王麗麗 張景煜 張文強(qiáng) 王鑫

摘 要：制動(dòng)鉗也就是鉗盤式制動(dòng)器，在機(jī)械運(yùn)動(dòng)中能夠有效阻止運(yùn)動(dòng)狀態(tài)達(dá)到減速或者停止的狀態(tài)的機(jī)械零件，主要有制動(dòng)件、操縱裝置等構(gòu)成。液壓制動(dòng)鉗往往應(yīng)用于提升機(jī)剎車系統(tǒng)，液壓站輸出壓力油打開制動(dòng)器，提升機(jī)工作，通過調(diào)整制動(dòng)器提供的制動(dòng)力來(lái)制動(dòng)工況壓力，制動(dòng)力的大小由液壓站來(lái)調(diào)控。本文建立在研究提升液壓制動(dòng)鉗制動(dòng)力采用多缸液壓硬件方式，對(duì)液壓制動(dòng)鉗的結(jié)構(gòu)應(yīng)用進(jìn)行規(guī)律的驗(yàn)證和測(cè)算，得出如何利用多缸液壓提升制動(dòng)力的結(jié)論。本文討論過程中采用模型化的建立，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行量化分析，經(jīng)過大量數(shù)據(jù)驗(yàn)證得出最后的研究結(jié)果。

關(guān)鍵詞：高制動(dòng)力;多缸液壓;制動(dòng)鉗;研究應(yīng)用

一、前言

伴隨著人們生活水平社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不斷進(jìn)步和提升，民眾對(duì)生活生產(chǎn)的速度和效率產(chǎn)生了更大更高的需求，人民對(duì)生產(chǎn)安全的研究和探索也沒有止步。作為生產(chǎn)活動(dòng)中重要的一部分，制動(dòng)鉗能否高效應(yīng)用，能否及時(shí)提供保障制動(dòng)力成為生產(chǎn)過程安全水平考察的重要方向。一直以來(lái)，我國(guó)在生產(chǎn)活動(dòng)中所需要的大型機(jī)械，對(duì)提升機(jī)制動(dòng)能力的提升和研究不斷加強(qiáng)，利用高制動(dòng)力的液壓制動(dòng)鉗對(duì)工程工業(yè)活動(dòng)進(jìn)行保障，以一種更加安全高效的工業(yè)生產(chǎn)態(tài)度發(fā)展，帶動(dòng)我國(guó)重工業(yè)技術(shù)發(fā)展進(jìn)步;另外在國(guó)民日常生后中，在汽車領(lǐng)域中車輪制動(dòng)器和中央制動(dòng)器都有采用液壓制動(dòng)鉗，利用旋轉(zhuǎn)原件工作表面產(chǎn)生的摩擦產(chǎn)生制動(dòng)力達(dá)到有效制動(dòng)的目的，對(duì)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(dòng)力的制動(dòng)鉗對(duì)國(guó)民生產(chǎn)生活都有非常大的意義。

二、制動(dòng)鉗研究發(fā)展現(xiàn)狀

制動(dòng)鉗分為定鉗盤式制動(dòng)器和浮鉗盤式制動(dòng)器兩種：

定鉗盤式制動(dòng)器的制動(dòng)鉗固定安裝在車橋上，既不能旋轉(zhuǎn)，也不能沿制動(dòng)盤軸線方向移動(dòng)，因而其中必須在制動(dòng)盤兩側(cè)都裝設(shè)制動(dòng)塊促動(dòng)裝置，相當(dāng)于制動(dòng)輪缸的液壓缸，以便分別將兩側(cè)的制動(dòng)塊壓向制動(dòng)盤。如圖1所示為定鉗盤式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。制動(dòng)盤1 固定在輪轂上，制動(dòng)鉗5 固定在車橋上，既不能旋轉(zhuǎn)也不能沿制動(dòng)盤軸向移動(dòng)。制動(dòng)鉗內(nèi)裝有兩個(gè)制動(dòng)輪缸活塞2，分別壓住制動(dòng)盤兩側(cè)的制動(dòng)塊3。當(dāng)駕駛員踩下制動(dòng)踏板使汽車制動(dòng)時(shí)，來(lái)自制動(dòng)主缸的制動(dòng)液被壓入制動(dòng)輪缸，制動(dòng)輪缸的液壓上升，兩輪缸活塞在液壓作用下移向制動(dòng)盤，將制動(dòng)塊壓靠到制動(dòng)盤上，制動(dòng)塊夾緊制動(dòng)盤，產(chǎn)生阻止車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的摩擦力矩，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)[1]。

