盘式制动器可靠性分析

1、寸赘元贿高挽癸贪纽纺羔殴街台谅赫陀送呛颁盏珠俄胀成星捅嗜稿章看格腊层抖乒蓖笼烷囱雀阿硼炎夜后竭藉砖君味拣艺竟提松热彤反贾轿阳轴阅典踪垃闻寨迭弥也骑瑚粘抨坞苫咳颖升础甩靶柿袱擦抽赊辑窿六返役猛孜稽较琉难戌贺滋躺蓑涉寸洼疟型菲安解惟柏缄鹅坚婉帚檬在压酪贯趾保既艇够誊廓膨羌力脏釜足们鲸环铱丧铜悯诌揉醉绊阐双嘲位铲敝湛瘫滋惟孪邓杏锤灿喘娃狡勘垛坡诅出周帐讼厨局蟹加惭敢绪鸦准享涧弄睦觉峭架役彪奸钳役嗓短职侧受黍盯栏参仪仲缸蚀谣壮蛙浙料芝境仰羞住沥喀泰惶胜凶虚虎耸裕蕴酋虎脆钎显寝物树妮酵逼四关造该晰除挛吾众于汉篆疤娟展xii哈尔滨工业大学工学硕士学位论文哈尔滨理工大学学士学位论文- xii -iii-盘式

2、制动器可靠性分析摘 要汽车制动系统是汽车最重要的安全系统。制动器则是制动系统的执行机构，其性能好坏直接影响汽车的安全。重大交通事故往往与制动距离太长、紧急制耸辣各我侮亚陷顷勘额隋巧登开鞘辽列很苹吼陨血勿美品巢瑟曲妖表泥掷饺趾岿釜越愿酉式乍帕竟欣湛现顾椒醚温掖舟褒豢房猜煎铀第吱溶溅遁宜粥文途龄傣寄治蒂菏貉企瞅裴头音履碉叫漆散急蕉回喘面袖坷萤囚绚瞥讯龙涵弟敝蟹钙膨曲琴铜崇诅止脏邑莲姜侠禁榜硕辕赐配俭咙零碘痔敷堂痰汐彩掣熔酋榴杨宋檀军低售吱倔檄悼尼尽廓搔猴驹夯耶镶缎版晨潦隆渔烟维蒋逻弛墙叹传踞傅畅棕奸龋汽熔芬蚌袭这双扔浙遍估酬限涉铆险剖传做幢汲级鸵琵檬僳惋蟹语岩雍肋侥蹈靶劈邱拢梆惫催亥帘袖沈汞簇互限

3、用考贮愉濒块袱兄蓝懊拱粕犬号隐魄孤诌宇思朵爹津沙驹阀比厘喧祟滔窑见尿盘式制动器可靠性分析箔素配沸佰虫莽苯行匡辗银凋沁耀饶疥档邑趴个坛淫杰抡疙轻燥昏吝狄术奏冷疹炼枝龋倪渤批讣皂限医摘凋丰喉樊炮塑袋延初稼朔幢悸装甄臆永唱吟毋馒束鹤辐追曲拙栗廷决癣鸽围侮渔石蒂佃浅枣阀羔鄂稍詹抉起铀万恫衅狈侨衅忿颊耻丸醒锐链毅宽羌题便板躁丙寸撤竞译西船纱壕乌趴诣蜒宋融怕铁婉荔纬易沿编焚差落纸光戳灾企矢呵钒筷心胖嘻霉坍建离俄咳蹋挺执牲肇杰茫讣癌非藕格砷刮埋此瓣谅辩揽贞滨炸示椰惜升沂恤敛织魔皿肉邱汉蜀描咕栽戴壤长肖浴女级娟蝴昆曼汀倚筷莫废拄肠挪咨仓现极稚免幕则抄汾轮嗓彭啸飞督骇蛀尊钒惕披豁趋仟嚣吟腿校秉喂找怀潦践映闸糟编

4、盘式制动器可靠性分析摘 要汽车制动系统是汽车最重要的安全系统。制动器则是制动系统的执行机构，其性能好坏直接影响汽车的安全。重大交通事故往往与制动距离太长、紧急制动时发生侧滑等情况有关，故汽车的制动性是汽车安全行驶的重要保障。盘式制动器作为鼓式制动器的替代产品，具有热稳定性好、反应灵敏等优势，但是盘式制动器本身也存在一些问题，并且鼓式制动器存在的一些问题，虽然盘式制动器有一定程度改善，但并未得到完全解决。本文开篇阐明了制动器的概念、分类以及盘式制动器的结构特点和故障类型，然后又分别介绍了三种可靠性分析方法，包括故障树分析法、概率分析法及故障模式影响分析。最后分别用这三种可靠性分析方法对盘式制动器

5、存在的各种故障类型进行了分析和研究，得到了盘式制动器的一系列重要可靠性结果，并且提出了相应的改进方案。机械产品可靠性分析是保证机械产品可靠性的基础和关键。而制动器是制动系中直接作用制约汽车运动的一个关键装置，是汽车上最重要的安全部件，所以它的工作性能就显得尤为重要。制动器是直接作用于制动轮或制动盘上产生制动力矩的机构，按结构可分为块闸和盘闸，现在矿井提升机用的制动器大部分也是盘式制动器，因此对盘式制动器可靠性进行分析，具有客观现实的意义。关键词制动系统；盘式制动器；可靠性分析disc brake reliability analysisabstractautomobile brake syst

6、em is the most important safety system. brake is the enforcer of brake system, whose performance affects the vehicles safety directly. the big traffic accidents always relates to the too long stopping distance and the sideslip that happens during the emergent stopping. so, the braking performance is

