盘式制动器制动过程能量分析
盘式制动器制动性能检测研究
盘式制动器制动性能检测研究盘式制动器是车辆制动系统中的重要组成部分，其制动性能直接关系到车辆的行车安全。
对盘式制动器的制动性能进行检测与研究具有十分重要的意义。
本文将对盘式制动器的制动性能检测进行研究，包括检测方法、影响因素以及提升制动性能的策略等方面进行探讨。
一、盘式制动器的制动性能检测方法1. 静态制动性能检测静态制动性能检测主要包括制动力平衡、制动力分配和制动衰减等指标的检测。
通过在车辆轮胎与地面之间加装传感器，可以测量车轮制动时的制动力，从而评估盘式制动器的静态制动性能。
还可以通过模拟不同道路条件下的静止车辆制动情况，从而评估盘式制动器在不同路面情况下的制动性能。
二、影响盘式制动器制动性能的因素1. 制动器本身的性能盘式制动器的材料、结构和制动力传递机构等方面的设计与制造质量，直接决定了其制动性能的优劣。
制动器摩擦片材料的选择和制造工艺的优劣，会直接影响到盘式制动器的制动力和抗热性能。
2. 轮胎与地面的摩擦系数轮胎与地面的摩擦系数直接关系到盘式制动器的制动力传递效率。
在不同路面情况下，轮胎与地面的摩擦系数会有所不同，直接影响到盘式制动器的制动性能。
3. 制动液的性能盘式制动器在实际制动过程中，需要依靠制动液传递压力来实现制动。
制动液的性能对于盘式制动器的制动性能具有重要的影响。
制动液的沸点、抗热性能和抗水分能力等指标，都直接关系到盘式制动器的制动性能。
4. 制动器与车辆整体制动系统的匹配性盘式制动器和车辆整体制动系统的匹配性，也是影响盘式制动器制动性能的重要因素。
包括制动力分配、制动平衡和制动衰减等方面的匹配性，决定了盘式制动器在实际行驶情况下的制动性能。
2. 选用高性能的轮胎和制动液选择具有良好抓地力和高摩擦系数的轮胎，以及具有高沸点和抗水分能力的制动液，可以有效提升盘式制动器的制动性能。
4. 强化盘式制动器的散热能力提高盘式制动器的散热效率，可以有效减小制动器的温升，从而提升盘式制动器的制动性能和抗热性能。
某轿车盘式制动器设计与分析
某轿车盘式制动器设计与分析[摘要]汽车主动安全系统是汽车制动系统的一个重要部分，制动传动性能直接影响其安全的汽车。
盘式制动器作为鼓式制动器的替代良好的热稳定性、外向和其他好处,但制动盘本身也有一些问题与鼓式制动器不同，盘式制动器,虽然有一定程度的改善,但还没有完全解决,如热、刹车噪声衰减。
本文开始澄清和发展状况,然后制动盘的设计背景、性质和特点。
知识和方法,通过构造原理和设计汽车盘式制动器和盘式制动计算深入研究。
他描述了不同类型的盘式制动器、盘式制动性能分析、性能和摩擦冲突性。
[关键词]：盘式制动器设计性能分析Disc brake and analysis of a car[Abstract]Automobile brake system security system is the most important measures of braking system Enforcer speech affected directly. Vehivle As security instead of the drum brake and disc brake with gentle fine thermal stability of feedback and so on. But it also has some disadvantages, they won't be completely solved, such as thermal disappear and brake noise, this paper shows the development initial period in view of the disc brake, design, quality and mission in the background. Through in-depth