浮鉗盤式制動(dòng)器的制動(dòng)鉗設(shè)計(jì)則可以相對(duì)運(yùn)動(dòng)，圖2為浮鉗盤式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。制動(dòng)鉗支架3固定在轉(zhuǎn)向節(jié)上，制動(dòng)鉗體1與支架3可沿導(dǎo)向銷2軸向滑動(dòng)。制動(dòng)時(shí)，活塞8在液壓力p1的作用下，將活動(dòng)制動(dòng)塊6（帶摩擦塊磨損報(bào)警裝置）推向制動(dòng)盤4.與此同時(shí)，作用在制動(dòng)鉗體1上的反作用力p2推動(dòng)制動(dòng)鉗體沿導(dǎo)向銷2向右移動(dòng)，使固定在制動(dòng)鉗體上的固定制動(dòng)塊5壓靠到制動(dòng)盤上。于是，制動(dòng)盤兩側(cè)的摩擦塊在p1和p2的作用下夾緊制動(dòng)盤，使之在制動(dòng)盤上產(chǎn)生于運(yùn)動(dòng)方向相反的制動(dòng)力矩，促使汽車制動(dòng)。

其中只在制動(dòng)盤內(nèi)測(cè)設(shè)置液壓缸，外側(cè)制動(dòng)快附裝在鉗體上，浮鉗盤式制動(dòng)器不需要跨越制動(dòng)盤的油道，受到制動(dòng)汽化機(jī)會(huì)較少，在應(yīng)用上也只需要一些壓缸活塞的機(jī)械傳動(dòng)零件輔助[2]。

總的來(lái)說(shuō)，相比其他制動(dòng)器，鉗盤式制動(dòng)器在結(jié)構(gòu)上不易受熱變形，摩擦系數(shù)影響小，制動(dòng)性能相比穩(wěn)定，而且在后期維修調(diào)整也非常方便，這也是本次研究制動(dòng)鉗的主要原因。在實(shí)際生產(chǎn)生活中，大部分的汽車或者小型客車在前輪都采用制動(dòng)鉗作為剎車模塊，也正是由于制動(dòng)鉗具有的高效特殊性，在研究鉗盤式制動(dòng)器的過程中，我們能夠采用引入數(shù)學(xué)模型的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)估算性能預(yù)測(cè)，對(duì)其產(chǎn)生制動(dòng)力的大小能夠有一個(gè)較為標(biāo)準(zhǔn)劃的模擬值，有助于本次研究討論的成功進(jìn)行。

三、高制動(dòng)力多缸液壓制動(dòng)鉗的研究以及應(yīng)用

在轎車和中小型客車設(shè)計(jì)過程中，一般前輪制動(dòng)采用浮鉗式制動(dòng)器，有時(shí)也會(huì)采用定鉗式制動(dòng)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(dòng)力和制動(dòng)力矩等相關(guān)參數(shù)，可以對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行量化，分析。在本次研究假設(shè)中存在許多誤差，因而在數(shù)據(jù)推算以及制動(dòng)力公式推導(dǎo)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(jìn)行討論能夠保證數(shù)據(jù)的合理性，驗(yàn)證多缸液壓式制動(dòng)鉗的過程也是參照單缸液壓對(duì)照，對(duì)比其優(yōu)勢(shì)，但其中也有許多工程上的難度并未體現(xiàn)。

