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【卡车之家 原创】2012年2月20日,天龙车主刘师傅(论坛用户名为“冬天真冷”),在卡车之家论坛发帖反映他的天龙刹车存在问题(帖子链接:说说天龙“无与伦比”的刹车)。因为看到几个与天龙相关的交通事故,他怀疑天龙在制动系统的设计上存在隐患。另外,一些天龙车主也回帖反映自己的天龙存在类似的问题。
交通安全事关人命,这件事引起了我们的极大重视。本着对司机、车主、行人、其他车辆负责的态度,我们决定找出问题的根源,经过两个多星期的测试分析,最后终于解决了“冬天真冷”的刹车问题。
注:本文主要记录的是针对“冬天真冷”的天龙6X2牵引车制动问题进行改进优化,请勿擅自参考本文对车辆进行改装,卡车之家不承担因私自改装而造成的任何责任。
● 山西代县实际检测4天 完美解决
从“冬天真冷”的帖子以及广大车友反映的问题开始总结原因,我们从原理上进行了初步的分析,开始将目光主要集中在挂车阀上面,并首先在北京做了一些摸索性测试。
为了彻底解决“冬天真冷”的制动问题,我们接着来到山西代县进行实际检测,通过更换关键总成和优化整车制动系统等方法,解决了“冬天真冷”一直担心的刹车问题,最后通过测试,在总重55吨、时速70km/h的条件下,制动距离为40.7米!
因为刹车是一个系统问题,不同车型引起的原因也是多样的,引起“冬天真冷”刹车问题的可能是多个因素,所以本文重点就是记录我们在山西代县解决问题的过程。
整个过程的时间跨度很大,我们都进行了详细的记录,希望对大家检查制动系统提供参考和帮助。下面是文章的目录,大家可以通过点击相应链接查看详细细节。
--- 改进篇:代县刹车问题解决全过程
3月8日 ---
3月9日 ---
3月10日 ---
3月11日 ---
--- 总结篇:制动不良的原因分析
--- 花絮篇:其他车辆对比测试
--- 关键词(名词解释)
那我们就从“冬天真冷”的车开始说起,3月8日,我们在山西代县见到了“冬天真冷”和他的天龙。
上图就是“冬天真冷”的天龙了,6x2双前桥车型,康明斯340马力发动机,法士特9档变速箱,德纳后桥速比4.44。轻量化挂车长11米,重车满载55吨,本文所有测试均是在重车情况下进行。
● 制动系统有4处改动,或有影响
这辆天龙是“冬天真冷”买的二手车,到现在已经有4年了,这期间也做过不少改动,整车制动系统,“冬天真冷”也向我们做了一些说明:
1.前轮制动解除
为了防止挂车推头,尤其在雨雪湿滑路面,将主车的前刹车取消是国内很多重卡用户常用的一种方法,当然,对于6x2双前桥车型来说,制动时就少了4个轮胎的摩擦力。
2.感载阀拆除
我们查阅了东风天龙制动系统的相关说明,6x2车型是带有感载阀的,“冬天真冷”的车上已经拆除了,我们没有看到。
3.刹车总泵和挂车阀换过
刹车总泵采用了湖北十堰海亮工贸有限公司生产的产品,应该不是天龙的原厂品牌,挂车阀是邢台生产的一款名叫“刹车王”的产品。
4.挂车继动阀不一样
“冬天真冷”这辆车的挂车继动阀是选用的一款名叫“康健”的产品,经过我们研究,这其实是继动阀功能集合了适配阀功能。
关于挂车适配阀,这里有介绍:《巧用适配阀 轻松解决挂车空车刹车抱死》,它的作用就是在制动初始阶段有个减压作用,防止空车轮胎抱死。
5.其他问题
在接下来的测试中,我们也发现制动系统存在一些问题,这些在后面的测试中我们会做详细说明。
了解完了“冬天真冷”的车,就开始我们的测试和改进。
● 测试思路:挂车制动变化特性
根据“冬天真冷”反映“拉挂刹的效果要比脚踩刹车的效果好得多”,我们再对比了东风制动系统的介绍资料,初步怀疑问题出在了天龙的挂车阀(原理介绍)上面,所以,主要的检测方法为测试挂车刹车系统的控制压力。
两个气压表分别连接挂车供气管路(通常为红色)和控制管路(通常为黄色)的气压。
● 三种挂车阀,东风科技的可调
为了进行对比,“冬天真冷”从网上买了东风科技和威伯科的两种挂车阀,原车改的是一款叫“刹车王”的挂车阀。
