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大型運(yùn)輸車輛安全件支承橋

文檔作者：趙進(jìn)啟趙術(shù)冉廖威車丹文檔來源： 1．中國煤炭科工集團(tuán)南京設(shè)計研究院 2．廣州機(jī)械科學(xué)研究院有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時間： 2020年12月02日
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大型運(yùn)輸車輛安全件支承橋
趙進(jìn)啟 ，趙術(shù)冉 ，廖威 ，車丹
(1．中國煤炭科工集團(tuán)南京設(shè)計研究院，江蘇南京210031；
2．廣州機(jī)械科學(xué)研究院有限公司，廣東廣州510700)
摘要：介紹公路運(yùn)輸車輛安全件半掛車支承橋、制動器的主要結(jié)構(gòu)、工作過程；重點(diǎn)講述支承橋、制動器常見問題及解決辦
法；并提出超限超載是各種交通事故發(fā)生的根源。
關(guān)鍵詞：半掛車；支承橋；制動器；安全件；交通事故；ABS防抱死
Supporting Axle Safety Piece of Large TranspOrtation Vehicle
ZHA0 Jinqi ，ZHAO Shuran ，LIAO Wei ， CHE Dan
(1．China Coal Technology&amp;amp;Engineering Group Nanjing Design&amp;amp;Research Institute，Nanjin Jiangsu 210031，China；
2．Guangzhou Mechanical Engineering Research Institute Co．，Ltd．，Guangzhou Guangdong 510700，China)
Abstract： Operation process and main structure of the brake and supporting axle of safety piece in semi—trailer in highway transportation
were introduced． Common problems and methods of solution among the brake and supporting axle were mainly narrated． The root causes for all
kinds of traffic accidents are over limits and over loaded were proposed．
Keywords： Semi—trailer； Supporting axle； Brake； Safety piece；Trafic accident； ABS Anti—brake
運(yùn)輸車輛中的半掛車及大噸位改裝車，是物料運(yùn)輸?shù)年P(guān)鍵
設(shè)備。而支承橋(俗稱汽車底盤)又是決定汽車性能的三大件
之一。發(fā)動機(jī)、變速器、支承橋是汽車的三大件。支承橋又是
汽車的主要安全件。半掛車支承橋質(zhì)量的優(yōu)劣是汽車安全運(yùn)輸
的關(guān)鍵所在。公路運(yùn)輸中發(fā)生的交通事故多數(shù)是因汽車車橋及
車橋所配置的制動器引起。
1 支承橋的主要結(jié)構(gòu)及工作過程
支承橋的主要結(jié)構(gòu)如圖1所示，發(fā)動機(jī)牽引力由鞍座、車
架、橋體通過地面與輪胎的摩擦帶動輪輞、輪轂、制動鼓轉(zhuǎn)
動，車輛向前行駛。
圖1 半掛車支承橋及制動器結(jié)構(gòu)簡圖
研究與開發(fā) ．A．．．．u．．．．t．．o．．．．m．．．．．．o．．．b．．．．i．．1．e．．．．．．P．．．．．a(chǎn)．．．．r．t．．s．．．．．．．．．2．．．．0．．．．．1．．1．．．．—1—0
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典型的鼓式制動器主要由制動底板、制動蹄、制動摩擦
