汽车制动高温失效对策研究

张伟

摘要：本文对汽车交通事故的现状进行了简单的介绍。对引起汽车交通事故的原因做了简单阐述，对主要原因制动高温失效做了重点分析，并提出了解决的方法。

关键词：交通事故制动失效高温失效

20世纪90年代以来，我国的公路建设进入了一个崭新的时期，截至2015年底，我国机动车保有量突破2.8亿辆，全国公路通车总里程达到457万公里。不断扩张的道路网也在吞噬着宝贵的土地资源。另外，最为严重、最为明显的就是交通事故的频繁发生。由于各种因素，导致我国交通事故死亡人数居高不下，每年死于交通事故的人数达到10万以上，居世界第一位。而山区重载车辆由于制动失效导致的交通事故又占了非人为因素交通事故的绝大部分。

一、制动失效定义

制动失效指的是由于制动器不能正常工作而引起的制动效能明显下降的现象。通俗地讲，就是我们常说的刹车失灵。

二、造成制动失效的原因

1、磨损：鼓式制动器的制动主要是靠汽车上的非旋转元件—制动蹄片与旋转元件—制动鼓相互摩擦而使车辆制动。在正常的行车过程中，两者之间留有一定的间隙，是不接触的，如果间隙之中存在有杂物，例如沙子，在制动过程中就会导致制动蹄片的磨损，时间久了，就会影响汽车的制动性能。

2、制动器进水：汽车在下雨天或泥泞的路面上行驶时，制动器摩擦表面会浸水，会因水的润滑作用而使摩擦系数急剧减小而发生所谓的“水衰退”现象，同时也有部分泥沙、污泥等进入制动器工作表面，对制动器的摩擦片表面有着磨损的作用。

3、制动器发热（即高温汽车制动失效）：就是汽车由于高温条件下所引起的汽车制动系统各个部件工作性能的下降或不稳定而引发的汽车制动性能下降的现象。

综合上述三个导致制动失效的原因，磨损可以经常检查更换，制动器进水产生的“水衰退”现象对制动失效的影响非常小，而制动器发热则是制动失效的最常见和最恶劣的原因。因此，制动器发热失效是行车中最需要解决的一个重大问题。

三、汽车制动高温失效

当汽车下长坡连续使用制动或高速行驶时采取紧急制动时，制动器的工作温度会上升过高，由于机械、物理、化学三种因素的作用，制动器的摩擦系数会变小，使得摩擦力矩显著降低，从而使汽车的制动效能明显下降，这种现象称作制动效能的热衰退。

从能量观点看，汽车的制动过程是将汽车的机械能（动能和势能）的一部分或全部，通过制动器的摩擦转化为热能，并向大气耗散的过程。能量的这种转换和耗散就使汽车制动器摩擦发热，温度升高，摩擦系数下降，并产生磨损，从而影响汽车的制动性能和制动器寿命。

鼓式制动器中常以石棉摩擦材料做摩擦片，以铸铁材料做制动鼓。在摩擦片里含有大量的有机化合物，这些化合物在生产过程中被固定下来。在制动过程中，只要制动器的温度不超过摩擦片的最高工作温度，制动效能就会相对稳定。在制动过程中，当摩擦副温度升高到一定程度时，石棉摩擦材料中的有机物会开始气化，分解出一些气体和液体，在挤压界面上产生挤压力，降低了有效接触压力，当其温度超过300℃后，石棉分解出焦油状物，在摩擦表面起到润滑作用，使摩擦片摩擦系数就会出现非稳定的大幅下降，出现热衰退现象，而在温度达到800℃时，石棉就会脱去结晶水而分解，助长了热衰退现象。这主要是因为摩擦片里的有机化合物受热分解，所产生的气体和液体析出，并存在于摩擦片和制动鼓之间，起着润滑膜的作用，导致摩擦系数变小。即使在相同踏板力的作用下，摩擦力矩也会显著降低。此外制动鼓或者制动盘的材料成分、质量、金相组织、硬度以及制动鼓或制动盘的结构对其热衰退也有一定的影响。制动过程中，如果制动鼓或者制动盘的温度上升过高，将会受热膨胀、软化甚至其金相组织也发生变化。一般情况下是随着温度的升高，摩擦系数增加，当到达最大值时，温度继续升高，摩擦系数反而下降；另一方面，制动鼓受热膨胀，使制动鼓或制动盘与摩擦片间的间隙增大，制动时的踏板行程也相应增长。导致制动器的灵敏性下降，制动鼓或制动盘软化，金相组织发生变化，或者制动鼓或制动盘与摩擦片表面之间配对材料的性质发生改变，也是导致制动效能下降的原因之一。

四、基本的解决方法

防止汽车制动鼓温度过高的方法有很多，最常用的主要有以下几种。

1、把汽车放在阴凉的地方，自然降温。这是最简单的方法，不需要任何附加装置就能够实现制动鼓的降温。

2、尽量少利用制动，采取中低速行车，提早动作因为紧急制动会对汽车制动系和整个汽车地盘产生巨大的破坏作用。还可以采用辅助制动，如：排气制动、汽车缓速装置等。

3、禁止超载。随着汽车技术的发展，汽车不断向着高速重载方面发展，在此条件下的频繁制动，或长时间制动对汽车制动鼓的使用寿命提出了新的挑战。目前，重型汽车的制动器基本上以机械式摩擦制动的方式为主。其中后桥所承担的负荷制动却分别占了整车制动负荷的60%-70%。可以说，后桥制动器性能的好坏关系到整车制动性能的好坏。而如果车辆超载，再加上频繁制动，会造成制动力矩的负荷明显增大，制动器升温明显加快，可使制动器摩擦副的温度达300℃-400℃，有的甚至高达900℃，此时制动器摩擦副的摩擦系数会急剧下降，使制動效能迅速下降而发生热衰退现象。我国超载现象十分严重，重型载重车辆制动鼓提早失效现象严重。比如陕西重汽生产的斯太尔汽车标准载重为8吨，但经过改装后能载80吨以上，东风153通过改装后，承载一股在30-100吨，由于制动力矩大且制动频繁，制动鼓的负荷很大。而且在矿区一般是道路不平，山高路陡，对制动鼓的破坏特别大，加快了制动鼓的早期失效。

4、采用制动器降温措施。汽车在行驶过程中不可能不利用制动，尤其使在车流量比较密集的城市道路和山區道路上，经常会频繁地用到制动。频繁制动或长时间刹车，制动鼓的温度可以达到900℃以上，在我国现在一般是采用自动淋水降温装置。此装置虽然优缺点皆有，但自从有了此装置后，大大降低了我国山区道路的事故发生率。

总之，在山路漫长的我国南方地区，我们通过以上的各种措施，可以大大的减少重载车辆交通事故的发生几率，挽回数以亿计的财产和生命的损失。