重载货车长大下坡行驶持续制动特性分析

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　　摘 要：重载货车在长大下坡行驶期间，极容易发生交通安全事故，重载货车本身装载量大，货车的重力就会增加。在长大下坡行驶时制动效果与平地行驶有较大差异，重载货车在长大下坡行驶时，有可能会发生制动失效而引发安全事故。因而本文就重载货车长大下坡行驶持续制动特性进行分析，这对重载货车在长大下坡行驶的安全度提升有重要意义。
　　关键词：重载货车;长达下坡;行驶持续制动;特性
　　1 重载货车长大下坡行驶的受力效果分析
　　 在长大下坡行驶的过程中，重载货车所受的阻力包括空气阻力和道路摩擦阻力，由于重力和车辆发动机动力的作用下，货车在长大下坡行驶的速度会加快，因而为了保证重载货车行驶的稳定性，就会采取持续制动来降低车行驶的速度。而持续制动产生的力的作用会转化为车轮转动的阻力。综合作用下，重载货车重力产生的前行动力与发动机动力的总和大于所有阻力的总和，从而使重载货车保持向前行驶的动作。当重载货车保持匀速直线行驶的情况下，车辆行驶的受力效果保持平衡状态，而车辆的受力效果影响因素包括：空气阻力、货车车轮受到的地面摩擦阻力、车辆总重、长大下坡坡度角大小。
　　2 重载货车长大下坡行驶持续制动特性分析
　　2.1 货车制动器系统
　　 货车制动系统的形式包括两种，鼓式与盘式，但是最为常用的货车制动器是鼓式。鼓式货车制动器系统的生产成本低，制动系统构成简洁化，并且机械自身的防护功能效果较强，制动效果也能够充分满足货车的制动需求。货车行驶的速度通常不是很快，鼓式制动器系统在货车当中应用的耐性较好，使用寿命较长。鼓式制动器也存在一定的弊端，制动器的散热性较差，在持续制动的过程中，制动块与轮鼓之间容易出现结构位移的现象。
　　2.2 鼓式制动器摩擦生热特性
　　 货车在制动的过程中，制动鼓的内部与制动蹄摩擦片之间会产生相互的摩擦，在摩擦的过程中就会产生热量。在两部分结构表面持续的摩擦生热后，制动蹄摩擦片的温度升高，会出现热降解反应，从而增加热量，但是热降解所产生的热量极其微小，基本可以忽略不计。鼓式制动器摩擦生热量为货车车轮上的制动力与货车行驶距离的积。而货车在一定时间内持续制动产生的摩擦热量为货车车轮上的制动力与货车行驶速度的积。
　　2.3 鼓式制动器摩擦散热特性
　　 货车制动器制动期间，在进行摩擦生热的同时也会进行摩擦散热处理，制动器散热的方法有以下几种：
　　 （1）制动器系统吸收，摩擦生热的热量会传输到制动器内部，使制动器结构的温度上升。
　　 （2）制动鼓传导散热，热量的传导是指物体两个不同的结构之间相互接触，并且两个物体接触表面的温度存在较大的差异，热量多的结构就会把部分热量传输到热量少的结构表面。货车鼓式制动器在进行摩擦生热时，制动鼓内表面与制动蹄摩擦片进行接触和摩擦，而后两个表面的温度相差无几，因而传导散热量过少，基本可以忽略不计。
　　 （3）制动鼓辐射换热，热辐射是指有物体自身具有温度而辐射电磁波的现象。任一具有高于绝对零度的温度的物体均可以产生热辐射，且物体的温度越高，它辐射出的能量就越大。辐射换热是指物体之间相互辐射和吸收过程的总效果。物体温度的平衡状态，也称热的动平衡状态，是指它们之间通过辐射和吸收的能量相等。对于货车的鼓式制动器，辐射换热是与外界环境相互完成的。制动器不运行时，制动鼓与外界环境保持热平衡状态。而当货车启用制动器时，制动鼓摩擦生热，温度升高，制动鼓的温度就会大于外界环境温度，这时外界换环境就会吸收制动鼓的热量，当制动器停止运行后，辐射换热仍持续进行，直至制动器与外界环境温度保持一致后停止。制动鼓辐射换热所消散的热量约为总散热量的（5-10）%。
　　 （4）对流换热，这是制动器的主要散热方式，货车制动器在摩擦生热后，制动器表面与周围空气之间产生温度差，这时表面与周围空气就会形成对流，进行热量的传递，使制动器结构的热量逐渐的流入外界空气当中。对流换热所消散的热量大于总散热量的80%。
　　2.4 重载货车制动器热衰退特性
　　 重载货车在长大下坡行驶持续制动的过程中，制动器处于连续、高速摩擦的状态，摩擦生热的热量快速增多。在此过程中在多方面的作用之下，摩擦的效果会逐渐产生变化，摩擦系数逐渐降低，制动器的制动效果就会不断弱化，使制动效能降低。导致货车制动器热衰退的原因，可以从两方面进行分析。
　　 首先，持续制动使温度升高，衬片材料会发生降解反应，生成气体，气体在摩擦表面之间流动，使摩擦接触面的作用效果变差。其次，温度升高后制动器摩擦结构会产生膨胀现象，制动鼓与制动蹄片的接触面减小，摩擦效果变弱，导致制动效能降低。还有可能是制动器摩擦温度升高，结构产生变形，导致摩擦表面无法正常接触。
　　2.5 重载货车制动器辅助措施运行特性
　　 重载货车在长大下坡行驶期间，制动器的制动效能容易弱化，无法完全满足车辆的制动需求，因而货车当中都会设置相应的辅助制动装置，如发动机缓速器、排气制动、淋水制动等。
　　 （1）发动机缓速器，车辆行驶期间，持续制动时，可以松开油门，踩离合器转换低速挡，这时发动机会产生泵吸和摩擦阻力，来降低货车行驶动能，降低车行速度，从而达到制动效果。
　　 （2）排气制动，排气管与发动机排气装置连接部位设有一个闸门，排气冲程会压缩发动机气管气体，降低发动机动能。
　　 （3）淋水制动，利用挂水箱向制动器装置淋水，控制制动摩擦温度，提高制动器的制动效果。但是淋水制动方式在低气温的寒冷季节不适用，容易结冰或损坏制动器。
　　3 结语
　　 重载货车在长大下坡行驶的持续制动，是保证重载货车在长大下坡行驶安全的关键。对重载货车长大下坡行驶持续制动特性的分析，了解货车制动器在长大下坡运行的特点和问题，可以采取措施优化制动器在长大下坡行驶期间的制动效能，从而有效提高货车制动效能，降低货车长大下坡行驶事故概率。
　　参考文献：
　　[1]张玮龙.重型货车发动机制动特性模拟及试验研究[D].长安大学，2014.
　　[2]赵轩，余强，袁晓磊等.重型货车长下坡行驶制动器温升模型的研究[J].汽车工程，2015，37（04）：472-475.
　　作者简介：杨洋（1984-），男，山東诸城人，本科，工程师，主要从事整车研发、车辆系统动力匹配研究。
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