（动力机械及工程专业论文）摩托车制动器质量检测的研究.pdf

武汉理工大学硕士学位论文 摘要 制动器作为摩托车上的重要部件，其产品质量直接关系到摩托车的行驶安全。 如何对制动器产品质量进行检测，并不断优化检测方法和改进检测设备，使制动 器研究更好的发展是本文力图解决的问题。 本文主要开展的工作有： 1 本文概述了制动器行业及检测技术现状，对制动器的结构和分类进行了 简述，提出了对制动器性能的评价指标和检测要求。 2 本文对依据相关行业标准摩托车和轻便摩托车制动器技术条件对制 动器总成和部件的结构和技术条件进行了阐述，对各部件的质量控制点和控制方 法进行了分析。讨论了制动器质量控制的方法和目的，对制动器质量检测的设备 和方法进行了介绍。 3 综述了制动器台架试验的工作原理，并对台架试验的依据和方法进行了 说明，根据相关行业标准摩托车和轻便摩托车制动器台架试验方法对摩托车 制动器制动性能检测试验的试验项目和试验方法进行了介绍，并利用制动器试验 台架开展了对制动器质量检测的研究。 4 以摩托车制动器试验台架为依托，对摩托车制动器制动性能进行了检测， 并对取得的实时数据进行了分析，得出了制动器选型的依据，对制动器的质量检测 设备的改进和方法的优化进行了探讨。 最后，本文对摩托车制动器产品质量检测的研究成果进行了说明，对质量检 测的依据和手段进行了总结。 关键词：摩托车制动器，质量检测，技术条件，台架试验 武汉理工大学硕士学位论文 a b s t r a c t 1 1 l eb r a k et a k e so nt h ei m p o r t a n tp a r to ft h em o t o r c y c l e i t sp r o d u c tq u a l i t y d i r e c t l yr e l a t e st h et r a v e ls e c u r i t yo ft h em o t o r c y c l e h o wt oc a r r yo nt h ee x a m i n a t i o n t ot h ep r o d u c tq u a l i t yo fm o t o r c y c l eb r a k e ，o p t i m i z et h ee x a m i n a t i o nm e t h o d c o n t i n u a l l ya n di m p r o v et e s ti n s t r u m e 咄m a k et h es t u d yo ft h eb r a k eg e tab e t t e r d e v e l o p m e n ti st h ep r o b l e m w h i c ht h i sp a p e rw a n tt os o l v e i nt h i sa r t i c l e ，t h ea u t h o rm a i n l yd o e sb e l o ww o r k ： 1s u m m a r i z e st h eb r a k ep r o f e s s i o na n dt h ee x a m i n a t i o nt e c h n o l o g yp r e s e n t s i t u a t i o n , d e s c r i b e st h eb r a k es t r u c t u r ea n dt h ec l a s s i f i c a t i o n , c l a i mt h eb r a k e p e r f o r m a n c ea p p r a i s a lt a r g e ta n dt h ee x a m i n a t i o nr e q u e s t 2s u m m a r i z e sm a j o rc o m p o n e n ts t r u c t u r ea n df a c t o ro ft h eb r a k e , b a s eo f p r o f e s s i o ns t a n d a r d ”t e c h n i q u et e r mo fb r a k e sf o rm o t o r c y c l e sa n dm o p e d 。t o c o n d u c tt h er e s e a r c ht h et e s tm e t h o da n dt h et e s ti n s t r u m e n tt ot h eb r a k e ，a n a l y s e st h e q u a l i t yc o n t r o lp o i n ta n dt h ec o n t r o lm e t h o do fm a j o rc o m p o n e n ts t r u c t u r ea n df a c t o r o ft h eb r a k e t h e n , d i s c u s s e st h eb r a k eq u a l i t yc o n