摘要：重載貨車緊急制動(dòng)或長下坡連續(xù)制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)鼓和制動(dòng)蹄間因摩擦產(chǎn)生大量熱量，導(dǎo)致貨車制動(dòng)器熱衰退現(xiàn)象明顯，嚴(yán)重影響重載貨車的行車安全。為解決此問題，基于溫度傳感器、空氣流場、電磁緩速器、外風(fēng)扇、水箱、導(dǎo)向風(fēng)通道以及引流通道綜合組成的外輔助系統(tǒng)，開發(fā)設(shè)計(jì)了一種新型鼓式制動(dòng)器。該鼓式制動(dòng)器根據(jù)兩個(gè)溫度閾值，分三個(gè)階段對(duì)制動(dòng)器進(jìn)行降溫，實(shí)現(xiàn)了重載貨車在緊急制動(dòng)或長下坡連續(xù)制動(dòng)時(shí)，降低制動(dòng)塊和輪毅溫度的目的，進(jìn)而解決了因溫度過高而導(dǎo)致制動(dòng)衰退和振抖的現(xiàn)象，提高散熱效率，大大減少了熱衰減效應(yīng)對(duì)摩擦片等結(jié)構(gòu)的毀損，從而保證重載貨車安全行駛。

　　關(guān)鍵詞：鼓式制動(dòng);導(dǎo)向風(fēng)通道;引流風(fēng)通道;散熱輔助系統(tǒng)

　　1引言

　　鼓式剎車由剎車底板、剎車分泵、剎車蹄片等有關(guān)連桿、彈簧、梢釘、剎車鼓所組成。所以，鼓式剎車的結(jié)構(gòu)相對(duì)密封，散熱性沒有盤式剎車好，在連續(xù)剎車時(shí)，剎車鼓會(huì)受熱膨脹，使踩下剎車踏板的行程加大，剎車反應(yīng)不如預(yù)期，也就是常說的熱衰減。由于工作環(huán)境復(fù)雜多變，制動(dòng)器工作不穩(wěn)定而導(dǎo)致出現(xiàn)振動(dòng)和噪聲，鼓式制動(dòng)器制動(dòng)時(shí)的溫度變化對(duì)制動(dòng)不穩(wěn)定性影響較大，因此對(duì)鼓式制動(dòng)器冷卻系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)具有十分重要的意義。

　　當(dāng)前，鼓式制動(dòng)器的熱衰退效應(yīng)被人們廣泛研究。牛化武等進(jìn)行了汽車鼓式剎車系統(tǒng)冷卻能力自控裝置設(shè)計(jì)方面的研究"，單片機(jī)根據(jù)埋在摩擦片內(nèi)的溫度變送器采集到溫度信號(hào)，通過店空氣來調(diào)節(jié)電動(dòng)水象泵水最和電磁閥的開關(guān)頻率。陳冬巖公布了專利“剎車自動(dòng)降溫裝置”，其裝置的主機(jī)與從機(jī)間采用CAN總線結(jié)構(gòu)通信1，王才峰設(shè)計(jì)了汽車車身噴淋濕度檢測儀，用于檢測汽車車身噴淋實(shí)驗(yàn)之后的車廂濕度3，李強(qiáng)通過對(duì)貨車鼓式制動(dòng)失效和制動(dòng)溫度的相關(guān)性分析，搭建了針對(duì)不同工況下的制動(dòng)器溫度監(jiān)測和預(yù)警系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了一種制動(dòng)安全輔助手段，為主動(dòng)安全提供了基礎(chǔ)]。陳益慶等針對(duì)鼓式制動(dòng)器制動(dòng)過程出現(xiàn)的熱衰退問題，設(shè)計(jì)了一種基于電渦流制動(dòng)的鼓式制動(dòng)器，有效提高了鼓式制動(dòng)器的熱衰退性能，提高了制動(dòng)性能1。