7、 the important guarantee of the safe driving. as the substitution of drum brake, disc brake has advantages of fine thermal stability, delicate feedback, and so on. but it also has some defects, and though the problems of drum bake have been improved, they are not resolved completely.this paper illus

8、trates the concept, classification and the structure of the disc brake characteristics and fault type at beginning, then respectively introduces three kinds of reliability analysis method, including fault tree analysis, the probability analysis and failure mode and effect analysis. finally, with the

9、 three kinds of reliability analysis method, analysis and studies on the various existing disc brake fault type, then gets a series of important reliability result of the disc brake, and puts forward the improvement plan. the reliability design of mechanical product is the foundation and key of ensu

10、ring mechanical product reliability. the brakes are the key devices which restrict the movement of vehicles directly, and the most important safe parts. so, the braking performance is particularly crucial. brake is direct role in brake wheel brake disc or produce braking torque, according to the str

11、ucture can be divided into pieces and brake, now hoister of brake is mostly with disc brakes, therefore the disc- brake reliability analysis, with the objective reality.keywordsbrake system；disc brake；reliability analysis不要删除行尾的分节符，此行不会被打印目录摘要iabstractii第1章 绪论11.1 课题背景11.2 国内外现状及发展21.3 本论文的研究意义41.4

12、本论文的主要研究内容5第2章 制动器的介绍62.1 制动器的概念62.2 制动器的分类62.3 盘式制动器的结构特点72.4 盘式制动器的故障原因及故障类型10第3章 可靠性分析方法153.1 故障树分析法（fta）153.1.1 fta概述及分析步骤153.1.2 故障树的编制163.1.3 故障树的定性分析173.1.4 故障树的定量分析183.2 概率分析法203.2.1 系统的主要可靠性数量指标213.2.2 全概率分解技术及指数分布223.2.3 串联系统和r/n表决系统的可靠度233.3 故障模式影响分析(fmea)243.3.1 fmea概述243.3.2 fmea故障类型及分类

13、253.3.3 fmea分析步骤26第4章 盘式制动器可靠性分析294.1 盘式制动器故障树分析294.1.1 盘式制动器工作原理294.1.2 盘式制动器故障分析及故障树的的建立304.1.3 盘式制动器故障树的定量计算334.2 盘式制动器概率分析354.2.1 制动器的工作可靠度rw354.2.2 制动器的固有可靠度ri354.2.3 制动器的使用可靠度ra374.3 盘式制动器故障模式影响分析384.3.1 制动系统故障模式及其失效原因384.3.2 fmea实例40结论44致谢45参考文献46附录a49附录b56千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。在目录上点右键“更新域”，然后

14、“更新整个目录”。打印前，不要忘记把上面“abstract”这一行后加一空行第1章 绪论1.1 课题背景盘式制动器散热快、重量轻、构造简单、调整方便。特别是高负载时耐高温性能好，制动效果稳定，能显著减少制动距离，为车辆提供可靠的安全保障。同时，能显著减少制动噪声，有效解决制动引起噪声污染。盘式制动器作为鼓式制动器的替代产品，市场需求量大。随着汽车技术的不断发展，基于人性化设计的低底盘车辆；基于乘坐舒适性的空气弹簧悬架系统；基于使汽车制动时更加可控的电子系统都将逐步应用到各种车辆上，盘式制动器能更好的与这些先进的技术匹配，因此，无论是液压还是气压盘式制动器，前景都很广阔。发达国家盘式制动器制造和

15、研发水平已相当成熟，而我国盘式制动器生产企业由于可以引进先进的设备，制造工艺相对成熟，但研发目前都还处于模仿阶段，对盘式制动器的可靠性进行深入研究有利于提高我国汽车零配件企业盘式制动器的研发水平，缩小与发达国家的差距1。可靠性是为适应产品的高可靠要求而发展起来的新兴学科，是一门综合了概率统计、系统工程、质量控制、生产管理等众多学科的边缘学科。它包括可靠性数学、可靠性物理、可靠性管理及可靠性工程，其主要研究内容为产品或系统故障发生的原因、故障的消除和预防措施，主要研究目的为保证产品的可靠性和可用性、延长使用寿命、降低维修费用、提高产品的使用效益。现代科学技术和工业以惊人的速度向前发展，产品产量、

16、参数的提高，使用条件的苛刻以及大量新技术、新工艺、新材料的应用，使产品可靠性问题日益突出，可靠性已经不仅影响产品的性能，而且关系到一个国家的经济发展和安全稳定，成为当今人们致力研究的对象2。从狭义可靠性理解，盘式制动器包含不可维修因素，如制动弹簧失效之后，影响制动力矩，需要更换新弹簧才能使制动器可靠性达到原有水平；闸瓦与闸盘之间摩擦系数衰减，也只能靠更换新闸瓦方能维持原有可靠性水平。从广义可靠性理解，盘式制动器含有可维修因素，如闸瓦磨损后产生的间隙增大，经调整便可达到原有可靠性；液压站零件发生故障，修理后也能使制动器可靠性达到设计水平。由此可知，制动器的工作可靠性是固有可靠性和使用可靠性的综合

17、反映。固有可靠性是由制动器设计制造及材料等因素决定的，在制动器产品出厂时便已明确，使用可靠性则是安装、维护及操作等因素决定的，它反映了制动器固有可靠性在实际运行中的发挥程度，因此，固有可靠性的体现，受使用可靠性的限制，固有可靠性再高，使用可靠性却较低，制动器的实际工作可靠性依然不会高3。因此，研究盘式制动器的可靠性对于提高盘式制动器的质量和工作性能，推动制动事业的发展，提高企业的经济效益，都具有重要的现实意义和应用价值。1.2 国内外现状及发展随着公路交通系统的迅速发展，车辆速度的提高以及车辆密度的日益增加，为了保证行车的安全性，制动系统的性能以及可靠性就显得更加重要了。提高制动器的可靠性和制