t r o lm e t h o da n dt h eg o a lo ft h e q u a l i t yc o n t r o lo ft h eb r a k e ，i n t r o d u c e st h eq u a l i t ye x a m i n a t i o ne q u i p m e n ta n d m e t h o d 3s u m m a r i z e st h ep r i n c i p l eo ft h ea u t o m o b i l eb r a k et e s t i n gb e n c h ，t h e n i n t r o d u c e st e s tb a s i sa n dt h em e t h o do ft h ee q u i p m e n t 码em o t o r c y c l eb r a k et e s t i n g p l a t f o r m , w h i c hi sd e v e l o p e db yt h ea u t o m o b i l er e s e a r c h i n s t i t u t eo fw u h a n u n i v e r s i t yo ft e c h n o l o g y , i st h ei n s t r u m e n t so fe x p e r i m e n t s a c c o r d i n gt oc o r r e l a t i o n p r o f e s s i o ns t a n d a r d ”t e s t sm e t h o d s o fb r a k i n gd e v i c e sf o rm o t o r c y c l e sa n dm o p e d ”， h a sc a r r i e do nt h ei n t r o d u c t i o nt om o t o r c y c l eb r a k eb r a k i n gq u a l i t ys i m u l a t i o nt e s t e x p e r i m e n t a lp r o j e c ta n d t h et e s t i n gm e t h o d ，a tl a s tc a r r i e so nt h ea n a l y s i so fr e s u l t o ft h em o t o r c y c l eb r a k eb r a k i n gq u a l i t ys i m u l a t i o nt e s tb yu s e so ft h et e s te q u i p m e n t 4t e s t st h eb r a k ep e r f o r m a n c eo ft h eb r a k eb yu s eo ft h ee q u i p m e n t ，a n d a n a l y s e st h ed a t ao ft h et e s t ，d e c i d eh o wt oe l e c tt h eb r a k e ，d i s c u s s e st h ei m p r o v e m e n t a n d o p t i m i z a t i o no ft h ee q u i p m e n t a n dt h em e t h o do ft h et e s t t h i sa r t i c l ei n t r o d u c e sr e s e a r c hr e s u l t so ft h et e s to fq u a l i t yo f m o t o r c y c l eb r a k e ， s u m m a r i z e sb a s i sa n dm e t h o do ft h et e s to f q u a l i t y k e yw o r d ：m o t o r c y c l eb r a k e ，q u a l i t yt e s t , t e c h n i q u et e r mo fb r a k e s ， t e s t sm e t h o d so fb r a k i n gd e v i c e s 武汉理工大学硕士学位论文 第一章引言 制动性能是摩托车最重要的性能之一，摩托车制动系统性能的好坏直接影 响到摩托车行驶的安全性。对摩托车制动器产品进行质量检测可以确保制动器 产品质量。通过对制动器产品质量检测所取得数据的分析，可以改进制动器生 产方法，优化制动器生产过程，从而推动制动器技术发展。本文根据制动器行 业标准及企业生产特色，在调查了某企业对其制动器产品质量的检测数据及检 测能力的基础上，为企业制定了某产品一套完整的生产过程质量检测规范，对 企业产品质量的提高起到了促进作用。 1 1 制动器行业现状 摩托车制动器是保证行车安全的关键零部件，各摩托车厂和制动器生产厂 家都极其重视所用摩托车制动器产品质量，并不断对其进行研究改进，这也是 摩托车制动器行业不断发展的原因所在。 