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浅析影响两轮摩托车制动性能的因素

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摘要:近几年由于我国在城市中对摩托车上路的限制,生产厂家被迫将主要市场由城市转向农村,甚至非洲一些国家。而这些地方的道路状况都不是很好,很容易出现交通事故。摩托车生产厂家为了占领这些市场,在提高摩托车制动性能方面逐渐加大了研究的力度,对影响其制动性能的因素进行了全面分剖析,以达到提高其性能的目的,在竞争日益激烈的交通市场中占有一席之地。基于此,本文对影响两轮摩托车制动性能因素进行了深入的分析和探索。

关键词:两轮摩托车;制动性能;因素

前言:

随着摩托车市场保有量的增多和行驶速度的提高,摩托车的交通事故也逐渐攀升。频发的交通事故中死亡人数占各种事故的90%以上,对人类的危害远远超过了地震、洪水、火灾这些可拍的自然灾害。根据资料统计,世界上每年约有120万人因摩托车交通事故而丧生,在交通事故中摩托车手占第一位,受伤致死的可能性比汽车高9.5%,死亡人数高出7.13%。因制动系统故障而导致的摩托车的交通事故比率很高,其中采用鼓刹制动系统的摩托车又比碟刹系统的摩托车出现交通事故的比例高。因此研究摩托车的鼓刹制动系统就非常有必要了。

1.摩托车鼓式制动器工作原理与构造

1.1.结构:摩托车前轮鼓刹制动系统的结构见上简图。它主要由制动手柄1、制动拉索2和制动鼓盖三部分组成,其中制动鼓盖中包括制动摇臂3、制动凸轮4、回位弹簧5和制动蹄块6等部件组成。

1.2.制动原理:

1.2.1.制动过程:摩托车在行驶过程中车轮毂转动,而制动鼓盖上的部件与车轮毂之间保持相对静止状态。骑行者对制动手柄施加一个作用力,该力通过制动拉索带动制动摇臂转动。由于制动摇臂与制动凸轮之间没有相对运动,因此摇臂转动时,凸轮轴也相应的转动。凸轮轴转动带动制动蹄块向车轮毂方向运动。当制动蹄块与车轮毂贴合后,制动蹄块与车轮毂产生摩擦力。车轮毂在摩擦力的作用下降低转速,整车的速度也随之降低,整车实现制动。

1.2.2.制动系统回位:整车制动完成后,骑行者撤销制动手柄上的作用力,制动蹄块在回位弹簧的作用下向远离车轮毂方向运动,从而带动制动凸轮轴和制动摇臂回转,制动摇臂通过制动拉索将制动手柄拉回初始位置。

2.影响制动效果的主要因素

良好的制动性能,不仅是摩托车安全行驶的保证,同时也是摩托车良好动力性得到充分发挥的前提。摩托车制动性能主要通过制动效能、制动效能的恒定性、制动时方向的稳定性三面来衡量。

制动效能是指摩托车减速直至停止的能力,常用制动时间、制动减速度和制动距离来评价。

制动效能的恒定性是指摩托车连续制动后制动效能的稳定程度。

制动时方向的稳定性是指摩托车在制动过程中不发生跑偏、侧滑和失去转向的能力。

2.1.影响制动效能的因素有:轮胎、制动系统杠杆比、制动蹄块半径、制动蹄块和轮毂之间的摩擦系数、制动拉索受力时的伸长率等。

整车是依靠轮胎与地面之间的摩擦力实现制动的,因此轮胎的好坏将直接

影响整车的制动效果。因此在选择轮胎时,在条件允许的情况下尽量选择与地面摩擦力大的轮胎。轮胎有普通斜交轮胎、带束斜交胎和子午线轮胎三种。子午线轮胎因胎体弹性好、接触面积大和胎面滑移小的缘故,通常在摩托车上选用此类型的轮胎。

摩托车鼓式制动器是依靠杠杆原理实现制动力传递的,因此制动系统的杠杆比选择要合理。杠杆比过大,容易导致车轮抱死;杠杆比过小又容易出现拖刹。因此系统的杠杆比要根据车轮的载荷分布和预先设定的制动效能来确定。

