装载机制动液的选型与应用研究

林博++梁浩++谭明锋

摘要：文章对DOT3和DOT4制动液的关键理化性能、吸湿性、整机制动性能等进行了系统的考察，结果表明：DOT3与DOT4制动液吸湿速度差异不大，但DOT4湿式沸点明显高于DOT3。根据实际测试数据，装载机频繁制动时制动液的温度可达160～180 ℃，采用DOT4制动液的制动效果优于DOT3，并对DOT3、DOT4的更换标准提出了建议。

关键词：制动液；装载机；工程机械

中图分类号：TE626.38文献标识码：A

0引言

目前轮式装载机行车制动系统分为干式制动和湿式制动两种，干式制动采用气顶油钳盘式制动器。制动时，压缩空气通过气制动阀控制进入加力器，推动活塞运动使制动液产生高压，从而使夹钳端产生制动效应。干式制动利用自然通风冷却，所以冷却效果差，在重载及频繁制动情况下，特别是夏天环境温度高时，有可能发生制动液气化、制动系统失灵等问题。

制动液作为传递能量的工作介质，其性能的好坏直接关系整车的制动性能和驾驶安全。目前汽车行业对于制动液性能的研究和测试较为成熟，ISO和我国的制动液标准也是针对道路车辆制定的[1-3]，国内外公开的文献中对于工程机械制动性能的测试和报道几乎没有，本文对DOT3和DOT4制动液的关键理化性能、吸湿性、整机制动性能测试等进行了系统的考察，以期对工程机械行业制动液的选择和使用提供有益的借鉴和参考。

1理化性能测试

国内轮式装载机基本上采用DOT3制动液，少数使用DOT4制动液。选取了国内主流品牌的DOT3、DOT4制动液进行理化性能测试，其中平衡回流沸点、湿平衡回流沸点和蒸发性能是衡量制动液高温性能的重要指标，具体检测结果见表1。

检测结果表明所有制动液性能均符合《GB 12981-2012机动车辆制动液》的技术要求。其中平衡回流沸点（以下简称干式沸点）均高于国标要求30 ℃以上，湿平衡回流沸点（以下简称湿式沸点）高于国标要求约10 ℃以上。某个品牌的DOT3干式沸点已经超过了DOT4，但是DOT4的湿式沸点普遍比DOT3高10 ℃以上。DOT3、DOT4制动液的蒸发性能无明显差异。表1制动液理化性能测试

检测项目平衡回流沸点/℃湿平衡回流沸点/℃SH/T 0430-1992GB 12981-2012

附录C蒸发性能（（100±2）℃，（168±2）h）蒸发损失（质量分数），%残余物性质残余物倾点/℃GB 12981-2012 附录H国标要求

DOT 3：≥205

DOT 4：≥230DOT 3：≥140

DOT 4：≥155≤80

用指尖摩擦时，沉淀物中不含有颗粒砂粒和磨蚀物≤-5

DOT 3品牌1231.0154.078.9残液无砂粒或磨蚀物<-5品牌2250.0153.573.1残液无砂粒或磨蚀物<-5品牌3270.0149.573.2残液无砂粒或磨蚀物<-5DOT 4品牌4263.0163.062.8残液无砂粒或磨蚀物<-5品牌5266.0167.078.4残液无砂粒或磨蚀物<-5品牌6264.0167.072.4残液无砂粒或磨蚀物<-5品牌7267.0166.073.2残液无砂粒或磨蚀物<-5

2吸湿性测试

由于DOT3和DOT4的主要成分为醇、醚类物质，自身吸水性较强，水分的增加会显著降低制动液的沸点，增加制动高温时制动液气化的风险。为了考察制动液的吸湿速度，在同等条件下（环境温度20 ℃，湿度为65%）考察了两种制动液吸收的水分随时间的变化（图1），DOT3的初始含水量比DOT4略高，但是从曲线的斜率来看两者的吸湿速度并无明显差异。

测试了不同水分含量对制动液沸点的影响（图2）。数据显示水分含量对于DOT3沸点的影响较大，同等水分含量下DOT4沸点比DOT3要高约10～20 ℃，最高相差29 ℃。根据对客户的走访调研结果，如果超过两年不更换制动液，75%以上的DOT3制动液的吸水量超过3%，沸点将会比新制动液的沸点下降100 ℃以上，使用过程中极可能存在气阻、制动效果差等情况，应当进行更换。

3整机制动性能测试

为了评估在极限工况下的制动性能，分别对DOT3和DOT4制动液进行了整机制动性能测试。测试前将制动系统更换为全新制动液，DOT3选取表1中品牌3进行测试，DOT4选取表1中品牌7进行测试。

具体测试方案：如图3所示，装载机额定载荷5 t，在试验场地内划定15 m的距离作为测试时装载机的加速距离。测试时在规定的加速距离内装载机大油门起步行驶，到划定的前进制动线时，油门保持不变，踩制动踏板使整机停止，然后挂后退档大油门使装载机整机后退，到划定的后退制动线时，油门保持不变，踩制动踏板使整机停止，重复以上动作循环，直到制动液温度平稳或制动失效（制动距离变长），最长测试时间为2 h。测试环境温度为10～15 ℃，采集前、后桥的制动液温度、压力，以及整车行驶速度。温度传感器、压力传感器安装位置如图4所示。

试验过程中，制动正常情况下压力为10～12 MPa，DOT3制动液测试到90 min左右时，装载机前桥的制动压力下降至约7 MPa见图5。后桥制动液压力全程保持在11 MPa左右，持续稳定。从制动液温度曲线来看，前桥制动液温度上升至153 ℃后基本稳定，103 min时制动液的最高温度达161 ℃，后略有下降见图6。后桥制动液温度持续上升，最高温度为144 ℃见图7。选取了测试前期、中期和后期的5个制动循环，并且根据制动时间和车速计算得出制动距离见表2，接近105 min时，制动距离超过11 m，表明制动系统失效。整个测试过程达到110 min时因为制动失效，测试中止。

定在11 MPa左右。前桥制动液温度持续上升达180 ℃后基本保持稳定，直到试验结束。后桥制动液温度一直上升到约160 ℃后保持稳定，如图8～图10所示。

表3列出了DOT4制动距离的计算结果，整个试验过程约140 min，制动距离无明显变化，整车制动正常。对比表2和表3的数据可知，与DOT3相比，DOT4的制动响应速度更快，制动距离更短。

4结论

（1）DOT3与DOT4制动液吸湿速度差异不大，DOT4湿式沸点明显高于DOT3。

（2）极端恶劣工况和持续频繁制动时，采用DOT4制动液的制动效果优于DOT3。

（3）频繁制动时装载机制动液温度高达160～180 ℃，根据制动液沸点与水分含量的关系，DOT3制动液中水分含量超过2%，DOT4制动液中水分含量超过3%时，应当进行更换。

参考文献：

[1] 杨惠君，王成勇.解析新版ISO 4925：2005制动液国际标准[J]. 润滑油， 2007，22（1）： 60-64.

[2] 颜自力.制动液标准的发展[J]. 石油商技， 2004， 22（2）： 41-47.

[3] 姜林.我国合成制动液的技术和质量状况[J]. 润滑油， 2007，22（3）： 11-14.收稿日期：2016-06-30。