经过几十年的奋斗，特别是近十年来，摩托车制动器行业取得了长足的发 展。其主要表现于以下两点： 1 1 1行业规模已经初步形成，产品格局逐渐确定 2 0 0 6 年，摩托车制动器行业保持了良好的发展势头，产销量继续增长，达 到历史新的水平，制动器总产量由2 0 0 5 年的3 8 0 0 万套上升到4 5 0 0 万套，同比 增长1 8 4 ，全国制动器行业总产值由2 0 0 5 年的1 8 亿元增加为2 0 0 6 年的2 2 亿元。其中盘式制动器产量由1 2 0 0 万套上升到1 5 0 0 万套，占总产量的3 3 3 。 而在1 9 9 5 年，制动器总产量还不足1 0 0 0 万套。 图1 - 1 是近十年我国制动器产量示意图。 武汉理工大学硕士学位论文 啊l 二 ： 圉翰嘲 一ll _ | l j。三 l 一 翳l 许l二7l赤l爿剖甘 单位：万套 1 9 9 61 61 9 9 7 1 8 9 81 9 9 92 0 0 02 0 0 22 0 0 32 0 0 42 0 0 52 0 0 6 图1 - 1 近十年制动器产量示意图 从图1 - 1 可以看出，2 0 0 3 年以前，盘式制动器取得了快速发展，之后产量 开始稳定并逐年上升。根据市场形势可以预期，今后盘式制动器行业仍将会不 断发展。 1 1 2 技术水平日趋成熟，产品质量提高，更新速度加快 鼓式制动器在我国有着几十年的生产经验，其加工工艺成熟，产品质量稳 定，因此不作详细介绍。仅就国内液压盘式制动器生产而言，几家大厂规模已 经形成，仅前四家产量总和已达到液压盘式制动器生产总量的6 0 。为了更好 的生存和发展，各厂家在硬件设备和软件管理上都下了不少功夫。 在硬件上，各厂都投入了大量资金，特别是产量在前几名的厂家，从厂房 到设备都力求适应发展需要，有几家工厂占地面积都超过1 0 0 亩，在生产设备 上，各家都组成了多条机加工生产线，装配线也相应增加了一倍，为了适应大 批量生产的要求，并且为了解决多品种小批量的同时生产的矛盾，各家除组织 生产线和专用机床适应大批量产品的需要外，还相应添置了加工中心，以解决 多品种小批量产品的需要。 在软件方面，产量占行业前几位的大厂都不同程度的改善了生产管理，提 高了技术开发能力，在产品质量检测上制定了严格的程序，物流管理明晰，交 接手续清楚，对各工序的残次品管理也比较得力，生产技术的进步和管理水平 的提高在很大程度上提高了工作效率，改善了产品质量；同时，也减少了从需 求到成产的反应时间，产品更新换代加快，新产品层出不穷。过去开发一个品 种平均需要三个月时间，现在慢的也只有4 0 天。同时为了适应市场产量，品种 2 |募姗砌砌傩舢锄。 武汉理工大学硕士学位论文 多变的形势，各厂在市场需求信息，配套形势分析及预防突发事件上都具备了 一定应变能力。 值得一提的是，多家企业已经认识到产品质量管理的意义，在全厂范围内 广泛开展贯彻产品质量管理标准的工作，在生产过程中制定f e m a 表，加强各个 环节的监督。同时，也都通过或即将通过相关行业产品质量体系认证。 1 2 制动器检测水平现状 1 2 1 检测水平逐步提高，检测手段日趋完善 近几年制动器行业对新设备的投资是巨大的，不仅增加了大量的生产设备， 同时也引进了很多的检测设备。这些设备可以进行包含制动器装配的在线检测 和整体检测，确保制动器的产品质量。从使用情况来说，不但在大型企业而且 在中小型企业中都已经开始投入使用，为的就是能使生产的制动器产品质量好， 达到规定的技术要求。例如在线检测的气密性试验台、拖带力矩试验台等，制 动器整体性能检测的综合试验台、惯性试验台等，这些新设备的投入使得摩托 车制动器生产厂家有了更多研究的手段。 1 2 2 技术标准的完善实施推动了行业技术进步 行业标准q c t6 5 4 摩托车和轻便摩托车制动器台架试验方法和q c t6 5 5 摩托车和轻便摩托车制动器技术条件从1 9 9 2 年开始编写，2 0 0 6 年第2 次 修订版颁布。其修订实施对推动行业技术进步起到了重要作用。针对行业标准 所提出的各项指标，各制动器厂和主机厂购置了大量先进的测试设备，对标准 中各项指标进行定量检测，将以前通过路试的项目搬进了试验室。技术标准对 摩托车制动器质量检测设备和试验方法进行了规定，使得各生产厂家对试验项 目有了更加深入的认识，使得测试设备的开发也有了针对性，对测试设备的开 发成本控制也有一定的帮助。 1 3 制动器质量检测的要求及方法 1 3 1 制动器的检测要求 制动器的检测要求涵盖了制动器的性能要求，强度要求和可靠性要求。 制动器的性能是指制动器对车辆速度控制的能力，主要有减速度和制动力。 3 武汉理工大学硕士学位论文 制动器的性能要求包括了制动器制动效能、制动效能的热稳定性、制动效能的 水稳定性。制动器的强度是指制动器结构及材料受力而不发生破坏的能力。该 要求保证了制动器在装车后受到一定大小的应力时结构及材料不发生破坏。强 度要求也属于可靠性要求，但是通常情况下，对强度要求单独提出并进行检测。 可靠性是指制动器长时间工作时保持良好工作状态的能力。可靠性是制动器重 要的工作指标。