袁曉云　高加泉

摘 要：隨著現(xiàn)代化技術(shù)以及信息化手段的飛速發(fā)展，社會已經(jīng)全面進(jìn)入到了科技時代當(dāng)中，這也為重型載重汽車的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，而重型載重汽車在高速制動或是連續(xù)制動的狀態(tài)中，其內(nèi)部制動器的溫度會逐步提升，并且在制動器內(nèi)部的具體摩擦系數(shù)也會逐步減小，大幅度降低相應(yīng)的摩擦力矩，不僅會引發(fā)制動效能熱衰退的問題出現(xiàn)，甚至還會使得制動系統(tǒng)直接失效，引發(fā)出各類安全事故出現(xiàn)。因此，文章首先對熱衰退的主要機(jī)理加以明確;其次，對降低制動器熱衰退的具體措施展開深入分析;在此基礎(chǔ)上，提出熱衰退導(dǎo)致重型載重汽車制動失效的鑒定措施。

關(guān)鍵詞：重型載重汽車 制動熱衰退機(jī)理 鑒定方式

Discussion on the Mechanism and Appraisal Method of Braking Thermal Decay of Heavy Truck

Yuan Xiaoyun Gao Jiaquan

Abstract：With the rapid development of modern technology and information technology， the society has fully entered the era of science and technology， which has also laid a solid foundation for the development of heavy-duty trucks， and heavy-duty trucks are braked at high speed or continuous braking. In this state， the temperature of its internal brake will gradually increase， and the specific friction coefficient inside the brake will gradually decrease， which greatly reduces the corresponding friction torque， and will not only cause the problem of thermal degradation of braking efficiency， but also cause the direct failure of the braking system leading to various safety accidents. Therefore， the article first clarifies the main mechanism of thermal decay; secondly， the article conducts an in-depth analysis of specific measures to reduce thermal decay of brakes. On this basis， the article proposes the identification measures of thermal decay leading to brake failure of heavy-duty trucks.

Key words：heavy-duty truck， brake thermal decay mechanism， identification method

1 引言

汽車最早起源于1886年，而隨著第一輛汽車出現(xiàn)過后，也就代表著交通工具的革命已經(jīng)悄然開展。而在經(jīng)歷了多年的發(fā)展過后，在當(dāng)前的社會環(huán)境中，汽車已經(jīng)成為了群眾日常生活當(dāng)中必不可少的交通工具，這一點(diǎn)也是社會物質(zhì)以及社會文明的具體象征。然而，盡管汽車為群眾的生活以及工作帶來了極大的便利，但由于汽車所引發(fā)的交通安全事故數(shù)量也呈現(xiàn)出一種逐步提升的狀態(tài)，特別是重型載重汽車，其所引發(fā)的安全事故更是成為了世界范圍中的安全難題。由于重型載重汽車在連續(xù)制動或是高速制動的情況下，其內(nèi)部制動器的溫度會逐步上升，再加上化學(xué)、物理以及機(jī)械三方面因素產(chǎn)生的作用，制動器的具體摩擦系數(shù)也會不斷降低，這一現(xiàn)象就被稱之為制動效能的熱衰退現(xiàn)象，同時也是導(dǎo)致重型載重汽車制動失效并出現(xiàn)交通事故的主要原因。因此，這就需要深入探究重型載重汽車熱衰退機(jī)理以及鑒定方式，以求更好的解決熱衰退問題。

2 熱衰退的主要機(jī)理

在重型載重汽車內(nèi)部的制動器當(dāng)中，其所采用的大多為傳統(tǒng)的鼓式制動器，主要由制動鼓、制動蹄、摩擦襯片以及制動底板等多個零部件所構(gòu)成。而這種鼓式制動器，其自身的制動性能是通過制動鼓與摩擦襯片之間產(chǎn)生的相互作用所產(chǎn)生的。因此，如果鼓式制動器在制動過程當(dāng)中產(chǎn)生的溫度過高，就會導(dǎo)致摩擦襯片以及制動鼓在物理性能與化學(xué)性能方面產(chǎn)生極大的變化，進(jìn)一步引發(fā)熱衰退等問題出現(xiàn)。

2.1 制動鼓的熱衰退

在我國所采用的各類重型載重汽車當(dāng)中，其所采用的大多為灰鑄鐵材料所制造出的制動鼓，而由于鼓式制動器自身主要為一種封閉結(jié)構(gòu)，其導(dǎo)熱能力以及散熱面積方面比較有限，使得重型載重汽車在進(jìn)行高速制動以及連續(xù)制動的過程當(dāng)中，制動鼓的表面溫度由于劇烈摩擦而急速上升，在最高時甚至可以達(dá)到800攝氏度。同時，原子之間的距離也會由于溫度的不斷提升而隨之變大，在長時間的應(yīng)用過程中，也會使得材料產(chǎn)生一種塑性變形的問題，站在宏觀的角度上來看，具體表現(xiàn)為制動鼓出現(xiàn)的膨脹變形現(xiàn)象，制動鼓與摩擦襯片之間的間隙也會逐步提升，因接觸面積變小而降低輸出摩擦力矩，對重型載重汽車的制動效果產(chǎn)生極其嚴(yán)重的影響。并且制動鼓在經(jīng)歷過高溫過后急速冷卻，制動鼓材料也會從原本的珠光體轉(zhuǎn)變?yōu)樗魇襟w/馬氏體，制動鼓最終也會出現(xiàn)龜裂或是開裂等不良現(xiàn)象，導(dǎo)致制動方面失效。