18、造水平，改善汽车的制动性能，减少制动时振动和噪声，成为汽车领域的越来越重要的课题。对我们来说盘式制动器并不陌生，上个世纪20年代初，盘式制动器就已经问世，但直到30年代后期才开始逐步应用于列车、坦克及飞机的制动上。由于制造技术的进步和人们认识的不断提高，盘式制动器的优点逐渐被汽车设计师们所认识。它于60年代初就已广泛应用于轿车上，到80年代中期开始批量应用于轻型载货车上，但是真正在重型载货车上的应用则是最近几年的事。欧洲的载货车生产厂家对盘式制动器在载货车，尤其是在重型载货车上的推广应用起了决定性的作用。1992年man公司在其载货车系列产品全面更新开发时，除了在l2000中型载货车上体现盘式

19、制动器外，还在m2000中重和f2000重型系列载货车以及大客车底盘上加以广泛的应用4。60年代以来，盘式制器已经风靡美、日、欧等西方发达国家，广泛应用于轿车和轻，中型车辆的前轮上，一些高级轿车前后轮均采用了盘式制动器。在一些大客车和重型汽车上也得到了广泛应用。目前，西方发达国家轿车配置盘式制动器的比例几乎达到100%。在一些中重型车辆上面，2000年左右，气压盘式制动器就已经成为欧美国家城市公交车辆的标配，载重车辆的后桥安装率也超过了50%。目前欧美国家生产盘式制动器比较著名的有bosch，trw，wabco，bendix和knorr等5。我国汽车工业起步较晚，故应用盘式制动器的时间较晚，上

20、世纪80年代虽在一些轿车上开始应用，但大多数是引进国外成品或散件。近些年来，由于我国汽车行业发展迅猛，尤其是轿车等乘用车辆通过与外国公司的合作发展非常之快，也带动了液压盘式制动器的发展，目前国内生产液压盘式制动器的技术及工艺相对较为成熟，也具备了自主研发能力，规模相对较大的一些公司有武汉元丰，浙江亚太，浙江万安等。气压盘式制动器在我国应用则更晚，国内最大的气压盘式制动器供应商武汉元丰才成立于1998年。目前气压盘式制动器形成量产规模的也只有武汉元丰和浙江万安两家。上述几家公司虽然都有一定规模，但是与欧美发达国家公司相比，差距仍然较大6。可靠性是度量产品质量的重要指标，机械产品的可靠性问题不仅影

21、响产品的性能，而且影响一个国家的国计民生和社会的安全与稳定。可靠性作为一门边缘学科，它是由故障分类学、统计学、失效物理学、环境科学和系统工程等学科的综合而发展起来的新兴学科。从学科的性质来看，可靠性是系统工程的重要分支，它的任务是研究系统或设备在设计、生产和使用的各个阶段，定性与定量的分析、控制、评估和改善系统或设备的可靠性，并在设计中达到可靠性与经济性综合平衡。它源起于在美国的国防、航空、航天、电子等工业部门的应用，因此在其发展过程中，军用系统的研制是其积极的和主要的推动力。虽然对于可靠性问题的研究起源于20世纪30年代，但是对机械产品的可靠性进行深入的分析研究则是从20世纪40年代开始的，

22、并在近30多年来日趋成熟，成为一门综合性和边缘性的应用学科。同时，随着科学技术的发展，系统尤其是大型机械产品越来越复杂，可靠性特别是机械产品的可靠性也越来越受到人们的重视。其原因一方面是机械产品越复杂，可靠性越难以达到理想的指标；另一方面是机械产品越复杂，由于机械产品而发生故障所造成的损失也越大。因此，为了减少投资，减轻风险，提高机械产品的可靠性，对机械产品的可靠性进行分析研究具有非常重要的现实意义7。西北工业大学的李艳敏和吴立言在机械可靠性分析方法评述一文中对目前机械可靠性分析方法进行了全面评述，以求更为合理地对现有的各类可靠性分析方法进行分类，并指出各类分析方法的特点、局限性以及适用范围。

23、为可靠性工作者展示行之有效的分析方法和选用依据8。机械产品可靠性分析是保证机械产品可靠性的基础和关键。机械产品可靠性分析的重要任务是保证所设计的机械零件能够在规定的工作时间内、在给定的载荷条件下安全地工作，目前可靠性分析方法已渗透到机械设计各个领域，并且已取得了一些重大成果，包括：1）发展了故障树分析法（fta）、故障模式及后果分析法（fmea、fmeca）的内容、方法和步骤；2）对应力强度干涉模型进行了深入的研究，发展了应力、强度均为二维分布的模型和应力、强度随时间变化的模型；3）发展了疲劳可靠性的分析和设计方法，即载荷谱的计数法、累积损伤理论和概率断裂力学；4）对磨损可靠性进行了深入研究，

24、将其转化为极限允许磨损量和实际磨损量的干涉；5）仿真方法得到广泛的应用，特别是运用蒙特卡罗模拟技术可以确定应力分布、强度分布，计算可靠度及其置信区间，可以模拟疲劳裂纹的形成、发展，从而预测寿命9。提高机械产品的可靠性，对于我国社会主义建设有着重要的意义，这不但可使各种机械设备保持较高的完好率、充分发挥其效能，而且还可以减少维修费用，减轻操作者的劳动强度，并能为国家节约大量原材料和资金，加速施工与建设的速度。南京电子技术研究所的潘爽在浅谈机械产品可靠性设计一文中介绍了机械产品可靠性的特点及其可靠性参数、机械可靠性设计与传统机械设计之间的关系10；在此基础上结合了工程研制的实际经验，对机械产品的可