只有当制动器的可靠性和性能均达到相关标准要求时，制动器 产品才能被视为产品质量合格。 1 3 2 制动器的检测方法 制动器产品从设计到加工生产出厂后，有必要对其各项性能进行检测，否 则一旦出现产品质量问题，会直接影响行车安全。检测方法有两种：分别是将 制动器装车进行实际路况检测和采用试验台模拟试验。 将制动器直接装车进行道路试验，是制动器质量检测必须进行的一项工作。 经过道路试验可以对制动器产品质量进行有效检测。可直接考核制动器与车辆 的匹配性能，了解整车的制动力及其分配情况，并根据现场试验确定制动器性 能是否达到要求。然而，对制动器进行道路试验存在一些不足，由于其所测为 制动器装车后整体性能和产品质量状况，无法准确针对制动器本身具体参数进 行测试，试验时只能看出总体结果，不能直接测定问题所在。此外，道路试验 时，摩托车以高速行驶在普通路面上，很多试验设备无法安装，所能进行测试 项目也较少，如钳体疲劳强度、钳体切向力强度、衬片剪切强度、拖滞力矩、 气密性、滑动阻力、残余压力等项目无法测量，仅凭驾驶员感觉测试，因此取 得的控制精度，测量精度都很低，无法满足摩托车的需要。 采用台架试验是对道路试验的必要补充。它具有很多道路试验无法代替的 优点。首先，它可以进行单项或多项测试，直接测出包括操纵力( 管路压力) 、 制动力矩、制动时速度、制动减速度、制动器衬片温度等一系列精确参数。在 试验中相当大程度上排除了摩托车其他设备可能出现的问题而对相关试验项目 的干扰。同时，台架试验可以最大限度的保证测试人员的安全，在无人操作的 情况下，长时间的使制动器高速运转以测定其性能。此外，台架试验较道路试 验节省人力、物力、财力及时间。 4 武汉理工大学硕士学位论文 1 4 制动器质量检测研究的目的、意义 制动器的产品质量问题，直接影响摩托车驾驶的行车安全。因此，制动器 从设计到加- r 生产出厂后，就有必要对其产品质量进行检测达到控制产品质量 的目的。同时，企业可以对制动器质量检测中采集的数据进行归纳整理来找到 质量控制的薄弱环节，并且通过对出现的问题进行解决来达到提高生产率和改 进技术水平的目的。因此，在实际生产中，制动器产品质量的检测，一直是各 生产厂家和整车厂十分重视的问题。 本文在调查了某制动器生产企业产品质量检测数据及检测能力的基础上， 开展了对制动器进行质量控制的研究。根据制动器相关行业法规确定确定了制 动器产品检验项目、检验内容，对制动器对重要的质量控制点进行分析，并且 根据技术条件确定质量控制点的检验频率并划分检验重要性等级，最后联系工 厂实际制订了制动器质量检测标准。 5 武汉理工大学硕士学位论文 第二章摩托车制动器结构及性能要求 2 1概述 摩托车制动器是保证摩托车安全行驶的重要部件，它的作用是控制行驶中 的摩托车的车速，保证摩托车以适当的减速度降低车速，并在紧急情况下使摩 托车在规定制动时间( 或制动距离) 内稳定可靠地停止行驶。 制动器是产生阻碍车辆运动趋势的力的部件。其制动原理是通过其中的固 定元件对旋转元件施加制动力矩，使后者的转动角速度降低，同时依靠车轮与 路面的附着作用，产生路面对车轮的的制动力以使摩托车减速。在附着力范围 之内，制动力越大减速度越快。同时，制动器不工作时，制动鼓的内圆面与制 动蹄的外圆面( 盘式制动器则为制动盘和摩擦衬片) 之间要保持一定的问隙， 使车轮和制动鼓( 制动盘) 可以自由旋转。 制动器一般具有以下四个基本组成部分： i 供能装置包括制动所需能量以及改变传能介质状态的各种部件。( 其 中产生制动能量的部分称为制动能源。人的肌体也可以作为制动能源) ； 2 控制装置包括产生制动动作和控制制动效果的各种部件； 3 传动装置包括将制动能量传输到制动器的各种部件； 4 制动装置产生阻碍车辆运动或运动趋势的力的部件； 制动系可按照制动能源分为：以驾驶员的肌体作为唯一制动能源的制动系 称为人力制动系；完全靠发动机的动力转化而来的气压或油压形成的势能进行 制动的，称为动力制动系。由于摩托车的动力较小，需要的制动力也较小，一 般都是采用人力制动系；按制动器的型式有鼓式制动系和盘式制动系；按驱动 制动系的方式有机械式和液压式。 摩托车制动系一般是前轮和后轮各为两个独立的系统。 2 2 制动器的分类 制动器分为鼓式制动系和盘式制动系。由于现在国内外摩托车主要采用的 是鼓式制动器和浮钳式液压盘式制动器。以下只对这两种制动器结构分别进行 说明： 6 武汉理工大学硕士学位论文 2 2 1 鼓式制动器 鼓式制动器的工作原理是：位于制动鼓内的制动蹄在一端受到促动力时， 可绕其另一端的支点向外转动，压靠在制动鼓内圆面上，产生摩擦力矩( 即为 制动力矩) ，该摩擦力矩有促使车轮减速直至停车的趋势。对制动器的一端施加 力使之转动的装置称为制动蹄促动装置。鼓式制动器通常采用内涨式。一般采 用凸轮作为促动装置，因此又称为凸轮式制动器。 鼓式制动器主要由制动蹄、制动衬片、制动凸轮、支承轴、回位弹簧、制 动臂等组成。制动鼓固定在车轮轮毂上。作为固定部分零件的安装基体制动器 盖固定在悬架上，焊成t 形截面的二片制动蹄分前后套在支承销上，支承销固 定安装在制动器盖上。制动凸轮安装在制动器盏上的座孔中，可以绕其轴线转 动，其外端用花键与制动臂连接，凸轮顶住制动蹄的一端。