　　盤式剎車與鼓式剎車相比，具有較好的穩(wěn)定性、反應(yīng)性和散熱性，但鼓式剎車的制動(dòng)性能高于盤式剎車。因重載貨車對(duì)制動(dòng)性能有更高要求，所以重載貨車一般都采用鼓式剎車。但是制動(dòng)器散熱性嚴(yán)重影響行車安全，所以本文針對(duì)傳統(tǒng)的鼓式制動(dòng)器散熱性較差這一問題，設(shè)計(jì)了一種新型的溫度分段控制降溫的強(qiáng)制風(fēng)冷及水冷鼓式制動(dòng)器，并將制動(dòng)鼓設(shè)計(jì)成具有導(dǎo)向風(fēng)道和引流風(fēng)通道的結(jié)構(gòu)。

　　2強(qiáng)制風(fēng)冷及水冷鼓式制動(dòng)器設(shè)計(jì)要點(diǎn)

　　2.1系統(tǒng)硬件組成

　　本文所設(shè)計(jì)的溫度分段控制強(qiáng)制風(fēng)冷及水冷新型鼓式制動(dòng)器硬件主要由以下幾部分組成：制動(dòng)蹄、回位彈簧、調(diào)整螺母、制動(dòng)輪缸、支座、制動(dòng)蹄、可調(diào)支座、制動(dòng)底板、制動(dòng)鼓、電磁緩速器、直流風(fēng)扇、溫度傳感器、電磁閥等。

　　2.2 制動(dòng)鼓導(dǎo)向風(fēng)道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)由于傳統(tǒng)制動(dòng)鼓輪毅內(nèi)氣流無規(guī)則流動(dòng)，降低了氣流流動(dòng)帶走發(fā)熱區(qū)的熱量，因此本文為克服這一缺點(diǎn)，在制動(dòng)鼓內(nèi)設(shè)計(jì)了導(dǎo)向風(fēng)道結(jié)構(gòu)，使得輪毅內(nèi)氣流規(guī)則流動(dòng)，形成期望氣流。導(dǎo)向風(fēng)道結(jié)構(gòu)設(shè)置在輪毅發(fā)熱區(qū)，目的是將輪毅內(nèi)氣流導(dǎo)向發(fā)熱區(qū)，最大限度上使氣流帶走更多的熱量，提高散熱效率，達(dá)到風(fēng)冷散熱的目的。

　　2.3制動(dòng)鼓內(nèi)壁引流風(fēng)通道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)由于傳統(tǒng)制動(dòng)鼓輪毅依靠內(nèi)部氣流不斷循環(huán)激蕩來降低發(fā)熱區(qū)熱量，通過排氣孔排出氣體，氣流降溫期間，因制動(dòng)蹄內(nèi)外氣壓差較大，導(dǎo)致高溫氣流不斷循環(huán)激蕩經(jīng)過發(fā)熱區(qū)，所以會(huì)嚴(yán)重降低散熱效率。為達(dá)到高溫期望氣流能及時(shí)排出的目的，據(jù)此提出在制動(dòng)鼓內(nèi)壁添加和外壁一樣形狀的金屬長片，并且金屬長片左右邊緣銜接制動(dòng)鼓內(nèi)壁，使得高溫氣流以切線形式排出輪毅，由此構(gòu)建期望氣流排出通道，最大程度上達(dá)到風(fēng)冷散熱的目的。

　　3強(qiáng)制風(fēng)冷及水冷鼓式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)及工作原理

