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【摘 要】目前我国客车厂生产的鼓式制动器汽车,车桥来自生产载重汽车的车桥厂,客车车桥的配置基本上是套用相同吨位的载重汽车桥的组合。本文作者通过解决鼓式制动器客车所常见的故障认为载人与载货汽车在使用目的上截然不同,应该根据其载人的特点设计专用车桥,以避免发生制动跑偏等一系列问题,不能简单套用货车桥。客车车桥需求量大,理应受到更大的重视,希望引起对客车车桥的研究,此举具有重大的现实意义。
【关键词】客车;车桥;鼓式制动器
Primary study on drum brakes passenger vehicles
Shi Yu-cong
(Ankang City General Machinery Co., Ltd. Shaanxi Ankang 725000)
【Abstract】At present, China's passenger car production plants Drum brakes, axle from the truck's axle manufacturing plant, bus bridge's configuration is basically apply the same combination of bridges truck tonnage. The author bus by addressing the common drum brake failure that the use of manned and cargo vehicle completely different purposes, should be based on the characteristics of its manned special bridge design, in order to avoid deviation and a series of brake problems can not simply copy the vehicle bridge. Bus bridge high demand, should be greater emphasis on the passenger bridge to arouse the research, this is of great practical significance.
【Key words】Bus; Vehicle bridge; Drum brake
城市公交车的大量使用在带给人们极大方便的同时,由于内在质量缺陷存在着极大的交通安全隐患,所以国家对汽车制造厂新车出厂的要求特别是客车的出厂要求越来越严格。我国是人口大国,也是汽车消费大国,客车需求量非常大。虽然近几年国产客车已经大量采用了制动性能优越的盘式制动器,但鼓式制动器以其结构简单、制动可靠、成本低廉仍然占据着国产客车的半壁江山。采用鼓式制动器的新车制动跑偏问题和新车制动力矩不足问题已经引起人们的高度重视。
造成鼓式制动器新车制动跑偏和新车制动力矩不足问题的原因是多方面的,笔者2006年曾配合东风汽车德纳车桥公司参与郑州宇通客车厂鼓式制动器客车出现的制动跑偏和制动力矩不足问题攻关,通过研究和先后两次现场试验,笔者认为产生制动跑偏的原因主要有以下几个方面:一是鼓式制动器的设计和制造工艺存在问题,由此前桥两侧制动力矩不平衡导致新车制动跑偏;二是相同原因的后桥两侧制动力矩不平衡同样也会造成新车制动跑偏;三是前桥的强度和刚度设计不足;四是前后桥制动力矩的分配和制动强度的设计与实际效果的差异。
这些问题的存在,归结起来突出一个问题,那就是目前国产客车普遍采用的车桥基本上都是套用现有的载货汽车桥。我们知道,客车与载货汽车的用途不同,除了都具有车桥和驱动之外,其结构与形状完全不相同。载货汽车根据其使用的要求需要有驾驶室和载货车箱,汽车前桥主要承担驾驶室和动力装置,而大部分承重均由后桥来负载。而客车则不然,前后桥的负重基本上相同;因为我们不能按照货车的设计把旅客座位只设在车箱后部,而将车身前部仅留给驾驶员;恰恰相反,人们在乘车时往往喜欢前面就座,我们常常见到城市公交车人满为患的现象。那么这就提出一个问题,载货汽车的车桥设置能不能满足客车的需要,我个人认为:不能!使用鼓式制动器国产客车目前存在的前桥制动力矩不足和新车制动跑偏就是明证!时代的发展呼唤客车专用桥的出现!
