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液压制动总泵的结构和工作原理解析
作者：吴泽辉
来源：本站原创
时间： 06:27:52
内容简介：为什么连踩几次制动后可以拧开分泵上的放气螺栓排除制动系统的空气；为什么当制动片与制动鼓之间的间隙过大后，第一脚刹车软又低、而第二脚会变硬和高呢？有经验的维修工通过踩制动后可以基本决断制动系统的故障，而这些建立在对汽车液压制动系统中制动总泵结构和工作原理的理解。
配套PPT和视频：液压制动总泵的结构、原理及故障检修
　　液压制动总泵的结构和工作原理是整个液压制动的基础，针对液压制动系统出现的故障诊断建立在对总泵结构和工作原理的深刻理解
制动总泵的结构：
制动总泵的结构：主要由壳体、活塞、回位弹簧、密封皮碗、储液壶组成
&　　制动总泵的主要部件是壳体、活塞、回位弹簧、密封皮碗和储液壶等组成，与我们常见的针管相似。制动时，踏板推动活塞移动，通过由活塞、密封皮碗和壳体组成的工作腔内压力升高，制动液排向车轮的分泵。
总泵结构示意图
　　图中本站设计了总泵的基本结构：活塞、皮碗、回位弹簧、出油阀、回油阀及储液壶组成，其中在壳体与储液壶接触的部分开有两个小孔：孔A和孔B，及在活塞上开有设的补偿孔。
　　自由状态下、即不踩刹车时，活塞在回位弹簧力下回位，活塞的前皮碗处于孔A和孔B之间。活塞前的工作腔通过孔A与储液壶相通，工作腔油压与储液壶制动液保持平衡。
　　当踩下制动时，踏板推动制动总泵活塞及密封皮碗前移，当活塞和密封皮碗越过孔A时，工作腔封闭，油压升高，制动液被排向车轮分泵，推动制动片动作。
制动总泵的补偿作用解析
　　为什么连踩几次制动后可以拧开分泵上的放气螺栓排除制动系统的空气；为什么当制动片与制动鼓之间的间隙过大后，第一脚刹车软又低、而第二脚会变硬和高呢？有经验的维修工通过踩制动后可以基本决断制动系统的故障，所有的这一切基于制动总泵的补偿作用。
液压制动总泵补偿作用原理图
&　　当松开制动踏板时， 总泵活塞在回位弹簧力下回位，工作腔油压下降，分泵及管路回油。但是如果你快速的松开制动踏板，活塞后部的制动液会通过活塞上的补偿孔推翻皮碗，进入活塞 前的工作腔。而之后再次踩下制动时，工作腔的制动液再次被排向油路和分泵。如此快速、反复的松、踩制动，因为活塞后部制动液补偿进入工作腔，使得工作腔每 次出油多、而回油少，这一作用称为制动总泵的补偿作用。
制动总泵活塞分解：皮碗及活塞上的补偿孔
制动总泵的双管路设计
　　为了提高汽车行驶的安全性，现代汽车的行车制动系都采用了双回路制动系。双回 路是指利用彼此独立的双腔制动主缸，通过两套独立管路，分别控制两桥或三桥的车轮制动器，其特点是若其中一套管路发生故障而失效时，另一套管路仍能继续起 制动作用，从而提高了汽车制动的可靠性和行驶安全性。
制动总泵内有两个活塞及相当应的密封皮碗
制动总泵的双腔控制设计图
　　前后轴对角线方向上的两个车轮共用一套管路，在任一管路失效时，剩余总制动力都能保持在正常值的50%，且前后轴制动力分配比值保持不变，有利于提高制动稳定性。这种布置形式多用于发动机前置，前轮驱动的轿车上。
　　总泵的两个腔控制前轴和后轴分泵制动，这种布置形式最为简单，可与单轮缸鼓式制动器配合使用，其缺点是当一套管路失效时，前后桥制动力分配的比值被破坏。这种布置多用于发动机前置，后轮驱动汽车。
　　对应于双回路制动系，制动主缸常用串列双腔制式。目前国内轿车及大多数国外轿车都采用等径制动主缸，即制动主缸前后两腔的缸径相同，而某些国外轿车上装用了异径制动主缸，即制动主缸前后两腔的缸径不相等。
双腔制动总泵工作原理过程图
　　第一阶段：来自第一活塞的推力推动第一、二活塞组件向前运动，主皮碗唇边将两个补偿孔封闭。
