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制动器温度对紧急制动性能的影响分析

摘要：车辆在减速期间制动蹄与制动鼓、制动块与制动盘之间产生摩擦。在这个过程中，车辆的动能转化为热能使各摩擦组件的温度升高。车辆在制动过程中各组件温度的升高是一个很大的问题，它不仅仅会损坏制动系统，还可能影响到车轮和轮胎，甚至导致事故的发生。考虑到不同的制动条件和各种类型的制动器，在安全限制条件内建立模型及框架寻找到最佳配置方案。用通用的方法对这些模型进行分析。考虑到节能适用与公共汽车，即采用平板模型这样的计算机程序。考虑到温度对制动鼓的影响，从而进行车辆紧急制动工况下的模拟。结果包括：减速度、制动效能、车轮阻力、轮胎的正常反应及附着系数。将福莱斯乐公司的动态测试结果与梅塞德斯—奔驰制造的赛道测试比较。结果和测试之间的融合足以验证此数学模型。计算机程序能够对车辆制动性能进行模拟，能够有效的协助设计人员在开发阶段进行跟踪测试。

关键词：制动器，制动系统，温度，热分析，车辆

介绍

随着车辆和材料领域技术的不断发展，重型运输车辆（货车），巴士（市区和高速公路）规模和负载能力也在不断增长。发展兼容性好及更高效的制动器以成为必然。人们必须考虑到这些车辆的很大一部分所适用的条件已经超过制动系统所预计提供的，如超载，由司机违规操作和行车缓慢以及其他情况等等所造成的恶劣使用。

制动可发生在不同的工况：

—在山坡上制动：在一个稳定的斜坡上一段时间内的连续制动

—频繁起停：在城市道路上频繁制动

—应急：紧急制动

在各种制动状况下中都会有过热的问题。但在紧急制动发生在很短的时间空间内，在制动时几乎所有车辆都会将动能转化为热能，少量的热量会散入周围空气中，只有总热量的5％被制动钳吸收。

通常情况下，在紧急制动的过程中，温度决定了制动蹄和鼓的物理属性。由于与其他制动状况相比紧急制动相对较少，虽然制动时产生的最大热量，但流向系统的可能性很小。

由于紧急制动作用的时间较短，我们可以得出此结论：传导到系统最近组件中的热量是很小的，就像对环境的热对流。考虑到所涉及的温度，在此过程中辐射效应将被忽略。这项设计将针对于中高速时的紧急制动，假设制动时产生的所有热能被制动鼓所吸收，由于热流的影响较小，以及衬片的绝缘特性，所以被衬片吸收的热量很小。

建模

许多研究人员一直在关注制动器的热力学分析，有几个模型已被用于此，包括在一些受限制的和特殊的模型。之所以采用几种型号的原因是为了选择在最适当的情况下研究，评估成本，易操作性和应用范围等问题。重要的是要记住，制动是一个组件，不容易建模成不同配置和可能的用途。然而，很大一部分的研究是由赛道试验或测功机上进行的，用此种方式来寻找所选的模型正确性。

基本计算方法可分为连续的、谨慎的和实证的几种。通常这些方法之一的优势是在实践中观察到的，因此无论在计算中还是在模型实验中，其中一种方法总是比其他方法具有优势。

在这一领域的研究人员中脱颖而出有一下人员：林佩特（1992），温克勒（1976年），吉莱斯皮，凡彻和约翰逊（1978），萨托里（1972年），拉马钱德拉·拉奥，Ramasubramanian和Seetharamu（1989），保莱蒂（1993），摩根和丹尼斯（1972），卡纳尔（1989），谢里登，Kutchey和萨米（1988年）和里兹，ADAS和旧金山（1995年）。

观察这些被研究的模型，得出的结论是被选择的方法应该是最好的适用于制动性能评估过程的条件，以及可考虑的轮廓条件。

在这项工作中，由卡纳尔（1989）所展示的通过能量守恒定律方法所做的紧急制动被用于评估平板模型，因为在他所做的这个制动条件下消耗能量的一小部分消耗到大气中。

在高速公路上，由于车辆达到了到苏，人们对安全的关注也较高。对于这一点，为这项工作选择的车辆是长途大巴，其中主要考虑到乘客的安全性。

所选择的车辆是一辆奔驰长途大巴（OHL1635），两轴、负载能力为44名乘客及行李，最大载重为18吨。该车配置单一的came-s型鼓式制动系统。其算法如图1所示，它是一个计算机程序算法。车辆的物理、机械和负载特性被用来作为输入参数。

改变车辆的速度为制动器的液压缸选定一个压力，根据已知的车辆质量可以计算出制动涉及的能源总量。

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图1计算机程序的计算方法步骤

然而，根据不同的制动系统的平衡力量的分布，我们必须考虑到总能量的变化。

在初始温度，知道制动鼓和其相应大的比热材料，也知道衬里和鼓之间的接触表面面积，使用卡纳尔（1989）所使用的方程通向温度，这在每个轴紧急制动后达到。

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