客车用货车桥由于常常出现制动跑偏暴露前桥强度和刚度设计不足。人们现在逐渐认识到,汽车在减速过程中,特别是客车在高速行进时的减速运动,汽车前桥地面法向反作用力甚至比汽车后桥还要大!我们可以从影视节目中看到突然减速的汽车因其惯性有一个向前俯冲的动作,此时汽车的动载荷几乎都在前桥上。
这是因为当汽车静止时:
Wf= ALW
Wr= BLW
当汽车制动时(忽略空气阻力)
W'f= 1L[W•A+Wg•a•H]
W'r= 1L[W•B+Wg•a•H]
表达式的第1项为汽车静止时的法向反作用力,第2项为载荷的转移量,也就是动载荷。说明,汽车在运动情况下前轴的法向反作用力增大而后轴的法向反作用力减小。
式中W——汽车总质量(Kg);
L——L轴距(m);
Wf,Wr——前、后轴法向反作用力(静止时)(N);
Wf',Wr'——前、后轴法向反作用力(运动制动时)(N);
a——减速度(m/s2);
A,B——质心到前、后轴的距离(m);
当我们使用载货汽车前后桥的配置用于客车时,就会出现不适用的情况,因为客车前后桥的载荷比例与载重汽车前后桥的载荷比例有很大的不同,载重汽车空载与满载情况下前后桥承载比例完全不一样,而客车则不然,空载与满载情况下前后桥承载的比例几乎变化不大;其次,客车往往在高速路上行驶其速度往往高于载货汽车,对前桥的要求则更高。然而,采用EQ145车型配置的客车其后桥为6吨桥,而前桥仅3.6吨或4.2吨;相对跑偏概率较低、采用EQ153车桥配置的客车则后桥为8吨,前桥为5.5吨。我曾对采用EQ145车型配置的客车在以每小时40公里的速度行驶中紧急刹车时前桥负载进行计算,得出的结果是5.6吨!那么此时不管前桥仅3.6吨或4.2吨都已经是在超负荷工作了,显然如果时速是60公里时刹车其前桥的负载更大。而宇通客车在路试时分别以时速40公里和60公里两种速度频繁进行刹车试验,难怪新车制动跑偏的问题屡见不鲜,更何况客车在高速公路上行驶的速度往往不仅仅是40公里或60公里,我们常见到客车以每小时80或100公里行进。
在郑州宇通客车前后桥标称参数实际上是静载荷,如表1:
而在运动状态客车制动时的前后桥负载我们可以看出有很大的不同(表2):
据反映国内一家客车厂有一批配置EQ145前桥的客车在运行1000公里以后出现跑偏,这显然不单纯是制动器制造过程的问题!而恰恰证明客车采用载货汽车桥所存在的问题,连在客车厂搞维修的人员也怀疑是汽车的转向节轴与制动底板连接面不垂直,这显然是不可能的。
客车前后桥制动力矩的分配和制动强度的设计与载货汽车应该有区别,这是由其使用特点所决定的,客车不能简单的套用载货汽车桥。针对客车,为保证制动时汽车的方向稳定性和足够的附着效率,欧洲经济委员会(ECE)制定的ECE-R-13制动法规,对双轴汽车的前、后制动器制动力提出了明确的要求。
ECE制动法规对具有4个车轮的载客车辆按载客量分为三类:具有不超过8个乘客座位(驾驶员座位除外)的车辆为第一类;具有8个以上的乘客座位(驾驶员座位除外)且最大总质量小于或等于5T的载客车辆为第二类;具有8个以上乘客座位(驾驶员座位除外)且最大总质量超过5T的载客车辆为第三类。(摘自方泳龙编著的《汽车制动理论与设计》2005年出版)
对于第一类车辆ECE-R-13制动法规制动力分配线规定:
(1)制动强度Z=0.1-0.61之间,前轴利用系数ψf应在后轴选用附着系数ψr曲线的上方(ψf>ψr),且满足φ=Z+0.070.85的关系。
(2)当制动强度Z=0.3-0.45时,在后轴利用附着系数ψf曲线不超过直线ψ=Z+0.05的条件下,允许后轴利用附着系数ψr曲线在前轴系数ψr=曲线的上方.
也就是说,第一类车辆只要在Z=0.3～0.45区间内不超过ψ=Z+0.05的条件下,允许后轮先抱死,在其它范围内都不允许后轮先抱死。
对于第二类、第三类车辆制动力分配线ECE规定:制动强度在Z=0.15～0.61之间,前轴选用附着系数ψ利用附着系数ψ与制动强度Z满足φ=Z+0.070.85的关系。当Z=0.1时,ψ=0.2;当Z=0.61时, ψ=0.8。
也就是说,当ψ=0.2～0.8区间理论上允许后轮先抱死;但在Z=0.15～0.3区间,不允许后轮抱死要求附着系数ψ必须满足非常严格的条件才行;而在Z=0.3～0.61区间,则一般要求后轮先抱死。
关于这一问题,涉及的理论很多,在此笔者只是提请业界同行注意,起到抛砖引玉的作用。因为笔者没有机会接触汽车整车制动设计,手中的资料很难确定我国地面附着系数的设计引用值,也无法确认国产客车制动强度,甚至连前后桥制动力矩的分配也无从验算。但我始终认为,对于客车制动来讲,应该有比较严格的计算来保证,否则就难以从理论上避免汽车制动时的稳定性。客车相对于载货汽车在安全上理应受到更大的重视,毕竟人命关天!我认为要提高客车的安全,必须要有客车的专用车桥,以全面解决类似制动力矩不足,新车制动跑偏等问题。客车专用桥事业大有可为!