片、凸輪軸、制動分泵、回位簧等部件組成。底板安裝在車軸
的固定位置上，它是固定不動的，上面裝有制動蹄總成；制動
分泵、回位簧、定位銷，它們承受制動時的旋轉(zhuǎn)扭力；每一個
制動鼓有一對制動蹄，制動蹄上裝有制動摩擦片：制動鼓、
ABS齒圈則是安裝在輪轂上，是隨車輪一起轉(zhuǎn)動的部件。當(dāng)制
動時，分泵推桿通過調(diào)整臂、凸輪軸推動制動蹄壓迫制動鼓，
制動鼓受到摩擦減速，迫使車輪停止轉(zhuǎn)動。
為了保持良好的制動效率，制動蹄與制動鼓之間要有一個
最佳間隙。隨著摩擦片的摩損制動蹄與制動鼓之間的間隙會增
大，需要一個調(diào)整間隙的機(jī)構(gòu)；過去鼓式制動器間隙需要人工
調(diào)整，用塞尺調(diào)整間隙，現(xiàn)在可采用自動調(diào)整方式，摩擦片摩
擦后會自動調(diào)整與制動鼓間隙；當(dāng)間隙增大時，分泵推桿推出
量超過一定范圍(調(diào)整臂擺角達(dá)到一定值時)，調(diào)整機(jī)構(gòu)會將
棘爪拉到與調(diào)整齒下一個接合位置。從而增加連桿的長度，使
制動蹄位置移動，恢復(fù)正常間隙；正常間隙可在制動摩擦片與
制動鼓內(nèi)表面兩側(cè)摩擦片的中間位置均可測到。一般正常間隙
值以0．45～1．2 mm為宜。
2 支承橋常見問題分析及對策
2．1 摩擦片摩擦系數(shù)的高低對制動性能的影響
制動摩擦片摩擦系數(shù)過高或過低都會影響汽車的制動性
能。尤其是汽車在高速行駛中需緊急制動時，摩擦系數(shù)過低就
會出現(xiàn)制動不靈；而摩擦系數(shù)過高就會出現(xiàn)輪胎抱死，進(jìn)而造
成車輛甩尾和打滑(可用ABS防抱死系統(tǒng)解決)，甚至張裂制
動鼓，損壞制動器，對行車安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。按照國家標(biāo)
準(zhǔn)，制動摩擦片適宜工作溫度為100～350℃。但許多劣質(zhì)摩
擦片在溫度到達(dá)250℃時，摩擦系數(shù)就會急劇下降。而此時制
動極速失靈。在路況不好時司機(jī)只得高頻率剎車。使制動器和
制動鼓溫度急增，甚至高達(dá)900℃ 以上，引燒輪胎，燒壞車
輛。此類事故在公路運(yùn)輸中經(jīng)常見到。換摩擦片時，建議換優(yōu)
質(zhì)摩擦片，其額定摩擦系數(shù)在0．35～0．45之間。
2．2 涉水及油污后制動性能明顯下降
原因在于摩擦片的摩削不易排出，在制動蹄片和制動鼓內(nèi)
表面產(chǎn)生一層膜，減少了摩擦系數(shù)，嚴(yán)重影響制動效果。當(dāng)油
污進(jìn)入后，建議拆掉制動鼓用汽油清洗，對于大量的水進(jìn)入制
動鼓時，可以邊加速邊制動連續(xù)幾次，可甩出大量積水。有些
車輛在特殊路面上行駛，由于頻繁制動溫升過高，人為因素往
制動鼓內(nèi)注水，是萬萬不可取的，這樣會使制動鼓冷熱突變，
內(nèi)硬力突變，造成制動鼓開裂。
2．3 制動時抖動
這種現(xiàn)象往往是由于制動摩擦片或制動鼓變形造成的，這
與制動摩擦片和制動鼓的材質(zhì)、加工精度、使用變形有關(guān)。其
主要原因是制動鼓失圓，制動摩擦片的不均勻摩損，以及制動
分泵氣壓不足，制動蹄及制動蹄銷強(qiáng)度不夠產(chǎn)生振動頻率。此
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O7．5 研究與開發(fā)
外，懸掛系統(tǒng)產(chǎn)生共振時也會產(chǎn)生抖動現(xiàn)象。
2．4 制動遲滯(解除制動慢)
出現(xiàn)制動遲滯的現(xiàn)象，可能原因有，駐車制動回位不良。
制動蹄支銷彎曲，制動蹄回位簧失靈，制動分泵回位簧推力不
足，制動分泵推桿與調(diào)整臂安裝夾角不合適(制動發(fā)生后該夾
角以90。為最佳)，制動底板孔、凸輪軸支架板孔同心度低，油
污使凸輪軸無法靈活轉(zhuǎn)動，制動摩擦片與制動鼓間隙不當(dāng)。解
決方法，拆下制動鼓，檢查回位簧、調(diào)節(jié)凸輪軸支架的關(guān)節(jié)
球，調(diào)整制動推桿長度， 調(diào)整制動間隙。若是自動間隙調(diào)整