两制动蹄用回位弹 簧向内收拢使之靠紧制动凸轮和支承销。 摩托车在行驶过程时，制动鼓随车轮一起转动，制动蹄在回位弹簧的作用 下，一端靠紧支承销，另一端靠紧制动凸轮，此时制动鼓和摩擦片之间有一定 的间隙，车轮可以转动。当需要减速制动时，用手握紧制动闸把和用脚踩动制 动踏板，可以通过制动拉筋线和制动拉杆使前后制动臂摆动，凸轮随之转动， 从而使制动蹄张开，消除制动蹄和制动鼓之间的间隙并压紧制动鼓而产生摩擦 力矩，这样就限制车轮的转动使路面对车轮产生一个向后的推力( 即制动力) 阻止摩托车前进。拉杆拉得越紧，凸轮对制动蹄的促动力也越大，制动蹄与制 动鼓贴合得越紧，产生的制动力也越大。 圈2 - 1 鼓式制动器示意图 从鼓式制动器结构可知，其质量控制的重点是零部件的强度。其中，对制 7 武汉理工大学硕士学位论文 动手柄的质量要求在标准q c t 2 3 2 摩托车和轻便摩托车手制动操作杆静强度 试验方法及性能要求中作了规定，对制动踏板的质量要求在标准q c t 2 3 3 摩 托车和轻便摩托车制动踏板静强度试验方法及性能要求中作了规定，对制动 拉索的质量要求在标准q c t 2 2 8 1 - 1 0 中作了规定，对制动蹄片的质量要求在标 准q c t 2 2 6 和0 ( ；i 2 2 7 1 - 2 中作了规定。 2 2 2 浮钳式液压盘式制动器 液压制动器的工作原理是运用杠杆原理和帕斯卡定律，通过制动液将手柄 制动力传递并放大到制动钳活塞上，活塞推动摩擦衬片与随车轮一起旋转的制 动盘相互摩擦而产生阻碍制动盘运动的力，即为制动力。该制动力通过制动盘 传递到车轮，从而达到进行制动的目的。 图2 2 浮动钳式被压盘式制动器原理示意圈 盘式制动器按结构主要分为制动主缸、制动钳、制动油管、制动盘和制动 衬片。其中，摩擦副中的旋转元件是以端面为工作表面的金属圆盘，称为制动 盘。制动盘是用摩擦系数变化小的不锈钢材料制成圆盘形，要求耐热性和机械 强度高。同时，为了在受热时增加散热面积，减轻重量，减小噪声，一般在制 动盘上制有许多孔。制动盘通过端面与摩擦衬片摩擦产生制动力。摩擦衬片也 称制动衬片或制动块。它由工作面积不大的摩擦块与金属背板组成。每个制动 器中有二个制动衬片。制动块及助动装置都装在横跨制动盘两侧的夹钳形支架 中，总称为制动钳。制动钳安装在悬架上，其油缸布置在制动盘的另一侧，制 岛 武汉理工大学硕士学位论文 动时用手紧握手柄，推杆推动制动主缸活塞运动使主缸内油压升高，压力油经 油管进入制动钳油缸，推动活塞压靠制动块，制动块夹紧制动盘，同时制动盘 对活动制动块的反力将整个制动钳推向反方向移动，使另一块制动块也压靠在 制动盘的另一侧。最后，两片制动衬片将制动盘夹紧产生制动力。 从盘式制动器结构可知，其质量控制的重点是对零部件质量的控制。其中， 制动主缸和制动钳在q c t6 5 5 摩托车和轻便摩托车制动器技术条件中作了 详细规定，制动油管的质量要求在国标g b l 6 9 8 7 中有详细规定，对制动衬片的 质量要求在标准q c t 2 2 6 、q c t 2 2 7 卜2 中有详细规定。 2 3 制动器性能的评价指标 2 3 1 基本要求 对制动器的基本要求是应保证制动器的所用零部件应装配正确，确保制动 器在工作过程中紧固件不松动。在正确润滑和调整情况下，制动器应操纵灵活、 工作可靠。此外制动片磨损到需要更换之前，制动器应能调节补偿其中产生的 间隙。盘式制动器由于其液压系统的专门设计，间隙在衬片磨损后可进行自动 调节补偿而鼓式制动器则不具备自动调节补偿能力。一般加装调整螺钉进行手 动调节。 2 3 2 制动效能 制动器的制动效能指制动器的制动距离与制动减速度。制动器的制动效能 是指制动器在一定时间内对车辆速度进行控制的能力。通常情况下，驾驶员希 望获得迅速而平缓的制动。这就要求制动器的制动距离要尽可能短，但是如果 制动减速度过大的话，在制动时会使驾驶者有一个明显的前冲。所以，制动减 速度也不是越小越好，在一定范围内为宜。驾驶员对制动器的控制也就是控制 车辆的减速度。一般分为三项进行试验：分别为磨合前试验、磨合试验、磨合 后试验。依照q c t 6 5 4 - - 2 0 0 5 摩托车和轻便摩托车制动器台架试验方法进 行试验。 2 3 3 制动效能的热稳定性 在高速下制动，或短时间内多次重复制动，尤其是下长坡时连续和多次缓 9 武汉理工大学硕士学位论文 制动的结果，会使摩擦件衬片与对偶件之间频繁摩擦导致衬片温度升高，其结 果是摩擦系数降低，制动效能下降。这种摩擦表面温度升高从而使制动器制动 效能下降的现象，称为热衰退。用热衰退率表示。制动器发生热衰退后，经过 一定次数的磨合使用，由于温度下降和摩擦表面得到磨合，其制动效能可以重 新升高，这种现象称为热恢复，用熟恢复差率表示。 依照q c t 6 5 4 - - 2 0 0 5 摩托车和轻便摩托车制动器台架试验方法。 熟衰退率按式2 - 1 计算。 w l = m a ，一m a i i 。 m a l 1 0 0 ( 2 - 1 ) 式中：w 。热衰退率； m a 。熟衰退试验中第一次制动力矩值； m a , ，n - 热衰退试验中制动力矩的最小值。 q c t 6 5 5 标准中对热衰退率的要求定为不大于3 5 。