位不正确 制动拖滞 停不下来，特4)制动器的销套冻结或发卡 别是当系统温5)制动器内混入泥沙等污物 度高时 6)制动盘翘曲变形或横向摆差过大 7)摩擦块变形 1)摩擦块上有制动液、机油或油脂 进行制动2)摩擦块变形、磨损不均或损坏 制动跑偏 时，汽车自行3)制动盘一侧表面粗糙 向一侧跑偏 4)钳体安装螺栓(导向销)松动 5)制动盘平行度或横向摆差过大 6)钳体活塞卡滞 1)制动盘平行度或横向摆差过大 2)摩擦块和钳体之间间隙过大 制动时制动3)摩擦块定位不正确 制动有噪音 器发出震动声4)钳体安装螺栓(导向销)松动 或尖叫声 5)摩擦块表面出现“釉质”光面 6)摩擦块凸耳松动 7)摩擦块松动或状态不良 4.2 维修工艺过程的规范化操作建议 据统计，当前由于对帕萨特B5车系盘式制动器的不规范维修，致使维修质 量纠纷和事故时有发生。因此，规范的盘式制动器维修工艺过程是保证维修质量， 防止行车事故的重要条件。其具体步骤如下: 4.2.1 汽车进厂 汽车进厂时，前台接待员或专业检验员应对其进行验收、登记和清洗。 18 四川交通职业技术学院 4.2.2 盘式制动器的故障检测和诊断 如前所述，盘式制动器的故障一般有制动不灵、制动器卡滞、制动拖滞、制动跑偏等。对其进行检测和诊断时，应按照如下步骤进行操作: (1)车况了解 接车时，检验员向驾驶员询问故障现象，以获得判断故障的初步依据。 (2) 试车 检验员进行路试，检查汽车制动距离等相关情况。 (3)外部检视 a) 顶起车轮并踩下制动踏板，用手转动车轮，如车轮能动，则拆检制动器。 b) 拆下车轮，检视制动钳总成，如有异常，则应拆检制动器。 c) 检视制动液压管路，如有泄漏，应更换。 d) 检查和调整轮毂轴承。 (4)制动器的拆卸 制动器的拆卸过程应遵循“先外部后内部，先上部后下部，先总成后零件，先附件后主件”的原则，并将拆下的零件放好。 ? 拆卸制动块 a) 用专用工具(吸枪)将制动主缸储液罐的制动液吸出一部分。 b) 用卡钳或平口改刀将制动钳活塞压至油缸底部。 c) 拆下制动钳安装螺栓，将制动钳取下。 d) 拆下内外侧制动块。 e) 用干净的毛巾或棉纱擦净制动钳外部。 ? 拆卸制动钳体 a) 拧松放气螺钉，放出剩余制动液，再拧紧放气螺钉。 b) 拆卸制动软管。 c) 取下活塞防尘罩，用压缩空气间断地吹出制动钳活塞。 d) 用木质或塑料工具拆下活塞密封圈。 ? 拆下制动盘 (5)零件检验 ? 制动盘 19 四川交通职业技术学院 a) 检视制动盘，应无裂纹、划痕和锈蚀等。 b) 检测制动盘的厚度，其值应在规定的范围内。 c) 检测制动盘两工作面的平行度误差。 d) 检测制动盘的端面全跳动。 e) 检测轮毂的端面全跳动。 ? 制动块 a) 检视制动摩擦块，其磨损应均匀，表面应无裂纹或烧蚀。 b) 检测两侧制动摩擦块的厚度，其值应在规定的范围内，且当两侧摩擦块的磨损有明显差异时，应拆检制动钳。 ? 制动钳体和活塞 a) 检验前应用规定的清洁剂彻底清洗各零件的配合面。 b) 检视油缸表面，应无划伤、锈斑、磨损等。 c) 检测油缸圆柱度误差及油缸最大磨损量，应分别,0.02mm及?0.12mm。 d) 检视活塞边缘，应无液体渗漏现象。 e) 检视活塞表面，应无划痕、裂纹、凹坑、腐蚀和麻点。 f) 检视活塞与油缸的配合间隙，应为0.25mm,0.100mm。 ? 其他制动器零件 检视导向销、支架、挡环等零件，均应无明显磨损、裂纹等损伤。 4.2.3 确定作业项目及修理作业 (1)制动盘 a) 制动盘有轻微划痕、锈蚀时，可用专用磨削装置打磨。 b) 对具有深度不大于0.5mm的划痕、两工作面的平行度误差或端面跳动量大于规定值的制动盘，可用专用切削装置进行加工，并且在加工后要重新检测两工作面的平行度误差。 c) 当制动盘有裂纹、损坏或厚度小于允许值时，应予以更换。 (2)制动块 a) 对于有油污的摩擦块，应予以除油。 b) 当摩擦块有裂纹或磨损过度，其厚度小于允许值时，应予以更换。 20 四川交通职业技术学院 (3)制动钳体和活塞 ? 油缸 如表面有少量异物或锈蚀，可用细砂纸磨光;如圆柱度误差过大或油缸表面有划伤，应更换制动钳体。 ? 活塞 当表面有划痕、裂纹、凹坑、腐蚀和麻点或油缸与活塞的配合间隙超过规定范围时，应予以更换。 ? 活塞密封圈和活塞防尘罩 在装配时，必须更换活塞密封圈和防尘罩。 (4)其他制动器零件 如有损坏现象，都应予以更换。 4.2.4 装配及竣工检验 (1)装配 a) 在油缸、活塞密封圈和活塞表面涂上制动液，并在油缸与活塞防尘罩环形沟槽内，制动钳安装螺栓表面涂抹上硅润滑脂。 b) 拧开放气螺钉，向制动钳油缸内缓慢推入活塞，然后拧紧放气螺钉，装回防尘罩。 c) 将各零件按拆卸时的相反顺序依次装配好。 d) 制动器装配后，向储液罐内注满制动液，然后踩几脚制动踏板，直至制动钳活塞和制动块移动到位。 e) 对制动系统进行放气。 (2)竣工检验 ? 路试 在汽车以50km/h的速度行驶时踩下制动踏板，观察制动距离和制动稳定性。有关标准规定:满载时制动距离应?20m，空载时制动距离应?19m，车辆任何部位均不得超出宽度为2.5m的试车道。 ? 台架试验 台架试验时，制动力总和与整车重量的百分比应为:空载时?60%，满载时 21 四川交通职业技术学院 ?50%。前轴制动力与轴荷的百分比在空载和满载时都应?60%。 4.2.5 出厂 检验合格后，总检验员应填写车辆技术档案，并向车主出具竣工出厂技术合格证及附上必要的技术资料。 为使本建议更加清晰，特绘制如下流程图(图中箭头表示操作顺序)。 汽车进厂 盘式制动器故障检测和诊断 车况了解 试车 外部检视 制动器拆卸 零件检验 确定作业项目及修理作业 制动盘 制动块 制动钳体和活塞 其他制动器零件 装配及竣工检验 装配 竣工检验 出厂 图4-1 汽车盘式制动器规范化操作流程示意图 22 四川交通职业技术学院 5 汽车盘式制动器的主要检测诊断内容及方法浅析 如前所述，盘式制动器的任一部件出现故障都可能造成汽车制动性能下降。因此，有必要对其主要部件进行检测诊断，以延长其使用寿命和确保汽车的行驶安全。在此，我对制动盘、制动摩擦块等部件的检测诊断内容及方法加以简述。 5.1 制动盘的检测诊断 制动盘在使用期限内应能保持制动表面各项允许偏差，其中包括平面度、平行度和横向摆差等。制动盘的表面形状精确，可以尽量减少制动粗暴及踏板脉动。 在对制动盘进行检测时，需要用精密的测量工具及现代化的精加工设备，这对保证盘式制动器的维修质量来说，是至关重要的。 5.1.1 制动盘的厚度检测 进行制动盘厚度变化情况的检查，要将车辆升起，并卸下前轮。为了把制动盘保持在测量的位置，将车轮螺母套在螺柱上并按照对角线顺序拧紧。