2.2 摩擦襯片的熱衰退

在當(dāng)前的市場環(huán)境中，商業(yè)化用途的汽車制動摩擦材料，其大多為有機(jī)型摩擦材料，通常情況下由多組分的樹脂基復(fù)合材料所構(gòu)成，其中涉及到了改性劑、粘結(jié)劑以及增強(qiáng)體等內(nèi)容。而粘合劑作為其中的核心所在，一般都是由樹脂材料所構(gòu)成，其具體的熱分解溫度在200攝氏度到350攝氏度左右。同時，重型載重汽車由于連續(xù)制動產(chǎn)生了極高的溫度，摩擦襯片當(dāng)中蘊(yùn)含的有機(jī)化合物就會出現(xiàn)熱氧化分解的現(xiàn)象，隨著液體以及氣體來一同析出，并存在于制動鼓與摩擦襯片之間的部位當(dāng)中，起到了一種潤滑膜的作用，導(dǎo)致整體摩擦系數(shù)不斷降低[1]。

3 降低制動器熱衰退的具體措施

3.1 制動鼓的改進(jìn)優(yōu)化

目前針對制動鼓所展開的改進(jìn)研究，其主要集中在優(yōu)化制動鼓材質(zhì)以及轉(zhuǎn)變制動鼓結(jié)構(gòu)方面。而通過對于熔煉過程科學(xué)合理的控制，能夠大幅度降低各種雜質(zhì)元素的整體含量，穩(wěn)步提升材料自身所具備的高溫力學(xué)性能、導(dǎo)熱性能以及抗熱疲勞性能。而通過Mo、Cu以及Cr等合金元素的添加，還可以進(jìn)一步提升制動鼓的使用壽命，并且在制動鼓材料中添加相應(yīng)的合金元素，也可以促進(jìn)制動鼓機(jī)械性能以及導(dǎo)熱能力之間的均衡發(fā)展，在根本上避免出現(xiàn)制動鼓開裂等不良問題。站在制動鼓結(jié)構(gòu)的角度上來看，重型載重汽車在制動鼓周邊表面的設(shè)計所采用的主要為溝壑狀設(shè)計方式，其截面位置從內(nèi)到外會依次降低，不僅結(jié)構(gòu)相對較為簡單，使用起來也更加便利，以此限制制動熱衰退問題的發(fā)生。除此之外，通過設(shè)計環(huán)形加強(qiáng)筋或是密集周向筋的設(shè)計，也可以在潛移默化之間提升制動鼓自身的散熱性能，而對制動鼓表面部位展開涂層處理，也能夠提高重型載重汽車制動器的抗熱衰退能力。

3.2 摩擦襯片的改良優(yōu)化

在制動摩擦材料中，其主要由改性劑、粘結(jié)劑以及增強(qiáng)體等組成，這就可以在各組的熱衰退性能方面入手，進(jìn)一步提高制動器自身的抗熱衰退能力。目前所使用的粘合劑當(dāng)中，大部分都是由樹脂材料所構(gòu)成，具體的分解溫度大約在200攝氏度到350攝氏度之間，而通過對于樹脂加以改性的方式，還能夠?qū)渲臒岱纸鉁囟忍岣叩?50攝氏度到450攝氏度，能夠在最大程度上提升摩擦材料的降解能力以及抗熱氧化能力。同時，通過科學(xué)合理的熱處理工藝，還可以有效降低摩擦材料當(dāng)中各類有機(jī)化合物的整體含量，在提高數(shù)值分子鏈剛性程度的同時，減少低熔點(diǎn)金屬的構(gòu)成，確保制動器在高溫的情況下仍舊擁有著穩(wěn)定的摩擦性能，避免出現(xiàn)熱衰退問題。而通過粉末冶金方式所生產(chǎn)出的鐵基或是銅基金屬等材料，都有著相對較高的使用溫度，能夠有效解決重型載重汽車制動器摩擦襯片出現(xiàn)的熱磨損以及高溫摩擦系數(shù)熱衰退等多種問題，但這種方式會提升偶件的磨損程度。除此之外，蛭石作為一種無機(jī)填料，能夠?qū)δΣ吝^程中所產(chǎn)生的低頻噪音進(jìn)行更加科學(xué)合理的抑制，延緩摩擦材料當(dāng)中各類有機(jī)成分的分解速度，逐步提升摩擦材料自身所具備的抗衰退性能，而其他類型的優(yōu)化措施，比如研發(fā)新型耐高溫纖維材料、碳纖維以及新型粘結(jié)劑等方式，都可以提升摩擦材料自身的抗衰退性能，然而，這些技術(shù)措施在實(shí)際使用過程當(dāng)中，應(yīng)重點(diǎn)考慮到生產(chǎn)制造所產(chǎn)生的成本[2]。

