浙江亚太机电股份有限公司浙江杭州300201
摘要：近年来，伴随着交通事业的发展，汽车制动器在制动过程中的安全、平稳和可靠关及到人身生命以及设备财产的安全保障，因此对它的性能试验和质量检测是尤为重要的一个环节。因此汽车在制动的过程中，将会产生大量的热能，这些热能使制动器的温度急剧上升，从而影响其制动性能。基于此，笔者结合自身多年的研究经验，本文就针对汽车制动器试验台测温方法展开探究，旨在同行参考借鉴。
关键词：汽车制动器；试验台；意义；测温方法
引言：
汽车的制动性能是保障汽车安全运行、取得预期运行效益的最基本的使用性能之一。制动性能的好坏直接关系到行车安全，同时，还影响到汽车动力性的发挥。因此，汽车制动装置的齐全、可靠，以及是否具有良好的制动效能是汽车检测的重要标准。世界各国都制定了相关标准对其质量进行严格控制。而制动器性能试验台是测试制动器性能和质量的重要装置。在汽车制动的过程中，将会产生大量的热能，这些热能使制动器的温度急剧上升，从而影响其制动性能。这就需要我们了解刹车制动过程中的温度变化情况。
一、汽车制动器的工作原理
制动器是产生阻碍车辆的运动或运动趋势的力的部件;它是汽车制动过程中的执行单元。制动器按其工作机理主要有摩擦式、液力式、和电磁式三种形式。电磁制动具有滞后性好、易于连接和接头可靠等特点，但是成本高，一般只用在部分总质量较大的商用车上用作车轮制动器或缓速器;而液力制动器一般只用作缓速器。目前，在汽车上广泛应用的制动器仍为摩擦式制动器。摩擦制动器是利用机械摩擦来进行车辆制动的，即利用旋转元件与固定元件两工作面之间摩擦产生的制动力矩使得车辆在需要减速的时候降低车速或者在紧急情况下迫使车辆在最短的时间内停车，车轮制动器利用摩擦制动车轮，轮胎与路面间的摩擦力使汽车停车。因此，制动的实质就是将汽车制动时的动能强制地转化成其他形式的能量并将其扩散于大气中。行车制动装置的制动器是安装在车轮上的，故又称为车轮制动器。车轮制动器按其旋转元件的结构形式、驱动机构的传动介质、制动蹄张开装置的结构可以分为很多种类型，如鼓式、盘式、领从蹄式、双领蹄式、自增力式等。刹车片就是通过与制动盘之间产生摩擦作用，从而达到车辆减速或停止的目的。汽车制动系统的安全性、舒适性等，是汽车制造业的重要指标之一，而作为汽车制动的安全部件一制动器，则直接关系到制动性能的好坏。目前，常用汽车制动器一般按其旋转元件的结构形式分为两种形式:鼓式制动器和盘式制动器，两者结构不同，各有千秋。
二、汽车制动器试验温度测量的重要意义
大量试验研究证明，刹车片的工作机理是当有机基体刹车片与对偶件(一般是铸铁)相摩擦时，复合材料的各自部分会按自身特性，形成不同的摩擦磨损形式。其现象十分复杂。一般地，在制动初期，表面温度不高，但制动片的工作特点在于短时间内，摩擦系数和温度的巨大变化。摩擦副要在极短的时间内耗散很大的能量，致使摩擦面上产生大量的热。因此摩擦热是一个不可忽视的问题，由摩擦热引起的衰退现象一直是一个突出问题，而放热引起的热磨损也十分重要。再者，在制动过程中，随着摩擦温度的升高，摩擦面易与空气介质中的氧起作用，使表面形成氧化膜，继而破裂而产生磨损。当制动器温度较高时(高于1000C)，不仅制动力矩急剧下降，而且会导致相邻部件的损坏。因此，制动摩擦热是一个不可忽视的问题。据有关资料介绍，在因车辆本身的问题而造成的交通事故中，制动系统故障引起的车祸达事故总数的45%，可见，制动机构是保证行车安全的极为重要的系统，且制动性能的好坏还直接影响车辆的平均技术车速和车辆的运输效率，也是保证运输经济效益的重要因素。随着行驶速度及载重量的不断提高，高速重载下所产生的摩擦热也越来越大，单位面积所吸收的摩擦热越来越大，摩擦元件升温严重，对制动器的抗热衰退性，制动稳定性影响很大，因此，制动器摩擦热的进一步研究势在必行。