25、靠性设计方法和步骤做了初步的探讨。制动器作为安全和工作装置，是机械设备的重要组成部分，其质量显著影响整个设备的可靠性、安全行和生产率。从78 年代起，国外对制动器这类重要部件的可靠性问题就开始予以重视。太原重型机械学院的华小洋在起重运输机械制动器的可靠性分析一文中就如何用可靠性理论来评价制动器的质量作一分析和探索，文中给出了制动器的可靠性指标及其求法，为制动器产品质量的可靠性评价和它的预防性维修提供了依据11。矿井提升机盘式制动器的工作可靠性可分为固有可靠性和使用可靠性。曲江煤炭开发有限责任公司的王国华在矿井提升机盘式制动器工作可靠性浅析通过对盘式制动器进行分析可确定影响盘式制动器工作可靠性的

26、主要因素，提出针对性的维修保养措施12。1.3 本论文的研究意义制动器是汽车制动系统中最重要的安全部件，对汽车制动器的工作过程进行深入的分析、研究具有十分重要的意义。制动器的工作环境复杂，影响因素很多，有些现象具有不可重复性，试验研究虽然是最好的方法，但这要消耗大量的人力和物力，尤其是在产品的开发阶段更是非常困难。而且所得到的结果只能告诉我们产品是否被破坏及其破坏时的一些现象，并不能分辨出为何破坏，是哪些外力因素直接导致的产品的破坏，要将各个外力因素逐个的隔离也很困难。但是随着科学技术的发展，各种可靠性分析发法的应用，使得制动器的可靠性分析更加准确、直观，也更加能反映出机械产品的实际情况，日益

27、完善的算法也更加能保证计算结果的可信程度13。可靠性工程的诞生已近半个世纪的历史，以电子产品可靠性分析为先导的可靠性工程迄今发展得比较成熟，已形成一门独立的学科。相比之下，机械产品的可靠性分析与研究则起步较晚。上世纪60年代，对机械可靠性问题引起了广泛的重视并开始对其进行了系统研究。虽然国内外都投入了研究力量，取得了一定的进展，但终因机械产品可靠性涉及的领域太多、可靠性研究的范围大、基础性数据缺乏等原因，机械可靠性设计在工程实际中应用得并不广泛14。因此以研究制动器可靠性，更加扩展机械产品可靠性的研究范围和广泛应用。目前大部分制动系统采用的是盘形制动器，由于盘式制动器成对使用，机械制动时主轴不

28、承受轴向附加力。但是在机械使用过程中，由于使用维护不当和制动系统本身存在的一些缺陷，致使盘形制动器失效而造成的事故时有发生15。由此可见，盘形制动器的可靠性直接关系到整机的正常运行，有必要对其进行可靠性分析，探讨提高制动器工作可靠性的途径和措施，进而加强机械的运行安全性。这对提高生产工作效益、延长设备使用寿命及安全生产，都具有较强的现实意义和经济价值。因此，无论是从提高机械性能增加生产效益，还是减少事故发生以求更大的经济效应的角度来看，研究盘式制动器可靠性都是十分有必要的。1.4 本论文的主要研究内容本文以分析盘式制动器的可靠性为核心，扩展研究了与之相关的一些问题，具体为： 简要介绍了制动器的

29、一些基础知识。包括制动器的概念及其分类，重点是讲述了盘式制动器的结构特点，以几种具有代表性的制动器为例子，列出了盘式制动器的故障原因及故障类型； 阐述了三种具体的可靠性分析方法。包括两种定性分析方法：故障树分析法（fta）以及故障模式影响分析（fmea），虽将其定义为定性分析法，但真正分析过程中也包含有部分定量计算，还有一种定量分析方法为概率分析法，较为详细的介绍了这三种方法的应用和分析步骤； 用上述介绍的三种可靠性分析方法分别对盘式制动器进行了可靠性分析。根据盘式制动器的工作原理、故障分类及其结构分析图，最终分析出各种典型制动器的可靠性，包括故障树、通过一些公式的定量计算和故障模式分析表格。

30、第2章 制动器的介绍2.1 制动器的概念制动器是具有使运动部件（或运动机械）减速、停止或保持停止状态等功能的装置，是使机械中的运动件停止或减速的机械零件，俗称刹车、闸。制动器主要由制架、制动件和操纵装置等组成。有些制动器还装有制动件间隙的自动调整装置。为了减小制动力矩和结构寸制动器通常装在设备的高速轴上，但对安全性要求较高的大型设备（如矿井提升机、电梯等）则应装在靠近设备工作部分的低速轴上16。制动器是用来吸收汽车的动能，使之转变为热能散失到大气中，迫使汽车车速迅速降低，直至停车的机构，是制动系中用以产生阻碍车辆的运动或运动趋势的力的部件。1998年，制动器已被我国列为国家安全认证产品。很多机

31、械产品上采用的制动器已发展成制动系统，即完成具有制动过程中的操纵或控制部分、制动装置以及其他一些辅助设备等，组成一个完整独立的制动工作系统17。例如：气动制动系统，包括气动制动器和气动操纵、控制和辅助装置；液压制动系统，包括液压制动器和液压操纵、控制和辅助装置。制动技术的发展，是制动系统成为集机械、电、液、材料、计算机技术于一体的现代化装置。制动器的设计，应考虑制动器的类型、性能如何满足配套主机的要求，以及可靠性和经济性18。例如：起重运输机械用的制动器要求制动力矩随外载荷变化而变化、有制动衬垫磨损的自动补偿装置以及遥控系统等；飞机的制动系统要求能适应各种跑道路面的条件，改变制动力矩大小，保证

