1、第十四章 制动系,第一节 概述第二节 制动器的类型和工作原理 第三节 制动系传力、助力机构,第一节 概述,制动系是车辆装设的全部制动和减速系统的总称，其功能是使行驶中的车辆减低速度或停止行驶，或使已停驶的车辆保持不动。由于制动装置的结构和性能直接关系到车辆、人员的安全，因而被认为是车辆的重要安全件，受到普遍的重视。在国家相关强制性标准中，对制动装置的结构和性能都作出严格的规定。一、制动系组成及其功能制动系包括车辆装设的下列制动和减速装置。（1）行车制动 即用以使行驶中的车辆减速或停驶的零部件总称；,不论车速高低、载荷多少、车辆上坡和下坡，行车制动必须能控制车辆的行驶，且使车辆安全、迅速、有效地
2、停住。（2）应急制动 即在行车制动系失效的情况下，仍能使行驶中的车辆减速或停驶的零部件总称；应急制动必须在行车制动系只有一处失效的情况下，在适当的一段距离内使车辆停住。（3）驻车制动 即使停驶的车辆（包括坡道停车）以机械作用保持其不动的零部件总称；驻车制动必须能通过纯机械装置把工作部件锁住，使车辆停驻在上坡或下坡的地方，即使在操作者离开也如此。,二、车辆制动原理 为便于说明以图14-1为例进行分析。 在车辆行车制动中，转动车轮内装有制动器，制动鼓8与车轮相连，随同车轮一起旋转。制动分泵6、制动蹄10固定在制动底板上，而制动底板又与车轿固定，所以制动蹄与分泵都属于固定件，以上零件及回位弹簧7称为
3、制动器，其它零件称为传力、助力机构（即驱动机构）。 当制动时，只要一踩下踏板1，活塞3在推杆2的作用下即在制动总泵4中产生高压油，经油管5、分泵6推动两制动蹄10绕下支点旋转而张开；铆在制动蹄上的摩擦衬片9便对制动鼓产生强大的摩擦力矩，试圈“抱死”车轮，由于车轮对地面的作用，地面对车轮,产生一反作用力，阻止车辆前进，从而达到减速或停车的目的，这个力称为制动力。当解除制动时，只要放开踏板1，弹簧7使两制动蹄复位，分泵6中油液流回总泵4，于是制动即行解除。,由上可知，制动的本质从能量观点来看，就是将车辆行驶的动能转化为制动器摩擦副的热能和轮胎与地面的摩擦热能而散失掉。制动踏板的作用力大，则刹紧车轮
4、的制动力矩也大，结果产生的制动力也大。但是制动力不能无限制地增加，它必须在附着力的范围内增大方才有效。即： 如果一味增大，制动蹄完全将制动鼓“抱死”（即制动蹄与制动鼓无相对运动），那么车轮在地面上,不再发生滚动，而完全处于滑移状态（即拖印），这时，车辆行驶的动能只能由轮胎与地面间的摩擦来消耗，它除了加剧轮胎的磨损之外，制动距离反而加长，制动效果反而不佳。理想的制动，是车轮即将“抱死”却尚未完全“抱死”的临界状态，制动力FT接近于附着力，这时制动距离最短，制动效果最佳。三、对制动系的基本要求具有良好的制动效能，能产生足够的制动力，使车辆的行车制动、应急制动和驻车制动性能符合相关标准的要求。具有良
5、好的制动效能稳定性，由于摩擦热的影响或摩擦表面浸水使效能降低的程度应尽可能小并能够复原。,具有良好的制动方向稳定性，应使制动力在车轴之间合理分配，并在同一车轴的左、右车轮之间对称分配。控制轻便，控制装置的位置应便于操作，控制力和行程的大小应适当。工作可靠，如行车制动系传能装置必须至少采用双回路，反应时间应短；动力制动系必须至少有两个独立的储能装置，并装有保护压力装置和报警装置等。制动衬片（块）磨损小，制动间隙的检查、调整和制动衬片（块）的更换应方便。工作时产生的颤振和噪声小，排出物对环境的污染也应小。,各部件特别是车轮制动器的尺寸和质量应尽可能小。四、制动系组成制动系的组成包括制动驱动传动机构
