李梅芹 魏磊 樊银斌

摘 要：针对拖拉机底盘发热、单边制动不灵敏和制动距离长等问题，进行充分的分析和试验，找出发热源和影响制动效果的因素，通过在后桥壳体及制动器壳体之间增加润滑油道、制动操纵系统改进和制动器改进，解决发热的问题。

关键词：制动器；制动操纵机构；制动摩擦片；制动压盘

1 前言

某型号轮式拖拉机在试销过程中，因整机地隙高、使用质量小更适合水田作业而受到了好评；但是在旱田区域作业时，部分用户反映该产品发生底盘高温现象，影响了该机型的商品化速度。经服务人员初步分析，认为发热源可能在制动系统；技术人员针对该机型的底盘、整机进行了连续重负荷試验，同时还发现单边制动不灵敏、整机制动距离较长、制动操纵沉重的问题。

为进一步研究并解决该问题，设计人员对该产品进行全面系统分析和优化改进，解决底盘发热和制动力不足的问题，提升品质并满足用户的使用要求。

2 市场故障分析

2.1 整机试验

在试验场地，多台整机在行驶30min左右，底盘温度开始明显上升，整机行驶1h左右，底盘温度稳定在95℃左右，测量座椅附近温度41℃左右。实验表明，该机型发热情况很普遍。

针对此问题进行逐步排除：

2.1.1 首先对液压系统进行对比试验

选一台整机进行试验，在试验进行40min之后，底盘温度高于液压系统温度，而且该机型液压系统和底盘系统采用分油结构，两个系统的润滑油不流通，因此排除了液压系统引起底盘高温。

2.1.2 对底盘各部位进行对比试验

因为变速箱总成和后桥总成处于驾驶室下方，不宜测量，因此只对整机后端的动力输出总成、末端传动总成和制动器总成进行了温升对比试验。

试验开始10min之后，测量发现制动器总成开始升温，而动力输出总成和末端传动总成没有发现温升情况；在30min时，整个底盘温度开始上升，并且制动器部位温度高于底盘其他部位温度。试验时间在40min时，整个底盘油温稳定在95℃左右。通过实验初步认为是由于制动器发热造成底盘温度过高。

2.1.3 针对制动器进行专项试验

对试验场已完成调试的该机型进行抽检试验，试验内容包括：对制动操纵系统进行调整，放松或拉紧之后，进行制动性能试验，包括单边制动和制动距离试验；同时，调整制动拉杆，使制动摩擦片和制动压盘之间间隙调到最大和最小，分别进行行驶试验，并测量底盘温度。

实验发现：

①该机型单边制动不灵敏；整机制动距离20m左右，制动减速度符合国家标准规定，但相对其他机型，制动距离较长，且地面无明显的制动印痕；

②制动拉杆调整后，整机的制动操纵有变化，拉杆调紧时，整机制动距离较小；拉杆调整到最松的时候，整机制动距离较大。但无论间隙大小，行驶1h后，测量底盘油温均达到95℃左右。

③制动操纵机构使用过程中，发现驾驶室支撑部位有明显的上下起伏变形，这会造成制动系统的操纵效率降低，一部分操纵力消耗在支撑部位的变形中。

2.2 底盘磨合试验

（1）磨合试验进行10min左右，监测发现底盘变速箱总成与后桥总成对接部位、分动箱与后桥对接部位、制动器部位等3个区域，温度开始高于底盘其他部位，随后制动器部位温度逐渐高于底盘其他部位。

（2）底盘磨合40min左右，制动器部分温度明显发烫，底盘温度开始逐步升高；试验80min左右，底盘温度稳定在90℃左右。

（3）同时磨合的还有其他两个机型底盘，同步监测发现，这两种底盘制动器部位也有局部温度高于底盘其他部位的现象，但是最终并未造成底盘高温。

2.3 制动器壳体的变形情况进行验证

因为该机型制动器壳体是大平板结构，担心在使用过程中产生变形，不利于制动。重新组装一台该后桥总成，安装制动器总成后，使用撬杠对制动器壳体施加压力，用高度千分尺测量制动器壳体的变形量，未发现有变形情况，证明制动力不足不是制动器壳体变形造成。

试验结果表明：

①该进行温度过高是由于底盘制动器发热造成；

②制动器操纵机构传动效率过低，操纵不灵敏，使用舒适性不佳；

③制动器制动性能偏差，制动距离较长；

2.4 制动器拆解分析

将试验后底盘拆解，并进行尺寸检测，以及磨损痕迹检查，分析结果如下：

（1）摩擦片外边与制动器壳体部位有较明显摩擦痕迹，观察发现制动器壳体的摩擦片安装面存在加工不清根的现象，分析认为加工残留部分与制动摩擦片外边摩擦造成发热。

（2）该后桥壳体与某机型后桥壳体的制动器安装部位对比，发现某机型有润滑油过油孔，而该机型没有过油孔，分析认为，增加过油孔有利于润滑油循环，带出制动器摩擦产生的杂质，减少发热，并且有利于散热。