　　第二阶段：继续推动活塞，因第二回位弹簧抗力小于第一回位弹簧，故先被压缩，第二压力腔先建压。此时第一压力腔内的制动液未被压缩，故第一腔没有液压。
　　第三阶段：继续推动活塞，来自第二压力腔的液压作用到第二活塞上产生的反作用力加上逐渐增大的第二回位弹簧抗力之和大于第一回位弹簧的抗力，使第一回位弹簧被压缩，第一腔也开始建压。
　　若于前腔连接的制动管路损坏漏油时，则在踩下制动踏板时只有后腔中能建立液压，前腔中无压力。此时在液压差作用下，前腔活塞迅速前移到前缸活塞前端顶到主缸缸体上。此后，后腔工作腔中液压方能升高到制动所需的值。
　　若与后腔连接的制动管路损坏漏油时，则在踩下制动踏板时，起先只是后腔（第一）活塞前移，而不能推动前腔（第二）活塞，因后缸工作腔中不能建立液压。但在后缸活塞直接顶触前缸活塞时，前缸活塞前移，使前缸工作腔建立必要的液压而制动。
&　　双回路液压制动系统中任一回路失效时，主缸仍能工作，只是所需踏板行程加大，将导致汽车的制动距离增长，制动效能降低。&
很好，很强大！
太差劲了！
配气相位的实质就是发动机配气机构中气门打开和关闭的时刻。四冲程发动机工作时，为了配合进气、压缩、作功和排气这一循环，要求气门必须能够适时的打开和关闭。这个功能由配气机构来完成，通常将气门打开和关闭的时刻及打开持续的时间用
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变频器的制动电路的电路结构，同驱动电路是一样的，相对驱动电路来说，可认为是第七路脉冲传输通道。 制动电路的工作模式如下。 (1)直流回路的DC530V电压在正常
&&& 变频器的制动电路的电路结构，同驱动电路是一样的，相对驱动电路来说，可认为是&第七路&脉冲传输通道。
&&& 制动电路的工作模式如下。
&&& (1)直流回路的DC530V电压在正常范围以内时，制动电路是不投入工作的，处于&闲置&状态。
&&& (2) 一般情况下，负载电机是在变频器的输出频率的&束缚下&运行的，其转速等于或接近变频器的输出频率。但一些大惯性负载，在减速或停车过程中，电机转速有可能超过变频器的给定频率，处于超速运行状态，此时电机的转子速度超过定子磁场速度，产生容性电流，由电动进入动电（发电）状态。负载电机的发电能量，经IGBT两端并联二极管构成的三相桥式整流电路，馈回变频器的直流回路，可能导致直流电压的异常升高，危及储能电容的IGBT模块的安全。
&&& 最常采用的方法，是采用制动电路（或称刹车电路），将制动电路接入直流回路，将直流回路的电压增量，转化为制动电阻的有功耗（制动电流流经制动电阻）。变频器起动制动动作时，可以使电机的发电能量快速耗散，可以达到加速停车的作用，因而制动电路又称为刹车电路。
&&& 一般中、大功率变频器的制动单元（控制制动电阻的接入和断开）和制动电阻，均需在变频器外部，另行加装和连接。小功率变频器，一般有内置制动单元和制动电阻，也有的仅有制动控制电路，制动电阻可从RB、P(+)端接入。
图5-28是SINE300型7.5kW变频器的制动控制电路，制动信号的传输电路同6脉冲传输通道是相似的，其工作原理如下。
&&& 图5-28&SINE300型7.5kW变频器的制动控制电路
&&& 变频器运行中，MCU检测直流回路DC530V变化的幅度，当电机反发电，使直流电压升高时，其高于某制动动作阈值（如660V）时，由38脚输出制动信号（一般为直流控制信号或脉冲信号，本电路为脉冲信号），经U37、U8两种受控同相、反相驱动器，送入U14驱动IC。由U14直接驱动制动开关管IGBT7，将外接制动电阻接入直流回路，对电压增量进行消耗。
&&& 若制动电路的投入是有效的，直流回路的电压增量得到很快削减；若直流电压依旧太高，则经延时判断后，变频器报过电压故障，停机保护。
&&& 制动电路的驱动IC的供电电源，和V相IGBT下桥臂的驱动IC共用一路电源。