各企业可按自己的实际 情况减小热衰退率，本文中企业对热衰退率的要求定为不大于3 0 。 热恢复差率按式2 - 2 计算。 贮 m 基t m b 。 l 蕃t 1 0 0 ( 2 - 2 ) 式中：鼢热恢复差率； m 基。热衰退试验前基准校核试验中制动力矩的平均值； m b 。指热恢复试验中制动力矩的最大值。 q c t 6 5 5 标准中对热恢复差率的要求应在一2 0 2 0 范围内。本文中企业对 热恢复差率的要求定为不大于一1 5 1 5 。 制动器的热衰退是不可避免的，它是影响制动器制动稳定性的重要因素。 所以，世界各国都对制动器的热衰退及热恢复有明确的规定。在一些山区行驶 的货车，由于其多次制动很容易产生热衰退，甚至要求有辅助制动设备才可以 上路。 2 3 4 制动效能的水稳定性 制动器摩擦表面浸水后，由于水的润滑作用使摩擦系数下降，出水后需要 反复制动若干次才能恢复制动效能。这种由于摩擦表面过水而导致制动摩擦系 数降低，制动效能下降的现象，称为水衰退。水衰退同热衰退一样，也是不可 避免的，对制动器制动性能造成了极大损害。特别是在下雨的天气，水衰退会 1 0 武汉理工大学硕士学位论文 大大的降低制动器的制动性能。水衰退用水衰退率表示。在发生水衰退后，由 于过水表面水的排出和重新磨合，其制动效能可以重新恢复。这种现象称为水 恢复。用水恢复差率表示。 依照q c t 6 5 4 2 0 0 5 摩托车和轻便摩托车制动器台架试验方法。 水衰退率按式2 3 计算， w 3 = mi2 一m c t n mt 2 1 0 0 ( 2 3 ) 式中： ml 广- 水衰退试验前基准校核试验中制动力矩的平均值； m c m 指水衰退试验中制动力矩的最小值。 q c 1 6 5 5 标准中对水衰退率要求为不大于2 5 。本文中企业对水衰退率的要 求定为不大于2 5 。 水恢复差率按式2 - 4 计算。 w , - - - m 基2 一m d 。 mt2100(2-4) 式中：m t 2 一水衰退试验前基准校核试验中制动力矩的平均值； m d 广一水恢复试验中制动力矩的最大值。 t 6 5 5 标准中对水恢复差率的要求为应在一2 傩2 醮范围内。本文中企业 对水恢复差率的要求定为不大于一1 5 1 5 。 1 1 武汉理工大学硕士学位论文 第三章盘式制动器质量控制分析 本文以液压盘式制动器为研究对象，针对摩托车浮钳式液压盘式制动器的 技术条件和质量控制进行了探讨。根据论文作者在某制动器生产企业进行的工 作，结合企业贯彻g b1 6 9 4 9 为企业制定了一整套摩托车液压盘式制动器的质量 检测过程规范。以下结合q c t 6 5 5 2 0 0 5 摩托车和轻便摩托车制动器技术条 件对各部件进行质量控制分析。 3 i 制动主缸质量控制 制动主缸主要是由主油缸体、储油缸、活塞、回位弹簧、阀门、储油缸盖 等组成。在主油缸活塞前端设计有很多小孔，制动液从储液室通过供液孔下来， 进入补给室。供液孔前面有一个辅助孔。在活塞前端装有一个皮碗，将活塞的 小孔盖住。前方装有一个复位弹簧，一端顶住皮碗，制动时推动推杆，使活塞 移动，直到皮碗盖住辅助孔。当液压上升到一定值时，单向阀打开，将制动液 输送到制动器油缸。不制动时，液压室与储液室相通，以避免制动液温度升高 后膨胀，使活塞向后移动过多。 制动主缸结构如图3 - i 所示。 图3 _ l 制动主缸结构示意圈 3 1 1 低压气密性 根据主缸的结构和工作原理，在未进行制动时，其管路与油池是相通的。 要使制动主缸产生压力，必须切断两边的联系。由于切断联系后，管路内形成 密闭的空间。但如果此时密封皮碗与主缸之间的密封不好。管路压力就很难建 1 2 武汉理工大学硕士学位论文 立。为了保证压力的建立，对其低压时的气密性要进行检验。其检测方法是由 检测人员采用气密性试验台，按规定的拧紧力矩，拧紧油池盖螺钉，在出油孔 处加气压( o 2 4 - 0 0 5 ) m p a ，保持5 s ，以目测为主检验有无制动油泄漏。 3 1 2 高压密封性 当驾驶者施行制动，手柄推动推杆施行制动时，要保证制动主缸能产生压 力，就要求制动主缸气密性良好。根据q c t 6 5 5 - 2 0 0 5 摩托车与轻便摩托车技 术条件，除对制动主缸进行低压密封性检测之外，还要求对主缸进行高压密封 性检测。其检测方法是由检测人员采用气密性试验台，打开液压制动器油池盖， 将活塞推进3 m 5 m ，在出油孔处加液压( 7 0 2 ) m p a ，保持5 s ，以目测为 主检验有无制动油泄漏。 3 1 3 真空密封性 对制动主缸进行真空气密性检测的目的同样是检测制动主缸的密封性。其 目的是检测制动器主缸在负压下的密封性能。其检测方法是由检测人员采用气 密性试验台，按规定的拧紧力矩，拧紧油池盖螺钉，在出油孔处加- 7 0 k p a 压力， 保持5 s ，用测压计测试，主缸压力不应升高。 3 1 4 活塞的无效行程 由于活塞在初始位置时，油管和储油池是相通的，所以活塞移动不能建立 压力。只有当活塞的密封皮碗切断了两边的通路，油管和油池才封闭。活塞从 开始移动到后来建立压力之问的行程就是活塞的无效行程，也称活塞的空行程。 