原车安装的这款“刹车王”的挂车阀是“冬天真冷”在路边的修理铺更换的。
我们注意到,东风科技的挂车阀带有挂车控制阀越前量调整说明,顺时针旋转越前量增大,逆时针旋转越前量减小。供货状态的越前量为0-50kpa,也就是0.5个大气压。
来之前我们在北京已经对几款车进行过类似过测试,大致已经有了一些印象,(点击查看北京的测试),除了气压测试,这中间还进行过几次路试,以更好的验证我们的推断。
注:由于条件限制,不能准确的定位制动踏板的行程,为了减少误差,所有踩制动踏板的动作全部由卡车之家编辑老牛来做。另外,还受到整车气压等因素,所以测试结果主要是判断在不同踏板形成下,挂车刹车特性的变化趋势。
● 对比测试视频:渐入佳境
不同挂车阀挂车控制气压对比测试及路试
注:下文中关于气压表的测试图片因相机拍摄时间和角度有略微误差,以视频中描述为准。
● 对比测试结果详解 完美呈现全过程
1.“刹车王”:前面慢,后面快
初步的测试结果显示,“冬天真冷”的天龙挂车控制气路气压要比我们之前测试的“解放西北王”天龙来的快一点,但总体趋势仍然是开始来得慢,后面来的快。
2.测试东风科技原厂挂车阀
东风科技的这个带有挂车越前量调整装置,我们测试了几组不同越前量状态下的气压。
2.1 默认状态测试
按照我们的理解,原厂的曲线要比原车的“刹车王”来得更加理想。测试完气压,“冬天真冷”将车开出去体验了一下。
试车感受:有改善,但还是慢
在开始轻踩的情况下,比原来的“刹车王”有了一定的改善,不过在紧急制动时还是不够理想,并没有达到“冬天真冷”的期望。
更换挂车分泵皮碗
我们将车开回停车场调整挂车阀准备再试。期间我们发现挂车刹车皮碗有漏气的情况,更换了一个新的皮碗。
2.2 转一圈:有提前,但很小
调整调节装置,加大了360°。测试气压,比上一次又有改进,但是很小。
2.3 转到底:差别不大
我们继续转到底,大概调了220°,气压测试结果和上一次差别不大,没有达到我们的预期。
2.4 反转调到最松:输出变缓
我们再测试了另外一个极端,把调节阀反向调至最松,测试气压,结果开始的输出气压变小,这至少验证了标签说的顺时针加大的说明是没错的。
2.5 加个垫圈:来得很猛
如何才能达到我们想要的效果呢?我们将越前装置打开后,里面的基本构造就是一个弹簧+橡胶垫圈,为了进一步增加挂车阀的越前量,在弹簧下面再加了个垫圈,约为调节阀的1扣的厚度。这次的测试提前量进一步加大,基本符合我们的预期。
路试看看效果吧!从上面的视频中我们也可以看到,当“冬天真冷”第一次轻点刹车时产生的制动甚至让他吓了一跳。这次紧急制动测试我们选择了一段刚修的道路,路上车辆行人较少,能有效保证安全,也能进行充分的测试。
总的感受就是:刹车来得很快了,但在紧急制动时仍有制动力不足的情况。
3.威伯科挂车阀:线性更好
最后我们换上了威伯科的挂车阀,这个并没有调节装置,经过测试,初始阶段和东风科技调节到最大差别不是很大,初始阶段行程线性较好。
同时,“冬天真冷”还提到挂车间隙有2000公里没有调了,这次也调节了挂车的刹车间隙后出去试车。
试车感受:“轻踩轻有、重踩重有”
这次的效果有了非常大的提升,在车速80km/h的情况下,可以在140米左右让车辆实现有效控制。相比之前已经有了大幅度的提升,按照“冬天真冷”的说法是“轻踩轻有、重踩重有,刹车很柔和”。
3月8日的测试改进之后,整车的刹车性能有了一定的提升,不过需要说明的是,整个过程除了更换挂车阀,我们也做了针对制动系统的改进工作,比如更换挂车分泵皮碗、调整挂车制动间隙等工作,这也会对整车的制动效果产生影响。
3月9日,我们主要做了三个工作:
① 拆开天龙车轮检查:前轮进行彻底清理,后轮更换刹车片;
② 购买适配阀,暂时没买到;
③ 测试车友小姚的6X4天龙:刹车效果可以。
● 我们的思路 恢复前轮制动
先说说我们的思路,开始已经提到,“冬天真冷”的天龙的前刹车已经全部解除,制动时少了前面四个轮的附着力,制动性能必然会有所下降,所以我们要恢复前轮的制动。
1、为什么要装适配阀?
