拒絕專業(yè)術(shù)語-簡(jiǎn)述剎車系統(tǒng)基本原理

25858762 · 發(fā)表于 2012-3-31 15:01:14

在汽車的性能測(cè)試環(huán)節(jié)中，加速和剎車是最主要的兩個(gè)測(cè)試項(xiàng)目，平時(shí)我們接觸到一輛新車，往往問的第一個(gè)問題是這輛車有多快而不是這輛車剎車好不好，但問題在于速度慢多數(shù)情況下不會(huì)有什么太大問題而剎車不好很可能關(guān)系到生命安全，所以今天我們就來說說汽車的剎車。

剎車系統(tǒng)的原理是制造出巨大的摩擦力，將車輛的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能。眾所周知，能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量不變。汽車在加速過程中把化學(xué)能轉(zhuǎn)化成熱能和動(dòng)能，剎車時(shí)剎車系統(tǒng)又將汽車的動(dòng)能轉(zhuǎn)化成熱能散發(fā)到空氣中。一輛車從靜止加速到時(shí)速100公里可能需要10秒鐘，但從時(shí)速100公里剎車到靜止可能只需要XX秒而已，可見剎車系統(tǒng)承受著巨大的負(fù)荷。從另一個(gè)角度來說，如果你想體驗(yàn)超級(jí)跑車的加速快感，用普通家用車也可以，只不過你需要反過來坐著并且是在急剎車中體驗(yàn)到。

目前大部分小型車都采用液壓制動(dòng)，因?yàn)橐后w是不能被壓縮的，能夠幾乎100%的傳遞動(dòng)力，基本原理是駕駛員踩下剎車踏板，向剎車總泵中的剎車油施加壓力，液體將壓力通過管路傳遞到每個(gè)車輪剎車卡鉗的活塞上，活塞驅(qū)動(dòng)剎車卡鉗夾緊剎車盤從而產(chǎn)生巨大摩擦力令車輛減速。

我們先從剎車總泵說起，這個(gè)部件通常位于發(fā)動(dòng)機(jī)艙防火墻靠近駕駛員的一側(cè)，有些車的剎車總泵”小得可憐“，甚至讓人懷疑它是否能提供足夠的剎車力。其實(shí)完全不必為此擔(dān)心，因?yàn)閯x車系統(tǒng)運(yùn)用了”帕斯卡定律“。

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帕斯卡定律的主要內(nèi)容是：
根據(jù)靜壓力基本方程(p=p0+ρgh),盛放在密閉容器內(nèi)的液體，其外加壓強(qiáng)p0發(fā)生變化時(shí)，只要液體仍保持其原來的靜止?fàn)顟B(tài)不變，液體中任一點(diǎn)的壓強(qiáng)均將發(fā)生同樣大小的變化。（來源：百度百科）
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簡(jiǎn)單來說就是我們踩下制動(dòng)踏板后施加到剎車總泵液體上的壓強(qiáng)等于剎車盤活塞處的液體壓強(qiáng)，但因?yàn)閴簭?qiáng)等于單位面積的壓力，所以只要增大活塞的面積，施加的壓力就會(huì)增大。例如下圖這個(gè)實(shí)驗(yàn)，兩個(gè)圓柱形活塞，左側(cè)活塞直徑是2英寸，右側(cè)活塞直徑是6英寸，也就是左側(cè)活塞的3倍，那么如果給左側(cè)活塞施加一定量的力，那么右側(cè)活塞將產(chǎn)生一個(gè)9倍的力（面積是半徑的平方乘以3.14），這也就是現(xiàn)在所有液壓機(jī)構(gòu)的理論基礎(chǔ)，所以起重機(jī)可以通過液壓系統(tǒng)舉起數(shù)十噸的貨物。

盡管如此，僅靠人體施加的力度依然不足以產(chǎn)生足夠制動(dòng)力，因此需要?jiǎng)x車助力泵的協(xié)助。

剎車助力泵和制動(dòng)總泵是串聯(lián)在一起的，通常它的外形是一個(gè)巨大的黑色類似圓柱或圓錐形容器，其實(shí)它也是一個(gè)活塞機(jī)構(gòu)，里面有一個(gè)膜片把助力泵分成兩個(gè)腔室，一邊鏈接的是發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管，另一邊則與外界大氣相通。由于發(fā)動(dòng)機(jī)在工作時(shí)需要吸氣，就會(huì)在助力泵的一側(cè)產(chǎn)生真空，這樣就使膜瓣兩側(cè)產(chǎn)生巨大壓力差，和駕駛員施加的壓力一同壓向制動(dòng)總泵從而產(chǎn)生巨大制動(dòng)力。

制動(dòng)總泵需要管路連通到每個(gè)剎車卡鉗上，我們可以看到從剎車總泵上伸出的幾根黑色管，這些管道都是金屬材質(zhì)的，原因很簡(jiǎn)單，金屬?zèng)]什么彈性，不會(huì)因?yàn)橐后w的壓強(qiáng)增大而擴(kuò)張，保證制動(dòng)力的傳遞。但是在管路的盡頭也就是車輪附近卻不得不采用軟管，因?yàn)樵谛旭傔^程中車輛懸掛總是不斷的在做相對(duì)于車身的運(yùn)動(dòng)，一般家用車都采用橡膠材質(zhì)軟管。從剎車效果角度來看，軟管終究不是最理想的，因此很多后期剎車改裝中都采用所謂的”鋼喉“，當(dāng)然鋼喉也不是傳統(tǒng)的鋼管，它的內(nèi)部依然是橡膠管，而外表套上鋼線編織管，提升耐高壓性能。

整個(gè)剎車系統(tǒng)中最直觀的部分就是剎車盤和卡鉗，它位于每個(gè)車輪上，透過輪轂就能看到。剎車盤就是一個(gè)金屬盤，和車輪同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，隨時(shí)準(zhǔn)備著被剎車卡鉗無情的夾緊。對(duì)于消費(fèi)者來說在剎車盤方面主要可以關(guān)注以下這兩個(gè)信息：是否是通風(fēng)盤；剎車盤直徑。

下面這張圖片中顯示的就是通風(fēng)盤，我們可以看到中間有很多孔洞，行駛過程中氣流會(huì)在這些孔洞中穿梭，冷卻效果更好。從另一個(gè)角度說，相對(duì)于實(shí)心盤，通風(fēng)盤由于扣掉了部分盤體，因而重量更輕，降低旋轉(zhuǎn)時(shí)的慣性，有利于提高車輛加速和剎車性能，盡管這種作用可能很細(xì)微。

『高性能打孔剎車盤』

剎車盤直徑是描述剎車性能的直觀指標(biāo)，在其他因素相同的情況下，剎車盤越大，剎車性能理論上說就越好。我們都知道杠桿原理，如果剎車盤直徑越大，剎車卡鉗就可以越遠(yuǎn)離車軸中心點(diǎn)，這就相當(dāng)于加長(zhǎng)了力臂，同樣大的摩擦力就獲得了更好的制動(dòng)效果。