6、和制动执行元件（制动器），其中，制动器根据其结构型式不同，又有蹄式制动器、盘式制动器和带式制动器之分，而制动驱动传动机构又有机械式传动和动力式传动之分。机械式传动，靠人操纵，结构简单，操纵费力，多用于驻车制动，动力式传动则是依靠气压、液压、气液复合式来驱动制动传力、助力机构，操作者只用控制阀来控制，操纵省力，制动迅速，在工程机械上广泛应用。,第二节 制动器的类型和工作原理,一、蹄式制动器（1）蹄式制动器工作原理蹄式制动器根据受力不同有平衡式，非平衡式，自动增力式之分。非平衡式制动器：如图14-2所示，当制动鼓8逆时针旋转时，左制动蹄1在活塞2的推力P的推动下张开制动，制动鼓8对左蹄1产生的摩擦
7、力与正压力的合力分别为F1、N1。如以左蹄为脱离体，则P、F1、N1对销轴7取矩的结果，将使左蹄逆时针转动，势图使左蹄紧紧压向制动鼓8，起到了增势作用，所以称为增势蹄（紧蹄）；同理，右蹄,P、F2、N2作用的结果却使右蹄势图离开制动鼓，起到了减势作用，所以叫做减势蹄（松蹄）。但是，N1N2、F1F2，不但两蹄的制动效能不同，而且对制动鼓的受力也不平衡，两蹄摩擦衬片磨损也不相同，所以称为非平衡式制动器。如果制动鼓顺时针转动，则右蹄为增势蹄，左蹄为减势蹄，仍然为非平衡式。平衡式制动器（图14-3a）：无论制动鼓正转或反转，两蹄受力均相同，制动效能也相同，所以称为平衡式制动器，但多增加了一个分泵。,
8、动增力式制动器（图14-3b）：若制动鼓逆时针旋转，则左蹄显然是紧蹄，右蹄在传力杆Q力的推动下，以上端销轴为支点也成为紧蹄，而且比左蹄的增势作用还大，称为增力紧蹄。如果制动鼓顺时针旋转，情况恰相反，右蹄为紧蹄，左蹄为增力,紧蹄，制动效能相同。所以这种制动器称为自动增力式制动器，其特点是制动力矩增加过猛，制动的平顺性较差；而且摩擦系数稍有降低，则制动力矩急剧下降。这种制动器多用于手制动器。 凸轮张开式制动器（图14-3c）：如图所示推力P1、P2由凸轮旋转而产生，若制动鼓为逆时针旋转，则左蹄为紧蹄，右蹄为松蹄。但在使用一段时间之后，受力大的紧蹄必然磨损大，而凸轮两侧曲线形状相同，因此，对两蹄顶端
9、推开的距离又相等，最终导致N1=N2、F1=F2，制动器由非平衡式变为平衡式。如果制动鼓顺时针转动，右蹄成为紧蹄，左蹄成为松蹄，制动原理和上述完全相同。,（2）蹄式制动器结构图14-4所示，为某型轮式装载机的驻车制动器，采用凸轮张开式自动增力制动，位于传动系中变速箱与前驱动桥之间，作为驻车制动和应急制动的应急之用。,制动鼓4属于旋转件，其它零件均为固定件。制动底板6的凸缘限制左右制动蹄轴向脱出；传力调整杆7两端制有左、右旋反向螺纹，它除了传力之外，并兼有调整制动间隙的作用。当行驶时，气缸中由于压缩空气通过活塞12压迫弹簧1使凸轮11处于如图的“解除制动”位置；当紧急制动时，制动操作系统中的控制
10、元件，使气缸中压缩空气迅速泄出，弹簧1推动活塞12、连杆2与摇臂3，使凸轮11旋转而推动左右蹄片实现制动；当压缩空气压力低于规定值时（28kPa），气压克服不了弹簧的压力而不能松开制动器，车辆便不能行驶，,这就是为了安全起见而采取的必要措施。二、盘式制动器盘式制动器以其圆盘的两端面作为制动面来进行制动的，故称为盘式制动器。由于结构的不同，又分为钳盘式制动器和全盘式制动器两种。（1）钳盘式制动器图14-5所示的制动器是目前轮式工程机械普遍采用的型式。制动盘8通过螺钉固定在轮毂上，随车轮一起旋转。盘的两端面对称地布置着两对分泵油缸，它们的缸体2、11由螺钉联接成一体，然后再由螺钉1固定到车桥上。粉
