王麗麗 張景煜 張文強 王鑫

摘 要：制動鉗也就是鉗盤式制動器，在機械運動中能夠有效阻止運動狀態(tài)達到減速或者停止的狀態(tài)的機械零件，主要有制動件、操縱裝置等構成。液壓制動鉗往往應用于提升機剎車系統(tǒng)，液壓站輸出壓力油打開制動器，提升機工作，通過調整制動器提供的制動力來制動工況壓力，制動力的大小由液壓站來調控。本文建立在研究提升液壓制動鉗制動力采用多缸液壓硬件方式，對液壓制動鉗的結構應用進行規(guī)律的驗證和測算，得出如何利用多缸液壓提升制動力的結論。本文討論過程中采用模型化的建立，對數(shù)據(jù)進行量化分析，經(jīng)過大量數(shù)據(jù)驗證得出最后的研究結果。

關鍵詞：高制動力;多缸液壓;制動鉗;研究應用

一、前言

伴隨著人們生活水平社會經(jīng)濟發(fā)展的不斷進步和提升，民眾對生活生產的速度和效率產生了更大更高的需求，人民對生產安全的研究和探索也沒有止步。作為生產活動中重要的一部分，制動鉗能否高效應用，能否及時提供保障制動力成為生產過程安全水平考察的重要方向。一直以來，我國在生產活動中所需要的大型機械，對提升機制動能力的提升和研究不斷加強，利用高制動力的液壓制動鉗對工程工業(yè)活動進行保障，以一種更加安全高效的工業(yè)生產態(tài)度發(fā)展，帶動我國重工業(yè)技術發(fā)展進步;另外在國民日常生后中，在汽車領域中車輪制動器和中央制動器都有采用液壓制動鉗，利用旋轉原件工作表面產生的摩擦產生制動力達到有效制動的目的，對人們生活出行安全起到了非常大的影響作用。因此研究高制動力的制動鉗對國民生產生活都有非常大的意義。

二、制動鉗研究發(fā)展現(xiàn)狀

制動鉗分為定鉗盤式制動器和浮鉗盤式制動器兩種：

定鉗盤式制動器的制動鉗固定安裝在車橋上，既不能旋轉，也不能沿制動盤軸線方向移動，因而其中必須在制動盤兩側都裝設制動塊促動裝置，相當于制動輪缸的液壓缸，以便分別將兩側的制動塊壓向制動盤。如圖1所示為定鉗盤式制動器的結構示意圖。制動盤1 固定在輪轂上，制動鉗5 固定在車橋上，既不能旋轉也不能沿制動盤軸向移動。制動鉗內裝有兩個制動輪缸活塞2，分別壓住制動盤兩側的制動塊3。當駕駛員踩下制動踏板使汽車制動時，來自制動主缸的制動液被壓入制動輪缸，制動輪缸的液壓上升，兩輪缸活塞在液壓作用下移向制動盤，將制動塊壓靠到制動盤上，制動塊夾緊制動盤，產生阻止車輪轉動的摩擦力矩，實現(xiàn)制動[1]。

浮鉗盤式制動器的制動鉗設計則可以相對運動，圖2為浮鉗盤式制動器的結構示意圖。制動鉗支架3固定在轉向節(jié)上，制動鉗體1與支架3可沿導向銷2軸向滑動。制動時，活塞8在液壓力p1的作用下，將活動制動塊6（帶摩擦塊磨損報警裝置）推向制動盤4.與此同時，作用在制動鉗體1上的反作用力p2推動制動鉗體沿導向銷2向右移動，使固定在制動鉗體上的固定制動塊5壓靠到制動盤上。于是，制動盤兩側的摩擦塊在p1和p2的作用下夾緊制動盤，使之在制動盤上產生于運動方向相反的制動力矩，促使汽車制動。

其中只在制動盤內測設置液壓缸，外側制動快附裝在鉗體上，浮鉗盤式制動器不需要跨越制動盤的油道，受到制動汽化機會較少，在應用上也只需要一些壓缸活塞的機械傳動零件輔助[2]。

總的來說，相比其他制動器，鉗盤式制動器在結構上不易受熱變形，摩擦系數(shù)影響小，制動性能相比穩(wěn)定，而且在后期維修調整也非常方便，這也是本次研究制動鉗的主要原因。在實際生產生活中，大部分的汽車或者小型客車在前輪都采用制動鉗作為剎車模塊，也正是由于制動鉗具有的高效特殊性，在研究鉗盤式制動器的過程中，我們能夠采用引入數(shù)學模型的方式進行數(shù)據(jù)估算性能預測，對其產生制動力的大小能夠有一個較為標準劃的模擬值，有助于本次研究討論的成功進行。

