关于空气盘式制动器(ADB)的讨论与展望


制动衰退已成为历史,因为在反复硬停车和长时间下坡时,制动性能会随着工作温度的升高而增强。自从空气盘式制动器在北美问世以来,车队一直在探讨是否应将制动系统从鼓式切换到盘式。ATA技术和维护委员会定期对此进行讨论。今年年初,该委员会在新奥尔良召开了S.6底盘和制动系统研究小组会议,再次探讨了“空气盘式制动器的性价比”问题。会议得出的结论是:虽然ADB值得推广,但不能一蹴而就,需要逐步切换。

盘式制动器的接受度正在不断提高。新推出的盘式制动器性能卓越,配备了内部执行器和自动调节器,内部机构进行了重大改进,如滑销组件的封装等。此外,新的制动盘设计能有效管理热量,防止破裂。

据康明斯-美驰工程经理布莱恩·安德鲁斯介绍,北美地区早期主要将空气盘式制动器用于高能量停靠的应急车辆,后来扩展到燃料运输车和危险品运输车,以提高安全系数。过去五年里,北美市场对气盘式制动器的采用率显著上升。

安德鲁斯还展示了空气盘式制动器(ADB)自本世纪初以来的接受度跟踪情况。牵引车对ADB的采用率在2011年至2014年间从约5%增长到10%,之后趋于稳定。到2023年,采用率急剧上升。总体而言,牵引车的ADB采用率从2011年的不足5%飙升至去年的50%。挂车对盘式制动器的采用情况类似,但采用率较低。在2011年至2016年的增长期间,采用率几乎保持平稳,低于5%。然而,截至2023年,挂车的ADB采用率已略高于15%,并呈上升趋势。
ADB的推广与国家公路交通安全管理局(NHTSA)修订的停车距离规则密不可分。安德鲁斯指出,最初阶段,OEM只需采用稍大的鼓式制动器即可达标,然而2013年针对重型卡车的第二阶段规则则要求转向轴上必须配备ADB,以确保停车距离的充足。在2012年至2014年期间,业界对安全性的关注日益提升,ADB的设计持续优化,同时成本和重量降低,体积增大,使得其性价比更加突出。
此外,封装和兼容性的改进也推动了ADB的更广泛应用。更多的悬架设计适合配备ADB,标准化程度提高,包括制动盘位置、原始设备制造商使用的扭矩偏移和轮毂偏移等。同时,卡钳安装螺栓样式在众多OEM中实现了标准化,进一步简化了安装和维修过程。

随着OEM开始将ADB作为其数据手册中的标准选项,几乎所有厂商都已改用盘式制动器。售后市场的零件可用性得到改善,市场也逐渐开放。尽管有人认为我们与ADB的合作已接近饱和点,但Bendix商用车系统轮端营销和客户解决方案总监Mark Holley强调,进行一次全面的行业调研仍然至关重要。“鼓与盘的选择是一个值得讨论的话题,”他表示,“我们是否应该跟随行业趋势并采用辅助盘式制动器,还是应该考虑其他因素?”在采取行动之前,车队需要充分考虑ADB相比鼓式制动器的诸多优势。

对于空气盘式制动器,其摩擦材料在进行车轮上的目视检查时较难观察。因此,一些车队选择使用带灯的管道镜或转向垫磨损传感器来辅助检查。ADB相较于鼓式制动器,提供了显著的性能提升,不仅缩短了停车距离,更在多次硬制动时展现出优越性。Holley指出,ADB的制动盘在加热时会膨胀并与刹车片紧密结合,从而有效抵抗制动衰退。相比之下,鼓式制动器在热鼓膨胀远离制动衬片时制动力会降低。经过多次硬停车后,鼓式制动盘与盘式制动盘之间的制动距离差异会显著增加。
此外,ADB还赢得了司机的信赖。他们欣赏ADB提供的卓越性能和乘用车般的驾驶感受,同时也不介意气压盘式制动器在CVSA 1级检查中的优势。事实上,当CVSA检查员遇到配备ADB的卡车时,他们往往会直接跳过制动系统检查,转而检查清单上的其他项目。

从维护经理的角度来看,总拥有成本是衡量ADB优势的重要指标。虽然初期成本较高,但Holley指出,其生命周期成本会大大降低,特别是在贸易周期较短的情况下。随着时间的推移,大多数公路和公路应用的TCO都会呈现出积极的变化。
在维护间隔期间,空气盘式制动器(ADB)无需润滑,其衬片寿命往往比标准制动衬片更长,但具体寿命可能因应用而异。更换制动片的过程相对简便快捷,所需时间远少于更换制动衬片和制动鼓。因此,一个车队完全有可能让一辆卡车持续运行三到四年,而仅需进行刹车片更换,无需额外制动维护。当然,如果在更换前对卡车进行适当权衡,一些车队甚至可以完全避免这种情况。