活塞无效行程很难控制，其原因涉及到较长的尺寸链，而且，该无效行程的公 差一般取得都比较大，一般都在0 4 1 8 m 之间。现在大多数企业都将活塞的 无效行程定为1 2 0 3 m 。 3 1 5 油池密封垫跟随性 从主泵的结构可知，液压系统与大气是不相通的。由于不相连通，这样会 导致系统内油量减少，油池油面下降，系统内形成真空。当真空度达到一定程 度时，制动器就不会有足够的压力，为此增加了油池密封垫。油封垫上方油池 1 3 武汉理工大学硕士学位论文 盖有小孔与大气相通。当油面下降，油池密封垫波纹结构会发生变形，使上下 压力相同。其检测方法是向油池内加制动液至最高油位线，封严油池盖，从制 动主缸出油孔处) j i - 6 7 k p a 时，油池内液面应能顺利下降。 3 1 6 耐压强度 对制动主缸耐压强度进行要求是因为主缸必须具有承受一定压力的能力。 由于施行制动时，制动器主缸压力会迅速升高并且推动制动钳处活塞运动压靠 摩擦衬片。因此，如果制动主缸不能承受一定的耐压强度，则主缸结构会发生 破坏，主缸压力不能建立，造成制动时制动失效。对其检测方法是将主缸活塞 推进3 哪5 吣，从出油孔处加液压2 4 5 m p a ，要求制动主缸不应破坏。现在有 很多摩托车厂已经把2 4 5 m p a 提高到3 4 m p a 。 3 1 7 后视镜座强度 后视镜座强度检测的原因使由于是后视镜安装在制动器主缸上面，当摩托 车倾倒或者擦碰时，如果后视镜座强度不够，则会导致制动主缸后视镜座处破 烈，而影响制动主缸结构强度。为了保证制动主缸不因后视座处的损坏导致结 构破坏从而影响制动性能，有必要对制动主缸后视镜座处强度进行检测。其检 测方法是将主缸按装车状态固定在试验台上，在后视镜座上绕制动主缸活塞轴 线方向加力矩5 0 n m 时，后视镜座不应发生破坏。 3 1 8 主缸振动耐久 制动主缸的振动耐久的检测是非常必要的。由于摩托车在路面上行驶时， 本身就是在不同频率下的振动，车辆的振动必然会导致制动主缸的应力发生变 化。为了模拟车辆在道路上行驶时振动对主缸的影响，一般都采用在振动试验 台上对振动进行试验。目前主要采取的方法有两种：一种是固定振动的加速度、 频率、自由度。其检测方法是在主缸油池内加制动液至最高油位线，封严油池 盖和出油孔，制动主缸按装车状态固定在试验台上，维持试验条件为：振动加 速度3 0 9 ，振动频率l o o h z ，振动自由度为上、下两个方向或者更多，进行5 0 0 1 0 4 次( 或1 4 h ) 的振动。在试验结束后，捡查制动主缸紧固件有无松动，手 柄操纵有无阻滞。另一种办法是采用扫频找到主缸振动的固有频率，然后在固 1 4 武汉理工大学硕士学位论文 有频率上对制动器进行考核。由于采用扫频设备成本较高，所以大多数厂家并 没有采用这种办法。 3 2 制动钳质量控制 制动钳的钳口呈u 形，通常做成两半，用螺栓连接。浮动式制动钳体可以 设计成整体式，为了可靠的向两夹钳提供足够的夹紧力，制动钳钳体采用等强 度设计，同时要求钳桥应具有足够的断面积。钳体要求质量轻、成本低，因此 通常采用轻合金压铸而成。一般直接在钳体中直接加工出制动油缸。在夹紧制 动盘时，由于制动盘的反作用力会使钳1 3 变形，该变形一方面会造成压力损失， 增加活塞行程，另一方面，还会造成摩擦片的偏磨，所以，制动钳要有足够的 强度和刚度，而且要求能够防震。制动钳可安装在车轴前或车轴后，制动钳位 于轴后能使制动时轴承的合成载荷减小；制动钳位于轴前则可避免轮胎向钳内 甩污泥。 制动钳的结构如图3 2 所示。 图3 - 2 制动钳结构示意图 3 2 1 低压气密性 制动钳低压气密性检测方法和设备与上面制动主缸低压气密性检测一致， 故不再进行叙述。 3 2 2 高压密封性 制动钳高压密封性检测方法及原因与上面制动主缸高压密封性要求一致， 1 5 武汉理工大学硕士学位论文 故不再进行叙述。 3 2 3 滑动阻力 滑动阻力检测主要是针对浮动式制动器来进行检测的。如果浮动式制动器 制动后，滑动阻力过大，则有可能造成制动钳没有或不完全退回，就会对车轮 施加不必要的摩擦阻力，同时还会造成制动片磨损。其检测方法是把浮动式结 构的制动钳固定在支架上，用测力装置测试向减压方向的滑动阻力应不大于 5 0 n 。 3 2 4 拖滞扭矩 针对我国目前主要使用的浮钳式制动钳，其钳体在解除制动力( 卸压后) ， 由于制动钳滑动阻力、及衬片，钳活塞回位不足时，或回位不良时，会导致拖 滞力矩过大，严重者将会导致衬片异常磨损。 密封圈变形示意图如图3 3 所示： 坐坐 密封围开始变形密封圈达到最大变形 图3 _ 3 密封固变形示意图 其检测方法是制动钳按装车状态固定在试验台上。预备加压( 7 o 2 ) m p a ， 保持5 s ，反复5 次，卸压后，制动盘转动第一圈时的拖滞扭矩应不大于3 n m ， 制动盘转动第十圈时的拖滞扭矩应不大于2n m 。 3 2 5 制动钳液压刚性 对制动钳液压刚性进行质量控制的原因主要是如果制动器帝8 动钳刚性达不 到一定要求，则制动器会发生破坏，导致缸内不能建立压力，制动失败。对液 压刚性的检测方法为：在制动钳进油孔处加液压( 7 4 - 0 2 ) m p a 时，用百分表 检查制动钳钳口相应活塞中心处的变形量应不大于0 3 5 m n 。 