　　3.1 強(qiáng)制風(fēng)冷及水冷鼓式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)新型制動(dòng)鼓相較于傳統(tǒng)制動(dòng)鼓增加了電磁緩速器、外風(fēng)扇和水箱電磁閥，并且制動(dòng)鼓添加了導(dǎo)向風(fēng)道和引流通道結(jié)構(gòu)。電磁緩速器固定在貼近輪毅發(fā)熱區(qū)的位置，使其可以在感知溫度達(dá)到閾值時(shí)可以迅速發(fā)揮作用;水箱電磁閥安裝在水箱和輪穀發(fā)熱區(qū)間且靠近發(fā)熱區(qū)的位置。在貨車實(shí)際制動(dòng)過程中，當(dāng)達(dá)到溫度傳感器的第一個(gè)閾值時(shí)，風(fēng)冷散熱起主要作用;當(dāng)達(dá)到溫度傳感器的第二個(gè)閾值時(shí)，水冷散熱起主要作用。根據(jù)不同溫度閾值進(jìn)行不同等級(jí)的散熱處理，使得散熱效率最大化。

　　制動(dòng)器結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　3.2 強(qiáng)制風(fēng)冷及水冷鼓式制動(dòng)器工作原理將制動(dòng)鼓設(shè)計(jì)成具有導(dǎo)向風(fēng)道的結(jié)構(gòu)，期望氣流對(duì)摩擦發(fā)熱區(qū)進(jìn)行風(fēng)冷散熱。當(dāng)制動(dòng)鼓轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，因粘滯阻力對(duì)空氣流體施加一定扭矩，導(dǎo)致氣流體因慣性力作用進(jìn)入外圍的導(dǎo)向風(fēng)道內(nèi)，高速流過發(fā)熱區(qū)(條件：Satin)，使摩擦高溫區(qū)降溫。制動(dòng)時(shí)導(dǎo)向風(fēng)道氣流客觀上降低高溫區(qū)溫度(被動(dòng)通風(fēng)散熱階段);當(dāng)摩擦區(qū)溫度進(jìn)一步升高時(shí)，電磁緩速器開啟，車輛減速，同時(shí)外部風(fēng)扇開啟，強(qiáng)制通風(fēng)至低壓區(qū)，增加導(dǎo)向風(fēng)道流速降低高溫區(qū)溫度(強(qiáng)制通風(fēng)散熱階段)。若溫度還在升高，控制水箱噴淋系統(tǒng)對(duì)導(dǎo)向風(fēng)道噴淋(強(qiáng)制水冷散熱階段)

　　工作原理如圖2所示。

　　4創(chuàng)新點(diǎn)

　　導(dǎo)向風(fēng)道設(shè)計(jì)：通過導(dǎo)向風(fēng)道設(shè)計(jì)，使得輪毅內(nèi)氣流規(guī)則運(yùn)動(dòng)，形成期望氣流，使得期望氣流導(dǎo)向引流通道入口，最大限度上達(dá)到冷風(fēng)散熱的目的。

　　引流通道設(shè)計(jì)：通過引流通道設(shè)計(jì)，消除制動(dòng)蹄內(nèi)外氣壓差，使得輪毅內(nèi)高溫期望氣流可以順利排出制動(dòng)鼓，最大程度上提高散熱效率。

　　三階段散熱控制系統(tǒng)：溫度傳感器設(shè)置兩個(gè)溫度閾值，當(dāng)溫度小于閾值1時(shí)，被動(dòng)通風(fēng)，形成空氣流場，實(shí)現(xiàn)冷風(fēng)散熱的目的;當(dāng)溫度大于閾值1小于閾值2時(shí)，利用電磁緩速器和外風(fēng)扇的外力作用，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制通風(fēng)，以此達(dá)到強(qiáng)制冷風(fēng)散熱的目的;當(dāng)溫度大于閾值2時(shí)，水箱電磁閥開啟，以此達(dá)到水冷散熱的目的。

　　參考文獻(xiàn)：

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　　[3]王才峰，莊德淵，張懿汽車車身噴淋濕度檢測儀[J].科技資訊，2011(35)：35.

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　　[5]陳益慶，謝模毅，汽車電磁與摩擦集成鼓式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)與分析[J].機(jī)床與液壓，2019，47(13)：107-110.

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