对鼓式制动器冷却装置的设计与改装(刘继红)

对鼓式制动器降温装置的设计与改装
一、内容提要
大、中型汽车常采用鼓式制动，若制动鼓没有得到有效的降温，因下陡坡或长时间使用制动器，从而导致制动效果降低或制动热衰退甚至制动失效，存在许多安全隐患。

本文从鼓式制动的结构特点，设计了一套气压式水冷却降温装置，有效的解决了长时间使用制动引起制动鼓温度过高的问题。

二、关键词
鼓式制动、气压式降温装置、安全行车
三、引言
本文介绍了气压式水冷却降温装置的原理、结构、使用方法、维护等知识，阐述了有效的解决长时间使用制动导致温度过高的问题，从而使在实际操作使用制动时，制动效果更加良好，减少交通事故发生，保证安全行车。

四、常见鼓式制动器的原理与制动要求
4．1 鼓式制动器的原理与结构
鼓式制动器是最早形式的制动器，当盘式制动器还没有出现时，它已经广泛运用于各类汽车上，但由于结构原因，使鼓式制动器在制动过程中散热性能差，连续或长时间制动，容易导致制动效能下降，这也是鼓式制动器最大的弱点，为了能更好的使用和发挥它的最好的制动效果，首先要了解它的结构及其工作原理。

鼓式制动器的结构主要由底板、制动鼓、制动蹄（领蹄和从蹄）、回位弹簧、定位销等零部件组成，底板安装在车轴的固定位置上，它是固定不动的，上面装有制动蹄回位弹簧、定位销等部件，承受制动时的旋转扭力，每一个鼓有一对制动蹄，制动鼓是随车轮一起旋转的部件，它是由一定分量的铸铁制成，形状似圆鼓状，故称鼓式制动器。

鼓式制动器的工作原理是：将旋转元件和车身或车架相连，旋转元件与车轮相连，依靠旋转元件与非旋转元件之间的相互摩擦，来阻止车轮转动或转动的趋势，并将行驶的汽车动能转化为摩擦副的热能散到大气中去。

4．2 鼓式制动器制动要求
鼓式制动器广泛用于中型和大型汽车上，需要更大的制动力，气压制动系正好满足这个要求，气压制动系是发展最早的一种制动系，其制动能源是空气压缩机产生的压缩空气。

气压制动系的动力大，制动灵活，所以在中型和大型汽车上广泛使用，为了保证
汽车能在安全条件下发挥出高速行驶的能力，制动系统必须满足如下要求：
1、具有优良的制动性能，一般是指汽车的一定的速度行驶时进行紧急制动，汽车的制动距离愈短愈好。

制动距离是从驾驶员踩下踏板开始，直到汽车停止不动的过程中汽车所走过的距离，制动性能的评价指标还有制动减速度、制动力和制动时间。

2、操作轻便，操作制动所需要的力不应过大，对重型车而言，这一点尤为重要。

3、制动稳定性好，制动时，前后车轮制动力矩分配应合理，左右车轮上的制动力矩应基本相等，以免制动时汽车跑偏或甩尾。

4、制动平顺性好，制动力矩既能迅速而平稳地增加，也能迅速而彻底的解除。

5、散热性好，防止连续制动机件发热、变形或损坏，使制动效能降低甚至失效。

五、鼓式制动器降温的必要性
5．1 四川省广元地区道路情况
由于我国的地形条件多样，道路情况也比较复杂。

西部、西南部等地区山多，山势也都比较险峻。

以四川省广元地区为例，本区地形以山地为主，山地面积占总面积的93%。

其中，又以海拔1500－3000米的中低山地为主，占山地面积的96%左右。

该区主要的山脉有北部的秦岭、东部大巴山、南面有南山、西面有剑门雄关，这些公路往往是盘山而建，急弯、陡坡、连续下坡与长距离下坡的情况是很常见的。

根据本人的驾驶经验，这些路段也往往是事故多发区域。

此外，重型卡车运输经常伴随着超载情况的出现，长时间使用刹车，使制动鼓温度不断升高，制动效果下降，造成制动热衰退现象，这也为制动失灵埋下了事故隐患。

5．2 汽车制动抗热衰退性的意义及作用
汽车制动抗热衰退性能是指:汽车高速制动，短时间内重复制动或下长坡连续制动时制动效能的热稳定性。

因为制动过程实质是把汽车的动能通过制动器吸收转化为热能。

制动过程中制动器温度不断升高，一般情况下，正常最高温度在300℃以下，当连续较高强度制动时，摩擦片的温度达到最高温度600℃～700℃，摩擦片的有机物发生分解，制动器摩擦系数下降，制动器摩擦阻力矩减小，从而使制动能力下降，这种现象称为热衰退现象。

制动器的结构和制动器摩擦副的材料是影响抗热衰退性能的主要因素。

制动鼓一般为铸铁材料，摩擦衬片的主要成份为石棉。

正常制动时摩擦副的工作温度约为300℃以下，摩擦系数为0.3~0.4。

但在高温条件下摩擦系数会大幅度下降。

因此，如何有效的对制动鼓实施降温，提高抗热衰退性能，从而达到良好的制动效果，保障行车安全，减少交通事故的发生。

5．3解决热衰退的总体思路
热衰退现象是高速制动或山区行车不可避免的问题。

对于重载车辆，由于动能很大，在长距离下坡路段行驶时制动器的温度也比较高，在这种情况下，制动器的摩擦系数就相对降低，有时驾驶员为了多拉货而超载，这就更加大了车辆出现制动失灵情况的几率，所以加强对制动鼓实施降温，成为解决问题的重要思路。

