1. 简单百科
  2. 断气刹

断气刹

断气刹,即弹簧蓄能式驻车制动,是大中型汽车中常见的一种制动方式,有时也可以用在应急制动系统中。这种制动方式能够有效地简化制动装置的结构布置,同时还能够最大限度地实现汽车行业的经济效益提升。

断气刹工作原理是通过一个复合制动室完成的,通常由一个主制动分(气)室和停车制动分(气)室组成。主制动分室采用常规式膜片制动结构,停车制动分室采用弹簧储能放气制动装置。制动时,驾驶员踩下脚制动踏板,操纵脚制动双腔总阀将气体输人主(充气)制动气室,压缩空气作用在皮碗上产生推力,通过推力盘和推杆将推力作用到制动器上,从而产生制动。解除制动时,主制动气室内气体排入大气,推杆在回力弹簧作用下回到原位,从而解除制动。驻车制动时,驾驶员操纵手制动阀,将气体从储能(放气)气室排人大气,在储能弹簧作用下,活塞带动导管作用在皮碗和推力盘上,由推杆将推力输出到制动器,从而产生制动。相较于行车制动,断气刹在驻车制动和应急制动中其实就是运用了弹簧储能的原理将充气变为了放气制动。

断气刹在运用过程中,常遇到的故障包括制动失灵、制动拖滞等,具体的诊断和解决措施需要视实际情况而定。这种制动方式涉及到一些相关的标准规范包括《商用车辆和挂车制动系统技术要求及试验方法》(GB 12676-2014)以及《汽车、挂车及汽车列车的术语和定义 第1部分 类型》(GB/T 3730.1)。

工作原理

断气刹,即弹簧蓄能式驻车制动,是气压动力制动系统中所使用的驻车制动执行机构。这种系统是使用一个被压紧的弹簧来对制动器器施加制动力的。在行车时,压缩空气顶起弹簧。驻车时,只要操作一个阀开关,把气放掉,弹簧就会把后轮锁死,但要解除驻车制动,则必须建立足够的气压。通常人们所说的挂车的"断气刹",其实就是使用了弹簧蓄能制动,一旦挂车脱落,其供气管路会被扯断,车辆的气压会全部散失,弹簧蓄能制动起效,车轮抱死,从而实现停车。

结构组成

中国生产的大、中型汽车通常采用的应急制动装置,多为断气刹(储能弹簧制动器)。此外储能弹簧制动器还可作驻车制动系统的动力装置,提高驻车制动效能,简化驻车制动系统结构。通常情况下这种制动器气室的具体构造组成如下所示:

储能弹簧制动器是通过一个复合制动室完成的,它由一个主制动分(气)室和停车制动分(气)室组成。主制动分室采用常规式膜片制动结构,停车制动分室采用弹簧储能放气制动装置。停车制动分室充气压力通过管路进入气室,作用在活塞上,与弹簧的推力形成相反作用。主(充气)制动气室用于行车制动,储能(放气)气室用于驻车制动,二者作用于同一制动器上。制动时,驾驶员踩下脚制动踏板,操纵脚制动双腔总阀将气体输人主(充气)制动气室,压缩空气作用在皮碗上产生推力,通过推力盘和推杆将推力作用到制动器上,从而产生制动。解除制动时,主制动气室内气体排入大气,推杆在回力弹簧作用下回到原位,从而解除制动。驻车制动时,驾驶员操纵手制动阀,将气体从储能(放气)气室排人大气,在储能弹簧作用下,活塞带动导管作用在皮碗和推力盘上,由推杆将推力输出到制动器,产生制动。相反,将气体输入储能(放气)气室,产生推力压缩储能弹簧,则可解除制动。此外,在无气源的情况下,可调整螺杆将活塞锁在后端,也可解除驻车制动。相较于行车制动,断气刹在驻车制动和应急制动中其实就是运用了弹簧储能的原理将充气变为了放气制动。

