浅析鼓式汽车制动器在实际应用中的缺陷

李小强 张红玉

摘要： 随着当今国民经济的飞速发展，人们的生活水平也不断提高，汽车保有量不断增加[1-2]，国家越来越重视现有汽车的行车安全性，加强了制动器的应用管理工作。为了确保制动器在原有的专业性技术工作中得到创新和优化，必须要结合实际行车情景将不同的鼓式汽车制动器进行合理管控，不断的完善制动器的工作性能，减少制动器缺陷，以逐步达到使汽车的安全性更具有让用户放心的安全保障。因此，本文结合实际主要针对现有鼓式汽车制动器在应用方面的缺陷进行简要分析，并提出合理化建议。

Abstract： With the rapid development of today's national economy， people's living standards are constantly improving， the number of cars is increasing， the country is paying more and more attention to the safety of existing cars， strengthen the application of brake management work. To make sure that the brake in the original professional technical work innovation and optimization， must be combined with the actual traffic situation will be different automobile brake drum type reasonable control， continuously improve the brake performance， reduce brake defects， to gradually achieve the make the safety of the car has let users more trust of security. Therefore， based on the actual situation， this paper briefly analyzes the defects in the application of the existing drum brake and puts forward reasonable suggestions.

关键词： 汽车;鼓式制动器;实际应用;缺陷

Key words： car;drum brake;practical application;defects

中图分类号：U472.43                                      文献标识码：A                                  文章編号：1674-957X（2022）03-0103-03

0  引言

目前，随着我国社会经济的不断发展，人们的经济收入渠道越来越广，平均收入也不断增长，生活水平得到了提高，人们对现有的生活条件要求也越来越高，几乎每家每户都开上了汽车，同时对汽车安全性更为重视。为此，我国的公路建设体系和管理体系不断的完善，国土大地上各公路的车流量与行车速度逐渐增加，到处的交通路面情况也逐渐变得越来越复杂，给交通管理带来了很多不便，尤其是每到逢年过节的国家法定假日，高速公路上和城乡公路上交通事故频频发生，给不少家庭造成了颠覆性的悲剧。对此必须要进一步提高汽车行车安全性，保障汽车的行车安全，研制出性能更加优越、可靠的行车制动器，提高汽车制动系统的安全系数，选择更具有广泛性的汽车制动器，实现车轮速度的实时控制。而目前国内各地高速公路的快速发展也受到了实际自然条件、地形地貌的限制，路况情况复杂多变，对此，必须要对汽车上的制动系统工作进行可靠性管理，对工作性能要进行优化，促进汽车制动器更长远的发展。

1  国内外研究现状

自从国内有了汽车，汽车技术在不断地发展更新，行车安全系数也逐渐增加，但是在当今既复杂又快速发展社会中，人们对行车安全的要求并没有满足于现状，而是提出了更高的安全要求，要确保在各种路况下都能可靠的控制车速。目前汽车上所采用的汽车鼓式制动器主要是由制动鼓、制动底板、制动摩擦蹄片、制动分泵和其他辅助部件（回位弹簧、间隙调整杆、限位块等）组成，通过液压操纵系统中的制动总泵（制动主缸）将驾驶人的脚踏力转化为液压力再经液压管路传递到各车轮的制动分泵（主动轮缸）中去，推动分泵活塞移动，带动制动摩擦蹄片克服回位弹簧力压向与车轮一体旋转的制动鼓内表面，制动蹄上摩擦片与制动鼓内表面产生相对摩擦阻力，阻止制动鼓旋转，从而阻止车轮旋转，也就阻止了汽车的前进。

随着汽车的诞生以及汽车技术的不断发展，国内外结合汽车实际应用针对汽车制动器的优化和改进做了许多的研究，其内容涉及到许多不同的研究领域。国内主要对鼓式汽车的制动蹄制动效能因数与摩擦片上所受径向合力的作用点进行全面系统的参数优化，逐步调整了其摩擦系数和变化因数，从而根据实际的效果对制动效果的稳定性做出了整体性的改善和提升，逐步的分析出不同制动情况下不同制动的效果，为后续国内鼓式制动器的改进提供了对应的理论研究基础。此外，还有部分学者已经开始采用现有的高科技手段进行仿真技术的创新，创建了很多新的非线性仿真模型，根据汽车实际现场的情况建立起了更多的理论依据以及新型的研究体系，这就使得汽车鼓式制动器技术的创新改造具有了一些学者的理论支持，为鼓式汽车制动器安全性和可靠性的优化设计提供了方向和理论基础。虽然如此，但由于鼓式制动器存在很多实际应用缺陷，在当今越来越豪华精致的轿车上已经很少用到鼓式制动器，即使采用了鼓式制动器的轿车也是前盘后鼓，而大多数客车和火车仍然采用鼓式制动器。