&&& 变频器检测直流电压过高时，一般有先制动、再报警、停机保护的过程。
（责任编辑: 佚名 ）
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接手这个选题是需要一定勇气的，因为，围绕汽车制动这个话题在此前已经制作过太多的内容，从选题立意以及文章的切入点来看，都不太容易带动大家的阅读热情。在斟酌之后，我打算换个方式聊聊汽车制动，以让大家对这一部分能有更深刻的认识，当然，在文章中同样会收纳一些较为实用的内容，话不多说，大家各取所需吧。
但如果你对汽车制动这方面没有太多的概念，可以点击下面的链接，就当是先做个热身活动吧！
相关链接：
&&& 拒绝专业术语
简述刹车系统工作原理
&&& 何必为此而纠结
剖析鼓式与盘式制动
&#9679;&为什么你踩下制动踏板时，车速会慢下来？
一张图可以很清楚的把这个问题交代清楚，为了减轻大家的阅读压力，我不打算用过多文字来描述这部分，还是把精力放在后面的内容吧。
&#9679;&在制动结束后，制动片和制动盘是怎么被分开的？
这又牵扯出一个问题，在完成制动后，制动片和制动盘是如何被分开的？其实很简单，松开制动踏板后，制动系统内的制动压力随即下降，因此，制动卡钳的处于松弛的状态，滚动的车轮带着制动盘一起旋转，依靠旋转时细微的摆动，制动盘便可顺利挣脱制动片的束缚。也就是说，制动卡钳本身没有专门用于回位的装置。
&#9679;&制动踏板的背后是什么？
脚下的每一块踏板分别具备何种作用是个关键，这在学车时，教练会反复强调，因为它不仅是起步的关键，最为主要的则是与安全息息相关，但你知道在这些踏板的背后是什么样的构造吗？顺应本文主旨，今日所谈仅限制动。
『制动踏板背后到底是个什么结构？』
当你踩下制动踏板时，利用杠杆的原理，踏板机构会率先对腿部施予的力量进行放大，这个力量直接作用于踏板后方的推杆，对于民用车来说，仅凭这个力道则很难让车辆获得明显的制动效果，因此，这就需要另外一股力量来协助。
在踏板与制动总泵之间设有真空助力器，它可提供更大的力量作用于推杆上，使得驾驶者能更轻松地踩下制动踏板从而推动制动主缸内的前行。&#9679;&为什么踩下制动踏板后会听到喘气声？
-- 哪个是真空助力器？
&&& 在运转时，踩下制动踏板的瞬间，有时你能隐约间听到一声“叹息”，有人怀疑自己的车哪漏气了，而通过对声音出现时机的总结，可以断定声音源自制动系统，于是，越想越害怕。&
顺着声音听过去，声音的确是从制动踏板的后方传来的，但无论趴下身去看，还是用手伸进去摸，你都找不到那个会“喘气儿”的家伙。有时候人就是这样，一旦较起真儿来，还真不是那么容易轻言放弃，于是，便叫来了同伙，命其要有节奏地不断踩制动踏板，这下，多年来练就的听声辩位的功夫可算派上用场了，经几番查找，最终确认“叹息声”是从而隔壁的舱内传出的。
&&& 打开舱盖，随着每次制动踏板的踩下伴随而来的“喘气声”，你将目光聚焦在一个用于固定制动总泵的底座上，通过移动终端翻阅百科栏目得知这是一个名为“真空助力器”的装置。
顾名思义，真空是此类助力器的动力源，所谓的真空其实就是负压。“如果你实在不能理解它，那就把它想象成一个没装针头的注射器，用手指堵住一头用力拉推杆，这样你就可以感受到负压的存在了”。这是在此前的文章中我对真空的描述。
-- 真空助力器是如何利用真空来提供助力的？
在工作的状态下，推杆回位使得制动踏板处于初始位置，此时，真空管与真空助力器连接位置的单向阀处于打开的状态，在助力器内部，隔膜将其分为真空气室和应用气室，这两个气室相互间可连通，在大多数时间里二者都与外界隔绝，通过有两个阀门装置可以实现气室与大气相连。
