試論汽車剎車系統(tǒng)機(jī)械故障與維護(hù)

李友良

廣東省輕工業(yè)技師學(xué)院 廣東省廣州市 510300

1 引言

作為汽車的重要組成部分，剎車系統(tǒng)能否正常工作，直接關(guān)系到汽車的使用安全。在剎車系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，汽車將存在安全隱患。而實(shí)際汽車剎車系統(tǒng)機(jī)械故障較為隱蔽，在檢修維護(hù)過程中難以確定故障原因，造成故障因無(wú)法徹底排除而一再發(fā)生。因此，還應(yīng)加強(qiáng)汽車剎車系統(tǒng)機(jī)械故障研究，以便提出科學(xué)維護(hù)措施，使汽車故障得到有效排除。

2 汽車剎車系統(tǒng)機(jī)械故障現(xiàn)象分析與判斷

一輛捷達(dá)在行駛約2800km時(shí)發(fā)生制動(dòng)故障，車速達(dá)到60km/h以上后踩制動(dòng)踏板出現(xiàn)方向盤明顯抖動(dòng)現(xiàn)象。對(duì)制動(dòng)盤進(jìn)行更換后，故障消失，但行使約3000km后再次發(fā)生制動(dòng)抖動(dòng)故障，在顛簸路面進(jìn)行制動(dòng)踏板踩踏車身輕微晃動(dòng)。結(jié)合剎車系統(tǒng)工作原理可知，汽車采用盤式制動(dòng)器，剎車系統(tǒng)由剎車油泵、剎車卡鉗、剎車圓盤等部件構(gòu)成。剎車時(shí)，駕駛員踩下踏板將向剎車油泵施加壓力，使帶有壓力的液體經(jīng)過管路傳遞至車輪剎車卡鉗活塞上。由剎車油對(duì)卡鉗內(nèi)的活塞進(jìn)行推動(dòng)，使制動(dòng)片壓向剎車盤，將剎車盤夾緊，能夠起到制動(dòng)作用。在剎車盤之間，安裝有ABS防抱死電子設(shè)備，通過輪速感應(yīng)器傳遞的脈沖變動(dòng)對(duì)車輪運(yùn)行狀況進(jìn)行掌握，在車輪有可能發(fā)生抱死時(shí)向電磁閥發(fā)出指令，利用快速開關(guān)實(shí)現(xiàn)剎車控制，達(dá)到調(diào)整轉(zhuǎn)速的目標(biāo)，在控制車輪的同時(shí)，達(dá)到最大剎車力量[1]。因此在ABS防抱死電子設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，有可能由于無(wú)法實(shí)現(xiàn)制動(dòng)方向穩(wěn)定控制造成制動(dòng)抖動(dòng)故障的發(fā)生。而采用X431汽車檢測(cè)儀對(duì)汽車ABS剎車防抱死系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)油壓電磁閥、四輪轉(zhuǎn)速等均未出現(xiàn)故障碼，因此可以初步排除剎車系統(tǒng)電子故障，判斷抖動(dòng)現(xiàn)象由剎車系統(tǒng)機(jī)械故障引發(fā)。

3 汽車剎車系統(tǒng)機(jī)械故障原因分析與確認(rèn)

剎車系統(tǒng)制動(dòng)抖動(dòng)為常見故障現(xiàn)象，如果由機(jī)械故障引起判斷起來(lái)相對(duì)困難。而制動(dòng)抖動(dòng)不僅會(huì)影響汽車駕駛舒適性，更會(huì)引發(fā)汽車安全事故，因此還要掌握故障現(xiàn)象和形成機(jī)理，以便對(duì)故障原因進(jìn)行準(zhǔn)確判斷與分析。

3.1 故障發(fā)生機(jī)理

剎車時(shí)方向盤抖動(dòng)可能由多種因素引起，但根源在于制動(dòng)過程中產(chǎn)生了制動(dòng)力矩波動(dòng)。而制動(dòng)力矩來(lái)與制動(dòng)器，發(fā)生的振動(dòng)主要來(lái)源于固定件和旋轉(zhuǎn)件之間的相互作用，另外也可能由輪胎與地面相互作用引起。在剎車系統(tǒng)發(fā)生振動(dòng)時(shí)，能量會(huì)從地面經(jīng)過彈性輪胎傳輸至車輪懸架和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，達(dá)到一定程度將導(dǎo)致系統(tǒng)產(chǎn)生負(fù)阻尼，引發(fā)轉(zhuǎn)向盤擺動(dòng)。而振動(dòng)能量大小除了與輪胎特性和地面摩擦系數(shù)有關(guān)，也與懸架系統(tǒng)彈性體震動(dòng)特性和轉(zhuǎn)向動(dòng)力學(xué)特征參數(shù)有關(guān)。因此在出廠時(shí)，需要完成輪胎特性對(duì)轉(zhuǎn)向盤擺振影響驗(yàn)證。除了輪胎，懸架系統(tǒng)彈性體震動(dòng)特性也將引起制動(dòng)抖動(dòng)，在制動(dòng)力矩波動(dòng)較大、軸承間隙過大或旋轉(zhuǎn)件不平衡情況下，將導(dǎo)致轉(zhuǎn)向盤和車身均發(fā)生抖動(dòng)。造成抖動(dòng)的原因主要分為剎車油泵油壓變動(dòng)、剎車盤厚度差超限和剎車盤跳動(dòng)[2]。在剎車油泵油壓變動(dòng)的情況下，將導(dǎo)致制動(dòng)力改變，對(duì)懸架和車輪產(chǎn)生影響，促使轉(zhuǎn)向盤和車身發(fā)生振動(dòng)。而剎車盤厚主要由受熱變形、邊緣磨損和表面銹蝕引起，將導(dǎo)致剎車盤與剎車片存在點(diǎn)接觸。剎車盤跳動(dòng)問題的發(fā)生，與本身精度和輪轂配合安裝精度無(wú)法達(dá)到要求有關(guān)。