research and design of disc brake practice mainly for structure design and selection for brake calculation cars better learn and master the structure of the disc brake principle and related knowledge and the methods. Performance and brake disc Introduce form. Based on the analysis of disc brake and behavior. Reuben lining[Key words]:Disk performance analysis, design,目录摘要1Abstract21绪论41.1 制动系的功能41.2 车轮制动器51.2.1车轮制动器的分类52 制动器方案的选择82.1方案选择的依据82.2方案的选定92.2.1制动器选择92.2.2 盘式制动器的分类102.3行车制动器的标准和法规103制动器的设计计算113.1 设计参数113.2 盘式制动器的主要元件123.2.1制动盘123.2.2 制动钳123.2.3制动块133.2.4摩擦材料133.2.5制动器间隙134 制动器的分析134.1 制动效能134.1.1 同步附着系数的选取134.1.2确定前后轴制动力矩分配系数β154.1.3制动器效能因数164.2 制动效能的恒定性164.2.1制动器制动力矩的计算164.3 制动时的方向稳定性174.3.1应急制动和驻车制动所需的制动力矩174.3.2制动时汽车的方向稳定性的要求174.3.3制动减速度的要求184.3.4制动距离的要求184.3.5对汽车性能的要求184.3.6行车制动至少有两套独立的驱动器的管路194.3.7防止水和污泥进入制动器工作表面194.3.8制动系统性能要求195 校核205.1 比能量耗散率205.2 比滑磨功215.3 制动器的热容量和温升的核算215.4 制动器的调试225.4.1 制动盘的技术要求226制动器主要零件的结构设计226.1制动钳226.2制动块236.4制动衬快246.5盘式制动器工作间隙的调整24致24参考文献271 绪论1.1 制动系的功能汽车制动系统是指为了保证汽车能够在道路上安全行驶，从而提高汽车的平均速度的系统，而在汽车上安装制动装置专门的制动机构汽车上用以使外界(主要是路面)在汽车某些部分(主要是车轮)施加一定的力，通过一系列的制动手段确保在一定程度上达到了汽车的制动性统称为专门装置的制动系统。
盘式制动器制动性能检测研究
盘式制动器制动性能检测研究盘式制动器作为汽车制动系统的重要组成部分，其制动性能的稳定性和可靠性对车辆的安全性有着至关重要的影响。
对盘式制动器的制动性能进行检测和研究显得尤为重要。
本文将重点探讨盘式制动器制动性能检测的相关研究内容，并就该领域的研究现状和发展趋势进行探讨。
盘式制动器的制动性能包括制动力、制动稳定性、制动磨损等多个方面。
制动力是其最重要的性能指标之一，它直接影响着车辆的制动距离和制动时的稳定性。
对盘式制动器的制动力进行测试是非常必要的。
测试方法一般包括使用制动力测试台或者在实际道路环境下进行制动距离测试。
测试过程中需要考虑多种因素，如车速、负载、制动器温度等，以确保测试结果的准确性。
盘式制动器在长时间使用过程中会产生一定程度的磨损，制动盘和制动片的磨损会直接影响到制动性能的稳定性和可靠性。
对盘式制动器磨损情况的监测和研究也是非常重要的。
通过对磨损情况进行监测和分析，可以为制动器的维护和更换提供重要依据，从而延长其使用寿命并保证其制动性能的稳定性。
针对盘式制动器的制动性能检测研究，目前国内外已经有了一定的研究基础和成果。
国内外一些汽车制造商和研究机构已经建立了完善的盘式制动器测试实验室，可以对其制动性能进行全面的测试和研究。