[文章编号]1006-7619(2010)06-28-600
【关键词】客车;车桥;鼓式制动器
Primary study on drum brakes passenger vehicles
Shi Yu-cong
(Ankang City General Machinery Co., Ltd. Shaanxi Ankang 725000)
【Abstract】At present, China's passenger car production plants Drum brakes, axle from the truck's axle manufacturing plant, bus bridge's configuration is basically apply the same combination of bridges truck tonnage. The author bus by addressing the common drum brake failure that the use of manned and cargo vehicle completely different purposes, should be based on the characteristics of its manned special bridge design, in order to avoid deviation and a series of brake problems can not simply copy the vehicle bridge. Bus bridge high demand, should be greater emphasis on the passenger bridge to arouse the research, this is of great practical significance.
【Key words】Bus; Vehicle bridge; Drum brake
城市公交车的大量使用在带给人们极大方便的同时,由于内在质量缺陷存在着极大的交通安全隐患,所以国家对汽车制造厂新车出厂的要求特别是客车的出厂要求越来越严格。我国是人口大国,也是汽车消费大国,客车需求量非常大。虽然近几年国产客车已经大量采用了制动性能优越的盘式制动器,但鼓式制动器以其结构简单、制动可靠、成本低廉仍然占据着国产客车的半壁江山。采用鼓式制动器的新车制动跑偏问题和新车制动力矩不足问题已经引起人们的高度重视。
造成鼓式制动器新车制动跑偏和新车制动力矩不足问题的原因是多方面的,笔者2006年曾配合东风汽车德纳车桥公司参与郑州宇通客车厂鼓式制动器客车出现的制动跑偏和制动力矩不足问题攻关,通过研究和先后两次现场试验,笔者认为产生制动跑偏的原因主要有以下几个方面:一是鼓式制动器的设计和制造工艺存在问题,由此前桥两侧制动力矩不平衡导致新车制动跑偏;二是相同原因的后桥两侧制动力矩不平衡同样也会造成新车制动跑偏;三是前桥的强度和刚度设计不足;四是前后桥制动力矩的分配和制动强度的设计与实际效果的差异。
这些问题的存在,归结起来突出一个问题,那就是目前国产客车普遍采用的车桥基本上都是套用现有的载货汽车桥。我们知道,客车与载货汽车的用途不同,除了都具有车桥和驱动之外,其结构与形状完全不相同。载货汽车根据其使用的要求需要有驾驶室和载货车箱,汽车前桥主要承担驾驶室和动力装置,而大部分承重均由后桥来负载。而客车则不然,前后桥的负重基本上相同;因为我们不能按照货车的设计把旅客座位只设在车箱后部,而将车身前部仅留给驾驶员;恰恰相反,人们在乘车时往往喜欢前面就座,我们常常见到城市公交车人满为患的现象。那么这就提出一个问题,载货汽车的车桥设置能不能满足客车的需要,我个人认为:不能!使用鼓式制动器国产客车目前存在的前桥制动力矩不足和新车制动跑偏就是明证!时代的发展呼唤客车专用桥的出现!