双转向桥制动时产生的制动力更大,在没有ABS的情况下,如果前轮抱死将非常危险。
中国重汽HOWO系列车型因为是前盘后鼓,而盘式制动器的制动力要比鼓式很多大,为了避免前桥抱死,中国重汽在前桥上加装了一个适配阀,这也就实现了轻踩制动力柔,重踩制动力正常的效果。
安全起见,我们想借鉴这个思路,给“冬天真冷”的天龙前桥装上一个适配阀。
2、为什么要保养车轮?
由于长期没有使用,前轮制动鼓里面肯定已经很多地方都生锈,前桥内应该已经生锈。
另外,在前一天的路试过程中发现左后轮有拖刹的情况,所以我们决定要拆下所有车轮全面仔细检查一下。
3、关于天龙的测试
这个就不多解释了,对比更容易看出问题,测试过程点击 这里 查看。
● 工作结果 暂无准确结论
1、适配阀暂时没买到
我们先开车去了附近的中国重汽服务站,不过由于适配阀不是易损件,一般服务站是不会备货,我们没有买到,只好再想别的方法了。
2、前轮打磨干净
前轮内如我们所料,已经全部生锈。修理工对各制动鼓内的支撑销与制动凸轮轴(滚杠)打磨除锈,确保活动正常,没有发涩、卡死的现象。
3、后轮更换所有刹车片
左后轮的情况有些出乎我们的意料。上下刹车片磨损差别很大,下刹车片已经磨得很薄了。
左后轮刹车8mm的厚度已超过使用极限,易造成制动凸轮轴90度动作,超过行程极限,回位困难。为保证两侧制动性能同步,更换了后轮的所有制动刹车片。
我们分析了很多导致上下刹车片磨损差别很大的可能性,没有准确的结论,直到接下来我们调整刹车间隙时才发现问题所在。
3月10日,按照计划,主要有三件事要做:
① 调整前刹车间隙
② 给前桥装上适配阀
③ 更换威伯科的刹车总泵
天龙的制动问题引起了很多人的关注,论坛的制动专家姜工也趁着周末的功夫特意过来帮助我们测试,同时还带来了我们需要的配件,包括前一天没买到的适配阀。
● 惊到了,前桥回位弹簧全断!
昨天保养好车轮,本以为早上调一下制动间隙就好了,结果看到了令我们震惊的一幕——前刹车分泵回位弹簧全部断裂。
情况严重的断成好几节,甚至磨穿了分泵气室。
后桥肯定也要检查了。我们发现后桥分泵大小不一样,此前由于更换过后桥制动分泵总成,和原车型不一致,造成制动气室一大一小,但对整体影响并不大,当地也很难购买到原厂制动分泵,故暂时没有更换。
原车回位弹簧不给力
对比姜工带来的两根威伯科专用气室弹簧,差别就很明显了,车上的弹簧长度要短,硬度也差一些。
因为只有两根,我们装在了后桥,原来后桥的两根弹簧换到前桥,再从修理工那里找到两根换上。
● 刹车回位就靠它,回位弹簧很重要!
