氣壓盤(pán)式制動(dòng)器的應(yīng)用與檢測(cè)

任軍鋒, 張偉

(北京福田戴姆勒汽車有限公司技術(shù)中心，北京 101400)

氣壓盤(pán)式制動(dòng)器的應(yīng)用與檢測(cè)

任軍鋒, 張偉

(北京福田戴姆勒汽車有限公司技術(shù)中心，北京 101400)

簡(jiǎn)要介紹了氣壓盤(pán)式制動(dòng)器的工作原理和優(yōu)勢(shì)、國(guó)內(nèi)外氣壓盤(pán)式制動(dòng)器的發(fā)展與應(yīng)用要求及氣壓盤(pán)式制動(dòng)器在我國(guó)的應(yīng)用前景，并對(duì)氣壓盤(pán)式制動(dòng)器的檢測(cè)技術(shù)做了初步討論。

氣壓盤(pán)式制動(dòng)器(ADB)；應(yīng)用要求；檢測(cè)

Abstract:The principle and superiority, the development and application requirements in local and foreign area, the prospect at local area of air disc brake were introduced. And testing technology of air disc brake was discussed briefly.

Keywords:Air disc brake; Application requirements;Testing

0 引言

可靠、安全、環(huán)保是人們對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)的不斷追求，氣壓盤(pán)式制動(dòng)器以其良好的制動(dòng)性能提高了汽車的主動(dòng)安全性，同時(shí)也克服了鼓式制動(dòng)器制動(dòng)噪聲大、粉塵污染嚴(yán)重、維護(hù)費(fèi)用高等問(wèn)題。氣壓盤(pán)式制動(dòng)器在歐美國(guó)家已達(dá)70%以上裝車率，研發(fā)和生產(chǎn)技術(shù)相對(duì)成熟。目前國(guó)內(nèi)氣壓盤(pán)式制動(dòng)器的研發(fā)處于攻堅(jiān)克難階段，一旦技術(shù)成熟將形成批量配套。

為了提高商用汽車的安全性能，加快氣壓盤(pán)式制動(dòng)器的應(yīng)用與檢測(cè)，近年我國(guó)先后制訂或修訂了一系列法規(guī)和檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，如《機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件》、《城市客車氣壓盤(pán)式制動(dòng)器》等標(biāo)準(zhǔn)，使氣壓盤(pán)式制動(dòng)器成為我國(guó)部分汽車的標(biāo)準(zhǔn)配置。福田公司生產(chǎn)的高檔商用車上都采用了前氣壓盤(pán)式制動(dòng)器。

1 氣壓盤(pán)式制動(dòng)器的工作原理與優(yōu)勢(shì)

1.1 氣壓盤(pán)式制動(dòng)器的工作原理

氣壓盤(pán)式制動(dòng)器分定鉗式和浮鉗式，目前市場(chǎng)使用以浮鉗式為主。浮鉗式盤(pán)式制動(dòng)器的工作原理如圖1所示，制動(dòng)器搖臂2在氣室頂桿1的推動(dòng)下通過(guò)自調(diào)機(jī)構(gòu)推動(dòng)推盤(pán)3，推盤(pán)3作用于內(nèi)摩擦塊4，摩擦塊4與剎車盤(pán)6接觸后產(chǎn)生推力，在推力的作用下制動(dòng)鉗7通過(guò)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)反向移動(dòng)，移動(dòng)的制動(dòng)鉗帶動(dòng)外摩擦塊5接觸制動(dòng)盤(pán)，內(nèi)外摩擦塊形成夾緊力，產(chǎn)生制動(dòng)力矩。解除制動(dòng)時(shí)，內(nèi)外摩擦片通過(guò)旋轉(zhuǎn)制動(dòng)盤(pán)的擺動(dòng)回到原位。

1.2 氣壓盤(pán)式制動(dòng)器的性能優(yōu)勢(shì)

眾所周知，氣壓盤(pán)式制動(dòng)器具有很多優(yōu)點(diǎn)：制動(dòng)效能穩(wěn)定，不易產(chǎn)生卡滯現(xiàn)象；制動(dòng)間隙穩(wěn)定，制動(dòng)反應(yīng)迅速，容易實(shí)現(xiàn)與ABS、ASR、EBS等電子控制裝置的匹配；通風(fēng)散熱快，抗衰退性能優(yōu)；管路介質(zhì)為氣體，不存在氣阻現(xiàn)象；制動(dòng)盤(pán)變形小，壓力分布均勻，不宜產(chǎn)生制動(dòng)抖動(dòng)和噪聲；結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、質(zhì)量輕、操穩(wěn)性好；行車和駐車制動(dòng)器一體，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單[1-2]。

