关于车用制动气泵抗磨损技术分析

覃田波

摘要：本文主要对车用制动气泵抗磨损技术进一步分析和了解。近年来，汽车工业发展非常迅速，汽车的保有量和行驶速度都在快速地增长，对制动系统的要求也随之提高。

关键词：车用制动气泵；抗磨损技术；发展；原理

一、发展概述

重型商用车由于重量大，而且一般采用气压制动系统，因此对制动气压的要求非常高。若气体泄漏，将导致气压不足，严重影响车辆行驶过程的制动稳定性，并存在安全隐患。气压制动系统中气泵是关键部件，其活塞和缸套的磨损是导致漏气的主要原因之一。对于搭载气压制动系统汽车，如果气压不足，刹车时就非常容易刹不住车，气压不足被认为是汽车制动能力下降最主要的原因之一。司机踩下刹车踏板，无论是轻踩还是猛踩，一旦储气筒内的空气不能达到足够的压力，制动器上制动力矩就会不足，导致制动性能下降。而气泵漏气是导致储气筒气压不足的主要原因，气泵的活塞环和内壁的磨损是气泵漏气的主要原因之一。

现行使用的气泵材料为金属，金属滑动摩擦副在相对运动时，在摩擦力作用下会产生塑性变形，因为表面峰元会相互接触，表面氧化膜被磨破，使得新鲜金属表面被暴露，由于存在分子力作用，表面某些峰元非常容易发生连接，这就是摩擦学中的冷焊现象。冷焊后的金属，冷焊点会相互连接，造成摩擦阻力大幅度地增加，甚至整个机构直接卡死，同时金属表面容易产生大量的撕裂和碎屑。冷焊的发展过程非常快，可在非常短的时间内造成非常重大的设备失效事故，一旦出现在制动系统的气泵中，将导致漏气或卡死，制动时泵气无力、制动力不足，甚至气泵不工作，严重影响车辆安全，后果不堪设想。

陶瓷材料密度低，硬度高，热膨胀系数小，绝缘、避磁，抗污染能力强，很难与金属材料等物质发生反应，摩擦匹配性能稳定，自润滑性能好，在恶劣润滑条件甚至干摩擦下也不容易产生粘着磨损，几乎不会产生冷焊现象，摩擦力小、起尘量小，非常适用于高速重载工况。在不润滑时，陶瓷材料的耐磨性是最出色的材料之一，如果想几乎消除磨损，使用固体润滑剂可以达到此目的。但陶瓷塑性比金属差，延展性。因此，有必要对气泵缸套抗磨损技术进行深入的研究。

二、车用制动气泵构造与工作原理

下图为东风EQ1141G2重型车的制动系统示意图，由发动机驱动的气泵将压缩空气输入湿储气筒，在湿筒内压缩空气被冷却，油水分离也是在湿筒内进行的，再分别进入前后储气筒。当储气筒气压持续增大，直到被检测到达到规定值时，为了使气压稳定，气泵就会空转，不再向储气筒供气。当需要制动时，储气筒内的空气进入前后制动气室，使制动器进入工作，制动气室内建立的气压越高，制动器产生的制动力矩越大。

对于搭载气压制动系统汽车，如果气压不足，刹车时就非常容易刹不住车，气压不足被认为是汽车制动能力下降最主要的原因之一。司机踩下刹车踏板，无论是轻踩还是猛踩，一旦储气筒内的空气不能达到足够的压力，制动器上制动力矩就会不足，导致制动性能下降。而气泵漏气是导致储气筒气压不足的主要原因，气泵的活塞环和内壁的磨损是气泵漏气的主要原因之一。、

三、气泵的磨损与车辆制动性的分析

一辆汽车安不安全，其制动性有着至关重要的作用，尤其是遇到紧急情况时，一脚刹车猛地踩下去，如果汽车不能迅速做出反应减速，或轮胎出现锁死现象、车辆侧滑、跑偏、甚至侧翻，或者完全没有刹车、刹车完全失灵，这些时候都是非常危险的、后果不堪设想的，都是可能导致严重车祸的，由此可见制动性是汽车安全性的最重要的性能，作为主动安全性能，其作用通常是避免碰撞的发生，保护车内人员人生安全。各种交通事故的原因，无论是小的刮蹭、轻微的追尾，还是重大的、导致车毁人亡的碰撞、侧翻、坠桥等事故，归根结底，大部分都是因为制动性不良造成的。车速太快、司机反应太慢、制动时间太长、制动距离太长、制动器过热、制动时机械方面卡死、紧急制动时侧滑侧翻、踩刹车错踩油门等因素往往会导致交通事故，而其中大部分是因为制动性不良。

制动效能是制动性最基本的评定指标，其反映的是汽车的减速度，表示的是汽车在良好的路面上以某个速度开始制动直到完全停止，这整个过程所经过的距离。起始车速、制动器的最大制动力、制动器起作用的时间、地面附着系数、地面附着系数利用率、轮胎工况、车辆制动时的姿态等等因素，都决定着制动效能的好坏。当司机紧急刹车、猛地踩下刹车踏板时，一般气压制动系统的制动器起作用时间为0.3-0.9s或者更多，这已经是非常慢的了，这个时间在货车重载，或者有拖车、挂车时，可能会长达2s。因此，对于气压制动系统的汽车，制动器起作用的时间比较长，提高制动效能的可靠方法是保持较低的车速，以及提高制动器的制动力。当气泵出现磨损时，储气筒气压不足，直接导致制动力降低，以及制动器起作用的时间进一步延长；由于气压不足，制动力降低，制动力持续时间也相应延长，导致汽车的制动减速度降低，整个制动距离增加，因此气泵的磨损会直接导致制动效能的下降。

四、陶瓷摩擦副的磨损分析

1.陶瓷摩擦副磨粒磨损

当陶瓷材料摩擦表面发生严重磨损时，会有新鲜材料在表面暴露出来，这样就会出现新的微凸体，这些微凸体会引起另一表面产生新的磨损，由于载荷的作用，磨粒会导致表面刮伤和剥落，即磨粒磨损。磨粒在摩擦表面的摩擦方式有多种，静摩擦是最基本的方式，就是在某些时刻表面并没有发生相对运动，没有位移，但接触的两表面由于载荷等环境因素，会产生相互运动的趋势，这就形成了静摩擦，静摩擦容易产生应力集中，或者不稳定的内应力，容易导致材料产生潜在的裂纹，有催生磨损的可能；滑动摩擦是最常见的摩擦方式，由于磨粒一般质地坚硬，表面会形成更大更迅速的伤害；滚动摩擦是颗粒由于形状、载荷等因素在表面进行滚动。

2.陶瓷摩擦副剥离磨损

当摩擦表面微裂纹发展到平行于表面时，片状的较大尺寸的磨屑容易产生。剥离磨损通常出现在高载荷下，是陶瓷严重磨损的主要机理之一，其主要原因如下：一，基体与摩擦表面层之间的裂纹，在较大的切应力作用下，发生扩展，引起较严重的材料剥离；二，大体积磨屑会产生犁削作用，会形成犁削力，这种犁削力同时也会来源于表面的微凸体，导致材料发生脆性断裂。其中犁削力在高载条件时，随着摩擦进行，会变得非常大，使得更加这种断裂更容易发生；三，摩擦表面发生塑性变形，由于应力的作用超过了材料的弹性极限，使表面材料进入塑性区而发生塑性变形，同时材料表面存在微裂纹，久而久之，微裂的长度达到一定值时，材料就会脱落而剥离。

参考文献：

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