一些学术机构也在盘式制动器的制动性能检测方面进行了相关研究，并取得了一些重要的成果。
未来，在盘式制动器制动性能检测领域，还有许多问题需要进一步研究和解决。
如何更加精确地模拟实际行驶环境下的制动情况，如何提高测试结果的准确性和可重复性，如何对盘式制动器的制动力、制动稳定性和磨损情况进行综合评价等等。
这些都是当前盘式制动器制动性能检测领域亟待解决的问题，也是今后研究的重点。
盘式制动器制动性能的检测和研究对于汽车制动系统的安全性和可靠性有着重要的意义。
在未来的研究中，我们需要不断完善测试方法和技术，提高测试结果的准确性和可靠性，为盘式制动器的性能改进和优化提供更为可靠的依据。
盘式制动器的工作原理
盘式制动器的工作原理盘式制动器是一种常见的汽车制动系统，它通过摩擦力来减缓车辆的速度或停止车辆。
其工作原理主要包括制动踏板、制动总泵、制动助力器、制动分泵、制动盘和制动片等组成。
下面我们将详细介绍盘式制动器的工作原理。
首先，当驾驶员踩下制动踏板时，制动总泵会受到压力，将液压传递到制动助力器。
制动助力器会增加制动液的压力，并将其传递到制动分泵。
接下来，制动分泵会将液压传递到各个制动器上。
在盘式制动器中，制动器由制动盘和制动片组成。
制动盘是安装在车轮轴上的圆盘状金属零件，它会随着车轮的转动而一起旋转。
而制动片则是与制动盘相对的部件，它们通常由摩擦材料制成。
当制动踏板踩下时，制动片会被挤压到制动盘上，从而产生摩擦力，减缓车轮的旋转。
在制动过程中，制动盘和制动片之间的摩擦会产生热量，这就是制动器发热的原因。
为了避免制动器过热，通常会在制动器上设置散热片或通风口，以便散发热量。
另外，盘式制动器还有一个重要的组成部分就是制动液。
制动液在传递液压的过程中起着重要的作用，它需要具有高温稳定性、防腐蚀性和防止气泡形成的特性。
总的来说，盘式制动器的工作原理是通过制动踏板传递液压信号到制动盘和制动片上，产生摩擦力来减缓车辆的速度或停止车辆。
制动液在其中起着传递压力的关键作用，而制动盘和制动片的摩擦则是制动器正常工作的基础。
同时，为了确保制动器的正常工作和安全性能，驾驶员在日常驾驶中应定期检查制动系统的工作状态，及时更换磨损严重的制动片和制动盘，以保证制动器的正常工作和行车安全。
在实际的驾驶中，我们需要正确使用和维护盘式制动器，以确保其正常工作。
当我们踩下制动踏板时，制动器会快速响应，减缓车速或停止车辆，保障驾驶安全。
因此，了解盘式制动器的工作原理对于驾驶员来说是非常重要的，它有助于我们更好地理解和掌握汽车的制动系统，提高驾驶安全性。
《盘式制动器》课件
随着物流运输业的快速发展，盘式制动器在 商用车领域的应用也逐渐增多，提高了车辆 的制动安全性和稳定性。
环境友好性
总结词
随着环保意识的提高，盘式制动 器在环保方面也表现出良好的性
能，成为绿色出行的选择。
低噪音
盘式制动器在制动过程中产生的噪 音较低，对周围环境的影响较小。
节能减排
采用新型高强度材料和结构设计， 提高了制动器的能效和可靠性，有 助于减少能源消耗和排放污染物。
盘式制动器的优点
相比鼓式制动器，盘式制动器具有更好的散热性 能和更快的响应速度，更适合于高速行驶和高负 荷制动。
盘式制动器的结构与工作原理
详细介绍了盘式制动器的组成部件，如制动盘、 制动钳、摩擦片和液压系统等，以及其工作原理 。
摩托车制动系统
摩托车盘式制动器概述
01
摩托车盘式制动器是现代摩托车的重要安全装置，具有轻量化
刹车盘状况
检查刹车盘表面是否光滑 ，有无裂纹或损伤，如有 需要应及时修复或更换。
制动液水平
检查制动液液面高度，确 保制动液充足，无泄漏现 象。
更换摩擦片
摩擦片磨损
摩擦片是制动器中的易损件，随着使用次数 的增加，摩擦片会逐渐磨损，当磨损到一定 程度时，制动力会下降，影响制动效果。
更换时机
当摩擦片磨损到一定程度时，应及时更换。 一般来说，当摩擦片厚度小于原厚度的1/3时 ，应考虑更换。
、高响应和良好的抗热衰退性能。
