论文部分内容阅读
【摘要】通过对车辆制动问题的分析，找到问题的根源在于活塞回位不彻底造成车辆自刹，通过提高回位弹簧的刚度从来增加弹簧的回位力，使车轮的制动自行刹车的现象得以解决。
【关键词】湿式制动器；回位弹簧；活塞
1、前言
对于任何行驶的车辆，制动系统是必备。制动系统必须具有足够的制动力矩，在制动时制动力应能迅速平稳地增加，在解除制动时应能迅速彻底松开车轮。对于湿式制动器而言，活塞是制动器中主要的部件，活塞迅速移动和回位是湿式制动器的关键。
2、问题的提出
2006年装配我公司湿式制动器桥在主机客户试验时发现车辆在没有制动时跑合很好；连续制动后发现车轮速度逐渐减慢并停止；制动解除后，车速并没有恢复到初始时的速度。随着制动和制动解除的连续性，制动器的温度迅速升高。
3、问题的分析
根据上述现象初步判断产生的制动抱死。进一步分析产生抱死现象的原因为活塞没有彻底的回位，造成活塞、制动片和摩擦片之间的拖磨，拖磨产生的制动力使车轮产生自刹，从而使车辆速度逐渐变慢，制动解除后不能恢复到初时速度。
4、根据活塞的受力情况分析
对于湿式制动系统而言，活塞的主要受如下力的作用，系统的压力、弹簧的回位力以及系统密封结构所产生的阻力。湿式制动器的结构图如下：
4.1当系统需要制动时，活塞表面的受力情况为：
F=F1-F2-F3
其中：F1=P*A，F1代表制动系统提供的力，P代表制动系统的压力，A代表制动摩擦面积。
F2=NKL，F2代表弹簧的压缩力，K代表弹簧的刚度，L代表弹簧的压缩量，N代表弹簧的数量。
从上述公式可以看出，随着活塞的移动弹簧的压缩力逐渐增加，在弹性限度内，随着压缩量的增加，弹簧的压缩力和变形成线性关系；当超过弹性变形区，弹簧的压缩量和其压力的关系就无法正确的确认。在本系统设计中，弹簧总压缩量的大小与活塞最大移动量以及弹簧预压缩量有关。在设计和选用弹簧时一定要确保：
Lmax>L1+L2 其中：Lmax代表弹簧的在弹性范围内的最大压缩量
L1代表弹簧初始的压缩量，L2代表活塞最大移动量
弹簧在最大压缩力的情况下，系统提供需要最小制动力：
Fmin=F1-F2max-F3满足制动力的要求；其中：F2max=NKLmax
4.2当系统需要回位时，活塞表面的受力情况为：
F=F2′-F1′-F3′
其中：F1′=P′A F1′代表系统的压力，P′代表系统残余压力，A的含义同上
F2′=NKL′ F2′代表弹簧的压缩力，K代表弹簧的刚度，L′代表弹簧的压缩量
随着活塞的移动，弹簧的压缩量逐渐减小，弹簧的压缩力逐渐减小；为了保证活塞可以正常回位，必须满足如下要求：
F2min′-F1′-F3′>0 即F2min′>F1′+F3′
F3′代表密封件作用产生的阻力
4.3结论
在弹簧设计时必须同时考虑：
第一：起始位置时的弹簧压缩力必须保证可以克服系统的阻力和密封件阻力和，
第二：弹簧在弹性限度内的压缩量必须大于初始位置的压缩量和活塞最大移动量之和。
5、对实际问题进行分析
根据上述的理论分析，对影响活塞回位的各项因素进行分析
5.1第一系统的残余压力即背压：
我们对主机客户的车辆用压力表进行测量，制动系统在解除制动后，发现制动系统内仍有0.2Mpa压力。大约2秒钟后系统的压力逐渐回落至零。通过对主机制动系统的调整，将主机系统的残余压力消除。
5.2第二弹簧长度的效核：
弹簧预压缩量为8毫米，弹簧弹性压缩量的总长度为13毫米，活塞最大允许的行程为3毫米，此时总的弹簧压缩量为11毫米，满足设计的要求13毫米。
5.3第三考虑弹簧最小回位力和密封件产生的阻力的大小的比较：
为此我们设计如下的试验：
弹簧在初始预压缩量下测量系统的压力、弹簧压缩力以及密封件阻力的关系；具体的试验数据见下图更改前：
根据上图可以看出密封件的阻力开始启动时稍微有点小，但随着系统压力的增加，密封件的压力逐渐趋于平缓，密封件的压力大约为2650N至2850N左右，根据此值可以确认设计时弹簧的压缩量。
从图上可以看出弹簧预压力为2000N，小于密封件的阻力，因此活塞不能很好回位。
从上述的理论可以看出，活塞要能顺利回位必须增加弹簧的预压缩力，一方面可以增加弹簧的预压缩量，另一方面可以提高弹簧的刚性，我们在实际中提高了弹簧的刚性，由原来的39.5N/mm提高到47.5N/mm，更改后的弹簧重新进行试验，具体的曲线见上图更改后：
6、改进后的效果
改进后的湿式制动器桥在主机中通过新产品行驶试验，目前已进行批量化生产，实践中证明此次的改进是成功的。
参考文献
[1]王启义.中国机械设计大典，2001
[2]陆文遂.碟形弹簧的计算设计与制造.上海复旦大学出版社，1990