固定好制动盘之后，从制动盘上拆下制动钳，并放好。 用百分尺测量制动盘厚度，测量位置在距制动盘外缘约10mm且间隔约45?的各点(见图5-1)。测量后，将结果与维修手册中的技术要求对照。若发现制动盘厚度或平行度误差(通过计算各点制动盘厚度的差值可确定制动盘的平行度误差)超过极限规定，必须用车床重新精加工或更换制动盘。 23 四川交通职业技术学院 图5-1 测量制动盘的厚度 5.1.2 制动盘横向摆差的检测 检查横向摆差可用专用的仪器，在实际制动的情况下，仪器检测能提供的摆差读数非常精确。也可用千分表检测横向摆差，但需要举升车辆，卸下车轮，并将车轮螺栓拧紧以固定制动盘。同时还需拆下制动钳，并放好。 先检查制动盘表面是否有裂纹和较深的划痕，然后彻底清洗制动盘，除掉锈迹或污物。将千分表紧固到转向节上，并使其触钮接触在距离制动盘外缘10mm左右的位置(见图5-2)。 图5-2 测量横向摆差 将千分表调到零位，转动轮毂一整圈，细心观察千分表刻度，摆差不得超过 24 四川交通职业技术学院 维修手册中所规定的极限值，一般应在0.07,0.12mm的范围内。 将制动盘在轮毂上从原来位置转动一或两个螺栓的位置，可改变横向摆差的 读数。若制动盘转位后横向摆差不符合技术要求，则要检查轮毂及轴承的横向摆差或松紧度。若轮毂及轴承的横向摆差不符合技术要求，则需要更换轮毂及轴承。若轮毂及轴承的横向摆差在技术要求范围内，则问题在制动盘，必要时应对制动盘进行精加工或更换新件。 5.2 制动摩擦块的检测 有些制动钳体上开设有检视孔，因此，只须将汽车举起，并拆下车轮，就可 -3所示，图中箭头所示位置是摩擦块磨损最大对摩擦块进行不解体检查。如图5 的区域。 除检查摩擦块的厚度外，还要检查摩擦块上是否出现摩擦面光滑发亮、烧蚀 或被污染等情况。一旦有，则应更换摩擦块。 图5-3 检查摩擦块 1-制动钳体 2-外摩擦块 3-制动盘和轮毂 生产厂家的维修手册对摩擦块的最小厚度都有规定，但只有拆下制动钳上的摩擦块之后才能测量其厚度。桑塔纳2000GLi盘式制动器的制动摩擦块的厚度为14mm，使用极限为7mm，超出这一范围即须更换。 同时，由于该车盘式制动器是浮钳式的，因此还要检查内外摩擦块的磨损是 否均匀,若内侧的磨损程度比外侧严重，则原因多在钳体导向销被卡滞，此时应 25 四川交通职业技术学院 检修制动钳体;若外侧的磨损严重，则滑动钳体可能被黏滞、弯曲或损坏。应注意的是，在任何情况下，制动摩擦块的不均匀磨损都是制动器需维修的重要标志。 注:在对盘式制动器元器件检修过程中，应注意以下几个问题: a) 检修盘式制动器时，要分别对各个车轮单独进行检修，这样可利用另一侧作为安装基准。 b) 拆卸制动器和对制动系统排空时应防止制动液溢溅到车辆表面。 c) 在拆卸制动盘、活塞密封圈等器件时，若遇到困难，切忌使用刚性工具进行，应采用软性工具，如橡胶锤、小木棍等。 d) 不要使用矿物基清洗溶剂清洗制动器组件，否则在短期内会导致橡胶件膨胀和变软。同时，不得用压缩空气吹制动钳体外部，以防止灰尘进入油缸。 e) 用规定的润滑剂润滑每一个运动组件(如导向销)，确保其运动自如。 f) 同轴上的制动摩擦块应同时更换。 g) 装配零部件时应安装到位，各螺栓拧紧扭矩应符合该车的相关技术要求。 