2  鼓式汽车制动器制动原理分析

在社会的不断进步以及汽车技术的发展中，鼓式汽车制动器要在实际汽车应用中被广泛应用，就要必须根据其实际车辆的载重量的不同将气压式和液压式鼓式制动器进行优化和创新，逐步的对制动鼓、制动蹄、张开机构和定位机构进行相应的调整。在汽车行驶过程中，由于车速高于实际路况和驾驶人驾驶水平相应的车速而要减速时，驾驶人踩下制动踏板，在助力装置的作用下推动制动总泵活塞移动，压缩制动液产生液压力，经过管路后到达制动分泵，推动制动分泵活塞移动，带动张开机构克服回位弹簧力，使制动蹄片被撑开，压向旋转的制动鼓内表面，从而产生了与制动鼓旋转方向相反的摩擦力，阻碍制动鼓旋转，因此也就对车轮进行了减速甚至停转;当需要解除制动时，驾驶员松开制动踏板，张开机构在回位弹簧的作用下回到原来的位置，使制动蹄片对制动鼓的压力减小或者甚至离开制动鼓，此时制动蹄片对制动鼓的摩擦阻力减小或消失，进而减小或消除制动力，制动鼓随车轮加快了旋转速度，汽车也就提高了前进的行车速度。

3  鼓式汽车制动器制动效能的影响因素

3.1 散热条件

从以上鼓式汽车制动器工作原理可知，鼓式汽车制动器在工作过程中，因制动鼓与制动蹄摩擦片间的摩擦作用会产生摩擦热能，而且随制动时间的延长摩擦热能会逐渐增多聚集，热量在制动鼓及制动蹄片上越聚越多，达到一定量后会影响制动效能，使制动效果降低，即产生热衰退效应。因此，鼓式汽车制动器的散热条件的好坏直接影响到其制动效能的发挥。

3.2 制动摩擦系数

不管汽车技术怎么创新，如何发展，但制动器靠摩擦力制动这一原理的地位在现阶段甚至较远的未来都无法被取代。而摩擦力大小的影响因素因素之一就是摩擦系数，在其他特定条件下，鼓式汽车制动器摩擦表面的摩擦系数越大，产生的制动力就越大，反之就越小。由此看来，鼓式汽车制动器摩擦表面的制动摩擦系数也是制动效能的重要影响因素之一。

3.3 制動间隙

制动间隙，也就是在不踩制动踏板时，鼓式汽车制动器的制动蹄摩擦片与制动鼓内表面的间隙。这个间隙的大小由鼓式制动器的结构和装配调整所决定，如果间隙太大，制动时制动操纵机构为了消除这个间隙而移动的形成过大，即制动踏板自由行程太大，导致制动器制动不灵;反之，制动间隙过小，甚至没有制动间隙，则导致在不踩踏制动踏板时，制动蹄摩擦片对制动鼓有一定的摩擦阻力，即产生制动拖滞现象，车辆油耗增加，同时制动器磨损加剧，甚至影响操纵稳定性和行车安全。故而鼓式汽车制动器间隙的大小是十分重要的，不容忽视。

3.4 制动操纵机构可靠性

汽车制动系统操纵机构是将驾驶员操纵力经放大后传递给制动器的中间机构，主要有机械式、液压式、气压式等不同的类型，但是目前应用最广泛的还是液压式操纵机构。以液压式操纵机构为例，驾驶人的制动操纵力经真空助力器助力放大后，推动制动总泵活塞移动压缩制动液，产生的压力油经管路传递到制动分泵，迫使分泵活塞移动，将操纵力传递给制动器。假如液压操纵系统密封不严或甚至泄漏，当踩下制动踏板时，部分或全部制动液就会被压缩后经泄漏点直接泄漏到系统外面，对分泵活塞的推动力不够或甚至没有推动力，造成鼓式制动器制动不灵或制动失效，轻则延长制动时间，重则造成安全事故。所以制动操纵机构的可靠性直接影响鼓式汽车制动器的制动效能，要更加重视这一影响因素重要性。