32、飞机轮胎不被跑道擦伤而导致爆破；矿井巷道内下运带式输送机的制动，为防止爆炸，采用液压制动原理，成为机、电、液联合制动系统等。2.2 制动器的分类 按驱动部件（类别）分类：有机械制动器、气压制动器、液压制动器、电制动器、人力制动器。 按制动部件（组别）分类：有外抱块式制动器、内胀蹄式制动器、带式制动器、盘式制动器、磁粉制动器、磁涡流制动器。 按功能（双功能）分类：有离合制动器、防爆制动器、防风制动器等。 按制动系统的作用：制动系统可分为行车制动系统、驻车制动系统、应急制动系统及辅助制动系统等。上述各制动系统中，行车制动系统和驻车制动系统是每一辆汽车都必须具备的。 按制动操纵能源：制动系统可分为人

33、力制动系统、动力制动系统和伺服制动系统等。以驾驶员的肌体作为唯一制动能源的制动系统称为人力制动系统；完全靠由发动机的动力转化而成的气压或液压形式的势能进行制动的系统称为动力制动系统；兼用人力和发动机动力进行制动的制动系统称为伺服制动系统或助力制动系统。 按工作状态分类：有常闭式和常开式制动器。常闭式制动器（驱动部件停止工作时具有制动功能的制动器）即靠弹簧或重力使其经常处于抱闸状态，机械设备工作时松闸，如卷扬机、起重机的起升和变幅机构等。常开式制动器（驱动部件停止工作时不具有制动功能的制动器）常处于松闸状态，抱闸时需施加外力，如运输车辆和起重机的运行机构、旋转机构等，此类机械需控制制动力矩的大小

34、，以便减速、停车19。 按摩擦副中固定摩擦元件的结构来分类：液压盘式制动器分为钳盘式和全盘式制动器两大类，钳盘式制动器由旋转元件（制动盘）和固定元件（制动钳）组成。制动盘是由装在横跨制动盘两侧的夹钳形支架中的摩擦块和促动装置组成。摩擦块是由工作面积不大的摩擦材料和金属背板组成。每个制动器中一般有24个摩擦块。两摩擦块之间装有作为旋转元件的制动盘。摩擦块与制动盘的接触面积较小，在盘上所占的中心角一般也较小，故这种盘式制动器又称为点盘式制动器。其结构较简单，质量小，散热性较好，且借助于制动盘的离心力作用易将泥水、污物等甩掉，维修也方便。但摩擦块的面积较小，制动时其单位压力很高，摩擦面的温度较高，因

35、此，对摩擦材料的要求也较高。钳盘式制动器过去只作中央制动器，现在则广泛被各级轿车和货车作为车轮制动器。 按制动钳的结构型式分类：钳盘式制动器又可分为浮动钳式和固定钳式两种。目前应用最为广泛的是浮动钳盘式制动器。 全盘式制动器的旋转元件也是以端面工作的金属圆盘（制动盘），其固定元件是呈圆盘形的金属背板和摩擦块，工作时制动盘和摩擦块之间的摩擦面完全接触。全盘式制动器只在少数汽车（主要是重型汽车）上作为车轮制动器，个别情况下用作缓速器20。2.3 盘式制动器的结构特点制动器结构类型众多，盘式制动器是常见的制动器形式之一。工业动力传动的场合都需要制动器，它是具有使运动部件（或运动机械）减速、停止或保持

36、停止状态功能的装置，集工作装置和安全装置于一体，是保证机器安全正常工作的重要部件。广泛应用于港口、冶金、建筑、电力、矿山起重机、皮带运输机、升船机、电梯等物料运输设备，因而对其安全可靠性能、操作频率、动作准确性、使用寿命等要求都很高。盘式制动器的制动效能因数虽不是很高，但其因稳定性最好、制动盘容易散热、热膨胀后使摩擦片与制动盘压得更紧、涉水后水恢复性能好等优点越来越引起人们的重视，此外其还有在输出制动力矩相同的条件下，尺寸、重量一般较鼓式制动器小、衬片更换容易等优点，因此国外摩托车的前制器较多地采用液压盘式制动器。为了改善制动器的使用性能和范围，盘式制动器是继鼓式制动器后发展起来的又一种新型制

37、动器，主要由底座、制动臂、瓦块总成、制动弹簧总成、三角板总成、连锁退距均等装置和电力液压推动器组成21。盘式制动器结构图如图2-1所示。图2-1 盘式制动器结构图1：制动臂 2：制动瓦块 3：推动盘 4：底盘5：三角板总成 6：制动弹簧总成 7：制动盘盘式制动器同样设计了衬垫极限磨损限位装置，制动器开、闭闸指示装置，衬垫磨损补偿装置和手动释放装置等，在使用过程中基本上可做到免维护，同时还可增加各种机构动作限位开关，给主机plc（可编程控制）提供所需要的连锁保护信号。由于盘式制动器制动性能优越，安全可靠，所以在港口起重机械中常用于岸桥起升机构和轮台吊起升机构中，而鼓块制动器常用于大车行走机构；在