摩托车盘式制动器的特点
02
相比传统的鼓式制动器，摩托车盘式制动器具有更好的制动力
分配和更短的制动距离，提高了驾驶安全性。
摩托车盘式制动器的安装与调整
03
提供了关于如何正确安装和调整摩托车盘式制动器的详细指南
盘式制动器制动计算
制动计算制动系统方面的书籍很多，但如果您由于某事需要找到一个特定的公式，你可能很难找到。
本文面将他们聚在一起并作一些的解释。
他们适用于为任何两轴的车辆，但你的责任就是验证它们。
并带着风险使用.....车辆动力学静态车桥负载分配相对重心高度动态车桥负载（两轴车辆）车辆停止制动力车轮抱死制动力矩制动基本原理制动盘的有效半径夹紧力制动系数制动产生系统压力伺服助力踏板力实际的减速度和停止距离制动热制动耗能动能转动能量势能制动功率干式制动盘温升单一停止式温升逐渐停止式温升斜面驻车车桥负荷牵引力电缆操纵制动的损失液压制动器制动液量要求制动基本要求制动片压缩性胶管膨胀钢管膨胀主缸损失制动液压缩性测功机惯性车辆动力学静态车桥负载分配这里： Mf=静态后车桥负载（kg）；M=车辆总质量（kg）；Ψ=静态车桥负载分配系数注：对于满载和空载的车辆的变化往往是不同的。
相对重心高度这里： h=重心到地面的垂直距离（m）；wb=轴距；X=相对重心高度;动态车桥负载（仅适用于两轴车辆）制动过程中车桥负载的变化与哪个车桥制动无关。
它们只依赖于静态负载条件和减速度大小。
这里：a=减速度（g）；M=车辆总质量（kg）；Mfdyn=前桥动态负载（kg）；注：前桥负荷不能大于车辆总质量。
后桥负荷是车辆质量和前桥负荷之间的差值，并不能为负数。
它可能脱离地面。
（摩托车要注意）！车辆停止制动力总制动力可以简单地用牛顿第二定律计算。
这里：BF=总制动力（N）；M=车辆总质量（kg）；a=减速度（g）；g=重力加速度（s/m2）；车轮抱死如果车轮不抱死只能产生制动力，因为轮子滑动摩擦力比滚动摩擦力低得多。
在车轮抱死前特定车轴可能的最大制动力计算公式如下：这里：FA=车桥可能的总制动力（N）；Mwdyn=动态车桥质量（kg）；g=重力加速度（s/m2）；μf=轮胎与地面间摩擦系数；制动力矩决定了哪个车轮需要制动来产生足够的制动力，每个车轮扭矩的要求需要确定。
盘式制动器的温度场分析
愈高. 在靠近接触的边界处 (即内径和外径处) 温度呈现下降现象 ,这与边界对流散热的条件相
符合. 当 t = 3. 5s 时 ,摩擦材料表面温度分布不再是均匀的 ,接触摩擦带上温度随半径增大而
增高 ,这正是速度效应. 在接触带靠近边界处明显地出现温度的下降 ,这说明了随着时间的增
加 ,摩擦产生热量减少 ,边界对流换热的效应愈来愈明显. 比较 t = 0. 5s 和 t = 3. 5s 可知 ,摩擦
第 18 卷 第 4 期 西 安 工 业 学 院 学 报 Vol. 18 No. 4 1998 年 12 月 J OU RNAL OF XIπAN INSTITU TE OF TECHNOLO GY Dec. 1998
盘式制动器的温度场分析 Ξ
31 4 西 安 工 业 学 院 学 报 第 18 卷
t = 0. 5s时摩擦材料沿径向的温度分布基本上呈均匀分布 ,从曲线整体上看 ,温度随半径增大
图 2 不同时间摩擦表面温度
略有增大 ,这与摩擦热产生率与速度成正比的假设相符合 ,半径越大热产生率愈大 ,温度因此
过程中 ,摩擦材料和对偶摩擦盘都没有达到稳态温度.
4 结 论
摩擦制动过程中产生的热量由界面摩擦热和化学反应热所组成 ,而化学反应热量占总摩 擦热的比例很小 ,在计算温度时可以忽略不计 ,摩擦热主要产生于摩擦接触表层 ,所以是一种 体积效应 ;由于界面接触热阻的存在 ,对摩表面的温度并不相同 ,树脂基石棉摩擦材料和铸铁
-
K
5 5
T n
Sc
=
h( T -
T ∞)
(5)
式中 , S c 是自由换热表面 ; h 是对流换热系数 ; T ∞是环境温度 ; n 是 S c 的外法线方向.