11、末冶金树脂制成的,摩擦块，采用热压成形技术，镶嵌在导向板10上，形成整体性结构，装在活塞与制动盘之间，可沿导向销9滑动。 当制动时，高压油进入油缸2与11，使对称布置的活塞4同时向内移动，推动摩擦块7形如夹钳夹紧制动盘8，故称为钳盘式制动器。与此同时，橡胶密封圈5在摩擦力的作用下产生弹性变形，如图14-5b所示。当解除制动时，高压油排出，活塞在矩形密封圈5的弹性恢复力作用下而回位，如图14-5c所示。尽管密封圈变形量很微小，但一般仍能避免制动盘在不制动时被摩擦块夹住现象。,如果制动器间隙因摩擦块磨损而变大，以致制动时，活塞在压力油作用下克服密封圈的摩擦阻力而继续外移，直到摩擦块压紧制动盘为止。
12、解除制动时，由于密封圈的弹性变形所能恢复的距离仍旧不变，故活赛被密封圈拉回的距离自然与摩擦块磨损前一样，所以制动器间隙能自动调节。因此，密封圈的作用除起到密封外，还能自动调整制动器间隙。钳盘式制动器特点：钳盘式制动器是半敞开式结构，制动盘大部分外露，摩擦块面积很小，由于这些特点，钳盘式制动器与蹄式制动器比较有下列优点。散热条件好，制动效能对摩擦系数变化不敏感，不容易发生热衰退；,摩擦表面受潮、沾水后对制动效能影响小，并能很快恢复；制动力矩输出平稳，其大小与制动油压成线性关系，制动感觉良好；制动盘受热后沿直径方向膨胀，对制动效能和制动间隙的影响奶小，容易实现间隙自动调整；在相同的制动力矩输出下，
13、尺寸和质量较小；摩擦块的磨损较均匀，更换方便。（2）全盘式制动器全盘式制动器结构上与多片离合器基本相似，其主动部分为车轮的驱动元件，其从动部分则为固定的车桥壳体，摩擦元件为多片相间布置的,摩擦片采用油压压紧、弹簧分离，当制动时，高压制动油压压紧活塞，各摩擦副产生摩擦力矩（即制动力矩），从而使车轮制动，其制动力矩大，在现代工程机械亦有采用。三、带式制动器带式制动器由于其结构简单，容易布置等特点，在轮式工程机械的驻车制动器及履带式工程机械的转向制动器上均有采用。根据其结构型式又有单端拉紧式，双端拉紧式和浮动式三种，如图14-6所示。（1）单端拉紧式 如图14-6a所示，铆有摩擦衬片的制动带2包在制
14、动鼓3上，一端为固定端，而另一端为操纵端，后者连接在操纵杆1的O1点；操纵杆1以中间为支点O，通过,上端的扳动，从而使旋转的制动鼓3得以制动。当制动鼓顺时针旋转而制动时，显然，右端的固定端为紧边，左端的操纵端为松边；反之，当制动鼓3反时针旋转而制动时，情况恰好相反，固定端成为松边，而操纵端反成为紧边；由此可见，操纵力相同的条件下，前者较后者产生的制动力矩大。（ 2）双端拉紧式 如图14-6b所示，两边都是操纵边，这样，无论制动鼓正转或反转，其制动力矩相等。若假设图中操纵力P、力臂（L、a）以及其它有关参数与图8-6a中完全相同时，则其制动力矩总是小于单边拉紧式的任一种工况。,（3）浮动式 如图