3.2 故障原因分析

為進(jìn)一步確定故障原因，對(duì)汽車剎車盤和剎車片進(jìn)行拆解檢查，發(fā)現(xiàn)剎車片表面存在分散的金屬雜質(zhì)，剎車盤表面存在發(fā)黑燒蝕現(xiàn)象。了解汽車使用情況后，發(fā)現(xiàn)車輛經(jīng)常走涉水路，高速行駛中駕駛員頻繁踩踏制動(dòng)踏板，導(dǎo)致剎車盤溫度過高，涉水后迅速降溫，造成剎車盤發(fā)生變形。利用百分表對(duì)剎車盤表面進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)左前剎車盤偏擺量達(dá)0.02mm，廠家規(guī)定在0.05mm以內(nèi)，因此在正常范圍內(nèi)。而右前剎車盤偏擺量則達(dá)到了0.75mm，超出規(guī)定范圍。然而更換剎車盤、剎車片后發(fā)現(xiàn)，踩踏制動(dòng)踏板車輛剎車時(shí)依然存在輕微晃動(dòng)。利用外徑千分尺，在兩側(cè)剎車盤距離前輪剎車盤10-15mm位置進(jìn)行盤厚測(cè)量，發(fā)現(xiàn)存在0.02mm偏差，能夠達(dá)到安裝標(biāo)準(zhǔn)要求。利用百分表對(duì)剎車盤進(jìn)行重新測(cè)量，發(fā)現(xiàn)依然存在偏擺量。對(duì)前懸架各部件間隙進(jìn)行測(cè)量，均能達(dá)到要求。將左右剎車油泵拆下，確定泵能夠正?；匚唬謩x拉桿及拉線也能正?；匚?，四輪減震器無(wú)漏油、卡滯等問題。因此經(jīng)過分析討論，結(jié)合汽車駕駛習(xí)慣和使用情況，確定剎車盤損壞由右前輪機(jī)械故障引發(fā)。

3.3 機(jī)械故障確認(rèn)

在機(jī)械故障確認(rèn)上，對(duì)右前輪開展了進(jìn)一步檢查，確定軸承橫縱間隙均符合要求，橫拉桿和轉(zhuǎn)向臂球頭間隙也符合要求。再次進(jìn)行新剎車盤的安裝后發(fā)現(xiàn)，右前輪剎車盤偏擺量依然能夠達(dá)到0.75mm。對(duì)兩次更換下來(lái)的剎車盤進(jìn)行檢查，將剎車盤在左前輪軸承凸緣上固定，然后利用百分表進(jìn)行偏擺量測(cè)量發(fā)現(xiàn)，兩只剎車盤偏擺量分別為0.03mm和0.02mm，均符合安裝標(biāo)準(zhǔn)。因此可以確定，存在故障的配件為右前輪軸頭凸緣。對(duì)右前輪軸頭凸緣進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)存在0.04mm的偏擺量。通過對(duì)前輪軸承總成進(jìn)行更換，然后重新進(jìn)行剎車盤等配件安裝，測(cè)量后發(fā)現(xiàn)右前輪剎車盤偏擺量為0.01mm。試車后發(fā)現(xiàn)，汽車制動(dòng)抖動(dòng)現(xiàn)象完全消失，最終確定剎車系統(tǒng)故障由配件缺陷引發(fā)。結(jié)合以往維修經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在對(duì)桑塔納、金杯海獅等汽車剎車系統(tǒng)故障進(jìn)行維修時(shí)，時(shí)常出現(xiàn)更換剎車盤無(wú)法消除故障現(xiàn)象的問題。在無(wú)法確認(rèn)故障原因的情況下，只有將軸承、軸頭凸緣、剎車盤、剎車盤等配件全部更換后才能消除故障[3]。通過此次故障檢修發(fā)現(xiàn)，原車裝配過程中軸頭凸緣可能出現(xiàn)偏差量較大的問題。在使用期間，剎車盤與剎車片摩擦接觸面并未完全結(jié)合，受到磨損、震動(dòng)等因素的影響，將導(dǎo)致軸頭凸緣與剎車盤配合出現(xiàn)問題，造成剎車盤偏擺量超限，因此汽車會(huì)因?yàn)閯x車盤擺動(dòng)量過大出現(xiàn)抖動(dòng)問題。

