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通风划线钻孔盘式制动部件结构设计

项目分类:制动器 发布时间:2022-03-03 ID:569331
  • 通风划线钻孔盘式制动部件结构设计

  日常做整车底盘制动系统匹配时,盘式制动器的散热性能、摩擦接触均匀性是绕不开的核心指标,这款带定向排布钻孔的通风式制动盘结构,主要适配乘用车辆的前轮制动回路,也可根据载荷参数调整后用于轻型商用车辆的制动系统。从实际装车场景来看,车辆在连续下坡、频繁启停的城市拥堵路况,或是赛道激烈驾驶工况下,制动过程中摩擦片与制动盘摩擦产生的大量热量如果不能快速散出,很容易引发热衰退,导致制动踏板脚感变软、制动距离拉长,严重时还会出现制动盘热变形引发的方向盘抖动问题。这款制动盘采用双层通风道结构,两层摩擦面之间预留了径向的通风导流空间,车辆行驶时迎面气流可以顺着通风道快速穿过,带走摩擦产生的热量,相比实心制动盘,连续制动工况下的盘面温度可以降低15%-20%,有效延缓热衰退出现的阈值。

  盘面的钻孔排布并非随意设置,每一组斜向排列的钻孔都顺着制动盘旋转方向做了角度优化,一方面钻孔可以在制动过程中刮除摩擦片表面磨下的粉尘,避免粉尘在摩擦面之间形成磨料层加剧摩擦片的异常磨损,另一方面钻孔边缘可以在制动初期快速划破摩擦面之间的水膜,解决雨天行车时制动盘沾水导致的第一脚制动疲软问题,提升湿滑路面的制动响应速度。需要注意的是,钻孔的直径、深度以及排布密度都经过受力校核,不会因为钻孔过多导致盘面结构强度不足,在正常制动载荷下,盘面的应力集中系数控制在材料许用应力范围内,避免长期使用后出现盘面开裂的问题。

  从安装边界来看,制动盘中心的定位凸台与轮毂轴头采用间隙配合,配合公差控制在H7/g6区间,保证安装时的同轴度,避免装车后出现制动抖动;中心周围的四个安装螺栓孔采用均匀圆周排布,孔位的位置度公差控制在0.05mm以内,匹配对应车型的轮毂螺栓规格,安装时螺栓的拧紧力矩需要按照整车厂的规范执行,避免力矩不均导致制动盘安装偏斜。摩擦面的端面跳动量控制在0.03mm以内,厚度差控制在0.01mm以内,这两个参数直接决定了制动时踏板是否会出现弹脚、方向盘是否抖动的问题,建模时已经把这些形位公差的要求融入到尺寸标注逻辑里,后续做工程图转换时可以直接调用对应公差。

  设计过程中还考虑了摩擦片的磨损匹配,制动盘的摩擦面宽度比对应摩擦片的宽度单边宽出2mm,避免摩擦片在制动分泵回位偏移、悬架跳动导致的位移情况下,出现摩擦片边缘啃噬制动盘台阶的问题;制动盘的帽部高度也就是安装面到摩擦面的轴向距离,严格匹配对应车型的转向节安装位置,避免装车后出现制动盘与防尘罩、轮毂轴承干涉的问题。通风道内部的导流筋采用径向直筋加局部斜向导流的组合结构,既保证了通风道的结构刚度,避免高速旋转时通风道出现共振异响,又能引导气流在通风道内形成紊流,提升热交换效率。

  从材料选型的匹配角度,这类钻孔通风盘一般采用灰铸铁HT250材质铸造,经过时效处理消除内应力后再进行机加工,盘面的硬度控制在HB180-220之间,硬度均匀性偏差不超过HB20,保证摩擦片与制动盘的磨损速率匹配,不会出现制动盘过度磨损或者摩擦片异常消耗的问题。建模时还原了铸造圆角、加工退刀槽等工艺细节,比如通风道与摩擦面连接位置的铸造圆角控制在R3-R5,避免铸造时出现应力集中导致的冷裂问题,安装螺栓孔的倒角为1×45°,方便安装时螺栓顺利导入,也避免孔口边缘的毛刺影响安装贴合度。

  在做制动系统匹配计算时,这类制动盘的有效制动半径是核心参数,直接决定了制动力矩的输出大小,建模时已经把摩擦面的有效工作半径范围做了明确标识,后续匹配制动分泵缸径、摩擦片摩擦系数时,可以直接提取该参数进行制动力矩核算,保证车辆在满载工况下的制动效能满足法规要求。另外盘面的钻孔深度没有钻透通风道内层,避免通风道内的气流从钻孔处泄漏影响散热效率,同时也保证了内层摩擦面的结构完整性,不会因为钻孔导致内层强度下降。

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