2.5 制动行程理论分析

对照生产图纸进行计算，制动器制动间隙为0.4～0.9mm，制动系统杠杆比为55，钢球直径φ18mm。

制动器作用过程中，操纵系统推动制动压盘旋转运动，使钢球与压盘锥窝配合部位产生相对运动，从而使压盘压紧制动摩擦片，产生制动力矩。按照这个运动过程，计算出操纵系统的理论行程。

图中S尺寸是钢球在制动过程中运动的最大弧长，计算处弧长S后，通过作图法计算分析处制动器拨块的运转角度β，并进一步计算出踏板行程。

按制动间隙0.4mm计算，理论计算踏板行程为97.59mm；若按照最大制动间隙0.9mm计算，同时将操纵系统各零部件之间的间隙代入，则操纵行程将大于200mm。

同时，理论计算得出整机的最小制动距离为：L=12.916 m。

而实际测量踏板行程在150mm左右，实测行车制动距离在20m左右，均比理论计算值大很多。

通过以上分析，认为制动器存在3方面问题，这3方面共同导致制动器异常发热，造成底盘高温：

①制动器与后桥总成无润滑油孔，不利于润滑油循环；

②制动器产生的制动力矩偏小，导致单边制动和行车制动距离偏大。

③制动器操纵系统操纵效率过低，造成操纵力大和操纵不到位的故障。

3 改進措施

针对以上分析结果，对制动器存在的3方面问题进行改进设计：

（1）后桥壳体及制动器壳体之间增加润滑油道，使制动器壳体与后桥壳体之间的润滑油能有效循环，利用散热和带出制动器摩擦杂货，改善制动环境。加大制动器壳体与摩擦片外径之间的间隙，控制加工清根。

实验证明，这两个措施使底盘高温情况得到部分改善，底盘温度有所降低，试验温度保持在85°左右。

（2）针对踏板行程不够问题，对制动操纵系统杠杆比进行调整，将操纵杠杆比由55调整为28，此时按制动间隙0.4mm计算，理论计算踏板行程为52.15mm，实测踏板行程为85～90mm，满足使用需求。但是此时制动踏板力比较大，操纵沉重。实测踏板力为500N左右，在国家标准GB/T 19407《农业拖拉机操纵装置最大操纵力》要求的600N范围内，但是使用舒适性不佳。

（3）制动器改进设计。根据计算分析结构，对制动器进行针对性改进：

①原设计制动器制动力矩偏小，不能在整机制动时彻底抱死驱动轴，导致制动距离偏大。为了保证改进后制动器与整机的适配性，决定采用增加摩擦片对数的方法来增大制动力矩，将该机型的单摩擦片制动器改为双摩擦片，使摩擦面对数由2变为4。

②调整制动器壳体深度尺寸，以保证改进后制动器双摩擦片、以及摩擦片隔板的装配。

③加大制动器壳体内腔直径，防止摩擦片在运转过程中，与制动器壳体之间产生异常发热。

④因摩擦片增加之后，制动器制动间隙增大，因此将压盘锥窝角度由144°调整为136°，这样可以通过减小制动弧长S来减少制动行程。同时采用杠杆比为25的制动操纵系统，此时理论踏板行程为78mm，实际装车测量为90mm，操纵机构满足使用要求。

通过以上措施，将制动器重新设计，使制动系统制动距离、单边制动等性能要求，同时实测制动踏板力降低到300N左右，操纵力减小一半，操纵舒适性得到很大提高。

4 结论

通过措施1和措施2，加强驾驶室支撑、在制动器与后桥总成之间增加润滑油道、并且调整制动系统杠杆比后，该机型制动性能有所改善，底盘高温情况和制动性能得到改善。新设计双摩擦片制动器能有效解决该机型存在的单边制动、制动距离大等问题，经过连续实况模拟试验底盘油温可控制在70℃左右，整机高温情况得到解决，并且操纵舒适性得到明显改善。

参考文献

[1]沈涛，孟凡昂，胡贵龙，等.一种大马力轮式拖拉机制动系统：，CN105644531A[P].2016.

[2]王龙田，孙维浩.轮式拖拉机制动系统的调整[J].山东农机化，2000，（1）：12.

（作者单位：第一拖拉机股份有限公司中小轮拖装配厂）