&&& 在运转时，踩下制动踏板，在推杆的作用下，真空的阀门关闭，同时，推杆另一端的空气阀门被开启，待空气进入后（踩下制动踏板产生喘气声的原因）便会造成腔内气压不平衡的状态，在负压的作用下，膜片被拉向制动总泵一端，进而带动制动总泵的推杆，这便实现了将腿部力量进一步放大的功能。
&#9679;&真空助力器的“真空”从哪来？
获得真空最为普通的方式就是利用本身的工作特性，通过一根管路将与真空助力器相连，从而将在运转时产生的真空导入助力器。这种助力的方式对的工况会形成细微的影响，何以见得？
与我们所熟悉的空燃参数比一样，真空度同样是反应正常运转的重要参数。当我们踩下制动踏板时，真空助力器会随着踏板的行程逐渐释放真空气室内的真空，制动操作结束后，驾驶者释放制动踏板，在回位的帮助下，真空助力器会迅速恢复至“戒备”状态，这便再一次需要从抽取真空，正是这个过程，在瞬间它会影响到的真空环境，从而使得的工况出现波动，有时候你可以通过的细微抖动或转速表的变化来察觉到它。
-- 凸轮轴驱动的真空泵
&&&&周边的附件很多都是在运转时形成的真空环境中被控制的，受结构和类型所限（和汽油直喷），有些则无法提供用于满足周围附件工作的真空环境，因此在真空源的提供方式上做出了调整，加装一个独立的真空泵是个不错的办法。
此类真空泵依靠凸轮轴带动泵内转子，与转子同轴相连的叶片以偏心的位置进行转动，在偏心旋转过程中，叶片上方的容积被不断的挤压、释放，这个过程便制造出了真空环境，通过橡胶管把真空泵与真空助力器相连，剩下的事则与上面提到的相同，
-- 电动真空泵
&&&&开始逐渐在车和纯电动车领域发力，不知你有没有想过“真空”的问题，当车辆依靠电机行驶时，原先获取真空的方式都行不通了，但采用传统结构的制动系统仍需要借助除驾驶员腿部以外的力量来更有效的推动制动总泵，泵成了最好的选择。
-- 题外话：制动系统中，上面提到的那些真空助力器是必须的吗？
&&&有些希望传统结构的真空助力器永远消失，你可以认为这是一种“过河拆桥”的行为，但当你了解内情之后，才知道，原来纯机械的装置真的要过时了。
&&&&e-tron的两个后轮制动卡钳采用了线控技术，控制信号来自制动踏板传感器和控制单元，也就是说，当踩下刹车踏板时，制动总泵直接作用于前轮，而后制动分泵依靠齿轮的运动来推动进行制动，制动效果上，液压制动会更直接而且力量也会更大，不过，这并不重要，从以往的经验来看，前轮的制动力往往都要大于后轮。由于不需要刹车油传递来自制动踏板的制动力，后轮的电子机械制动卡钳可以迅速作出反应，这对车身动态稳定系统的控制也会更有优势。其实，这已经暗示了，传统的制动系统将有可能退出舞台，电子制动卡钳的时代到来时，真空助力泵离开的时候就到了。
人们总觉得液压的系统要比电子系统来得可靠，那好吧，电子卡钳先放一旁，我们再来看看另一种更加现实的制动助力系统--博世推出的这套系统由制动总泵和助力控制模块两部分组成。从外观来看，图中所示的制动总泵显然不同以往，的确如此，在兼顾本职工作的同时，它还做了一些原本不归它管的工作。为了感知驾驶员的意图，制动总泵上安装了踏板行程传感器，其所传递出的信号会直接被助力控制模块获取，依据此信号，助力控制模块可对制动总泵的施加相应的压力，从而达到对车轮制动的目的。也就说，驾驶员踩下制动踏板的动作更多是在向助力模块传递电信号，而实际用于推动制动主缸的力量则由带有高压蓄能器的电子助力模块（上图右侧）完成。
如果是这样的话，长期霸占办公区内那台赛车模拟器的同事一定能很快适应这种毫无制动脚感的方式，但研发它的工程师显然不是个游戏迷，依靠模拟装置，在制动过程中，踏板还是可以呈现出属于汽车的制动感觉，但显然，本质变了。
&#9679;&制动“失灵”是怎么回事？