制动蹄块半径、制动蹄块和轮毂之间的摩擦系数对制动效能影响也很大。在输入力P一定的情况下,制动蹄块半径越大和制动蹄块和轮毂之间的摩擦系数越大,则产生的制动力矩就越大。

在分析摩托车制动效能时,往往容易忽视的一点就是制动拉索受力时的伸长率。该伸长率对制动效能影响非常大。伸长率过大,制动手柄上拉出拉索的长度损耗比较大,制动臂转动的有效角度就会变小,制动系统产生的制动力矩就越小。因此选择制动拉索时,要选择拉索受力时伸长率小的拉索。

2.2.制动效能的恒定性影响因素有:制动蹄块和轮毂的热稳定性、制动蹄块和轮毂贴合表面的水稳定性。

在高速下制动、或者短时间内多次重复制动时,由于鼓式制动器是封闭空间,内部的热量不易散出,制动器内部温度很快升高,导致制动蹄块和轮毂之间摩擦系数下降,从而导致制动力下降,严重时将导致制动能力丧失,这种现象称之为热衰退。制动器发生热衰退后,经过一定次数的和缓使用,由于温度下降和摩擦表面得到磨合,其制动能力可以重新增高,这称之为热恢复。因此要求制动蹄块和轮毂的热稳定性好,也就是要求不易衰退,且衰退后能较快的恢复。

制动蹄块和轮毂贴合表面有水时,因为水具有作用,因此在水的作用下表面的摩擦系数会下降,此种现象称之为水衰退。出现水衰退后,制动器需要反复制动很多次才能消除。鼓式制动器要求结构设计上具有防水结构,一般采用迷宫式防水结构。但是此结构水一旦进入制动鼓盖内是不容易出来的,这也是鼓式制动器的一大弊端。

2.3.制动时方向的稳定性影响因素:是否安装ABS制动系统

侧向附着系数是制动时方向稳定性的主要因数。摩托车制动过程车轮运动先后经历纯滚动、边滚边滑和抱死滑动三个状态。车轮滑动多少一般采用滑移率S来表示。

其中 V――车轮中心的速度 R――没有地面制动力的车轮滚动半径

W――车轮的角速度

随着滑动率的增加,摩托车车轮的侧向附着系数很快下降,即摩托车保持转向和防止侧滑的能力下降。为了得到较大的纵向和横向附着系数,滑移率S维持在10%~30%为宜。不然,制动过程中如果前轮抱死,摩托车还能保持直线减速行驶至停车,但是摩托车已经丧失了转向能力。若后轮抱死,且超过一定的车速,摩托车在轻微的侧向力作用下,就会发生后轮侧滑,摩托车处于不稳定状态。

为防止车轮抱死,可以采取在摩托车车轮上增加ABS系统。但是遗憾的是由于ABS系统成本比较高,而安装鼓式制动器的车辆都是低端车,因此在绝大部分安装鼓式制动器的摩托车上都没有安装ABS系统。这就只能依靠骑行者在使用过程中注意了。为了保证制动安全性,骑行者在制动过程应多采用点刹的制动方式,即当感觉车轮快要抱死时,稍微松开制动器,立即又操作制动器,如此反复多次将车辆减速直至停车。

3.鼓式制动设计注意事项

3.1.制动系统要求由足够大的制动力矩,以满足实际制动要求;

3.2.能保证摩托车在下坡路上保持一定速速行驶;

3.3.制动系统要有足够的刚度和强度,确保制动过程中制动系统中的部件不能出现生断裂、变形、扭曲等现象;

3.4.制动系统应该安全可靠;

3.5.制动系统应具有良好的热恢复性、水恢复性和耐磨性能;

3.6.制动系统要求操作轻便,进行制动时能满足骑行的使用要求。

4.小结

影响摩托车制动性能的因素很多,例如制动蹄块的耐磨性能,蹄块与制动鼓之间的粘接性能、制动器的设计、轮胎的尺寸、前后轮载荷等。所有影响因素需要全面考虑,从而提高摩托车的安全系数。

参考文献:

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[3]赵海龙.分析影响两轮摩托车制动性能的因素[J].浙江大学学报,2011,12(08):78-80.