首先確定制動(dòng)鉗的結(jié)構(gòu)和相關(guān)參數(shù)，根據(jù)鉗盤式制動(dòng)器根據(jù)相關(guān)資料查得，通常應(yīng)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(xué)物理公式的引導(dǎo)下初步推算制動(dòng)鉗的剛體直徑，可以估算制動(dòng)面積，由此演算制動(dòng)開啟壓力[3]。再確定鉗盤式制動(dòng)器的最大制動(dòng)力矩，由于理論值和實(shí)際值之間的影響因素太多，制動(dòng)片在實(shí)際生活中的磨損，以及摩擦系數(shù)再實(shí)際生活中受到各種因素影響而變化，最大制動(dòng)力矩便受到更多因素的影響，因此再此次研究運(yùn)算時(shí)，我們對(duì)制動(dòng)力矩有一個(gè)參數(shù)上的估算。另外對(duì)鉗盤式制動(dòng)器的制動(dòng)半徑的計(jì)算，我們也進(jìn)行了一定數(shù)據(jù)方法，再確定制動(dòng)力矩以及制動(dòng)鉗缸孔半徑等值，對(duì)有效半徑進(jìn)行了數(shù)學(xué)模型化，測(cè)算出有效半徑于測(cè)量數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。

再驗(yàn)證多缸液壓制動(dòng)鉗的制動(dòng)力變化數(shù)學(xué)模型問題上，我們對(duì)多個(gè)工作缸液壓機(jī)進(jìn)行了工程上的比較，按照上述方式完成制動(dòng)鉗數(shù)據(jù)測(cè)算以及制動(dòng)力數(shù)據(jù)比較，驗(yàn)證多缸液壓制動(dòng)的原理和應(yīng)用效率，進(jìn)行數(shù)據(jù)比較，功能測(cè)定。多缸式液壓機(jī)是對(duì)液壓機(jī)工作時(shí)不僅能夠提高工作效率，通過液壓推手或者液壓馬達(dá)推動(dòng)工作產(chǎn)生壓力，促進(jìn)能量轉(zhuǎn)換。在多缸液壓環(huán)境研究中，第i個(gè)輪缸的工作容積為：

式中，di為第i個(gè)輪缸活塞的直徑;n為輪缸中活塞的數(shù)目;δi為第i個(gè)輪缸活塞在完全制動(dòng)時(shí)的行程，初步設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)盤式制動(dòng)器可取2.0-2.5mm.此處取δ=2.5mm.

所以一個(gè)前輪輪缸的工作容積為

一個(gè)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(duì)注油環(huán)節(jié)還是在提供制動(dòng)力環(huán)節(jié)都有很大的優(yōu)勢(shì)，在注油過程多缸工作，潤(rùn)滑效果好的同時(shí)對(duì)油的利用率非常高，另外其提供的制動(dòng)力承載力都要大于單缸制動(dòng)，這在資源利用工作效率方面進(jìn)行了很大的提升[4]。還有一方面，多缸液壓給料需求大，同時(shí)利用率高，這樣省去外部人員操縱的麻煩，在產(chǎn)生高制動(dòng)力的同時(shí)還能夠提升機(jī)械構(gòu)造方面的優(yōu)勢(shì)。

四、結(jié)語(yǔ)

通過研究討論，在社會(huì)生產(chǎn)活動(dòng)中，人們對(duì)利用效率安全性能的追求是沒有止境的，這也是推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步社會(huì)文明發(fā)展的重要原因，面向制動(dòng)鉗結(jié)構(gòu)研究技術(shù)探索改進(jìn)，我們對(duì)其制動(dòng)力的需求也是越來(lái)越高，為產(chǎn)生高制動(dòng)力，本次研究專門討論了多缸液壓結(jié)構(gòu)的制動(dòng)鉗，通過數(shù)學(xué)模型的建立，我們?cè)跀?shù)學(xué)公式推導(dǎo)以及物理結(jié)構(gòu)引導(dǎo)的探索模式下，簡(jiǎn)要探究了數(shù)據(jù)制動(dòng)力影響以及制動(dòng)鉗結(jié)構(gòu)研究，對(duì)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)量化得到對(duì)多缸液壓制動(dòng)鉗的性能判斷，能夠?qū)Χ喔滓簤褐苿?dòng)鉗產(chǎn)生的制動(dòng)力以及最大制動(dòng)力矩有大概的性能判斷。

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作者簡(jiǎn)介

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

（作者單位：山東英才學(xué)院）