主要特点

采用断气刹制动方式的主要优势就是能够有效地简化制动装置的结构布置,同时还能够最大限度地实现汽车行业的经济效益提升。但是应用这种制动形式的过程中需要注意的就是要保障制动系统的管路连接合理性,要将管路连接得科学、有效,这样才能够发挥出弹断气刹制动的最大优势,发挥最大作用。

一、以具体改进后的储能弹簧制动器(配 ZD160A 型储能弹簧制动室)型号为例,通常有如下特征:

(1)通常适用于总重11吨以内的气制动汽车。

(2)当汽车在行驶中因行车制动系统管路损坏或气压严重泄漏而使气压低于0.40MPa时,低压报警器报警,这时可使用应急制动器,此状态下至少可保持原来整车30%的制动能力,使汽车平稳地停车,从而提高了汽车的行驶安全性。

(3)作为手制动停车装置,使汽车载时可靠地停在25%的陡坡上,从而彻底杜绝了汽车坡道停车发生溜坡的现象,保证了停车安全性,对在山区、丘陵地带使用的车辆尤其重要。

(4)专用储气筒至少可供汽车储能弹簧制动器制动和解除制动三次,当专用储气筒气压低于0.35MPa时,不能解除弹簧制动工况,车辆不能起步,从而确保起步安全性。

(5)必要时可以人为地解除储能弹簧制动器的制动工况,并且不影响原车的行车制动和手制动系统。

二、因为消防车在重型汽车中具有普遍的代表性,以中国消防车辆弹簧储能制动作为应用案例,通常有如下特征:

在消防车辆的制动系统中,采用的是前桥以及后桥制动,同时储能弹簧制动室中的气室压力工作时为780kPa, 在弹簧放松状态下的压力大约在450~650 kPa之间。消防车辆的制动系统主要采用双管路的制动系统,同时消防车辆在驻车制动的过程中还具有应急制动以及渐进制动量大的优点。在车辆内部,驾驶员的左侧位置安装有手动控制阀的控制箱,这样的结构就是为了便于驾驶员的制动操作,让制动操作更加简便。通常情况下,大多数的消防车制动系统都是根据不同的用户针对性地进行设计,要求性能上完全满足用户的性能要求。

消防车辆制动系统的优点在于能够针对制动的接触专门设置一套辅助制动控制系统,通常意义上可以认为是两个控制开关,一套控制管路。这样设置的原因就在于能够有效地防止手动制动控制阀门失效或者是驻车制动系统严重漏气情况出现的情况下汽车还能够进行有效安全的制动。在这种情况下汽车的制动开关会直接打到开的位置, 这样制动系统的备用气体就会通过制动管路进入储能放气制动室,对弹簧进行外力压缩。这种方式的优点就是操作非常便捷,同时还能够有效地实现驻车制动的解除。在正常行驶的状态下,解除制动开关是严禁使用的,这样主要是为了防止出现汽车行驶安全事故,这一点需要在汽车行驶过程中格外重视。当制动系统中的制动气压不足的情况下,储能放气制动室就不能够产生汽车制动所需要的压力,汽车就不能够正常行驶,驾驶员需要对制动气压进行补充,这样也在很大程度上保障了汽车的正常行驶安全性能。

但弹簧储能断气制动形式最主要的缺点在于能够对制动蹄片的寿命有一定的影响,最主要的还是能够缩短其使用寿命。这主要是由于储能放气制动室的内部压力不足时,气压室的压力也会相应地下降,当压力值下降到480~550 kPa 之间时,压力就不足以实现对制动弹簧的压缩,因此这个时候驻车制动会自动开始动作,引发车辆的侧滑。

常见故障分析

制动失灵

原因分析

由构造及工作原理可知,弹簧储能制动器仅是在气压制动气室上,以轴向重合增设了一个弹簧储能装置,它以气压制动为基础单施行驻车制动时,还是利用原气压制动进行制动。不使用驻车制动时,是靠供气系统提供的压缩空气压力将储能弹簧压缩,使其储存制动能量。当单独施行驻车制动时,扳动手控制动控制阀将压缩气体放掉使气体压力消失,这时储能弹簧便释放所储存的弹性能量,通过制动气室推动制动臂摆动,凸轮轴上的制动凸轮将制动蹄撑开而产生制动。若制动不灵,显然是储能弹簧弹力减小或弹簧在施力过程中阻力较大,消耗弹簧储存能量,因而作用在制动疏上的有效能量减少,引起制动不灵。具体分析如下:

