别拉斯7548D、SGA3722汽车制动时方向稳定性的研讨

杨生俊

（凉山矿业股份有限公司， 四川会理 615146）

凉山矿业拉拉公司露天矿山的运输设备，是载重42吨的别拉斯7548D矿用汽车和首钢SGA3722矿用汽车。矿用汽车由于载重吨位大、制动距离长、行驶的道路经常改变、路面凸凹不平、坡道长、坡度大、弯道多，转弯半径小等的作业环境而明显区别于公路车辆的行驶[1]。而且随着露天向下延伸、车辆役龄时间长导致车况性能下降，汽车制动性下降，客观上给制动时方向稳定性带来不利因素。

在制动过程中，保持汽车直线行驶及按预定曲线行驶的能力，称为汽车制动时方向稳定性，汽车制动稳定性的丧失，严重危及行车安全[2]。

汽车制动时方向稳定性的主要表现：一是制动时方向跑偏，即制动时汽车自动向左或向右偏驶；二是制动时侧滑，即前轮或后轮发生横向位移。

1 制动跑偏跑偏

1.1 制动跑偏的表现

制动跑偏一般可分为：时左时右的跑偏、突然跑偏、有规律的单向跑偏。

1.2 制动跑偏原因与预防措施

行驶中时左时右的跑偏，一般一侧转向节臂铜套磨损、同轴左右轮胎磨损严重不均，附着系数相差太大，特别是后轮内外轮胎直径不相等时，会导致各轮的制动力不平衡，车轮向直径小的一边跑偏的现象。

突然跑偏，一般是制动系统或减震附件（三角平衡块、前后扭力杆、悬挂缸）突然发生故障[3]；如因某侧车轮制动管路突然漏气、或某侧悬挂缸漏气漏油、某侧制动分泵活塞不回位以及活塞推杆变形、扭力杆断及联接销轴断、三角平衡块牵引销断等，从而使车辆一侧抱死、一侧拖滑，以及车桥突然发生位移，质心偏移导致两边车轮制动力不均衡跑偏。

有规律的单向跑偏，是最常见的跑偏，由于车辆在运行中制动鼓与摩擦带的磨损差异、制动蹄销与凸轮轴磨损差异等因素，导致制动器间的接触面积和接触位置不可能完全相同，导致制动力矩不同。

从制动跑偏的机理看[4]，矿用汽车的制动跑偏、主要是轮胎直径差、转向系统和减震（悬挂装置）、前后桥固定装置、磨损、断裂是质心偏移等因素，使左右轮制动力矩不平衡跑偏。因此防止制动跑偏，首先发现问题、及时消除制动系统、以及转向系统和减震（悬挂装置）等不正常技术状况，经过维修调整。制动跑偏的汽车严重威胁着交通安全，特别是点刹、缓刹跑偏还增加了驾驶员的劳动强度。

2 制动侧滑

2.1 制动侧滑表现

矿用汽车制动时的方向稳定性的另一种表现为制动时的侧滑。

前、后轴同时抱死侧滑的可能性较少，往往是某一车轴先开始抱死侧滑。

后轴抱死侧滑工况。即后轮抱死、前轮仍自由滚动。则后轴在侧向力作用下发生偏离，在方向盘固定不动的情况下（转向角不变），因后轴侧偏产生的离心力与后轴偏离角方向相同，导致汽车甩尾，甚至急转、360°调头，因此后轴侧滑是一种不稳定、危险状况，驾驶员可超后轴侧滑方向适度回转方向，让回转半径增大，从而减小惯性力见图1。

前轴抱死侧滑，即前轮抱死、后轮仍自由滚动。则前轮在侧向力作用下发生偏离，因前轴侧偏产生的离心力与偏离角方向相反，前轴侧偏产生的离心力起到减弱或阻止前轮滑移的作用，前轴抱死侧滑，汽车失去转向操纵，但制动力与制动作用还是存在的,车辆基本处于稳定状态见图2。

图1 后轴制动侧滑Fig.1 Rear axle slips when braking

图2 前轴制动侧滑Fig.2 Front axle slips when braking

前、后轮同步临近抱死，是一种理想的制动工况。此时使前、后轮都处于接近抱死滚动状态，即避免危险的后轴侧滑，又可以确保制动时的方向稳定性。但制动时前后车轮都被完全抱死，则因没有侧向反作用力来抵抗汽车受到的侧向力，车辆不能维持汽车直线行驶，很可能发生侧滑或急转，汽车失去控制，极易发生交通事故，因为矿用汽车缺乏ABS或ASR防滑系统，以及比例感载阀控制系统，运行中总是有一轴车轮领先抱死滑移，所以在附着系数较低的路面驾车需特别小心。

