一种鼓式制动散热控制技术的研究

摘 要：保持制动性能稳定对车辆的行驶安全至关重要。许多重型载货汽车和一些需要在山区等特殊路段行驶的车辆，使用鼓式制动器进行制动时很容易发生制动器热衰退现象，因此为了提高制动器制动性能，减少热衰退现象，本文介绍了一种鼓式制动散热控制技术，通过制动蹄片内的温度传感器可实时采集制动蹄片的温度，将温度信号及时传递给ECU电控单元，针对不同温度范围，ECU电控单元可及时调整冷却液的流速以及各个储液仓的单向阀开关，可有效解决车辆行驶过程中制动积热导致的制动功能减弱、失效、起火等问题。

关键词：鼓式制动、温度检测、控制逻辑、散热

引言

从汽车诞生至今，汽车的安全问题，一直是车辆研究者最为关注的问题之一，也是众多消费者购买车辆时着重考虑的一个方面，只有工作性能良好的制动系统，才能使车辆成为人类忠实的仆人，为人类的生活，为社会的发展提供动力。由于制动器工作条件极其复杂和恶劣，冷却工作不易进行，制动器温度过高而发生制动效能热衰退往往是最终导致制动器工作失效造成交通事故的罪魁祸首。因此，对鼓式制动器制动过程进行热分析，对其进行综合性能的优化，选用设计合理的散热冷却系统，对于提高鼓式制动器的制动效能，减少道路交通事故，保护人们的生命财产安全都有极其重要的意义。

1 鼓式制动产热的原因以及影响

在行驶过程中鼓式制动器制动原理是通过刹车蹄片与轮毂摩擦产生阻力，降低车辆的动能最终达到降低车速，使车轮停止转动。在制动过程中摩擦会产生大量的热量导致制动功能减弱、失效、起火等其他功能失效。由于长时间不间断的制动形成滑摩现象，就会引起车辆制动器温度升高。制动蹄片温度过高会使摩擦片的戮合剂变成气体和液体，使制动摩擦表面光滑，而摩擦系数减小。在制动过程中产生的高温导致轮胎发烫，可能会导致轮胎爆胎，甚至有些用户由于担心因发烫引起爆胎，不敢让发烫的轮胎上高速进行远距离的道路运输活动，造成了用户直接财产经济损失同时使用户心理产生阴影。

2 鼓式制动散热控制技术的分析

2.1温度检测技术的设定

根据热力学定律可知，制动器在工作过程中由于制动鼓和制动蹄片的摩擦会产生巨大的热量，其中一部分热量会通过热传导、对流换热和热辐射的方式，与外界换热，另一部分会积蓄在制动器内部，使制动器的相关部件温度升高，因此，通过布置在制动蹄片内的温度传感器实时采集制动蹄片的工作温度，将工作温度设定分为三个范围，并将温度信号及时传输给ECU电控单元，在不同的温度范围内ECU电控单元能够准确判断冷却散热所需要的冷却液流速以及各个储液仓开起与关闭时间。

2.2 鼓式制动散热结构的设定

采用隔热材料将轮毂内分开三个储液仓，每个储液仓都是封闭的空间，只有储液仓1带有电磁阀与制动蹄片进行连接，其他储液仓均不与制动蹄片进行液体交换。进出水管采用管接头与轮毂内储液仓进行相连，冷却液出管道支架内含有电动机，电动机可以正反转进行水流方向控制，水流方向是从冷却水箱-冷却液管-进入储液仓-制动蹄片-出水管-冷却水箱。根据制动蹄片的工作温度，储液仓参与工作时间不同。

2.3 鼓式制动散热的控制逻辑

根据检测的制动器制动蹄片的温度值，ECU电控单元可提供三种状态的散热工作方式;冷却水箱内并装有缺水报警装置，确保散热冷却系统处于正常蓄水状态。

当检测到温度值低于85℃时，ECU电控单元控制电动机低速转动运行，将冷却水箱内的冷却液通过进水管抽进储液仓1内，储液仓2、3电磁阀均关闭，此时只有储液仓1内有冷却液并参与冷却。参与冷却后的冷却液通过储水仓出水口1回流到冷却水箱内。这个阶段驾驶室内的仪表盘不会实时显示制动蹄片的温度值;

当检测到温度值在85-160℃之间时，ECU电控单元控制电动机中速转动运行，将冷却水箱内的冷却液通过进水管抽进储液仓1内，储液仓2电磁阀打开，储液仓3电磁阀关闭，此时只有储液仓1、2内均有冷却液并参与冷却。参与冷却后的冷却液通过储水仓出水口1、2回流到冷却水箱内。这个阶段驾驶室内的仪表盘会实时显示制动蹄片的温度值;

当检测到温度值在高于160℃时，ECU电控单元控制电动机高速转动运行，将冷却水箱内的冷却液通过进水管抽进储液仓1内，储液仓2、3电磁阀均打开，此时储液仓1、2、3均有冷却液并参与冷却。参与冷却后的冷却液通过储水仓出水口1、2、3回流到冷却水箱内。储液仓1通往制动蹄片的冷却水道单相电磁阀打开，制动蹄内冷却水道参与散热，水箱内的散热风扇也开始启动对冷却水箱进行散热，这个阶段驾驶室内的仪表盘会实时显示制动蹄片的温度值。

3 结束语

本文分析了鼓式制动器热衰退产生特点及原因，需要对其进行有效的冷却以保证车辆行驶安全，提出了一种对制动器冷却散热控制技术，该技术通过制动器上的温度检测器在设定的温度对制动器进行冷却，并且在冷却水箱装有水位检测器防止水箱缺水而不能工作，该技术方案，结构简单，控制逻辑清晰，具备自动冷却散热和水箱监测功能，实用性较强。

参考文献

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[2]李献涛.一种鼓式制动散热控制装置：中国，202023058721.8[P].2020-12-18.

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作者简介：李献涛（1993—），男，汉族，安徽阜阳人，大學本科学历，助理工程师，研究方向研究方向为专用车的生产与制造.