3.5 行车速度

汽车的行车速度既是影响制动器制动效能的重要因素之一，也是行车安全的影响因素之一。在特定条件下，制动器制动性能良好的情况下，制动距离与车速的平方正比，车速越高，制动时制动距离就会越大，制动效能就越差，行车安全系数也就越低。对此，国家交通管理部门针对不同的车型在不同的路段进行了限速管理，制定全面系统的管理制度和管理体系。

3.6 车载重量

车载重量包括汽车自身整车重量和承载的货物及乘员的重量，对于一个制动器而言，车载重量越大，制动距离就会越大，制动效能就会越差，甚至出现很难制动或制动失效的故障状态，从而影响行车安全。因此，国家有关部委也制定出了一系列限载管理制度，规范了车载重量，减少了很多安全事故伤害。

3.7 轮胎花纹

车辆制动时，制动器通过摩擦力阻碍车轮旋转，从而使车轮转速减小或甚至停转，进而使轮胎减速或停转，而汽车与路面直接接触的是安装在车轮上的橡胶轮胎，只要当轮胎和车轮作为一个整体相对于地面不转动或滑行时，整个汽车才有可能减速或停驶。根据制动力产生原理，制动力最终还是反映在了轮胎与路面的接触面上，在路面质量和其他条件一定的情况下，制动力的大小与轮胎表面的摩擦系数有关，即与轮胎花纹有关。轮胎花纹越深越复杂，那么与路面接触时的摩擦系数就越大，产生的滑动摩擦力也就越大;反之，则滑动摩擦力就越小。而制动力大小又受到滑动摩擦力的限制，这个滑动摩擦力越大，制动力所能发挥的作用就会越大，制动效能就会越高。因此，我们熟知的汽车轮胎表面并不是光滑的，而是设计出了比较深的美观花纹，以增大轮胎摩擦系数，并且随着汽车使用时间的推移，当轮胎花纹磨损到极限时，要及时跟换新轮胎，确保汽车在行驶时的制动安全性。

3.8 路面状况

汽车在路面上行驶，根据制动力产生原理可知，制动力的大小与轮胎和路面之间的摩擦系数有关。由此可知，这个摩擦力系数不仅与轮胎花纹有关，还与行驶路面有关。在汽车轮胎花纹和其他条件一定时，地面越坚硬、越干燥、越粗糙，轮胎与路面之间的滑动摩擦力就越大，那么制动力所能发挥的制动效能也就越好。比如，冰雪路面、光滑的水泥路面、粗糙的水泥路面、泥泞路面、沥青路面等路面的摩擦系数都是有很大区别的，其中沥青路面的摩擦系数最好。因此，我们国家在道路建设，尤其是国道和省道都采用沥青路面，以增大路面的摩擦系数，提高汽车行车制动时的制动效能，尽可能确保行车制动安全。

3.9 驾驶员的技术水平

随着我国国民经济的不断提高和道路条件的不断改善，越来越多的民用汽车驰骋在国土大地上，驾驶车辆的驾驶员的驾驶技术水平和驾驶习惯参差不齐，有几十年的老司机，也有刚拿到驾驶证的新手，甚至是没有驾驶证的违法者。他们在驾驶车辆需要制动减速时的反应速度、判断的准确性、操作的熟练性都有所不同，导致制动时制动效能也有所不同。同一辆车在同一路面上行驶，对于有经验的老司机而言，判断准确、操作熟练、反应快，制动时既平稳又安全，车辆的制动效能完全能够体现出来，但是对于一个新手，那就不一定了。

针对以上鼓式汽车制动器制动效能影响因素，必须要根据鼓式制动器实际应用情况尽可能完善优化管理体系，对鼓式制动器的应用进行合理有效的管控。首先，要优化鼓式制动器各种散热途径，逐步的使其中的空气自然对流疏散摩擦热能，改善散热条件;其次，要不断的创新设计，设计出合理的制动蹄摩擦片的结构，选择出摩擦系数优越的制动蹄摩擦材料，以确保良好的制动摩擦系数;第三，要制定出合理规范的维修保养管理制度，按照技术标准强制定期对鼓式汽车制动器进行检查、维护、调整，保证鼓式制动器间隙合理、操纵机构安全可靠;第四，国家有关部门要制定出更加符合实际的、健全系统的交通管理制度，要针对不同路况不同车型限定车速和载重量，以确保行车安全，降低当今在复杂多变的交通要道上的交通事故率。