盘形制动器的工作原理
盘形制动器的工作原理盘形制动器蝶形弹簧产生制动力，靠油压松闸。
制动状态时，闸瓦压向制动盘的正压力的大小决定于液压缸内工作油压力。
如图所示，活塞同时受弹簧的作用力F2，压力油产生的力F1,综合阻力F3（包括空行）程压缩弹簧的力）作用，制动状态时F3的作用方向与F2相反。
故压向制动盘的正压力为：N=F2-F1-F3当改变油压力时，正压力N相应变化，盘形工作原理示意图油压值P=0时，即F1=0，正压力达最大值N max，N max=F2-F3，此时为全制动状态。
在松闸过程中，F3作用方向与F1相反，此时力平衡方程为：N=F2+F3-F1。
在P=P max时，F1>F2，活塞压缩蝶弹簧，是全松闸状态，N=0,即F1=F2+F3。
如图所示为正压力N相对于油压P的实验曲线。
由图中可以看出：1.正压力随油压P的增加而减少，其变化过程可以近似地看成线性关系。
2.松闸过程和制动过程所得曲线不重合，这是因为在松闸和制动过程活塞所需克服的摩擦力方向不同所致，松闸时，液压缸壁及密封圈对活塞的阻力与蝶形弹簧力的方向一致，所以在相同油压情况下（与制动过程相比）制动盘的正压力较低。
3.松闸和制动的不可控区（两条曲线不重合度）较小，说明有较高的控制灵敏性。
制动器在制动盘上产生的制动力矩，取决于正压力N的数值。
M Z=2NµR m n式中M2—制动力矩，单位为N·m；µ—闸瓦对制动盘的摩擦系数，µ=0.35~0.4；n=提升机制动器副数。
同时，制动力矩Mz应满足3倍静力矩Mj的要求，所以,N（单位为N）值可由下式确定：M Z=2NµR m n=3M j=3F C D/2 即：N=3DFc/（4R mµn）式中D—滚筒名义直径，单位为m； F—提升机最大静张力差，单位为N。
C。
刹车 盘式工作原理
刹车盘式工作原理
盘式刹车是一种常见的汽车刹车系统，其工作原理如下：
1. 摩擦片：盘式刹车系统由刹车盘和刹车片组成。
刹车盘是安装在车轮上的圆盘状金属部件，而刹车片是安装在刹车卡钳内的摩擦材料。
2. 刹车卡钳：刹车卡钳是固定在车轮悬架部位的金属构件，内部装有活塞。
刹车卡钳通过刹车系统的液压力，使活塞向外推进。
3. 摩擦过程：当驾驶员踩下刹车踏板时，刹车系统的液压力会将刹车卡钳内的活塞向外推进。
推进的活塞会使刹车片与转动的刹车盘接触。
4. 摩擦力：当刹车片与刹车盘接触时，由于转轮的旋转，刹车盘会产生摩擦力。
这种摩擦力会阻碍车轮的转动，并最终使车辆停下来。
5. 热量散发：摩擦产生的热量将会通过刹车盘和刹车片迅速散发出去，以保持刹车系统的正常工作温度，避免过热引起刹车失效。
总结：盘式刹车通过液压力将刹车片与刹车盘接触，产生摩擦力来减速或停止车辆。
这种刹车系统具有响应灵敏、散热效果好等优点，被广泛应用于现代汽车中。
盘式车轮制动器的工作过程
盘式车轮制动器的工作过程以盘式车轮制动器的工作过程为标题，我们将详细介绍盘式车轮制动器的工作原理和过程。
一、引言盘式车轮制动器是一种常见的汽车制动器，广泛应用于各种车辆中。
它通过摩擦力来减缓或停止车轮的旋转，从而实现车辆的制动。
下面我们将详细介绍盘式车轮制动器的工作过程。
二、结构组成盘式车轮制动器由制动盘、制动钳和制动片组成。
制动盘固定在车轮上，制动钳固定在车辆底盘上，而制动片则安装在制动钳内部。
三、工作原理当驾驶员踩下制动踏板时，通过制动系统传导至制动钳，从而使制动片与制动盘接触。