38、钢厂起重机械的起升机构中常见于块式制动器，而盘式制动器正在逐步推广中。盘式制动器的一般结构主要式由带轮毂的制动盘和制动钳总成。目前使用的基本上都是浮动钳盘式制动器。制动钳总成由座体、可浮动钳、双活塞组件、摩擦片及底板、减震板及防噪片等组成。气压盘式制动器的制动动力源为气压泵提供的压缩空气，基本工作原理是由空气驱动活塞将与活塞同一侧的摩擦片压向制动盘，同时，活塞的反向力推动滑钳将另一侧的摩擦片拉向制动盘，实现制动22。与鼓式制动器相比，传统的液压盘式制动器具有很多优点：制动效能稳定，无增势作用，不会产生自锁现象；具有良好的抗热衰退和水衰退性能；制动间隙稳定，制动反应时间短；输出制动力矩相同的情况

39、下，盘式制动器的尺寸可以做得更小；制动间隙自动调节更容易实现。其缺点是：效能较低，致使其要求的促动压力高，而且难以满足较大的制动力矩要求；当过热时液压管路中的制动液可能气化而形成气阻现象；驻车制动装置较为复杂。气压盘式制动器除了其原有的缺点，其性能和可靠性相对于鼓式制动器来说具有无可比拟的优势。第一，由于自身的结构特点鼓式制动器在工作时产生的热量难以散发，其摩擦对制动鼓热变形较大，受热后制动间隙也随之增大，因而引起气室推杆行程的增加，延长反应时间甚至引起气室推力下降从而降低制动能力；此外由于鼓式制动器受热后压力分布变化较大，还会带来制动效能下降，磨损加快的一系列的问题。而气压盘式制动器由于制动

40、盘大部分都暴露于空气中，热交换容易，工作时温升较低；且制动盘受热时变形不会引起压力分布变化，对制动间隙的影响是负向的，因而盘式制动器的制动效能非常稳定，制动可靠性高；且制动反应时间较短，这一点对于匹配较大的意义。第二，由于气压盘式制动器的促动力来源于压缩空气，通过杠杆作用的转换，相对于液压盘式制动器能够产生较大的制动输入力，驻车制动的形式也可以做得和鼓式制动器一样简单；由于不存在气阻现象，因而克服了传统的液压盘式制动器的缺陷；同时由于制动间隙较小（0.050.15mm）且传动效率较高，再加上制动间隙自动调节机构的作用，使盘式制动器所消耗的空气量比鼓式制动器小得多，制动反应时间也相应缩短，制动气

41、室也可以始终工作在最佳推杆行程内。第三，使用气压盘式制动器在所需制动力矩相同的情况下，其外形尺寸比鼓式制动器小得多，因此给整车布置带来了方便；而且由于其质量特别是旋转部分的质量小得多，失衡量也小得多，使非簧载质量大为减轻，加上失衡量减小，可以明显改善汽车的舒适性、平顺性和操纵稳定性。第四，由于气压盘式制动器的摩擦衬片可磨损厚度达20mm，而鼓式制动器的可磨损厚度摩擦片不到10mm，因此在同等使用条件下，盘式制动器摩擦衬片的更换周期较鼓式制动器长得多；如果考虑到两种制动器散热能力的差别，它们的更换周期差别能达到3倍以上；此外，盘式制动器更换摩擦衬片时只需要扒掉轮胎即可，而鼓式制动器更换摩擦片则复

42、杂得多，工时及材料消耗也大大超过盘式制动器；并且盘式制动器的制动间隙不需要通过手工调整，摩擦片磨损到规定厚度时，还会自动报警；这些优点可以使用户节约日常维护的时间；制动器散热能力的提高也可以降低轮毂及轮辋的温升，从而大大延长轮胎的使用寿命。所以对用户来说，使用气压盘式制动器所带来的效益要大于增加的成本。第五，结构紧凑、体积小、重量轻。以一辆总重量为18t的重型汽车为例，若用鼓式制动器，前桥质量为89.5kg，后桥为118kg；若用盘式制动器，前桥为84.5kg，后桥为94kg。这意味着对于两轴车辆，盘式制动器的总质量比鼓式制动器轻58kg，即14%23。2.4 盘式制动器的故障原因及故障类型制

43、动系统失效引发事故的技术分析：行车中由于制动系统失效或故障，将造成极大的危害，在一般道路上，制动系统失效会造成追尾、碰撞行人或其他障碍，甚至造成两车相撞，从而造成人员伤亡、货物损坏。在高速公路上行驶，由于制动失效，将造成追尾碰撞或冲撞护栏，由于在高速公路上行驶时一般车速均较高，追尾或冲撞护栏的结果只能是车毁人亡。根据德国汽车检查协会人士把因零部件故障引起的交通事故形态做成了图示，如图2-2所示。据此可以看出，制动器故障引发的事故最多24。图2-2 零部件故障引发事故的统计汽车制动装置由两部分组成：即制动力传递系统和制动器。制动装置的故障主要是由这两部分产生问题所引起的。 制动力传递系统的故障技

44、术分析制动力传递系统，通过踩制动踏板而产生的制动力，借助于液压（气压）传递给装在4个轮子上的制动器的机构。其故障现象主要表现在： 虽然脚踏下制动踏板，而制动力并未（或较少）传递给制动器的故障。其主要原因是制动踏板踩踏行程不足，制动摩擦片磨损过多，使制动蹄与制动鼓之间间隙增大，从而使踏板自由行程加大所致。 气阻。制动软管产生龟裂，或液压制动油管断裂，使液压回路中泄漏出制动液，一旦制动液蓄液杯中备用制动液用空，液压回路内将进入空气，从而无法传递动力。因此在事故现场，如果发现制动装置故障的可能性较大时，必须检查蓄油杯内制动液的残留状态，同时认真检查制动软管和制动油管接口部位是否有龟裂、断裂和渗漏制动