臂，安裝時調(diào)整一次即可；特別是重型裝載汽車，在長時間行
駛制動過程中，能自動調(diào)整間隙，制動不會減弱，使用壽命
長，無噪聲，成本低，使用維修方便。這些優(yōu)點(diǎn)大大提高機(jī)動
車的安全可靠性。
2．5 制動不靈，制動力不足
氣包壓力不足(標(biāo)準(zhǔn)壓力為0．6～0．7 MPa)，系統(tǒng)漏氣，
包括制動分泵封閉不好，制動皮膜破裂，控制閥的排氣閥密閉
不良，管子接頭松動或管子破裂漏氣。制動蹄與制動鼓間隙調(diào)
整不當(dāng)，制動鼓內(nèi)進(jìn)水，油污，制動摩擦系數(shù)降低，制動分泵
推桿與調(diào)整臂夾角不當(dāng)(非制動時該夾角以103。為宜)，制動
凸輪軸過長過細(xì)，強(qiáng)度不足扭轉(zhuǎn)變形，自動間隙調(diào)整臂調(diào)整間
隙的功能失效，腳踏板自由行程過大。再則超限超載也是制動
力嚴(yán)重不足，制動失靈，造成交通事故的主要原因。
2．6 輪胎鎖死， 車輛失控
當(dāng)車輛急需緊急制動時，通常會用力跺下剎車板，車輛劇
烈減速剎車，輪胎抓地力受到影響，轉(zhuǎn)向功能減弱，造成控制
誤差，嚴(yán)重者使得車輪鎖死，甚至使車輛陷入失控狀態(tài)，特別
在下雨，下雪，道路結(jié)冰情況下，更易造成交通事故。
目前，汽車設(shè)計工程師經(jīng)過多年的努力，研究出一套既能
讓輪胎抓地力發(fā)揮至極，使制動效能發(fā)揮最大效率，又可以保
持轉(zhuǎn)向能力的系統(tǒng)，這就是前面提到的ABS防抱死系統(tǒng)。
2．7 ABS防抱死系統(tǒng)
ABS系統(tǒng)為行車安全提供了有力的保證。工作原理是：依
靠裝在各車輪上高靈敏度的車輪轉(zhuǎn)速傳感器，通過計算機(jī)控
制。緊急制動時，一旦發(fā)現(xiàn)某個車輪抱死，計算機(jī)立即指令壓
力調(diào)節(jié)器使該輪的制動分泵減壓，使車輪恢復(fù)轉(zhuǎn)動。ABS的工
作過程實際上是抱死——松開——抱死——松開的循環(huán)工作過
程，使車輛始終處于臨界抱死的間隙滾動狀態(tài)，有效地克服緊
急制動時的跑偏、側(cè)滑、甩尾，防止車身失控等情況的發(fā)生。
ABS系統(tǒng)由下列部件組成：傳感器(隨輪轂一起轉(zhuǎn)動的齒圈和
固定在軸上的探頭)、控制器和調(diào)節(jié)器。
ABS系統(tǒng)并不是每次制動都工作，它只有在車輪接近于抱
死時才起作用。其工作時并不是悄無聲息的，在踩住制動踏板
的同時如果ABS工作，會產(chǎn)生適當(dāng)?shù)脑胍簦苿犹ぐ逡矔a(chǎn)生
脈動而反復(fù)拱腳，這是ABS系統(tǒng)在自動調(diào)節(jié)制動氣壓，屬正常
現(xiàn)象。在制動時始終用腳踩住剎車踏板不放松才是正確的。
2．8 制動時跑偏
由于左右車輪制動效果不一樣，使車輪向一側(cè)跑偏。原因
如下，個別制動氣室膜片破裂，制動分泵漏氣，氣管破裂，接
頭松動漏氣，個別制動分泵推桿歪斜或彎曲卡往，左右車輪制
動蹄片與制動鼓間隙大小不等，摩擦片和制動鼓左右材質(zhì)或接
觸情況不同，個別制動蹄支銷銹滯不能正常轉(zhuǎn)動，個別制動鼓
進(jìn)水油污等。
2．9 輪胎螺栓切斷
該問題一般不屬于車橋設(shè)計問題，因為不論是中心孔定位
或是輪胎螺栓定位的車橋，其主要配件的材質(zhì)，配合尺寸，制
造精度都有國家標(biāo)準(zhǔn)可依；多數(shù)是因輪胎螺栓質(zhì)量不符合要
求，裝配時沒有用相應(yīng)規(guī)格的扭力扳手緊固(剛運(yùn)行的新車，
包括拆后重裝，車輛運(yùn)行一段時間后，需要用扭力扳手緊固)。
其次也與輪輞制造缺陷，以及超載運(yùn)輸都有一定關(guān)系。
2．10 軸體斷裂或彎曲
軸是汽車中非常重要的承力部件，運(yùn)行中的受力情況非常
復(fù)雜，它承受著彎曲、扭轉(zhuǎn)、剪切和壓縮等載荷的作用，易產(chǎn)
生彎曲和扭轉(zhuǎn)變形，甚至產(chǎn)生裂紋或斷裂。后者一旦發(fā)生往往
會造成嚴(yán)重后果。軸在加工過程中由于工藝復(fù)雜，故障潛在因