三、汽车制动器试验台测温方法探究
1.热电偶安装与制动器温度的测量
（1）热电偶在制动蹄上的安装
在靠近制动衬片（块）长宽方向的中心处，钻一通孔（孔径随安装的热电偶型式而定），并应避开筋或散热片。将热电偶测量端固定于孔内，不得松动，偶头距摩擦表面为1.0mm。
（2）热电偶在制动鼓上的安装
在制动鼓（盘）摩擦面宽度方向的中心，钻通孔（孔径随安装的热电偶型式而定），将热电偶测量端固定于孔内，不得松动，偶头距摩擦表面0.3～0.5mm，将热电偶引出线与集流环连接。测量制动液温度时，热电偶安装于制动轮缸的放气螺钉上，装用之前，需作压力试验，经过半小时，不得有泄漏现象。压力试验应为制动轮缸最高工作压力的1.2倍。
（3）温度信号的采集
本试验台温度信号的采集采用集流环技术。集流环是开展以应变片测量技术为基础的非电量电测的重要器件。特别适用各种旋转构件的功率或扭矩测量。也可以用来测量各种旋转机械的其它参数，如温度，压力等。其工作原理：轴套（轴）随被测量轴一起旋转，当用电阻应变片测量旋转轴上所承受的扭矩，及其他负荷引起的应力等，可在被测轴上贴上电阻应变片、电阻应变片的引线焊在集流环接线盘的焊点上，旋转时，轴受扭力，就会产生扭力，就会产生扭矩变形，使贴于其上电阻发生变化，通过滑环及电刷将变化有信号引出，送至相应的二次仪表放大，显示或记录。这样就可以测出被测轴所受扭矩等的信号大小。集流环内附有测速机构，测速盘上有三个检测体，轴套（轴）每转一次，三个检体分别经过测头一次，输出端感应三个脉冲讯号，其转速脉冲讯号配记录仪作记录显示用。适当调整检测体和测头间的距离L，就可调整脉冲信号的大小。测量温度用的铜环与炭刷组成铜环炭刷集流环，以传递制动时制动鼓的热电偶信号。
2.试验步骤及流程
试验台工作步骤如下：第一步，将被试制动器制动鼓（盘）通过夹具系统固定在试验台上，同时把制动片（块）固定在尾座滑移系统上；第二步，选择试验项目，并针对试验要求，调节好电机转速、飞轮组惯量、制动管路压力等试验条件；第三步，进行试验，通过传感器采集所需试验数据，并根据试验要求，在试验过程中调整试验条件；第四步，通过计算机输出试验结果，停止试验。试验流程如下：准备→磨合→第一次效能试验→第一次衰退--恢复试验→第二次效能试验→第二次衰退试验→第二次磨合→第三次效能试验→制动器磨损试验→记录。
3.结论
通过试验分析总结出了制动初速度越大，制动过程温升越大。因为初速度越大，相对来说制动时间（也即摩擦时间）越长，温升也就越大；在制动过程中，无论是气压制动还是液压制动，管路压力越大，制动减速度越大，温升也越大；制动初期，环境温度越高，温升也越大；制动器在工作过程中产生热能，其温度急剧上升，导致制动器的制动效能改变；转动惯量越大，制动时间越长，制动器温度上升快等规律。为汽车制动系统研发和生产提供更丰富、更有力、更真实的检测数据支持。
结语：
总之，以后汽车制动器试验台测温的工作可以从以下几方面进一步探究。（1）在对刹车片的温度场进行理论分析的过程中，大量的采用了忽略次要因素的方法，而且由于摩擦表面接触的不均匀性，其真实的接触面积要远小于名义接触面积且不连续；（2）在刹车片的实际工作过程中，车速、车辆负载情况、刹车片的磨损状况，以及道路状况等等一系列的因素都将对刹车片的工作温度变化情况产生很大影响。因此，可以考虑创建试验平台时，最好能对制动器实际工作状况进行更为精确的模拟。
参考文献：
[1]盛朝强，谢昭莉.基于电惯量的汽车惯性式制动试验系统的设计[J].2014.
[2]张鹏岭，周淑辉，王志中.汽车拖拉机制动器试验台惯性飞轮的基本优化组合[J].2014.
[3]赵奇平，陈汉汛.制动器性能试验智能CAD系统实现[J].2015.