客车用货车桥由于常常出现制动跑偏暴露前桥强度和刚度设计不足。人们现在逐渐认识到,汽车在减速过程中,特别是客车在高速行进时的减速运动,汽车前桥地面法向反作用力甚至比汽车后桥还要大!我们可以从影视节目中看到突然减速的汽车因其惯性有一个向前俯冲的动作,此时汽车的动载荷几乎都在前桥上。
这是因为当汽车静止时:
Wf= ALW
Wr= BLW
当汽车制动时(忽略空气阻力)
W'f= 1L[W•A+Wg•a•H]
W'r= 1L[W•B+Wg•a•H]
表达式的第1项为汽车静止时的法向反作用力,第2项为载荷的转移量,也就是动载荷。说明,汽车在运动情况下前轴的法向反作用力增大而后轴的法向反作用力减小。
式中W——汽车总质量(Kg);
L——L轴距(m);
Wf,Wr——前、后轴法向反作用力(静止时)(N);
Wf',Wr'——前、后轴法向反作用力(运动制动时)(N);
a——减速度(m/s2);
A,B——质心到前、后轴的距离(m);
当我们使用载货汽车前后桥的配置用于客车时,就会出现不适用的情况,因为客车前后桥的载荷比例与载重汽车前后桥的载荷比例有很大的不同,载重汽车空载与满载情况下前后桥承载比例完全不一样,而客车则不然,空载与满载情况下前后桥承载的比例几乎变化不大;其次,客车往往在高速路上行驶其速度往往高于载货汽车,对前桥的要求则更高。然而,采用EQ145车型配置的客车其后桥为6吨桥,而前桥仅3.6吨或4.2吨;相对跑偏概率较低、采用EQ153车桥配置的客车则后桥为8吨,前桥为5.5吨。我曾对采用EQ145车型配置的客车在以每小时40公里的速度行驶中紧急刹车时前桥负载进行计算,得出的结果是5.6吨!那么此时不管前桥仅3.6吨或4.2吨都已经是在超负荷工作了,显然如果时速是60公里时刹车其前桥的负载更大。而宇通客车在路试时分别以时速40公里和60公里两种速度频繁进行刹车试验,难怪新车制动跑偏的问题屡见不鲜,更何况客车在高速公路上行驶的速度往往不仅仅是40公里或60公里,我们常见到客车以每小时80或100公里行进。
在郑州宇通客车前后桥标称参数实际上是静载荷,如表1:
而在运动状态客车制动时的前后桥负载我们可以看出有很大的不同(表2):
据反映国内一家客车厂有一批配置EQ145前桥的客车在运行1000公里以后出现跑偏,这显然不单纯是制动器制造过程的问题!而恰恰证明客车采用载货汽车桥所存在的问题,连在客车厂搞维修的人员也怀疑是汽车的转向节轴与制动底板连接面不垂直,这显然是不可能的。
客车前后桥制动力矩的分配和制动强度的设计与载货汽车应该有区别,这是由其使用特点所决定的,客车不能简单的套用载货汽车桥。针对客车,为保证制动时汽车的方向稳定性和足够的附着效率,欧洲经济委员会(ECE)制定的ECE-R-13制动法规,对双轴汽车的前、后制动器制动力提出了明确的要求。
ECE制动法规对具有4个车轮的载客车辆按载客量分为三类:具有不超过8个乘客座位(驾驶员座位除外)的车辆为第一类;具有8个以上的乘客座位(驾驶员座位除外)且最大总质量小于或等于5T的载客车辆为第二类;具有8个以上乘客座位(驾驶员座位除外)且最大总质量超过5T的载客车辆为第三类。(摘自方泳龙编著的《汽车制动理论与设计》2005年出版)
对于第一类车辆ECE-R-13制动法规制动力分配线规定:
(1)制动强度Z=0.1-0.61之间,前轴利用系数ψf应在后轴选用附着系数ψr曲线的上方(ψf>ψr),且满足φ=Z+0.070.85的关系。
(2)当制动强度Z=0.3-0.45时,在后轴利用附着系数ψf曲线不超过直线ψ=Z+0.05的条件下,允许后轴利用附着系数ψr曲线在前轴系数ψr=曲线的上方.
也就是说,第一类车辆只要在Z=0.3～0.45区间内不超过ψ=Z+0.05的条件下,允许后轮先抱死,在其它范围内都不允许后轮先抱死。
对于第二类、第三类车辆制动力分配线ECE规定:制动强度在Z=0.15～0.61之间,前轴选用附着系数ψ利用附着系数ψ与制动强度Z满足φ=Z+0.070.85的关系。当Z=0.1时,ψ=0.2;当Z=0.61时, ψ=0.8。
也就是说,当ψ=0.2～0.8区间理论上允许后轮先抱死;但在Z=0.15～0.3区间,不允许后轮抱死要求附着系数ψ必须满足非常严格的条件才行;而在Z=0.3～0.61区间,则一般要求后轮先抱死。
关于这一问题,涉及的理论很多,在此笔者只是提请业界同行注意,起到抛砖引玉的作用。因为笔者没有机会接触汽车整车制动设计,手中的资料很难确定我国地面附着系数的设计引用值,也无法确认国产客车制动强度,甚至连前后桥制动力矩的分配也无从验算。但我始终认为,对于客车制动来讲,应该有比较严格的计算来保证,否则就难以从理论上避免汽车制动时的稳定性。客车相对于载货汽车在安全上理应受到更大的重视,毕竟人命关天!我认为要提高客车的安全,必须要有客车的专用车桥,以全面解决类似制动力矩不足,新车制动跑偏等问题。客车专用桥事业大有可为!
[文章编号]1006-7619(2010)06-28-600