素很多。比如軸頭鍛造中的裂紋，熱處理的殘余應(yīng)力，焊接中
的各種缺陷，都極大地危害著車軸的安全。
斷軸的形式很多，大致分為：
(1)軸頭斷裂，常發(fā)生在內(nèi)軸承擋圈處，多是由于軸頭鍛
造裂紋，淬火裂紋，熱處理硬度不符合工藝要求引起的。
(2】當(dāng)軸是由軸頭和軸殼焊接結(jié)構(gòu)時，對焊處斷裂，多與
焊條質(zhì)量，焊接參數(shù)的選擇，假焊，焊接應(yīng)力等因素有關(guān)。
(3)制動底板和鋼板彈簧座板處斷裂，多是因為制動底板
和座板的焊接方法，焊接位置和焊接應(yīng)力引起。
當(dāng)然，汽車運(yùn)輸?shù)膰?yán)重超載，礦業(yè)物料運(yùn)輸?shù)穆窙r，行車
中司機(jī)的處理不當(dāng)，更是各種斷軸的主要因素。由于大量的超
載運(yùn)輸，車輛長期處于超負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，使車輛的制動和操作
等安全性能迅速下降。表現(xiàn)為輪胎變形爆胎，剎車失靈，轉(zhuǎn)向
器輕飄抖動，鋼板彈簧及軸體折斷，給安全帶來極大的隱患。
3 結(jié)論
公路運(yùn)輸交通事故頻頻發(fā)生，因車橋制動器發(fā)生的事故約
占30％。通過對支承橋、制動器常見問題的分析及解決辦法的
講述，有效提高汽車駕駛員的安全意識和責(zé)任感，從而減少公
路交通事故的發(fā)生。
作者簡介：趙進(jìn)啟(1958一)，安徽碭山人，高級工程師，從
事汽車配件研發(fā)，煤礦機(jī)械設(shè)計。電話：15951843207，E—mail：
njyzjq@sina．COnl。
收稿日期：2011—08—01
(上接第73頁)
圖8 參數(shù)輸入界面
運(yùn)行上述程序，在對話框中輸入設(shè)計參數(shù)值A(chǔ)=0．011．
B=0．007 5，C=0．004和D=0．004 5以及參數(shù)值Jo=0．304和
m=16．33，如圖8所示，程序自動計算出加載點(diǎn)的位移，從而
可以計算出彎曲剛度為1．46 X 10 N·m／rad，根據(jù)公式可計算
出對應(yīng)的彎曲固有頻率為34．2 Hz，對應(yīng)的外界共振激勵轉(zhuǎn)速
為2 052 r／min，不符合電磁風(fēng)扇離合器中風(fēng)扇工作轉(zhuǎn)速在
800～2 500 r／min的設(shè)計要求。
為此，調(diào)整法蘭盤設(shè)計參數(shù)進(jìn)行改進(jìn)，經(jīng)改進(jìn)后的彎曲剛
度為2．61 X10 N·m／rad，對應(yīng)的彎曲固有頻率為45．75 Hz，
對應(yīng)的外界共振激勵轉(zhuǎn)速為2 745 r／min，符合設(shè)計要求。
5 結(jié)論
(1)利用ANSYS的參數(shù)化編程語言APDL對減振法蘭盤
進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計，大大提高了設(shè)計效率，減少設(shè)計成本。
(2)應(yīng)用文中所述參數(shù)化設(shè)計方法設(shè)計的減振法蘭盤只適
合于特定型號的發(fā)動機(jī)，若要使設(shè)計的減振法蘭盤適合其他系
列的發(fā)動機(jī)，則最好將圖1中所示參數(shù)D ～，J 及，J ～ 也確
定為設(shè)計參數(shù)。
參考文獻(xiàn)：
【1】張軍，兆文忠，李永華，等．基于APDL高速鋁合金車體參數(shù)化
建模[J]．大連交通大學(xué)學(xué)報，2009(8)，
【2】王翠，馬力，張宇探．電磁風(fēng)扇離合器減振法蘭盤的剛度計算
[J]．汽車零部件，2011(4)．
作者簡介：杜媛嬡(1989一)，女，漢，湖北武漢人，碩士研
究生，研究方向：汽車CAD／CAE。電話：13163362612，E—mail：
duyuanyuan_ 20082006@ 126．com。
收稿日期：2011—06—22
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