三、高制動力多缸液壓制動鉗的研究以及應用

在轎車和中小型客車設計過程中，一般前輪制動采用浮鉗式制動器，有時也會采用定鉗式制動器，在本次研究過程中，我們根據(jù)汽車參數(shù)分析汽車制動力和制動力矩等相關參數(shù)，可以對相關數(shù)據(jù)進行量化，分析。在本次研究假設中存在許多誤差，因而在數(shù)據(jù)推算以及制動力公式推導過程都需要借鑒大量的數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)量足夠大的情況下進行討論能夠保證數(shù)據(jù)的合理性，驗證多缸液壓式制動鉗的過程也是參照單缸液壓對照，對比其優(yōu)勢，但其中也有許多工程上的難度并未體現(xiàn)。

首先確定制動鉗的結構和相關參數(shù)，根據(jù)鉗盤式制動器根據(jù)相關資料查得，通常應滿足空載同步附著系數(shù)在0.6-0.7之間較為合適，滿載同步附著系數(shù)在0.8- 0.9之間較為合適。可以在數(shù)學物理公式的引導下初步推算制動鉗的剛體直徑，可以估算制動面積，由此演算制動開啟壓力[3]。再確定鉗盤式制動器的最大制動力矩，由于理論值和實際值之間的影響因素太多，制動片在實際生活中的磨損，以及摩擦系數(shù)再實際生活中受到各種因素影響而變化，最大制動力矩便受到更多因素的影響，因此再此次研究運算時，我們對制動力矩有一個參數(shù)上的估算。另外對鉗盤式制動器的制動半徑的計算，我們也進行了一定數(shù)據(jù)方法，再確定制動力矩以及制動鉗缸孔半徑等值，對有效半徑進行了數(shù)學模型化，測算出有效半徑于測量數(shù)據(jù)之間的關系。

再驗證多缸液壓制動鉗的制動力變化數(shù)學模型問題上，我們對多個工作缸液壓機進行了工程上的比較，按照上述方式完成制動鉗數(shù)據(jù)測算以及制動力數(shù)據(jù)比較，驗證多缸液壓制動的原理和應用效率，進行數(shù)據(jù)比較，功能測定。多缸式液壓機是對液壓機工作時不僅能夠提高工作效率，通過液壓推手或者液壓馬達推動工作產生壓力，促進能量轉換。在多缸液壓環(huán)境研究中，第i個輪缸的工作容積為：

式中，di為第i個輪缸活塞的直徑;n為輪缸中活塞的數(shù)目;δi為第i個輪缸活塞在完全制動時的行程，初步設計時，對盤式制動器可取2.0-2.5mm.此處取δ=2.5mm.

所以一個前輪輪缸的工作容積為

一個后輪輪缸的工作容積為

由此可得，在多缸液壓環(huán)境中，不僅僅是對注油環(huán)節(jié)還是在提供制動力環(huán)節(jié)都有很大的優(yōu)勢，在注油過程多缸工作，潤滑效果好的同時對油的利用率非常高，另外其提供的制動力承載力都要大于單缸制動，這在資源利用工作效率方面進行了很大的提升[4]。還有一方面，多缸液壓給料需求大，同時利用率高，這樣省去外部人員操縱的麻煩，在產生高制動力的同時還能夠提升機械構造方面的優(yōu)勢。

四、結語

通過研究討論，在社會生產活動中，人們對利用效率安全性能的追求是沒有止境的，這也是推動技術進步社會文明發(fā)展的重要原因，面向制動鉗結構研究技術探索改進，我們對其制動力的需求也是越來越高，為產生高制動力，本次研究專門討論了多缸液壓結構的制動鉗，通過數(shù)學模型的建立，我們在數(shù)學公式推導以及物理結構引導的探索模式下，簡要探究了數(shù)據(jù)制動力影響以及制動鉗結構研究，對結構數(shù)據(jù)量化得到對多缸液壓制動鉗的性能判斷，能夠對多缸液壓制動鉗產生的制動力以及最大制動力矩有大概的性能判斷。

參考文獻

[1]劉亞波，成建平，姚平喜.一種新型液壓制動閥的原理與性能研究[J].液壓與氣動，2014，15（10）：103-106.

[2]吳嘉宜，蘇智劍，閆揚義.氣動式制動能量回收技術研究[J].液壓與氣動，2016，20（7）：109-113.

[3]康寧，尹飛行，史佑民.一種基于模型的高響應液壓翼尖制動裝置研究與實現(xiàn)[J].液壓與氣動，2018，32（3）：106-113.

[4]馬恩，李素敏.新型氣制動閥特性的試驗研究[J].液壓與氣動，2016，17（12）：54-60.

作者簡介

王麗麗（1983-），女，漢族，山東臨沂人，講師，碩士，主要從事機械制造及自動化方面教學與研究

（作者單位：山東英才學院）