汽車制動(dòng)器高品質(zhì)制動(dòng)襯塊尺寸的確定

隨著車速的不斷增加，汽車制動(dòng)器的作用變得越來(lái)越重要。應(yīng)用最廣的制動(dòng)器為盤式制動(dòng)器。在汽車制動(dòng)時(shí)，盤式制動(dòng)器中摩擦塊與金屬背板構(gòu)成的制動(dòng)襯塊與制動(dòng)盤摩擦，實(shí)現(xiàn)汽車制動(dòng)。在整個(gè)制動(dòng)過(guò)程中，制動(dòng)盤溫度急劇上升，從而導(dǎo)致制動(dòng)性能下降甚至失效。制動(dòng)襯塊在整個(gè)制動(dòng)過(guò)程中除與制動(dòng)盤摩擦實(shí)現(xiàn)制動(dòng)以外，還起到儲(chǔ)熱、散熱的作用。較大尺寸（體積和面積）的制動(dòng)襯塊有利于提高制動(dòng)性能和散熱，但這將造成整車成本、質(zhì)量的增加。此外，車輪總成能夠提供的裝配空間也有限。但是，若制動(dòng)襯塊尺寸較小，可能造成制動(dòng)性能不足以及制動(dòng)襯塊的頻繁更換。目前，對(duì)制動(dòng)襯塊尺寸的確定多由設(shè)計(jì)人員依靠經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，缺少可靠的依據(jù)。對(duì)此，本研究依據(jù)測(cè)功機(jī)和實(shí)車試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)汽車制動(dòng)性能進(jìn)行分析，并根據(jù)分析結(jié)果給出確定制動(dòng)襯塊尺寸的依據(jù)。

為獲得試驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用一輛發(fā)動(dòng)機(jī)功率為440kW的競(jìng)賽汽車作為試驗(yàn)車，該車的行駛速度最高可達(dá)220km/h，減速度可維持在0.6～1.2g，試驗(yàn)在封閉的賽道上進(jìn)行。試驗(yàn)時(shí)，制動(dòng)襯塊選用了兩種不同材料制造：A材料為碳纖維與鑄鐵構(gòu)成的復(fù)合材料；B材料為陶瓷材料與鑄鐵構(gòu)成的復(fù)合材料。每種材料構(gòu)成的制動(dòng)襯塊與制動(dòng)盤的接觸面積分別設(shè)定為54cm2、77cm2、110cm2和130cm2。試驗(yàn)分別選用不同的制動(dòng)襯塊，將汽車加速至200km/h（±5km/h）左右時(shí)開(kāi)始制動(dòng)，記錄相應(yīng)的制動(dòng)距離和制動(dòng)時(shí)間。

試驗(yàn)結(jié)果表明：①B材料表現(xiàn)出更好的制動(dòng)特性；②隨著制動(dòng)襯塊與制動(dòng)盤接觸面積的增加，制動(dòng)性能也相應(yīng)增加；③若將制動(dòng)襯塊與制動(dòng)盤接觸面積在54cm2時(shí)的制動(dòng)性能作為基準(zhǔn)，則接觸面積每增加20cm2，制動(dòng)性能約增加15%。依據(jù)該結(jié)果結(jié)合汽車的最高車速便可設(shè)計(jì)制動(dòng)襯塊的接觸面積；④制動(dòng)襯塊體積的設(shè)計(jì)還需要根據(jù)制動(dòng)過(guò)程中制動(dòng)襯塊溫度的變化進(jìn)行確定。

DavidB.Antanaitisetal. SAE

2015-01-2679.

編譯：王祥