4 熱衰退導(dǎo)致重型載重汽車制動失效的鑒定措施

在重型載重汽車所產(chǎn)生的各類交通安全事故當(dāng)中，其通常與超速、疲勞駕駛以及超載等多方面因素有著緊密聯(lián)系。而在產(chǎn)生這些安全事故的過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)連續(xù)制動或是高速制動等問題，使得制動器內(nèi)部的溫度不斷提升而產(chǎn)生熱衰退現(xiàn)象，因制動失效引發(fā)出各種安全事故出現(xiàn)。因此，這就需要采取更加科學(xué)的鑒定方式，進(jìn)一步找尋出熱衰退過程當(dāng)中材料的具體表現(xiàn)規(guī)律以及主要特征，以此來更好的分析重型載重汽車交通事故中熱衰退所起到的作用[3]。

4.1 充分收集背景數(shù)據(jù)信息

這種方式與傳統(tǒng)的失效分析方式基本一致，第一點(diǎn)內(nèi)容就在于積極收集與交通事故相關(guān)的背景數(shù)據(jù)信息，除卻事故發(fā)生現(xiàn)場當(dāng)中出現(xiàn)的信息之外，還要對事故前重型載重汽車的制動情況、天氣情況以及地形情況等多方面因素進(jìn)行深入分析，還需要對車輛的維護(hù)歷史以及行駛歷史等內(nèi)容加以了解，以此為基礎(chǔ)來做出更加客觀的判斷。

4.2 制動器失效的分析

在重型載重汽車所用的鼓式制動器當(dāng)中，對制動性能產(chǎn)生直接影響的就在于制動鼓以及摩擦襯片這兩個部位，而鼓式制動器在制動過程中所產(chǎn)生的高溫，會導(dǎo)致摩擦襯片以及制動鼓部位在化學(xué)性能以及物理性能方面所產(chǎn)生的變化，這些都是導(dǎo)致制動力矩不斷下降的主要因素，很容易就會引發(fā)熱衰退問題出現(xiàn)。因此，這就需要對摩擦襯片以及制動鼓展開綜合分析，首先要對摩擦襯片與制動鼓的基本材料展開科學(xué)合理的分析，深入判斷其中的具體化學(xué)成分以及金相顯微組織是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求，以及其中是否出現(xiàn)加速制動鼓或是引發(fā)摩擦襯片熱衰退的主要因素;其次，要對摩擦襯片與制動鼓之間的接觸部位進(jìn)行分析，重型載重汽車當(dāng)中的制動鼓，其在重復(fù)熱應(yīng)力所產(chǎn)生的作用下，在表面部位很容易就會出現(xiàn)開裂以及龜裂等問題，而摩擦材料在熱分解過后所產(chǎn)生的焦油狀物體以及殘?zhí)紶钗矬w，其都會在摩擦材料的表面產(chǎn)生一種潤滑膜或是氧化膜，再加上高溫摩擦所產(chǎn)生的作用，摩擦材料在這種高溫的狀態(tài)下，就會出現(xiàn)開裂、纖維分布混亂以及組分剝落等不良現(xiàn)象，這時就可以采用熱分析的方式來明確膜材材料在熱分解溫度方面所出現(xiàn)的變化，以此為基礎(chǔ)來明確摩擦材料當(dāng)中樹脂材料的受熱歷史，從而明確制動器的基本受熱情況[4]。

5 結(jié)論

在重型載重汽車的制動系統(tǒng)當(dāng)中，由于各類客觀因素所產(chǎn)生的影響，其很容易就會出現(xiàn)熱衰退問題，導(dǎo)致整體制動系統(tǒng)失效，引發(fā)較為嚴(yán)重的交通安全事故出現(xiàn)。因此，為了確保重型載重汽車制動系統(tǒng)的安全性以及穩(wěn)定性，就應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步明確熱衰退過程中材料所產(chǎn)生的失效特征，以此為基礎(chǔ)來展開針對性的優(yōu)化處理，確保重型載重汽車能夠更加安全穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]武美丹. 重型載貨汽車輔助制動仿真系統(tǒng)開發(fā)[D].長安大學(xué)，2020.

[3]史培龍，余強(qiáng)，趙軒，袁曉磊，劉攀.重型載貨汽車氣壓制動系統(tǒng)危險狀態(tài)識別[J].中國公路學(xué)報，2019，32（07）：182-190.

[4]彭德彪.液力緩速器在重型卡車上的匹配研究[J].柴油機(jī)設(shè)計與制造，2018，24（02）：20-23.