2 國(guó)內(nèi)外氣壓盤(pán)式制動(dòng)器應(yīng)用的要求

2.1 國(guó)外汽車對(duì)氣壓盤(pán)式制動(dòng)器的應(yīng)用要求

歐洲早在20世紀(jì)80年代中期，盤(pán)式制動(dòng)器就開(kāi)始批量應(yīng)用于輕型載貨車，到20世紀(jì)90年代初，開(kāi)始在重型載貨車上得到廣泛應(yīng)用。90年代氣壓盤(pán)式制動(dòng)器得到推廣的原因之一是，解決80年代由于天氣原因引起的頻繁交通事故；另一原因是，安裝氣壓盤(pán)式制動(dòng)器的車輛可以減免交稅。目前有90%的商用車采用氣壓盤(pán)式制動(dòng)器。

以減少制動(dòng)距離、提高主動(dòng)安全為目的，美國(guó)交通部國(guó)家公路交通安全局(NHTSA)于2005年12月就空氣制動(dòng)系統(tǒng)提議在1995年FMVSS 121規(guī)定的基礎(chǔ)上，將停車制動(dòng)距離縮短20%～30%。氣壓盤(pán)式制動(dòng)器的應(yīng)用可以滿足嚴(yán)格制動(dòng)距離的要求。

2.2 國(guó)內(nèi)汽車法規(guī)對(duì)氣壓盤(pán)式制動(dòng)器的應(yīng)用要求

隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展及安全性要求提高，我國(guó)逐步頒布了一系列關(guān)于商用車裝配氣壓盤(pán)式制動(dòng)器的法規(guī)。

(1)2012年9月1日修訂實(shí)施的國(guó)家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)GB 7258-2012《機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件》中明確要求，所有專用校車和危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸車的前輪及車長(zhǎng)大于9 m的其他客車的前輪應(yīng)裝備盤(pán)式制動(dòng)器。

(2)2012年5月1日修訂實(shí)施的國(guó)家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)GB 24407-2012《專用校車安全技術(shù)條件》對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)提出明確要求：專用校車應(yīng)安裝符合GB/T 13594 規(guī)定的防抱制動(dòng)裝置；前輪應(yīng)安裝盤(pán)式制動(dòng)器；長(zhǎng)度大于8m的專用校車應(yīng)安裝緩速器或其他輔助制動(dòng)裝置，輔助制動(dòng)裝置性能應(yīng)符合GB 12676規(guī)定的IIA型試驗(yàn)要求。

(3)2012年由漢陽(yáng)專用汽車研究所負(fù)責(zé)對(duì)GB20300-2006《道路運(yùn)輸爆炸品和劇毒化學(xué)品車輛安全技術(shù)條件》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修訂，新版標(biāo)準(zhǔn)明確提出車輛前輪應(yīng)裝備盤(pán)式制動(dòng)器。

(4)2013年5月1日修訂實(shí)施的交通運(yùn)輸部標(biāo)準(zhǔn)JT/T 325-2013《營(yíng)運(yùn)客車類型劃分及等級(jí)評(píng)定》中明確規(guī)定特大型客車，大型客車，中型客車的高二、高一級(jí)別及小型客車的高二、高一級(jí)別客車的前橋必須安裝盤(pán)式制動(dòng)器(后橋可選裝)[4]。運(yùn)營(yíng)客車對(duì)制動(dòng)系的要求見(jiàn)表1。

表1 運(yùn)營(yíng)客車對(duì)制動(dòng)系的要求

(5)建設(shè)部CJ/T 162-2002《城市客車分等級(jí)技術(shù)要求與配置》標(biāo)準(zhǔn)中，沒(méi)有規(guī)定氣壓盤(pán)式制動(dòng)器的使用。為了提高公交車輛的安全性能，目前《城市客車分等級(jí)技術(shù)要求與配置》正在進(jìn)行修訂，其中增加了各種客車對(duì)氣壓盤(pán)式制動(dòng)器的裝備要求[4]。見(jiàn)表2—4。

表2 汽柴油公共汽車對(duì)盤(pán)式制動(dòng)器裝備要求

表4 城市專線旅游公共汽車對(duì)制動(dòng)系的要求

以上氣壓盤(pán)式制動(dòng)器法規(guī)的實(shí)施，在較大程度上提升了商用車輛的主動(dòng)安全性，為用戶提供了更安全的保障。

3 氣壓盤(pán)式制動(dòng)器的檢測(cè)技術(shù)