4  鼓式汽车制动器的应用缺陷

4.1 散热条件差

目前为止，很多理想的摩擦材料大多数都是采用一些新型材料，其性能效果不受温度、正压力和滑动摩擦速度等因素的影响，主要是由于摩擦力与正压力成正比关系。对于制动器热衰退现象发生的原因，一般被认为是制动器所处的环境因素，很多研究人员认为其主要是由于温度过高所导致的。在大多数的摩擦面上通常会覆盖上一层界膜，增高其摩擦因数，使得其处于一种比较稳定的状态，但是在高温条件会破坏掉这层界膜，引起摩擦因数下降，会助长衰退现象。

鼓式制动器各部件的装配结构影响了其散热条件，由于制动蹄摩擦片被制动鼓、制动底板以及车轮等包裹在中间，这就不利于鼓式汽车制动器工作过程中的散热，导致散热条件变差，热量越聚越多，达到一定温度时会造成热衰退效应。

4.2 结构复杂，不便维护

鼓式汽车制动器在实际应用中，需要驾驶员随时随地进行检查其工作情况，更需要定期到专业维护店进行检查、维护、调整甚至维修。但是由于复杂的装配结构导致很难观察到制动器实际的工作情况，检查测量制动间隙都很不方便，需要拆车轮和制动鼓，甚至需要解体。

4.3 体积大，质量重

由于鼓式汽车制动器复杂的结构决定了鼓式制动器的大体积和重质量，主要有体积较大制动鼓、制动底板、制动泵、制动蹄等部件，导致整个制动器的安装空间大，质量笨重。这就与当今用户对汽车精致轻巧、经济省油的要求完全背道而驰，因此现代轿车基本上都已经不用鼓式汽车制动器了，而是用在大型车辆上。

4.4 前进和倒退行驶时制动力不一致

鼓式汽车制动器主要有领从蹄式、双领（从）蹄式、双向双领蹄式、单向自动增力式、双向自动增力式等类型。其中双领蹄式的鼓式制动器，在汽车前进时，制动力比较可靠，但在车辆倒退时，两个领蹄全部变成从蹄，几乎失去了制动力，这就导致车辆在前进和倒退时制动力的不一致;对于双从蹄式鼓式制动器，与双领蹄式鼓式制动器恰恰相反，在前进时几乎失去了制动力，在倒车行驶时制动比较可靠。介于此，双领（从）蹄式鼓式制动已经被淘汰了，即使在一辆车上使用，至少也是两个从蹄两个领蹄，这样才能保证整车至少有50%的制动效果存在。因为汽车前进时需要制动，后退时也需要制动，比如车辆爬坡熄火时，必须借助制动器的作用防止车辆继续后退，确保行车安全。

5  鼓式汽车制动器实际缺陷的改善建议

针对以上鼓式汽车制动器缺陷，第一，继续不断优化并改善制动器散热条件，研发并选用摩擦系数大、耐磨性强、散热快的新一代新型材料;第二，从结构上进行合理优化，使得制动摩擦片尽可能与外界大气相通，增大散热面积，增强空气对流散热速度，改善散热条件，同时简单的结构也便于制动器的检查维护;第三，进一步研究鼓式汽車制动器制动间隙的自动调节功能，使得制动间隙能够自动调节，减少鼓式制动器的维护调整;第四，在进行制动时必须要根据实际情况将不同的摩擦片进行合理的管理，不同车型采用不同结构和性能的鼓式制动器，以适应最切合实际的制动需求，达到最佳的制动效果，最大限度的提高鼓式汽车制动器的制动稳定性和安全性;第五，使用了故事汽车制动器的车辆，保持良好驾驶习惯，拥有熟练的驾驶水平，选择好的路面行驶，及时检查、维护、保养制动器和汽车轮胎，以确保制动器和轮胎在最佳状态下工作，进而保证行车安全。

6  结束语

综上所述，现阶段国家越来越重视现有的鼓式汽车制动器的实际应用和管理。但是由于其技术的发展起步较晚，有些技术还不够成熟，现今在实际应用中仍然存在着许多的不足之处需要不断改进，对此，必须要根据实际情况有针对性的进行完善分析，逐步的根据遇到的实际问题进行原因分析，逐渐的建设新型的制动系统的管理体系，减少其应用缺陷，这样才能不断的优化其参数设计，促进鼓式汽车制动器能够在实际应用中可持续发展。

参考文献：

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