2.2 侧滑的原因预防措施

从侧滑机理看出，汽车行驶中制动时，车轮与地面之间会产生与车辆行驶方向相反的制动力Fa,此时汽车受到的侧向力(如道路的横向坡、转向时的离心力、侧向风等)，则地面强加给轮胎一个切线反力Fb，而轮胎的附着力Fψ就是轮胎一个切线反力的极限值：即Fψ=Fbmax=Fcψ，见图3。车轮抱死滑移的根本原因，就是制动力Fa大于附着力Fψ。

图3 制动车轮受力分析Fig.3 Force analysis of brake wheel

在车辆载荷一定的情况下，附着系数的大小ψ，就决定了附着力Fψ的大小。而附着系数ψ取决于路面材料、路面状况、轮胎的结构、轮胎的材料与花纹、车轮的运动状况、车辆行驶速度等因素。下面就从轮胎花纹、轮胎气压的、车速对附着力的影响来阐述对车辆侧滑的影响。

2.2.1 轮胎花纹的影响、

为了提高轮胎与地面的附着力，减少与防止轮胎在路面打滑，轮胎设计了各种花纹，以适应不同的路面工况。目前矿山采掘剥离处于凹陷露天，作业环境发生巨大变化，场地及道路到处是爆破后产生的砾石、车辆重载爬坡、弯道多，因此轮胎的选择上不仅要有极好的牵引性能，而且具有较好的抗撕裂、抗穿刺、耐切割性能，而且轮胎的附着性能要高。而21.00-33PR36（E4）轮胎，E4花纹轮胎比E3花纹轮胎，具有较深的花纹，属于深花纹轮胎。轮胎花纹愈深，则花纹块接地弹性变形量愈大，由轮胎弹性迟滞损失形成的滚动阻力也将随之增加，油耗上升，也不利于轮胎散热，但目前露天现场运输距在1.8km～2.8km，短距离的运输对胎温的影响不大，但较深的轮胎花纹，有利于提高轮胎的排水能力，及时排除轮胎与地面的水膜液，同时减少轮胎的“滑水现象”，从而是轮胎的附着系数增加，同样增加轮胎与地面的接触面积，使得轮胎的附着力增加，减少侧滑的危险。

2.2.2 气压的影响

河南“风神”牌21.00-33 PR36（E～4深花纹）轮胎，规定标准气压为0.65Mpa。正对不同季节，车间从20几年不同季节轮胎的修补数量、摸索的探索，每年干风季节，气压保持在0.6 Mpa～0.65 Mpa。在雨季适当的减低气压，气压在0.57 Mpa～0.0.60 Mpa。适当降低轮胎气压，可使轮胎轮胎的下沉量和接地面积湿度增加，轮胎的附着力增加，但轮胎气压过低，会相应的增加轮胎的滚动阻力，轮胎与地面的摩擦加剧，胎温上升快，爆胎的几率大、以及油耗增加；适度的见底胎压，可有效降低制动侧滑事故。

2.2.3 速度的影响

一般情况是随着车速的增加，轮胎附着系数则降低。尤其为防治路面扬程，路面随时洒水降尘，由于矿山公路沥水效果差，坡道积水、路面湿滑，路面附着系数降低，附着力相应降低，处在潜在的侧滑.降低了车速，轮胎有充分时间将泥水挤出，以保持有较高的附着系数。

由于路面附着系数很低，从矿用汽车行车安全着眼，驾驶员在湿滑路面上的驾驶车辆时，应降低车速行驶[5]。

3 结论

通过对矿用汽车制动跑偏、侧滑的原因分析，驾驶员在行车中遇到制动跑偏时，及时维修消除故障；在行车中遇到制动侧滑时，马上松开油门，降低车速，不要猛踩刹车，以免轮胎被抱死而做纯滑动，附着系数降低、附着力下降，对已经产生侧滑马上松开刹车，使方向盘能够重新控制汽车。因此驾驶员应熟悉矿用车辆技术状况、矿山道路的特点,严格按矿用汽车驾驶员安全操作规程操作，就可减少及避免车辆侧滑与跑偏事故的发生。

[1]李天成.现代矿山采矿机械设备使用技术手册[M].北京:北京矿业出版社，1991.

[2]蔡果.汽车制动跑偏和制动侧滑安全分析[J].内蒙古公路与运输,2000(2):28-29.

[3]国家经贸委安全生产局.矿用汽车驾驶员[M].北京：气象出版社，2006.

[4]张文明，熊万武.矿用汽车故障诊断.北京[M].机械工业出版社，1997.

[5]冶金工业部矿山司.矿用汽车管理手册[M].南京：东南大学出版社，1991.