我们先来看看制动部分的结构,上图为拆开的刹车分泵气室结构,气室弹簧的作用是当制动气室没有气后,带动凸轮轴转动,帮助刹车回位。弹簧弹力越大,刹车的回位速度应该越快,而回位弹簧却最容易被人忽视。
对于刹车回位慢的情况,大家经常是在制动鼓里找原因,比如加大制动蹄回位弹簧、滚轮等方法,而忽视了回位弹簧的作用。如果不是拆开分泵,一般很难想到气室弹簧的原因。
前面提到的刹车回位慢也就找到原因了,正因为回位慢,造成刹车拖刹,对比刹车鼓相对上下刹车片的转动,下刹车片必然会磨损过快。
回位慢易造成下片磨损快
下制动蹄多次处于轻微接触状态,很难察觉。另外,从相对转动方向来看,上下刹车片与刹车鼓是从和领的关系,通俗来讲,当存在轻微接触时,下轮由于是顶着,上轮顺着车轮的转动方向,下轮更容易造成过度磨损。
顺便说一下,很多用户反映ABS不好用的情况,如果回位慢,也会影响整个ABS的正常工作。
回位测试:前桥仍不理想
刹车回位速度对比视频
更换完后我们测试了一下刹车的回位情况,从视频中可以看出,后桥的回位速度有了一定改善,不过前桥是用的普通弹簧,还是不理想。
● 前桥加装适配阀
有了适配阀,安装过程就简单了,在大梁上找到位置固定,串联在前桥刹车继动阀前面就好了。
● 换成威伯科总泵 测试结果天壤之别
在分析刹车问题的思路上,我们也在不断的调整。刚开始我们把目光主要集中在挂车阀上,不过,从刹车踏板到最后的输出气压,非常重要的环节就是刹车总泵。
接下来我们把车上的总泵换成威伯科的,这个过程比我们想想的要复杂一点。(点 这里 查看全过程)检查确认气路不漏气后,再次上路测试。
全部调整完成后路试视频
这下测试的结果和之前有了天壤之别。如果按照刚开始刹车的情况,应该会超过停在路边的大众Polo,但实际测试很早便稳稳停住,没有跑偏和抱死的情况,我们做了两轮的测试,由不同的人开,车辆制动一样保持着很高的稳定性。“冬天真冷”终于找回了对天龙制动的信心,天龙制动问题到这里算是彻底解决了。
3月11日,制动问题虽然解决了,心情轻松起来,也有时间来测试验证一下心中的疑惑了:
① 最短多少米能停住?
② 整车的制动协调性是如何实现的?
● 制动距离测试:70码40米站住
还是那条道路,我们在路边放一个三角牌作为刹车的起始点。每段分道线长度为4米,也方便我们计算制动距离。还是先看一下整个测试过程的视频。
制动距离测试视频
测试结果记录:
测试1:时速60,制动距离32米 ↓
测试2:时速65,制动距离39.28米,没有拖印 ↓
测试3:时速70,制动距离40.7米,刹车一样没有拖印 ↓
测试4:天龙PK新大威,领先7.4米 ↓
和“冬天真冷”一块跑车的车友“邯郸小高”也将他的新大威开过来做个对比测试。
首先是“邯郸小高”的刹车,制动车速为70km/h,从一开始就看到挂车右侧最后一轮抱死,出现明显的刹车拖印。
在同样的车速条件下,“冬天真冷”的天龙制动保持了原有的水平。两车从最后一轮计算差距,距离相差7.4米。
这里还需要对两辆车的情况做一些说明,“邯郸小高”的是6x4牵引车,前桥刹车摘掉了,挂车为16吨刹车。“邯郸小高”认为,如果按照“冬天真冷”的这些方法进行优化,他的成绩会更好,因为6x4双后桥的制动力会更强。
测试5:前轮不抱死,转向正常 ↓
优秀的刹车成绩让“冬天真冷”非常兴奋,他接着又测试了一下制动情况下前轮会不会抱死没有方向,从视频上看,紧急制动时车辆依然保持了非常好的操控性。只是由于速度变慢,惯性力变小,挂车后轮出现了抱死的情况。
直到这里,我们可以确定“冬天真冷”的刹车问题总算全部解决了。我们所有人也再次在两辆卡车前合影。
● 制动协调性:挂车先于主车,后刹先于前刹
在开始的猜测中,我们把更多精力放在了主车的挂车阀上面,主要的测试都是主车对挂车的刹车输出气压,而一直没太在意刹车总泵对刹车特性的影响。经过这几天的测试和分析,对整车的制动也有了更多的认识,我们也需要一个更全面的测试。我们将挂车阀的输入端和输出都接上了气压表。
在视频中我们可以看到在轻踩刹车时,会有一个优先级,挂车先于主车,后刹先于前刹,这会给整车提供非常好的制动协调性,避免了推头等现象的出现。另外,适配阀的制动特性曲线也得到验证。
● 总结篇:保养、优化需两弹齐发
1、我们做了什么?