[3]张展.联轴器离合器与制动器设计选用手册.机械工业出版社，2009
[4]张绍九.液压密封.化学工业出版社，2012
【关键词】湿式制动器；回位弹簧；活塞
1、前言
对于任何行驶的车辆，制动系统是必备。制动系统必须具有足够的制动力矩，在制动时制动力应能迅速平稳地增加，在解除制动时应能迅速彻底松开车轮。对于湿式制动器而言，活塞是制动器中主要的部件，活塞迅速移动和回位是湿式制动器的关键。
2、问题的提出
2006年装配我公司湿式制动器桥在主机客户试验时发现车辆在没有制动时跑合很好；连续制动后发现车轮速度逐渐减慢并停止；制动解除后，车速并没有恢复到初始时的速度。随着制动和制动解除的连续性，制动器的温度迅速升高。
3、问题的分析
根据上述现象初步判断产生的制动抱死。进一步分析产生抱死现象的原因为活塞没有彻底的回位，造成活塞、制动片和摩擦片之间的拖磨，拖磨产生的制动力使车轮产生自刹，从而使车辆速度逐渐变慢，制动解除后不能恢复到初时速度。
4、根据活塞的受力情况分析
对于湿式制动系统而言，活塞的主要受如下力的作用，系统的压力、弹簧的回位力以及系统密封结构所产生的阻力。湿式制动器的结构图如下：
4.1当系统需要制动时，活塞表面的受力情况为：
F=F1-F2-F3
其中：F1=P*A，F1代表制动系统提供的力，P代表制动系统的压力，A代表制动摩擦面积。
F2=NKL，F2代表弹簧的压缩力，K代表弹簧的刚度，L代表弹簧的压缩量，N代表弹簧的数量。
从上述公式可以看出，随着活塞的移动弹簧的压缩力逐渐增加，在弹性限度内，随着压缩量的增加，弹簧的压缩力和变形成线性关系；当超过弹性变形区，弹簧的压缩量和其压力的关系就无法正确的确认。在本系统设计中，弹簧总压缩量的大小与活塞最大移动量以及弹簧预压缩量有关。在设计和选用弹簧时一定要确保：
Lmax>L1+L2 其中：Lmax代表弹簧的在弹性范围内的最大压缩量
L1代表弹簧初始的压缩量，L2代表活塞最大移动量
弹簧在最大压缩力的情况下，系统提供需要最小制动力：
Fmin=F1-F2max-F3满足制动力的要求；其中：F2max=NKLmax
4.2当系统需要回位时，活塞表面的受力情况为：
F=F2′-F1′-F3′
其中：F1′=P′A F1′代表系统的压力，P′代表系统残余压力，A的含义同上
F2′=NKL′ F2′代表弹簧的压缩力，K代表弹簧的刚度，L′代表弹簧的压缩量
随着活塞的移动，弹簧的压缩量逐渐减小，弹簧的压缩力逐渐减小；为了保证活塞可以正常回位，必须满足如下要求：
F2min′-F1′-F3′>0 即F2min′>F1′+F3′
F3′代表密封件作用产生的阻力
4.3结论
在弹簧设计时必须同时考虑：
第一：起始位置时的弹簧压缩力必须保证可以克服系统的阻力和密封件阻力和，
第二：弹簧在弹性限度内的压缩量必须大于初始位置的压缩量和活塞最大移动量之和。
5、对实际问题进行分析
根据上述的理论分析，对影响活塞回位的各项因素进行分析
5.1第一系统的残余压力即背压：
我们对主机客户的车辆用压力表进行测量，制动系统在解除制动后，发现制动系统内仍有0.2Mpa压力。大约2秒钟后系统的压力逐渐回落至零。通过对主机制动系统的调整，将主机系统的残余压力消除。
5.2第二弹簧长度的效核：
弹簧预压缩量为8毫米，弹簧弹性压缩量的总长度为13毫米，活塞最大允许的行程为3毫米，此时总的弹簧压缩量为11毫米，满足设计的要求13毫米。
5.3第三考虑弹簧最小回位力和密封件产生的阻力的大小的比较：
为此我们设计如下的试验：
弹簧在初始预压缩量下测量系统的压力、弹簧压缩力以及密封件阻力的关系；具体的试验数据见下图更改前：
根据上图可以看出密封件的阻力开始启动时稍微有点小，但随着系统压力的增加，密封件的压力逐渐趋于平缓，密封件的压力大约为2650N至2850N左右，根据此值可以确认设计时弹簧的压缩量。
从图上可以看出弹簧预压力为2000N，小于密封件的阻力，因此活塞不能很好回位。
从上述的理论可以看出，活塞要能顺利回位必须增加弹簧的预压缩力，一方面可以增加弹簧的预压缩量，另一方面可以提高弹簧的刚性，我们在实际中提高了弹簧的刚性，由原来的39.5N/mm提高到47.5N/mm，更改后的弹簧重新进行试验，具体的曲线见上图更改后：
6、改进后的效果
改进后的湿式制动器桥在主机中通过新产品行驶试验，目前已进行批量化生产，实践中证明此次的改进是成功的。
参考文献
[1]王启义.中国机械设计大典，2001
[2]陆文遂.碟形弹簧的计算设计与制造.上海复旦大学出版社，1990
[3]张展.联轴器离合器与制动器设计选用手册.机械工业出版社，2009
[4]张绍九.液压密封.化学工业出版社，2012