h) 维修完毕，盘式制动器不能因有间隙自调功能而在装复后直接进行路试， 应先踏几次制动踏板使间隙自调到规定值，以防因分缸制动液不足而造成事故。 26 四川交通职业技术学院 结论 本文通过对帕萨特B5i轿车盘式制动器几个主要部件的选材及性能分析，相关参数的核算，故障分析及检测诊断方法进行探讨，从而阐释了制动器的良好性能对保障汽车行车安全具有的重要作用。同时，据此对汽车盘式制动器维修工艺过程的规范化操作提出了建议，希望能提高盘式制动器的维修质量并避免维修纠纷。但要充分保障汽车盘式制动器的性能，还必须结合以下几点: (1)进一步建立健全汽车配件监管，严禁劣质产品流入市场。 (2)生产厂商对产品进行严格检查，把好质量关。 (3)消费者应树立正确的购买心理和提高配件质量辨别能力，自觉选用合格产品。 当然，本文也存在一定的不足之处，如在实践中未能查明所需的全部数据，因此没有进行制动器热容量和温升等参数的核算。不过，我相信我能在以后的实践中将这些问题逐一解决。 27 四川交通职业技术学院 致谢 本文是在郝孟军老师的精心指导下完成的。在此，对他表示由衷的谢意。同时，对广汉市洪明汽修厂、宜宾上海大众特约维修站等单位领导提供的帮助表示感谢。 28 四川交通职业技术学院 参考文献 [1]GB7258-2004，机动车运行安全技术条件[S].北京:中国标准出版社，2004. [2]张红伟，王国林.汽车底盘构造及维修[M].北京:高等教育出版社，2005.1:414,419. [3]吉林工业大学汽车教研室.汽车设计[M].北京:机械工业出版社，1983.3:489-500，509,511. [4]刘惟信.汽车制动系的结构分析与设计计算[M].北京:清华大学出版社，2004.9:27,37，68,71，79,83. 机械制造基础[M].上海:上海交通大学出版社，2005:42,43. [5]王甫茂，李正峰. [6] 李明惠.汽车应用材料[M].北京:机械工业出版社，2002.7:91,95，125,129. [7]曹家喆.现代汽车检测诊断技术[M].北京:清华大学出版社，2003.7:49,56. [8]冯健璋.汽车发动机原理与汽车理论[M].北京:机械工业出版社，2005.1:322,323. [9]GB/T18344-2001，汽车维护、检测、诊断技术规范[S].北京:中国标准出版社，2001. [10]林晨.桑塔纳2000GSi-AT/GSi/GLi/GLS轿车维修手册[M].北京:机械工业出版社，2002.2:326,328. [11]齐志鹏，洪湘.汽车转向?悬架?制动系统使用与维修问答[M].北京:金盾出版社，2006.10:251,277. [12]鲁植雄等.汽车故障诊断维修技巧与禁忌[M].北京:机械工业出版社，2007.1:287,295. 29 四川交通职业技术学院 附录 帕萨特B5系盘式制动器部分设计参数 名称 注释 名称 注释 g2 单侧制动块对制动盘的压紧力 N重力加速度， 9.8m/s t 制动时间，取决于的大小 作用半径，a26mm R1 制动力分配系数，% 81 制动减速度，0.6g, a 2 A 汽车总重量， G1120kg单个衬块摩擦面积， 76cma 回转质量换算系数， 1车轮半径，,266mm re 汽车最高车速，170km/h，、 制动初、终速度100km/h0， VV V12amax 30