3.1 臺(tái)架試驗(yàn)

隨著國(guó)內(nèi)氣壓盤(pán)式制動(dòng)器法規(guī)要求的頒布實(shí)施，相應(yīng)的檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也得到完善。建設(shè)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CJ/T 240-2006《城市客車氣壓盤(pán)式制動(dòng)器》對(duì)城市客車氣壓盤(pán)式制動(dòng)器產(chǎn)品的術(shù)語(yǔ)和定義、技術(shù)性能要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則等作了詳細(xì)的規(guī)定，其試驗(yàn)內(nèi)容由制動(dòng)鉗綜合性能和制動(dòng)性能兩部分組成。

汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QC/T 479-1999《貨車、客車制動(dòng)器臺(tái)架試驗(yàn)方法》和QC/T 239-1997《貨車、客車制動(dòng)器性能要求》目前由中國(guó)第一汽車集團(tuán)公司技術(shù)中心負(fù)責(zé)進(jìn)行修訂，新標(biāo)準(zhǔn)將命名為QC/T 479-201X《商用車輛行車制動(dòng)器技術(shù)要求及臺(tái)架試驗(yàn)方法》。新標(biāo)準(zhǔn)主要增加了衰退試驗(yàn)中對(duì)制動(dòng)效能上限的限值要求、效能試驗(yàn)中制動(dòng)力矩穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)要求、衰退試驗(yàn)中高溫制動(dòng)效能的要求、磨損試驗(yàn)后的制動(dòng)效能要求。

2008年開(kāi)始起草的國(guó)家推薦標(biāo)準(zhǔn)GB/T XXXX《氣壓制動(dòng)卡鉗總成性能要求及臺(tái)架試驗(yàn)方法》規(guī)定了氣壓制動(dòng)卡鉗總成的性能要求和臺(tái)架試驗(yàn)方法。試驗(yàn)項(xiàng)目包括啟動(dòng)壓力、鉗體剛性、鉗體滑動(dòng)阻力、制動(dòng)間隙自調(diào)功能、拖滯扭矩、防水性、扭轉(zhuǎn)疲勞、溫度耐久性、振動(dòng)耐久性、鹽霧腐蝕性。

3.2 整車試驗(yàn)

整車試驗(yàn)應(yīng)滿足GB 12676-1999《汽車制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、性能和試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)的要求。此標(biāo)準(zhǔn)已于2009年4月開(kāi)始由中國(guó)汽車技術(shù)研究中心負(fù)責(zé)修訂，新標(biāo)準(zhǔn)將更名為GB 12676-2012《商用車和掛車制動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)要求及試驗(yàn)方法》，現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)完成了修訂工作并且已經(jīng)通過(guò)了制動(dòng)分技術(shù)委員會(huì)的審查，目前已經(jīng)進(jìn)入報(bào)批程序。

3.3 未來(lái)檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展方向

液壓盤(pán)式制動(dòng)器的檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)很成熟，但是氣壓盤(pán)式制動(dòng)器的檢測(cè)技術(shù)目前處于探索研究階段。有效的檢測(cè)項(xiàng)目及方法可以推進(jìn)氣壓盤(pán)式制動(dòng)器研發(fā)技術(shù)的提升,借鑒于國(guó)內(nèi)外液壓盤(pán)式制動(dòng)器的成功開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，氣壓盤(pán)式制動(dòng)器在滿足安全的同時(shí)，將逐步向舒適性發(fā)展，未來(lái)需要開(kāi)展以下檢測(cè)技術(shù)。

(1)制動(dòng)噪聲試驗(yàn)(NVH：噪聲、振動(dòng)、舒適性)，試驗(yàn)方法可以借鑒SAE J2521《盤(pán)式制動(dòng)器的測(cè)功機(jī)尖叫噪聲值測(cè)定》、AK Ⅲ《制動(dòng)噪音試驗(yàn)程序標(biāo)準(zhǔn)定義》、GMW 14591《制動(dòng)器制動(dòng)尖叫噪音測(cè)功試驗(yàn)機(jī)評(píng)定》等標(biāo)準(zhǔn)；

(2)制動(dòng)盤(pán)厚度變化試驗(yàn)(DTV)，試驗(yàn)方法可以借鑒GMW 14926《制動(dòng)盤(pán)厚度磨損變化》，博世標(biāo)準(zhǔn)0204Y01352《前后制動(dòng)盤(pán)DTV測(cè)試程序》。

