制动器能以摩擦的方式把运动着的汽车的动能转化为热能。换句话说,制动器是一种预设的,通过摩擦以缓减车辆运动的能量转换器。摩擦是两接触物间阻碍相对运动的阻力。摩擦力大小不仅因材料而异,同时还取决于摩擦条件。例如,粗糙表面的摩擦比光滑表面的大;相同材料之间的摩擦比不同材料之间的摩擦大;滑动摩擦比滚动摩擦大。摩擦起因于两接触表面微观凸凹的相嵌,滚动摩擦则可以认为是车轮使被滚过的表面变形而产生的。因此,等效地说,车轮滚动的过程是越过一个一个小凸起物的过程。若路面非常硬,则下陷很小,滚动摩擦也就小。摩擦的大小取决于两物体接触面之间的压力,与面积无关。可用摩擦系数来衡量任何物体两表面之间产生的摩擦,摩擦系数等于在表面上滑动重物所需要的力除以该物体的重量。若需要60磅力才能拉动磅重物,则摩擦系数为60磅除以磅,为0.6。若仅需要35磅力,物体就可以滑动,则摩擦系数为0.35.已经知道,摩擦条件不同,表面摩擦系数也不同,所以潮湿的天气会引起摩擦系数变化。任何润滑也都会大大减少摩擦系数。这就是要绝对禁止润滑脂及润滑油进入制动器的原因。由于要求汽车停车所需时间要比加速到该速度所需的时间短得多,所以制动汽车需要一个很大的力。为直观起见,试对加速车辆所需的功率和制动所需的功率作比较。一台装有马力发动机的汽车,大约60s可以加速到60英里/小时。然而,为了安全却要求汽车能在6s的时间内从此车速制动到停车。这就是说,制动器要与发动机做同样的功,而只能在1/10的时间内完成。这意味着制动器要能吸收近0马力的功率,才能按要求停车。平均停车距离是汽车制动性能的一个重要指标,它直接与速度有关。在光滑干净的沥青路面上,某汽车在20英里/小时车速下,若平均停车距离为38英尺,则在车速为40英里/小时时,就需要英尺。车速提高到70英里/小时,停车距离就要增加为英尺,几乎相当于一个足球场的长度。停车距离是指从发现障碍到车辆完全停止时所走过的距离。因此,在计算停车所需的路程时,要考虑“反应时间”。驾驶员作出紧急制动所需的时间加上开始移动脚至踩下制动踏板的时间的总和,这就是“反应时间”。30英里/小时的车速,平均制动距离为70英尺,“反应时间”内汽车行驶的距离为31英尺。7-5制动器的温升如前所述,制动器是一个把车辆运动能转化为热能的装置。转化产生的热量必须由制动器吸收并散失。除非散失热与产生热的速度相同,否则制动器零件的温度就会升高。由于制动器作用时,产生的热总要大于消散的热,这就使制动器温度必然升高。按说这一温升在制动间隔时间内是可以降下来的,但实际上,若反复滥用制动器,常会使温升高到足以破坏摩擦片、制动鼓、制动液的正常工作,甚至还会使轮胎着火。使制动器温度升高的因素有:(1)汽车的载荷;(2)驾驶操作不当;(3)车速;(4)制动器失调;(5)制动器安装不当;(6)滥用制动器。理论上一次停车中所产生的热量可以这样计算。设汽车的重量为磅,行驶速度为60英里/小时(88英尺/秒),则WV2动能(英尺、磅)=64.4W为汽车总重,用磅计算。V是车速,用英尺/秒计算,则动能=x=,(英尺·磅)。根据英国热单位,1Btu=英尺·磅,因此产生的热量为,/=Btu车辆停下,Btu的热量就进入制动系统。假设所有的热都传到制动鼓(通常约90%);每个制动鼓重10磅或总重40磅,鼓的比热为0,。则鼓的温升为;40x0.11=(F)若大气温度为80°F,则鼓的温度将升高为80+=(°F)如果行驶速度和重量增加(或两者之一增加),制动温度就会剧增。卡车从高速猛烈制动至停车,产生的热足以使11.2磅的铁熔化。此外,还有一些因素会导致热的产生。如制动鼓与制动衬片不是密切贴合,上述动能一热量的转换将集中由一个较小的衬片来完成,使温度进一步提高。设摩擦面积为正常情况下的1/4,这时温升就猛增为原来的四倍。7-6制动与轮胎摩擦汽车使用制动器时,制动蹄被压向制动鼓,车轮转动变慢,然后,通过轮胎与路面的摩擦,汽车得到减速。需要注意,蹄与制动鼓之间的摩擦不是恒定的。它有随温度增高而增加的趋势。根据试验,一般制动衬片的摩擦系数在0.35-0.50之间。当然,影响此数值大小的因素还有衬片和制动鼓材料。道路与轮胎的摩擦系数大约为0.02.它同样也随路面条件不同而变化。在这里,保持无滑动的接触是一个决定因素。最高的制动效果仅仅能在车轮维持滚动的情况下获得。一旦车轮被锁死,摩擦大大下降,这样汽车就不能有效而平稳地制动。
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