制动盘的旋转会带动制动片与制动盘之间产生摩擦，从而产生制动力。
四、工作过程1. 制动踏板踩下当驾驶员踩下制动踏板时，制动系统会将踏板上的力传导至制动钳。
2. 制动钳施加力制动钳接收到来自制动踏板的力后，会施加力使制动片与制动盘紧密接触。
3. 摩擦力产生制动片与制动盘之间的紧密接触会产生摩擦力，摩擦力的大小取决于制动片和制动盘之间的压力和摩擦系数。
4. 动能转化制动盘的旋转动能会通过摩擦力转化为热能，从而减缓或停止车轮的旋转。
5. 制动力调节制动系统通常配备有制动力调节装置，驾驶员可以通过调节装置来控制制动力的大小，从而实现制动的灵活性和精确性。
6. 制动释放当驾驶员松开制动踏板时，制动系统会释放制动片与制动盘的接触，车轮恢复自由旋转。
五、优势与应用盘式车轮制动器相比其他类型的制动器有以下优势：1. 散热性能好：盘式制动器的制动盘与外界空气直接接触，散热效率高，制动过程中产生的热量能够迅速散发，避免制动衰减或制动力下降。
2. 制动稳定性好：盘式制动器的制动力调节性能好，制动力平稳可控，刹车距离短，制动效果稳定可靠。
3. 适应性强：盘式制动器适用于各种车辆类型和工况，无论是小轿车还是重型卡车，都可以使用盘式制动器来实现制动功能。
六、总结盘式车轮制动器通过制动盘、制动钳和制动片的协作，实现了车辆的制动功能。
在驾驶员踩下制动踏板后，制动钳施加力使制动片与制动盘接触，产生摩擦力来减缓或停止车轮的旋转。
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要高出50℃。这意味着在紧急制动情况下, 摩擦材料吸收的
热量比由式 (9) 所确定的吸收热量多。
5 结论 制动过程中的机械能转换为热能而耗散, 这些能量一
部分由轮胎与路面之间的摩擦耗散; 另一部分由制动器吸 收而使制动器元件的温度升高。制动摩擦热主要由机械切 削和塑性变形产生。制动器吸收的能量在摩擦副对偶件间 存在着二次分配。摩擦热在摩擦材料与摩擦盘间分配取决 于偶件本身的热物理特性, 以及接触界面第三体的几何尺 寸及热物理特性, 计算和实际测量都表明摩擦材料表面温 度高于摩擦盘表面温度而并非相等。
1 制动能量的转换与一次分配
以一定速度运动的车辆在制动力矩的作用下, 在一定
的时间内降低速度从而达到制动的目的。在此过程中运动
车辆的动能和势能的一部分转化为热能而耗散。在制动器
能量耗散分析中, 有两个不同的部位, 即轮胎和制动器可以
产生摩擦和发热。制动热量一部分被制动器吸收; 一部分由
轮胎与地面之间的摩擦耗散。制动能量在两者之间的分配
= 3s; 对流换热系数: hR = 100W m 2 K 按式 (6) 进行热流分配则, qd = 8. 3qf , 由式 (7) 得: qd =
0. 893q, qf = 0. 107q。摩擦盘表面温度可由下式计算[2]:
Η=
Χd qd d Κd
t 1-
t 2 tb
+
d2 3Χd
1-
t tb
+
d4 45Χd2 tb
s
(3)
制动器吸收的能量:
QB = Q (1 -
s) =
m 2
(
v 3.
i) 6
2
-
( vt )2 3. 6
(1 -
s) (4)
考虑到制动能量在前后轴的分配, 则单个前轮制动器
吸收的能量为
Qi =
QB 4
Β
=
m 2
(
v 3.