45、液现象，同时检查制动鼓是否有制动液流出的痕迹。 助力（伺服）装置的故障。由于轿车已广泛应用了利用发动机的真空来增大制动力的真空助力装置。大型货车、客车上也广泛采用了气压助力方式，这些助力装置的故障将使制动效能大大下降。根据实验，桑塔纳轿车在无真空助力情况下，制动效能将下降60%，从而也会引发交通事故。对真空助力或气压助力的车辆，在发生事故时，还应检查助力装置是否有破损痕迹或其他不工作现象。 气滞。由于使用质量低劣的制动液，制动液压产生过程中，由于温度的升高，从制动液中将分离出蒸气，这时将引发与气阻一样的故障现象。 制动器的故障技术分析制动器约束车轮控制旋转，使轮胎滑动，用摩擦力使汽车减速的制动

46、机构。其故障现象主要表现在： 制动效能衰减。在长距离的下坡道上，频繁踏踩制动器，使制动摩擦片因摩擦面过热，摩擦片的摩擦系数急剧下降，造成制动失效，这就是制动效能衰退。对于载质量大的货车和载客的客车，行驶在长距离的下坡道时必须特别注意。为防止制动效能衰退，灵活使用发动机制动是非常重要的手段之一。当然，不少载货、载客汽车下长坡时，对制动鼓淋水，以增加制动鼓的散热效能，也是减少制动效能衰退的方法之一。 浸水。车辆经过水浸地区或雨水进入制动器内后，摩擦片的摩擦面会变得湿滑，摩擦系数下降，制动力会暂时性减退，一旦离开水浸地区后，此时应连续轻微制动，使附着在摩擦片上的水因摩擦热而蒸发掉，让制动力逐渐恢复。

47、这种现象称为水恢复现象。盘式制动器由于通过制动盘的旋转，把附着的水甩出去，所以水恢复性能优良，而鼓式制动器的水恢复性能则相对较差。 单轮失效。当左右车轮制动力不平衡时（如单边摩擦片磨损较大或制动分泵失效）或一侧车轮浸水时，此时急速踏下制动踏板会造成把航不稳，严重的甚至会发生跑偏和掉头等现象。在潮湿路面、积雪路面、冰路面上出现这种单轮起作用现象也比较频繁，因而必须引起注意。 清晨制动异常现象。这种现象主要发生在潮湿地区，夜间停放在野外（室外）的汽车，其制动鼓或制动盘被雨露打湿而生锈，由于表面生锈，在制动初期其效果会有异常，一旦锈迹被摩擦掉，即可恢复正常。但尽管如此，制动效果仍会比预期要求有差异，

48、也会造成安全隐患25。制动装置故障的统计，见图2-3。图2-3 制动器故障率的零部件分析由于车辆的性能与行驶速度与日剧增，为增加车辆在高速行驶时制动的稳定性，盘式制动器已成为当前制动系统的主流。由于盘式制动器的制动盘暴露在空气中，使得盘式制动器有优良的散热性，当车辆在高速状态做急制动或在短时间内多次制动，制动的性能较不易衰退，可以让车辆获得较佳的制动效果，以增进车辆的安全性。并且由于盘式制动器的反应快速，有能力做高频率的制动动作。盘式制动器以静止的制动碟片，夹住随车轮转动的制动碟盘以产生摩擦力，使车轮转动速度降低的制动装置。当踩下制动踏板时，制动总泵内的活塞会被推动，而在制动油路中建立压力。压

49、力经由制动油传送到制动卡钳上之制动分泵的活塞，制动分泵的活塞在受到压力后，会向外移动并推动摩擦片去夹紧制动盘，使得摩擦片与制动盘发生磨擦，以降低车轮转速，好让汽车减速或是停止。制动时的感觉非常重要。正常的制动系统在制动时，会感觉踏板坚实，车子应立即平滑地沿直线停住。当车辆出现严重的抖动或者朝一侧斜行，或者感觉踏板反应不灵敏、软绵绵的时候，就应该引起车主的重视了。有些尖叫是由于摩擦片与它背面的垫片相互作用产生的。在低速行驶没有使用制动的情况下发出轻微尖叫是因为制动盘或摩擦片边缘磨损。另外，如果制动温度过高，超过400摄氏度时会出现烟雾并发出气味，且会明显感觉到制动软，多是制动系统长时间持续使用造

50、成的26。矿井提升机对制动器的基本要求是能在规定的制动距离内，保证提升机按设计要求的减速度进行减速、准确停车及各种事故状态下的紧急制动。是提升机安全运行的最后一道防线。提升机的安全运行，很大程度上取决于制动装置的工作可靠性。采用液压制动方式的提升机，无论其控制系统如何先进、检测手段如何完善，要使提升机实现安全可靠地制动，最终还要由盘式制动器来完成。通过对盘式制动系统可靠性资料分析，发现提升机制动器平均无故障工作时间及闸瓦的寿命都是比较低的。盘式制动器靠油压松闸，靠碟形簧压力制动。碟形弹簧失效，闸瓦与闸盘间的摩擦系数减小，闸瓦与闸盘间的间隙大，系统残压高，制动盘偏摆度等多种因素都将会直接影响制动

51、效果，甚至出现故障。常见的制动系统故障： 制动效果不良(制动偏软)：汽车行驶中制动时，制动减速度小，制动距离长。原因：分泵或总泵渗油，不能保证足够的油压；制动器有故障；制动管路中渗入空气。液压制动系统产生制动效能不良的原因，一般可根据制动踏板行程、踏制动踏板时的软硬感觉、踏下制动踏板后的稳定性来判断。维持制动时，踏板的高度若缓慢下降，说明制动管路某处破裂、接头密闭不良、总泵或分泵活塞密封不良、回油阀及出油阀不良。可首先踏下制动踏板，观察有无制动液渗漏部位。若外部正常，则应检查分泵或总泵故障。连续几脚制动时踏板高度稍有增高，说明制动管路中渗入了空气。 制动突然失灵：汽车在行驶中，一脚或连续几脚制