4 汽車剎車系統(tǒng)機(jī)械故障的維護(hù)保養(yǎng)措施

針對(duì)汽車剎車系統(tǒng)機(jī)械故障，還要掌握相應(yīng)的處理措施，同時(shí)從故障預(yù)防角度加強(qiáng)維護(hù)保養(yǎng)，減少汽車剎車系統(tǒng)機(jī)械配件發(fā)生的損耗，降低汽車故障發(fā)生率，繼而為汽車安全駕駛提供保障。

4.1 故障處理措施

汽車剎車系統(tǒng)機(jī)械故障的發(fā)生具有一定的隱蔽性和偶然性，屬于棘手的故障，常常難以得到一次性消除。而故障始終存在，將導(dǎo)致汽車使用存在安全隱患，隨時(shí)可能引發(fā)安全事故。因此針對(duì)該類故障進(jìn)行處理，還應(yīng)做到認(rèn)真對(duì)待，通過詳細(xì)檢查和深入分析確定故障原因，保證故障得到徹底消除。在實(shí)際分析的過程中，還應(yīng)主動(dòng)了解駕駛員的駕駛習(xí)慣，進(jìn)一步掌握車輛狀況，然后有針對(duì)性的進(jìn)行汽車剎車系統(tǒng)性能檢測(cè)。汽車如果發(fā)生制動(dòng)偏差和制動(dòng)器故障，通常無(wú)法恢復(fù)，因此需要立即進(jìn)行故障處理，對(duì)相關(guān)配件進(jìn)行更換，保證汽車制動(dòng)故障得以消除。在檢查過程中，需要確認(rèn)汽車剎車盤、剎車片等安全部件是否存在問題，確認(rèn)制動(dòng)器的磨損情況。依次完成各部件尺寸、精度等參數(shù)的檢查，能夠確定汽車剎車系統(tǒng)各部件能否達(dá)到使用要求。針對(duì)汽車制動(dòng)抖動(dòng)故障，完成剎車盤和剎車片更換后故障得到緩解，需要做好輪轂等配合構(gòu)件的檢測(cè)，確定無(wú)變形、超差等缺陷問題后，可以確保故障真正得到消除。

4.2 故障預(yù)防措施

經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間使用，汽車剎車系統(tǒng)機(jī)械部件將發(fā)生磨損，繼而引發(fā)故障。為實(shí)現(xiàn)故障的預(yù)防，還應(yīng)按照汽車生產(chǎn)廠家規(guī)定進(jìn)行汽車剎車系統(tǒng)維護(hù)與保養(yǎng)。具體來(lái)講，就是在汽車達(dá)到固定行駛里程和使用時(shí)間后到專業(yè)檢修點(diǎn)進(jìn)行維護(hù)，完成制動(dòng)、操縱等安全部件檢查，并完成緊固、清潔、潤(rùn)滑等操作。針對(duì)剎車系統(tǒng)，需按規(guī)定定期完成剎車片、剎車油的更換，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行校對(duì)。在定期檢查的過程中，需要確認(rèn)剎車系統(tǒng)剎車油是否能夠維持穩(wěn)定性能，確保剎車油液面高度合理，如果顯著下降應(yīng)進(jìn)行檢查[4]。選擇專業(yè)維修人員對(duì)剎車系統(tǒng)工作狀況進(jìn)行確認(rèn)，可以保證故障隱患得到及時(shí)排除。在剎車油中混有空氣的情況下，需要完成剩余油液的清除，然后灌滿新的剎車油。對(duì)于汽車駕駛?cè)藛T來(lái)講，還應(yīng)掌握一定的養(yǎng)護(hù)方法，在使用過程中減少急剎車操作，下坡時(shí)避免踩剎車不放，在涉水時(shí)減速慢行，保持良好駕駛習(xí)慣，以便使剎車系統(tǒng)維持良好性能。

5 結(jié)論

綜上所述，在汽車剎車系統(tǒng)機(jī)械故障分析與判斷的過程中，還應(yīng)結(jié)合剎車系統(tǒng)工作原理和故障現(xiàn)象進(jìn)行簡(jiǎn)單檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)電子故障和機(jī)械故障區(qū)分。在實(shí)際進(jìn)行故障原因判斷時(shí)，需要加強(qiáng)故障形成機(jī)理分析，并通過系列測(cè)量檢測(cè)確定故障原因，確保故障得到有效處理和預(yù)防，繼而使汽車剎車系統(tǒng)能夠充分發(fā)揮作用，保證汽車行駛安全。