第一部分:整车故障排查
1.恢复前转向轮制动;
2.更换损坏零部件,包括后轮刹车片、回位弹簧和挂车分泵皮碗;
3.调整制动间隙:前桥/后桥/挂车。
第二部分:优化整体制动协调性
1.更换威伯科挂车阀和总泵,优化输出气压线性、制动舒适性提升;
2.前制动气路串联适配阀,使后桥制动优先于前桥,避免制动力不协调,发生折头等现象。
2、出现制动不良的原因有哪些?
此次维修过程是在东风原设计的基础上进行的,并没有改变东风天龙制动管路的布置,制动不良是由多个因素造成的。
1、使用保养
透过这次维修过程,我们也提醒广大卡车用户应该仔细检查车辆,逐个部位排查故障。
2、零部件质量
更换的主要零部件包括:刹车总泵、挂车阀、回位弹簧。而这几个零部件对用户的使用感受产生了直接的影响。
● 关于卡车制动系统的几点疑惑
1、我的卡车要改吗?
如果制动没问题,那就不要随便改动,制动安全是车辆设计中最为重要的一个环节,原厂按道理都会经过严格验证。
如果感觉刹车不太好,先检查车辆各个部位工作是否正常,刹车是一整套系统,每辆车的情况都不一样,造成制动问题的原因有很多。
卡车之家再次提醒大家,在没有专业人士指导下,切勿擅自改动制动系统的所有关键零部件与气路布置,以免造成制动隐患。
2、东风的刹车有没有问题?
我们无法给出结论。每辆车的情况都不一样,这次的改进过程我们只是针对“冬天真冷”的这款6x2牵引车,没有改动整车的管路布置,更换了几个关键的总成,而这几个部分之前“冬天真冷”都已经更换,不是原厂配件,造成制动不良也是多方面的因素。
从对比测试来看,刹车来得快与慢与整车的调校、驾驶员的主观感受均有很大的影响。对于其他天龙车主反映的制动问题,由于没有见过实际车辆,我们无法给出结论。安全无小事,我们也希望东风能够积极联系车主,找出原因,将问题解决。
3、回位弹簧为什么会断?
我们推断主要有两个方面的原因:
1.制动间隙过大,分泵行程过长,超过了弹簧的形变极限。
2.设计缺陷,制动分泵回位簧抗疲劳程度与可靠性不足。
● 鸣谢:
这次“天龙刹车问题”得到完美解决,得到了各方面的支持。
结束完测试,所有人在车前合影
本着对用户负责的态度,卡车之家邀请论坛制动专家姜工“jiangtj6760”一起到山西代县提供技术支持。
为了配合我们的测试,“解放西北王”、卡友小姚、“邯郸小高”均无条件提供车辆帮助。“冬天真冷”甚至停车数天。修理工“刹车神刘”认真细致的工作,以及“梁山挂车小刘”全程陪同为我们提供了很多帮助。卡车人的热情和真诚深深打动了卡车之家编辑部的成员,向你们致敬!
感谢北京一汽环岛解放4S店和广汽日野4S店提供车辆帮助我们测试不同车型的制动特性。
感谢威伯科制动专家姜工为我们提供了专业的技术咨询,甚至专程到山西代县了解实际情况,为我们的改进提供了专业的技术制动。
最后,感谢所有人的关注,你们的支持是我们前进的最大动力!