因此，采用喷洒冷却水的措施来降低制动器温度，以保证汽车有足够的制动性能。

六、鼓式制动器气压式降温装置原理、管路、各元件的介绍
6.1 原理及原理图:
其基本原理:是利用储气筒气压通过减压阀减压进入淋水桶，使淋水桶形成一定压力，经过各管路输送到相应需要降温冷却的部位。

因此，加强降温，能够加强制动鼓的抗热衰退性，提高制动效果。

该系统原理图如图1:
图1
6.2具体各元件介绍
6.2.1、储水罐（淋水桶）如图2为圆形，例如直径为80公分，长度为120公分的淋水桶，需要3毫米铁皮3平方米，固定支架需要10公分槽钢2.4米，固定背带2米。

淋水桶有加水口、放水开关、排气开关、出水口等元件。

整系统需普通乙炔胶管约30米左右，数个三通接头。

图2
6.2.2、控制水开关4个（如图3），为便于操作安装在驾驶员座位左下方，由上至下为：1、后轮制动鼓淋水控制开关；2、前轮制动鼓淋水控制开关；3、后轮胎淋水控制开关；4、散热器降温控制开关。

图3
6.2.3、喷水嘴各制动鼓一个（如图4），可用旧黄油嘴（须取出黄油嘴内的钢珠、弹簧），安装在制动鼓防尘板上，位于制动鼓与轮胎钢圈之间，喷嘴对准制动鼓，后左右轮胎各一个喷水嘴，固定于后档泥中间对准两后轮中间位置，散热器喷水由一根细铁管做成，上有多个小孔，固定于散热器外前上方，孔对准散热器，作用是：汽车爬坡时
发动机超负荷运转引起发动机水温过高时，可以给散热器外喷水降温。

图4
6.2.4、过滤器（如图5），主要为解决水中杂物引起的喷头堵塞，全密封式结构，内装有数个钢丝球，有进水口，出水口两个接头，底部设有一个放水开关，可排出因长
时间的使用水中的沉淀物以及水中杂物，以减少不必要的管路，喷头的堵塞发生。

图5
6.2.6、减压阀（如图6），普通氧焊用减压阀即可。

由于储气桶压力高，一般汽车制动气压在8-9个大气压），而本装置不能用太高压力，以免造成胶管易破裂，接口易脱落现象，必须使用减压阀减压至2-3个气压就可满足本装置的使用，所以必须安装一
个减压阀减压。

图6
七、使用方法及注意事项
7．1 使用方法：
加水时先关闭进气开关，打开放气开关，注水时因为随着水的增加要排出淋水桶内
空气，再打开加水口开关加水，水加满时会从排气开关向外溢水即为水已加足。

水加足
后先关闭排气开关。

关闭加水开关，再开进气开关，此时，淋水桶已加满水并有气压，
就可正常使用。

在使用前首先检查管路有无漏水、漏气，各开关是否处于正常使用状态的位置，各
接口、接头是否有漏水现象，各喷头是否固定无松动，喷头是否对准需要降温的位置，
试开或关一次检查各开关是否有效，喷水量大小是否合适。

7．2注意事项：
在使用过程中应注意淋水桶内水量是否充足，在长时间使用制动时开启制动鼓喷水开关喷水，不应在制动鼓温度较高的情况下开启，应在有一定温度后就开始实施降温，使制动效能保持最佳状态。

散热器温度是发动机温度的具体体现，在发动机大负荷运转水温高于正常值95摄氏度才可喷水降温，但不能低于80摄氏度，低于80摄氏度造成发动机过冷，影响发动机动力，增加耗油量，特别注意的是轮胎不能在高温情况下喷水降温，轮胎是橡胶制品，热胀冷缩较大，高温降温会影响轮胎的使用寿命，应在较低温度喷水降温，使轮胎温度不易升高，达到不易因高温引起爆胎的目的。

在出车前、行驶中、收车后做到勤检查，有无异常情况；经常把过滤器底部放水开关打开放出沉淀杂物，以免造成管路、喷头堵塞；常清洁制动鼓因高温使用水造成的水垢，影响正常降温的效果；做到经常检查、维护保持正常的最佳使用状态。

八、结论
总而言之，中型和大型汽车鼓式制动器采用一套气压式降温装置能有效的解决长时间使用制动温度过高的问题。

只要驾驶员认真维护、保养是解决制动热衰退行之有效的方法，从而达到良好的制动效果，避免交通事故的发生。

九、参考文献
1、王晓林，《汽车指导驾驶员培训教材》，人民交通出版社，2002年7月第一版。

2、王红光，刘万山，刘妍，《技师论文的写作》，化学工业出版社，2007年第一版。

3、关文达，《汽车构造》，机械工业出版社，2005年1月第二版。