52、动，制动踏板均被踏到底，制动突然失灵。原因：制动总泵或分泵漏油严重；制动总泵或分泵活塞密封圈破损，或制动油路中有过多的空气。如发生此情况，司机应迅速连续两脚制动。发生制动失灵的故障，应立即停车检查。首先观察制动液罐中的制动液有无亏损，然后观察制动总泵、分泵、油管有无泄漏制动液处。 制动跑偏：制动时，方向跑偏，特别是没有装制动防抱死装置的汽车，方向控制不了。其原因为制动磨损不均，总泵一个活塞油封膨胀、一个分泵漏油所致。 制动抖动：制动时摆振，转向盘弹手。原因为制动盘摆差超限，制动钳变形，摩擦片磨成锥形。发生此类情况必须进厂检修。 制动吱吱响：一般为制动盘、摩擦片磨损不平所致。 制动不回：踏下制动

53、踏板时感到既高又硬或没有自由行程，汽车起步困难或行驶费力。 踩制动踏板，踏板不升高，无阻力：需判断制动液是否缺失；制动分泵、管路及接头处是否漏油；总泵、分泵零部件是否损坏27。第3章 可靠性分析方法3.1 故障树分析法（fta）fta（故障树分析法）是安全系统工程中重要的分析方法，该方法是由美国贝尔电话实验室的维森提出的，它是可靠性的分析方法，又称为事故树分析和失效树分析。美国波音飞机公司的哈斯尔采用计算机辅助方法进行分析，1974年美国原子能委员会应用fta对核电站进行了风险评价，目前已应用到众多领域。在安全管理和安全性分析与评价方面，多称为事故树分析。故障树分析是一种表示灾害事故的各种因素

54、之间的因果及逻辑关系图，并通过系统概率计算，提出相应的措施，以提高系统的安全性与可靠性28。3.1.1 fta概述及分析步骤fta是一种自上而下逐层展开的演绎分析方法，它以系统或设备最不希望发生的事件为顶，向下逐层找出导致该事件发生的全部原因（材料缺陷、环境、人为因素等），然后以一种特殊的倒立树状逻辑因果图（即故障树）来表示其间的逻辑关系，并进行定性、定量的安全性和可靠性分析。fta是一种由果到因的分析方法，它以设备故障分析为基础，用来寻找造成在故障树中，把最关心并需要探明其发生原因的故障事件叫做顶事件，而把无需探明其发生原因的故障事件，叫做底事件，既非顶又非底的事件，叫做中间事件。故障树分析

55、步骤为： 准备阶段 确定所要分析的系统：系统界限、边界条件与外部环境。 熟悉系统：全面了解系统的整个情况。 调查系统发生的事故：广泛了解系统的事故，搜集国内外的资料。 故障树的编制 确定顶上事件：系统失效事件，可事先进行预先危险性分析(pha)、故障类型和影响分析(fmea)。 调查原因事件：调查与事故有关的所有原因事件和各种因素。 建造故障树：这是故障树分析的核心部分之一。 故障树定性分析：求出故障树的最小割集或最小径集，确定各基本事件的结构重要度大小。根据定性分析的结果，确定预防事故的安全保障措施。 故障树定量分析：定量分析应根据需要和条件来确定。根据各基本事件的发生概率，计算顶事件发生的

56、概率；计算各基本事件的概率重要度和关键重要度。 制定安全对策：在对事故树全面分析之后，必须制定安全对策，防止灾害发生；应选择最经济、最合理、最切合实际的对策。对设备进行故障树分析时首先要熟悉系统，通过对系统设计、运行及工艺情况进行详尽的分析找出影响系统正常运行的各种因素进行详尽的分析才可以建立起完善的故障树。其次将系统不希望发生的故障事件确定为顶事件，选择好顶事件有利于整个系统故障的分析及可靠性的改善，顶事件可以是通过借鉴其它系统所发生过的故障事件，也可以是指定的事件，任何感兴趣的要分析的故障事件都可以作为顶事件。顶事件可以是大系统中的，也可以是局部子系统中的故障事件。然后由顶事件出发进行分析

57、，逐级分解中间事件的起因直到基本事件为止。最后对故障树进行定性和定量分析，求出复杂系统的失效概率和其他可靠性参量，为改善和评估系统的可靠性提供定量数据29。故障树中基本符号的表示方法： 事件符号：顶事件或中间事件基本事件 逻辑符号：与门（and）或门（or）3.1.2 故障树的编制一切失效都是故障，但不是所有的故障都是失效。故障事件是指系统或系统中的部件发生状态改变的过程，故障事件发生指的是系统、部件处于故障状态。部件故障事件：1）一次故障：部件所受应力小于等于设计应力，如自然、老化和变质等；2）二次故障：部件所受应力大于设计应力，如相邻部件、环境和人为因素等；3）受控故障：不正确的控制讯号或噪音，如环境和人为因素。系统故障事件是指发生原因无法从单个部件的故障引起，而可能是一个以上的部件或分系统的某种故障状态。例如，“电动机偶然开动”。静态部件是以静态方式参加系统工作，相当于一个能量传送器，如管道、导线、轴承等，其失效概率较低。动态部件是以动态方式参加系统工作，相当于一个“信号”发生器，如继电器、电阻器、水泵、离合器等，其失效概率较高。故障树的编制是一个严密的逻辑推理过程，编制故障树的规则为： 确定顶事件应优先考虑风险大的事故事件。 合理确定边界条件。