15、14-6c所示，操纵杆1连接着双臂杠杆5，而后者的下端通过两个销子与制动带的两端相连，两个销子又支靠在支架4的两个凹槽中。当机械前进行驶而制动时，双臂杠杆在操纵杆1的作用下以O1为支点反时针旋转，右边的销子如图中箭头所示离开凹槽，拉紧制动带而制动，显然，固定端O1既为双臂杠杆旋转的支点，又为制动带紧边的支承端；如果当机械倒退行驶而制动时，情况恰相反，O2点为旋转的支点和紧边的支承端，而操纵端的销子如图中箭头所示，拉紧制动带离开凹槽向下运动。这种结构，无论制动鼓正转或反转，固定端总是制动带的紧边，而操纵端也总是制动带的松边，因此，制动力矩大而且相等，在履带式工程机械上得到了应用。,第三节 制动系
16、传力、助力机构,制动系传力、助力机构是将操作者的制动操作，以机械或气压或液压方式驱动制动器工作，必须确保其工作可靠，性能良好，制动与解除制动迅速，制动过程平顺，操纵轻便省力，操作者的制动操作力与制动强度成比例。图14-7为某轮式装载机制动系统原理图，它包括了车辆的行车制动，驻车制动和应急制动。一、制动系统制动原理（1）行车制动该车制动系统是气顶油、四轮钳盘制动系统。,有空气压缩机（1）、多功能卸荷阀（组合阀）（2）、储气罐（3）、制动阀（4）、加力泵组（5）、制动钳（7）、切断气缸（11）等组成。柴油机带动空气压缩机1旋转，压缩空气进入油水分离器组合阀2，空气中的油、水及部分杂质等被油水分离器
17、组合阀去除后，由放气活塞排出，洁净的压缩空气则经管路进入储气罐3，当储气罐的压力到达0.784MPa时，油水分离器组合阀关闭通向储气罐的气路，并将从空气压缩机来的压缩空气直接排入大气；当储气罐内的气体压力低于0.686MPa时，油水分离器组合阀便自动接通空气压缩机至储气罐的气路，并关闭排往大气的通道，使储气罐充气。这样，就能使制动系统内的气压稳定在0.6860.784MPa左右的工作范围内。,在制动系统中设有压力报警装置，当压力低于安全气压时，报警蜂鸣器发出声响，此时制动系统气压不足，不能立即行车，以免发生危险。当需要制动时，踩下制动踏板，储气罐中的压缩空气经制动阀4分为两路分别进入前、后驱动
18、桥加力泵5，推动各自加力缸活塞和制动总泵活塞，使总泵内的制动油液形成高压（油压为10MPa左右）并沿着管路分别进入前、后驱动桥的盘式制动器7，推动制动钳活塞及摩擦片压向制动盘，实现制动。放松制动踏板后，加力缸体内的压缩空气经制动阀排入大气，制动钳内的高压制动液则沿管路返回制动总泵，车辆制动状态解除。,踩下制动踏板，储气罐中的压缩空气，除经制动阀分两路进入前后加力泵组外，还通过管路进入变速操纵阀的切断阀，使变速操纵阀中的液压油路切断，各换挡离合器分离。变速箱无动力输出，以增强制动效果。（2）驻车制和应急制动当手控制动按钮按下时，手控制动阀8接通，高压气体从储气罐经手控制动阀进入驻车制动气缸13压
19、缩弹簧，驻车制动器12松开，同时，高压气体也从储气罐经手控制动阀、气控截止阀10进入切断气缸11，变速箱动力恢复。当按钮提起时，手控制动阀断开气源，驻车制动气缸压缩空气经手控制动阀排气，大弹簧复位，驻车制动器接合，车辆处于驻车制动状态，同时切断气缸的气源也断开，变速箱动力被切断。,应急制动和驻车制动既可人工控制又可自动控制。人工控制是由操作者直接操纵手控制动阀控制按钮。自动控制是当系统气压低于确定值时（0.34MPa）驻车制动器自动进入制动状态，在车辆开动前必须认真检查气压及控制按钮状态，确认驻车制动器松开后方可开动，若驻车制动器未松开，将会导致驻车制动器损坏。二、制动系统主要部件（1）空气压缩机空气压缩机是柴油机的附件，多为活塞式、风冷型，由正时齿轮室内喷油泵传动齿轮驱动，其转速为柴油机曲轴转速的二分之一，与柴油机共用于润滑系统。从柴油机的主油道引入并由量孔限定的,