然而,忽视ADB的维护需求或过度延长刹车片的使用寿命,都可能对总拥有成本(TCO)产生不利影响。Holley指出,由于空气盘式制动器的摩擦材料在车轮上的目视检查时难以观察,因此必须采取特殊措施,如使用带灯的管道镜,以确保垫片厚度的准确监测。此外,技术人员培训也是一个挑战,特别是对于挂车ADB系统,市场上此类系统数量有限,使得技术人员缺乏必要的接触和了解。缺乏经验的技术人员可能导致检查工作的不完整或疏忽,从而引发不必要的浪费和延误。
新接触盘式制动器的车队需要一些技术人员培训。虽然ABS音环腐蚀是一个主要问题,但制造商正在研究新的设计和连接音环的新方法,以及对涂层进行试验,以解决这一问题。此外,某些环境中的污垢和碎片会缩短制动衬块和转子的使用寿命,尽管这并非普遍现象。轴瓦和制动盘保护罩在某些应用中提供了有效的解决方案。

康明斯-美驰工程总监Joe Kay指出,在建筑、重型车辆、工业等磨损性较大的环境中,鼓式制动器往往更适用,尤其是在充斥着大量污垢和碎片的情况下。因此,为实际应用工况选择最合适的产品至关重要。

从车队的角度来看,两支参加小组讨论的车队——位于伊利诺伊州乔利埃特的GP Transco和阿肯色州北小石城的Maverick,都分享了关于使用空气盘式制动器的积极体验。GP Transco维护总监亚历克斯·戈尔诺表示,他们从ADB中获得的主要好处是较短的运营周期。他的卡车运行5年或约370,000英里后,仍能保持良好性能,且维护成本较低。到2023年,他们的600辆牵引车车队的维修频率为30次,其中一个车轴需要维修的情况仅占3次,且大部分情况下只需更换两个车轴的制动器。这支拥有1000辆挂车的车队去年总共进行了45次维修工作。
与此同时,Maverick的维护总监布伦特·希尔顿详细介绍了他们车队中牵引车和挂车刹车片的更换里程情况。他管理着1,650个动力装置和2,480辆挂车,其中大部分是平板挂车。自2019年起,牵引车便配备了空气盘,而挂车则从2008年开始配备。他表示,许多后来型号的牵引车在交易时都无需更换垫板。

在谈到制动器维修时,希尔顿指出,系统中大多数制动器的维修代码都是“磨损、更换”,这意味着很少需要进行意外维护。他回忆道,几年前车队曾面临供应链问题,由于零部件短缺和相关的停机时间,这些问题带来了高昂的成本。因此,他强调车队必须遵守建议的维护间隔,以避免可能造成高昂代价的道路故障。

此外,卡车盘式制动器的法律法规由联邦机动车安全标准(FMVSS)和联邦机动车运输安全管理局(FMCSA)进行监管。FMVSS 121标准规定了空气制动系统的性能要求,包括盘式制动器。而FMCSA则要求商用卡车必须定期检查和维护制动系统,以确保盘式制动器等关键部件处于良好状态。

在制动系统升级和替换方面,希尔顿分享了他们的经验。他表示,随着技术的进步,新的制动系统设计已经出现,能够提供更高效、更安全的制动性能。然而,他也提醒车队运营商在升级或替换制动系统时必须谨慎行事,确保遵循所有相关的法规和标准。
任何用于替换或升级卡车制动系统的部件,如盘式制动器,都必须满足FMVSS 121标准的要求。制造商有责任确保其产品达到所有安全标准,并在上市前进行必要的测试和认证。这些法规和标准的目的是保障卡车在公路上的安全性能,从而降低事故率。卡车运营商和制造商必须严格遵循这些规定,以确保其车辆的安全性。
随着商用车市场对高效、安全和可靠制动系统的需求不断增长,空气盘式制动器的市场占有率预计将进一步增加,特别是在高端卡车和挂车市场。总体而言,空气盘式制动器在商用车领域将继续发挥其关键作用,并会在技术、性能和市场需求的推动下不断创新。

此外,商用车安全联盟将于8月25日至31日举办2024年制动安全周活动。这是一项旨在检查商用机动车辆和驾驶员,以及执行监管合规执法活动的年度盛会。我们将继续关注与制动安全相关的法规和技术进展。

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