(3)制動(dòng)盤(pán)熱裂紋試驗(yàn),可以借鑒大眾汽車標(biāo)準(zhǔn)EP 66550.42《制動(dòng)盤(pán)熱裂紋臺(tái)架試驗(yàn)》。

4 我國(guó)氣壓盤(pán)式制動(dòng)器的現(xiàn)狀及前景

從世界范圍來(lái)看，氣壓盤(pán)式制動(dòng)器在客車上應(yīng)用已經(jīng)成為主流，安裝率達(dá)70%以上。而貨車上應(yīng)用氣壓盤(pán)式制動(dòng)器主要是以歐洲為主[2]。

我國(guó)客車裝配氣壓盤(pán)式制動(dòng)器已具備條件，從1997年開(kāi)始在大客車推廣使用至今已有近20年時(shí)間，目前國(guó)內(nèi)自主品牌的氣壓盤(pán)式制動(dòng)器已經(jīng)可以滿足整車技術(shù)要求，如武漢元豐、江蘇恒力、浙江萬(wàn)安等公司[3]。

從2004年氣壓盤(pán)式制動(dòng)器總成在國(guó)內(nèi)重卡行業(yè)的成功開(kāi)發(fā)，到目前北汽福田、陜西重汽、一汽解放、東風(fēng)公司、中國(guó)重汽等主機(jī)公司均完成了氣壓盤(pán)式制動(dòng)器在重型汽車方面的研發(fā)驗(yàn)證和技術(shù)貯備工作。結(jié)合汽車法規(guī)要求和技術(shù)研發(fā)能力的提升，氣壓盤(pán)式制動(dòng)器將成為未來(lái)重卡制動(dòng)系統(tǒng)匹配發(fā)展的新趨勢(shì)[5]。

目前我國(guó)中重型貨車的氣壓盤(pán)式制動(dòng)器的安裝率很低，主要原因是：國(guó)產(chǎn)單推桿制動(dòng)器不能滿足中重型貨車的要求，同時(shí)大制動(dòng)力矩的雙推力桿氣壓盤(pán)式制動(dòng)器技術(shù)不夠成熟；進(jìn)口氣壓盤(pán)式制動(dòng)器價(jià)格高，主機(jī)公司不能承受，如適合57.15 cm(22.5英寸)輪輞的單件制動(dòng)器價(jià)格在2 500元左右。

2013年我國(guó)商用車銷量405萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)6.4%。 其中2013年1-11月，重卡總銷量為69萬(wàn)輛，預(yù)計(jì)2014年全年銷量可達(dá)77萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)21%。這樣一個(gè)龐大的重卡市場(chǎng)，等待著大制動(dòng)力矩氣壓盤(pán)式制動(dòng)器來(lái)配套。

5 總結(jié)

國(guó)外氣壓盤(pán)式制動(dòng)器已經(jīng)成為商用汽車的主流配套。伴隨著研發(fā)、檢測(cè)及生產(chǎn)技術(shù)的快速發(fā)展和安全、環(huán)保、節(jié)能等法規(guī)的實(shí)施，未來(lái)幾年氣壓盤(pán)式制動(dòng)器在國(guó)內(nèi)將會(huì)得到快速的推廣和應(yīng)用。

【1】 羅方，徐達(dá)，蔡亞男.氣壓盤(pán)式制動(dòng)器在我國(guó)的發(fā)展前景及開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)[J].專用汽車， 2006(3):36-37.

【2】 魏小華.氣壓盤(pán)式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析[J].中國(guó)科技信息，2006(6):157-158.

【3】 彭德陽(yáng).氣壓盤(pán)式制動(dòng)器在大客車上的應(yīng)用[J].汽車科技，2005(6):15-18.

【4】 吳劍增，張炳榮，王法會(huì).氣壓盤(pán)式制動(dòng)器的技術(shù)特點(diǎn)及在營(yíng)運(yùn)客車上的應(yīng)用[J].客車技術(shù)與研究，2007(3):41-44.

【5】 魏小華.汽車氣壓盤(pán)式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和發(fā)展[J].科技信息，2007(31):270-271.

ApplicationandTestingaboutAirDiskBrake

REN Junfeng, ZHANG Wei

(R & D Center, Beijing Foton Daimler Automotive Co., Ltd., Beijing 101400,China)

2014-06-26

任軍鋒(1979—)，男，工程師，研究方向?yàn)檐囕v制動(dòng)系統(tǒng)檢測(cè)與評(píng)價(jià)。E-mail：renjunfeng@bfda.cn。