(1)传力螺杆调整不当由于传力螺杆旋出过多,储能弹簧释放能量时受到约束,而使弹簧的能量不能完全释放,则驻车制动气室推杆工作行程减小,自由行程增大,引起制动蹄压向制动鼓的力也减小,即制动不灵。

(2)摩擦阻力的影响车轮制动器的凸轮轴与衬套、制动蹄与支承销锈涩,引起转动时阻力增大。这些摩擦阻力均会耗去弹簧所储存的部分能量,故作用于制动蹄的正压力会减小,致使制动力矩减小而造成制动不灵。

(3)储能弹簧疲劳解除制动后,储能弹簧会长时间处于被压缩状态,而使弹簧产生残余变形,即自由长度变短,弹力减小,致使制动不灵;若使用过久制动次数增加,弹簧的疲劳程度也增加,易引起折断,导致制动失灵。

诊断与排除

(1)检查传力螺杆的旋出情况若传力螺杆旋出过多,则表明是制动不灵的故障所在,应重新调整。

(2)检查车轮制动器踩下制动踏板使车轮制动,然后在放松制动踏板时注意观察制动臂的回位情况。若制动臂回位缓慢,说明车轮制动器摩擦阻力较大,多是引起制动不灵的原因,应进行除锈润滑。

(3)检查储能弹簧弹力检查弹簧弹力时,可用置换法进行对比。即换用技术状况良好的复合制动器总成,若制动不良故障消除,说明旧弹簧弹力不足引起制动不灵,应予以更换。

制动拖滞

原因分析

由储能弹簧驻车制动器的构造及其工作原理可知,若完全解除制动,须靠进入驻车制动气室的压缩空气的压力来克服弹簧张力,将活塞及弹簧压缩至解除制动位置。如果发生制动拖滞,多是压缩空气的压力过小而不足以克服储能弹簧弹力,致使制动拖滞。

驻车制动气室压缩空气压力减小的具体原因主要有:

(1)供气装置供气不足由于空气压缩机的技术状况变差而造成供气能力降低;此外,供气系统漏气,也是造成驻车制动气室气压降低原因。

(2)驻车制动气室的活塞密封不良而漏气,使气压降低。

(3)手控制动阀损坏不能将驻车制动气室的气路接通,使驻车制动气室得不到压缩空气,不能克服储能弹簧的弹力,而发生制动不能解除。

诊断与排除

(1)若行车时,感到阻车逐渐增大或自动将车刹住,观察气压表,气压显著下降,则表明驻车制动气室的压缩空气漏掉而压力压降所致。应进一步查清漏气部位,并针对漏气原因予以排除。

(2)如果驻车制动控制手柄置于解除制动位置时,制动有拖滞,说明手控制动阀有故障,没有将驻车制动气室的气路接通所致。应进而查明并对症排除。另外,若查得四轮均有制动拖滞现象,说明故障在行车制动系统的制动阀:若查得后轮单轮有滞动故障,说明引起制动原因在车轮制动器。应进而查明并针对故障情况进行排除。

应用领域

断气刹主要出现在交通运输领域中的大中型汽车上,常运用于车辆的驻车制动和应急制动系统中。

相关规范

断气刹相关标准规范主要可参考《商用车辆和挂车制动系统技术要求及试验方法》(GB 12676-2014)以及《汽车、挂车及汽车列车的术语和定义 第 1 部分 类型》(GB/T 3730.1)。

参考资料

商用车辆和挂车制动系统技术要求及试验方法.国家标准全文公开系统.2024-11-06

GB/T 3730.1《汽车、挂车及汽车列车的术语和定义 第 1部分 类型》.技术文件.2024-11-06