● 花絮篇:其他车辆对比测试
在解决“冬天真冷”的刹车问题之前,我们在北京还对其他车辆进行过一些测试:
2月23日,北京新发地,测试“解放西北王”的6x4天龙;
2月24日,北京一汽环岛,测试解放悍威/J6/广汽日野700牵引车 ;
3月10日,山西代县,测试卡友小姚的6x4天龙。
汽车车辆对比测试视频
因为刚开始没有考虑到整体协调性问题,只是测量了挂车制动压力随制动踏板行程的变化关系。
这里测试的两位天龙车主并没有感觉到刹车有什么问题,这与6x4车型和6x2双前桥的差别有一定关系。
解放挂车制动优先,广汽日野为线性增长,天龙有些慢
根据测量的结果,我们大致绘出了三个厂家的不同刹车风格。解放奥威和J6均来得比较快,而广汽日野则体现出比较好的线性,东风天龙在脚踩下去的前半段刹车来得比较慢,刚开始轻踩一点都没有反应,卡友小姚的10%没有动作,而“解放西北王”的才到30%才开始有气压。
● 威伯科总泵的安装过程 纠结
我们在安装威伯科总泵的过程中遇到一些困难,把整个处理过程也分享给大家。
难点一:顶杆结构不同
威伯科刹车总泵和东风的在最上面的顶杆结构不同。威伯科的顶杆座和顶杆之间可以自由拆卸,而东风是球形连接,无法拆卸。
办法总是有的,我们找到一根长头螺丝,用砂轮打磨成和威伯科顶杆尾部一样就好了,再将顶杆外露的长度调整到和原来一样的82mm,不会改变原来的刹车行程和间隙。
两种总泵底座的厚度也不一样,要换成更长的螺丝。另外,为了防止过长的螺丝影响到刹车踏板的行程,将螺纹一端朝外。
难点二:管路布置
总泵在不大的空间里需要连接4跟管路,管接口之间存在相互干涉的情况,所以在紧固的时候需要考虑好前后的顺序。
大家可以对比安装前后的布置差别,接口会根据管路,可以接不同的方向,我们要注意按照下面接口的对应关系,11:上腔气源口,21:上腔出气口,12:下腔气源口,22:下腔出气口。
在记录本文的测试过程之前,我们先了解一下半挂牵引车的刹车系统,以更好理解测试的目的和结果。这里介绍一下本文会涉及到的一些相关概念。详细的东风制动原理,可以参考这里。
简化的半挂牵引车制动结构图
上面是小编整理的一个半挂牵引车制动控制结构图,这只是为了方便大家理解,省去了供气部分,相比设计图纸做了不少简化,其中前桥的适配阀是我们进行串联加装的。对于这些部件,小编也用尽可能简洁的话做个讲解,不作为专业名词解释。
我们将整车刹车分为三个部分:前刹车、后刹车、挂车刹。这三个部分分不同气路控制。
总泵:刹车控制从我们踩下制动踏板开始,总泵将脚制动力转换为气压控制信号,分给前刹车和后刹车两个气路。
继动阀:作用类似于继电器,通过小气控制大气,减短制动气路的长度,保证速度和气压。
分泵:将气路压力转换为转动凸轮的推力,从而产生制动力。
挂车阀:结构为四进两出,四进:储气筒常给气、前刹车控制气、后制动控制气、挂刹控制气。两出:挂车控制气(黄管),挂车常给气(红管)。
挂车阀的作用就是根据前后刹和挂车刹三个中任意一个信号,向挂车传送制动控制气信号。
● 补充概念:挂车刹车提前
我们将整车的制动分为主车和挂车两个部分,主车和挂车的制动会存在一定的差异,大致会有以下三种情况:
1.主车制动快、挂车制动慢。结果:挂车推主车,在冰雪等低附着路面,甚至会出现折头。
2.主车制动慢、挂车制动快。结果:挂车拖主车,在转向过程中容易出现转向不足。
3.主车挂车制动同步。当然,这是最理想的情况。
但在实际情况中由于载重情况、主挂车的附着系数等因素,主挂车很难做到完全同步,前两种情况显然第1种情况更糟,所以在车辆设计时,通常的做法是给挂车制动一个提前量。
我们查看了威伯科的挂车阀的制动原理,截图如下:
威伯科关于挂车阀的说明
简单理解,挂车阀会根据脚制动、手刹等信号确定挂车最后的制动力。在制动初始阶段,让挂车的制动力略大于主车的制动力,保证车辆不会推头,这也叫挂车制动的越前控制。
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