i) 6
2
-
( vt )2 3. 6
Β 4
cf 、Θf 分别为摩擦片的导热系数、比热容、密度。
q = qd + qf
(7)
联立式 (6) 和 (7) 可得
qf =
1
q +
K
,
q
qd
=
K qq 1+ Kq
(8)
实际上由于两粗糙接触表面间存在一定的接触热阻,
按照这种假设计算所得到的摩擦表面平均温度与实际测量
得到的结果有一定差距。
为了避免人为假设摩擦表面温度连续和预先给定热流
为了比较传统的热流分配与文中的二次分配模型的不
同, 现以紧急制动为例进行计算。摩擦副采用有机石棉摩擦
材料与钢盘对偶, 其热物理性能参数如下:
钢: Κd = 39,W m K; Θd = 7. 8×103, kg m 3; cd = 400, J
kg K 摩擦材料: Κf = 0. 65,W m K; Θf = 2×103, kg m 3; cf =
900, J kg K 摩擦盘有效尺寸: 内径: d i= 321mm ; 外径: d o= 362mm 制动初速度: Ξ= 38rad s; 制动末速度: Ξ= 5. 42rad s;
制动减速度: a= 10. 86rad s2; 制动力: P = 13. 0kN ; 摩擦系数: f = 0. 30; 制动时间: tb
空气发生强迫对流。其强迫对流换热系数为 hR , 对流热量 为 Q CON V R , 但不会通过摩擦盘的热传导与集总体 U 之间发 生热交换。
3. 2 重复制动工况
重复制动工况
的特点是每次制动
之间有一定间隔的
多次制动, 且制动
时间长。因此, 在这
种工况下, 各集总
体之间以及集总体
与周围空气之间都
存在着热传导和对 流 方 式 的 热 交 换。
3. 1 紧急制动工况
紧急制动工况是以停车为目的的制动工况, 其特点是
在极短的时间内产生大量的摩擦热, 这些热量在极短的时
间内来不及传导和对流而几乎全部由摩擦片和摩擦盘吸
收, 使其温度急剧升高。
取集总体 P 为摩擦片 (不 包括摩擦片背板) ; 集总体 C 为 制动钳; 制动盘颈部温度随输
入热流的变化很大, 而冠部温
(1
-
s)
(5)
式中, Β 为制动力在前后轴之间的分配系数。
2 制动器摩擦热量产生的机理 制动器吸收的制动能量几乎全部转换为热量。制动器
的热量产生的过程和机理对制动器摩擦表面摩擦学性能有 重要影响。在盘式制动器中, 制动块在管路压力的作用下压 紧在制动盘上, 当盘与制动块作相对运动时, 接触的表面产 生摩擦力, 摩擦力所做的功转化为热量, 即在摩擦表面产生 热量。因此, 摩擦力的产生机理直接决定了摩擦热的产生。 两个粗糙表面在干摩擦状态下, 摩擦力主要由三部分构成: 一是在摩擦副相对运动时, 双方微凸体顶峰的相互切削阻 力; 二是在一定的压应力和局部高温条件下, 摩擦副微凸体 接触点瞬时冷焊成为一体, 由于摩擦副的相对运动, 使这些 局部粘结点分离, 克服结点粘结的阻力便形成了摩擦力的 一部分; 三是存在于摩擦面的磨损物在随同摩擦运动过程 中, 一方面有可能重新压入摩擦面而形成新的微凸峰而产 生切削阻力, 另一方面这些磨粒在摩擦面上以滑动和滚动 形式运动过程中, 不断对摩擦副表面产生切削也构成了摩 擦力的一部分。其中摩擦界面粘结的形成和断裂对摩擦力
Q=
m 2
(
v 3.
i) 6
2
-
( vt )2 3. 6
(1)
制动时间为
tb =
vi - vt 3. 6a
(2)
式中 a 为制动减速度。
假定轮胎与路面间的滑移率为 s。制动能量一次分配
为
Ξ 收稿日期: 1998 04 21
轮胎吸收的能量:
QT = Q
s=
m 2
(
v 3.