1 6 武汉理工大学硕士学位论文 3 2 6 制动钳耐压强度 制动钳耐压强度试验方法与设备与上面制动主缸耐压试验方法与设备相 同，故不再进行叙述。 3 2 7 制动钳扭转疲劳强度 由于浮钳式制动器在制动时对车轮施加制动力的同时，车轮也对制动钳施 加反作用力。该力有促使制动器产生扭转的趋势。所以，如果制动器扭转疲劳 强度不够，则会导致制动钳发生扭曲，产生不必要的摩擦影响正常行驶，甚至 还会导致制动衬片异常磨损或制动盘变形。因此，需要对制动钳扭转疲劳进行 检测。通常采用疲劳试验台进行试验。其试验条件为制动器按装车状态装在制 动钳上，向制动盘模拟件加载，载荷应符合图样的规定。制动盘向前进方向转 动时，制动钳应夹紧制动盘。制动盘向后退方向转动，制动钳同时卸压。同时， 制动盘以( 1 0 0 0 1 0 0 ) 次h 的频率进行往复转动，转动次数为5 1 0 4 次。要 求：试验结束后，制动钳及支架不应发生破坏，仍能正常工作，并满足低压气 密性、高压密封性、滑动阻力、拖滞扭矩的要求。 3 2 9 制动钳振动耐久检测 由于制动钳本身除承受剪切力外，同时也和制动主缸一样承受振动。其原 理和检测方法与上面主缸振动耐久检测一致，所以将不再进行论述。 3 3 制动盘质量控制 制动盘的形状多为碟形。上面设计有圆孔或长形孔，不仅可以减少质量， 增加散热效果清除污泥，而且可以保证其刚性。现在国内使用的制动盘材料为 o c r l 3 2 c r l 3 的不锈钢材料制成。其工作表面应该光滑平整。两摩擦表面的平 行度应小于0 0 8 m ，盘面跳动应不大于0 1 咖。制动盘应该具有足够的强度和 刚度，良好的散热性，摩擦稳定性以及防腐性。对制动盘质量控制主要是控制 其厚度的公差和端面跳动的公差。 1 7 武汉理工大学硕士学位论文 图3 - 4 制动盘结构示意图 3 4 摩擦衬片质量控制 摩擦衬片的结构有成方形、圆形或扇形。其结构如图3 5 所示。在其表面 开有几道槽，一方面可以使制动块与制动盘贴合得更好，另一方面，如果制动 盘有水。在制动时，水受热变成蒸气，产生爆炸声，开槽后，水蒸气可以经槽 放出，避免产生爆炸声。衬片由摩擦材料和底板压嵌而成。其衬片按材科可以 分为无机材料衬片和有机材料衬片。目前多用橡胶、合成树脂等粘结剂胶结或 热压而成。粘结材料有沥青、干性油、天然橡胶、合成橡胶等。摩擦衬片的性 能随所采用的粘结材料的不同丽有很大的差异。摩擦粉是把苯酚系统的树脂碎 成细粒所形成的物体，分散在粘结剂中，用来调整摩擦片的摩擦性能。填充材 料有秸土、碳酸钙、重晶石等无机材料的粉末，目的在于提高衬片的硬度，以 提高耐磨性能。掺入铜、锌、铅等质地较软的金属粉、丝、屑等，能起到防止 制动衰退的作用。按成型程序，可分为干式和湿式两种。 摩擦衬片 1 雪3 - 5 摩擦衬片结构示意图 武汉理工大学硕士学位论文 对摩擦衬片的产品质量要求分为摩擦性能的要求和粘结剪切强度的要求。 依照标准q c t 2 2 7 1 摩托车和轻便摩托车制动片摩擦性能试验方法和标准 q c t 2 2 7 2 摩托车和轻便摩托车制动片粘结剪切强度试验方法进行试验。 3 4 1 制动片摩擦性能 对制动片摩擦性能的要求是主要控制其摩擦系数和磨损率。对其进行试验 采用的设备为定速器摩擦试验机和圆盘温度测定装置，同时测定摩擦力时使用 自动记录仪。 其试验条件是： 制动衬片：试验衬片厚度为5 m ，如果制动片厚度小于5 m ，就用制动片本 身的厚度，其极限偏差为o 2 嘞；试验衬片摩擦面尺寸为2 5 m i n x2 5 n t n ；试验 衬片表面不允许起泡；试验衬片的摩擦方向应与制动片工作时的摩擦方向相同； 试验衬片的安装中心与旋转轴中心的距离为1 5 0 r a m ；对试验衬片的压力为 0 7 8 o 9 8 m p a 。 制动圆盘：圆盘摩擦块的材质为g b 9 4 3 9 中规定的h t 2 0 0 灰铸铁，其金相 组织为珠光体，硬度为h b l 7 0 2 1 0 。圆盘的摩擦面不允许有影响测试的伤痕 圆盘的转速要求为4 0 0 5 0 0 m i n 。对制动圆盘摩擦面温度检测时，首先对摩擦 盘表面进行测定，把焊有直径为0 3 m 的热电偶的银片( 8 m 8 r a m x 0 6 m ) ， 以0 1 n 的力压在圆盘摩擦面上，银片位置应在与试片中心线相对应的圆盘摩擦 部位上，且距试片中心沿旋转方向弧长5 0 m 。于试验圆盘表面温度的升高是靠 圆盘和试验衬片之间产生的摩擦热，如达不到规定温度，则可用辅助加热装置， 通过圆盘里面冷却或者加热，盘温可在1 0 0 2 5 0 的范围内调整，调整后的温 度应稳定在5 c 的范围内。 试验程序为： 先把试验衬片的两面磨平，然后在温度为1 0 0 以下进行磨合，至试验衬 片与圆盘的接触面积达9 5 以上；磨合好的试验衬片应准确测量其厚度，每个 试片测五点( 试片的四个角与中心位置) ，取算术平均值；按以上方法进行盘温 为1 0 0 的试验，在转数为1 5 0 0 转内使盘温达到! 0 0 。c ，其后记录总转数为5 0 0 0 转期间的摩擦力，待试片自然冷却到室温时测量其厚度；按以上方法进行盘