由于对真空源的过分依赖，通过来获取真空的方式对于制动系统来说存在着一些问题，这不禁又让我们想起了2年前的“刹车门”事件。当油门踏板卡死后，转速迅速攀升，此时，会吸入大量的空气来维持在该工况下的动力输出，真空环境的平衡也会因此被打破，一旦突发情况发生，驾驶者本能的踩下制动踏板，第一次踩下时，真空助力器内存留的真空还可以帮助驾驶者推动制动总泵以实现车辆的制动，但当第二次、第三次踩下制动踏板时，由于无法提供充足的负压来满足真空助力器的工作条件，所以，真空助力器“失效”，制动踏板变硬，造成制动效果下降，从驾驶者的反馈来看，大多数人则认为制动失灵。
&&& 到后来开始重视“系统”，即在油门踏板和刹车踏板同时踩下时，采用电子控制的会关闭，如果采用拉线控制，那么，电脑会对相应的执行器发出限制指令，减少喷油或控制点火频率。
&#9679;&采用独立真空泵后就不会发生制动助力失效的故障了吗？
从采用凸轮轴驱动的助力泵结构来看，它同样有可能面临这个问题。以下是我们从前方采集回来的素材，车主恽女士就曾因助力泵失效而多次面临刹车“失灵”的险情。下面让我们来看看是什么样的原因导致了故障的发生。
在泵体与管路连接的接口处有一个滚珠式的单向阀，这个单向阀是维持刹车真空助力系统的重要控制元件。在真空泵为刹车助力系统建立了正常的真空环境后，真空泵内部与助力器真空气室间的压力处于平衡状态，此时，单向阀关闭。当平衡被驾驶员的制动动作打破时，管路内的气压与外界相近，一直保持工作状态的真空泵在克服弹力后将单向阀吸开，进而使得真空助力系统重新建立真空环境以为下次制动做好准备。
问题就出在了这个塑料材质的球形单向阀上，长期做着开启关闭的动作使得这个球形单向阀在与管口的摩擦中出现了磨损，在正常情况下，这个球形阀会用自身三分之一的体积将管口堵住，而在出现磨损后，就会有更多体积卡在管口外面，当磨损达到一定程度后，球形阀就有可能卡死在管口，从而，真空泵则无法将单向阀吸开，因此，卡死的单向阀在真空泵与真空助力器之间形成阻断，真空助力器也就无法参与到正常的工作中了，从而导致了制动踏板变硬的情况。
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答: 当前世界上有四个最大的科学难题，全球各专业的科学家都在设法揭开大自然的这些秘密，如能解开这些谜团，那么人类的生活以及对世界的看法将发生根本的变化。　　一、人体基...
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时间控制制动的换向是指从发出换向信号，到实现减速制动(停止)，这一过程的时间基本上是可控的。回路的特点是换向时间短，换向精度取决于执行器原来的运动速度，适用于对换向精度要求不高的场合，如平面磨床、刨床液压系统的换向。图3-80所示为时间控制制动式换向回路。其主油路只受液动主换向阀6的控制，该阀的换向受控于机动先导阀3。图示位置，主换向阀6处于左端，液压泵1的压力油经阀s进入液压缸7的右腔，故缸7的活塞向左运动，液压缸左腔的油液经阀6和主节流阀排回油箱(回油节流调速)。当活塞带动工作台运动到终点时，工作台上的挡块通过杠杆使机动先导阀3换向，阀3切换至左位。此时，控制压力油经先导阀3、单向阀4进人液动主换向阀6的左腔，使其阀芯向右移动;换向阀6右腔的油液经节流阀8、先导阀3排回油箱，阀芯的移动速度v可由节流阀8调节。在阀6的阀芯向右移动之前，活塞虽已使先导阀3换向，但活塞仍继续以原来的速度向前运动，在换向阀6的阀芯开始移动之后，液压缸左腔回油路上换向阀6的环槽8的开口(开口的初始宽度为6)逐渐减小而产生节流作用，使活塞得到制动。当环槽a的开口为零时，回油路封闭，活塞停止运动。回路的制动时间为t=b/v，时间控制制动因此而得名。显然，在制动时间调节为一定值后，活塞原来运动速度大小直接影响换向时的冲击量。这种回路构造比较简单，制动时间可随工作情况不同进行调整，但是换向时冲击量大，换向精度差。
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