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第17卷 第6期 1998年 11月
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机械科学与技术 M ECHAN ICAL SC IEN CE AND T ECHNOLO GY
V o l. 17 N o. 6 N ov 1998
盘式制动器制动过程能量分析
马保吉 朱 均
(西安交通大学 西安 710049)
马保吉
摘 要 从能量传递的角度分析了盘式制动器制动过程能量的转换, 摩擦热量的产生机理以
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机械科学与技术
第17卷
有较大的影响, 所以, 也直接影响到摩擦热量。由机械切削 作用而造成的接触区域的塑性变形对摩擦热有很大的影 响。研究表明, 消耗在亚表层材料内的能量远大于接触面上 的能量, 占摩擦热的绝大部分, 且大部分转化为热量而被摩 擦偶件吸收。构成摩擦热量的另一部分是树脂基有机复合 摩擦材料在一定温度下产生的化学变化。树脂基有机复合 摩擦材料在一定温度下发生化学反应而降解, 降解产物包 括固体、液体、和气体。
(9)
式中, Χd 为热扩散系数, Χd = Χd Θd cd; d 为摩擦盘等效摩擦
直径, d≈ (d i+ d o) 2。
在初始温度为25℃的情况下, 由式 (9) 计算所得摩擦材
料和摩擦盘表面平均温度为177℃。采用有限元法进行制动
过程数值模拟, 在同样的起始温度下, 摩擦材料表面温度为
230℃, 摩擦盘表面温度为为127℃。由计算结果可知, 由于
考虑了接触界面热阻, 摩擦副两表面的温度并不相等, 这与
实际工况下测量结果是相符的。摩擦材料表面的温度高于
摩擦盘表面的温度, 其主要原因: 一是由于摩擦热产生于摩
擦材料的表层, 而摩擦盘的热量要通过界面第三体的热阻
传递; 二是由于摩擦盘的导热性能远远大于摩擦材料的导
热性能。和摩擦表面温度相等的假设相比, 摩擦材料的温度
度变化不大, 取盘的颈部作为 集总体 R ; C 与 R 之间包括制 图2 紧急制动工况热模型
动盘的冠部和法兰部、轮毂及
转向节等视为集总体 U 。那么, 紧急制动工况的热传递模型 可用图2表示。在摩擦表层产生制动热量, 一部分直接进入
摩擦片, 而另一部分通过接触热阻 R PR 传递到摩擦盘 R 上, 其传递的热量为 Q PR。由于摩擦片固定不动, 在极短时间内 热量不会传递给制动钳 C , 也不会与周围空气发生对流。而 摩擦盘 R 由于高速转动且大部分面积暴露于空气中, 将与
及在制动器中的传递与耗散, 从而建立了制动器温度场分析模型
关键词 制动 摩擦 热传递
中图号 U 462. 32
引 言 从能量的观点出发, 车辆的制动过程是将车辆的能 (动
能和势能) 的一部分转变为热能而耗散的过程。这些热量一 部分通过热传导而使制动器零部件的温度升高; 一部分通 过对流而散发于大气中。制动器摩擦表面的温度过高会引 起摩擦表面一系列的物理、化学变化, 导致制动器性能变 差, 使车辆的安全性能得不到保证。因此, 必须对能量的转 换、热量的产生与耗散过程进行深入的研究, 才能正确认识 制动器制动的全过程, 从而建立起正确的制动器设计理论 基础。
图3 重复制动热模型
其擦片表面产生, 通过界面热阻 R PR 将热 量传递给集总体 R。由于制动时间长, 所以, 摩擦片与制动 钳之间以传导方式传递热量 Q PC, 其间热阻为 R PC; 摩擦盘 与集总体 U 之间以同样方式传递热量 Q RU , 其间热阻为 R RU; 制动钳 C 与集总体 U 之间也有足够时间以热传导方 式传递热量 Q UC , 其间热阻为 R UC。与此同时, 各集总体与周 围空气之间对对流方式传递热量 Q CON V P、Q CON V C、Q CON V R、 Q CON VU。由于重复制动是制动与放松相间隔的制动方式, 因 此, 在制动时有摩擦热量的产生, 而在非制动期内没有摩擦