制动间隙自动调整臂润滑脂的研制

严军表 朱国靖 杨操

江苏龙蟠科技股份有限公司

针对制动间隙自动调整臂的实际工况，通过对基础油、稠化剂和添加剂的筛选，研制了一种具有突出的胶体安定性的制动间隙自动调整臂润滑脂（稠度等级为NLGI 2号）。现场台架试验结果表明，产品加注7 d后未出现析油现象，能够满足制动间隙自动调整臂的用脂需要。

制动间隙自动调整臂在国外是一个比较成熟的重型车制动配件，欧美一些汽车工业发达国家早已将制动间隙自动调整臂作为一个标准件使用[1]。随着我国汽车工业的发展及公路状况的改善，汽车的载重量及车速都有了较大的提高，用户对汽车的制动性能越来越重视，要求也越来越高，制动间隙自动调整臂得到了推广和应用。

制动间隙自动调整臂因其所具有的优点，在汽车行业的应用将日益普及：

◇它能自动保持摩擦片和制动鼓之间间隙的恒定，所有车轮的制动效果一致、稳定，因而制动迅速，安全可靠；

◇压缩空气损耗小，延长了压缩空气机、制动气室和相应部件的使用寿命；

◇安装过程结束后，不再需要人工调节制动间隙，减少维修次数，提高了经济效益[2]。

据统计，我国现有制动间隙自动调整臂知名生产企业30余家，从2006年开始，行业增长率一直保持在30%以上，在2009年全行业总产量就达到了每月150万只。

目前，制动间隙自动调整臂生产厂家采用气压注射的方式，向离合弹簧齿轮接口处注入2号通用锂基脂。但是在注入一定量润滑脂放置一晚后，由于制动间隙自动调整臂整体的密封性较好，经常会出现“析水”的现象，在控制器周边有油析出，容易造成污染。本文针对这一现象，开发了适用于制动间隙自动调整臂的专用润滑脂。

制动间隙自动调整臂的特点及润滑要求

目前世界上专业生产制动间隙自动调整臂的最大厂家是瑞典Haldex公司，其全球市场占有率高达50%，其产品经过二十多年的开发、使用和完善，已经十分成熟，并且在市场上得到广泛的使用和认可；而制动间隙自动调整臂的市场也在进一步扩大，在商用车、卡车、半挂车上的应用进一步提升。

使用制动间隙自动调整臂后，车辆行驶时具有如下特征：

◇确保车轮具有恒定的刹车间隙，刹车安全可靠；

◇制动分泵推杆行程短，制动迅速可靠；

◇制动前制动分泵推杆始终处于初始位置，确保了最佳的刹车力矩；

◇使所有车轮的制动效果一致、稳定；

◇减少了压缩空气的消耗量，延长了空压机、制动分泵和压缩空气系统中其他部件的寿命；

◇减少材料消耗，延长了刹车部件的使用寿命；

◇安装使用方便，减少了人工维修次数，提高了经济效益；

◇调整机构被封闭在壳体之内受到很好的保护，从而避免了受潮、脏物及碰撞等。

制动间隙自动调整臂的结构及工作环境分别见图1、图2。

随着汽车零部件的使用要求越来越高，制动间隙自动调整臂厂家对润滑脂的要求也越来越高。通过对制动间隙自动调整臂生产环境及注脂条件的调研和考察，发现对润滑脂提出了如下性能要求：

◇具有一定的泵送性。由于采用气压注脂的方法，就要求润滑脂具有一定的稠度，否则会对泵送性存在影响；

◇具有较好的胶体安定性。在注脂过程中，由于密封条件良好，调整臂内容易形成较大的压强，致使润滑脂出现析油的现象，从而对润滑脂的胶体安定性提出了较为苛刻的挑战；

◇具有较好的低温性能。这是因为制动间隙自动调整臂常在-20～80 ℃的环境温度下，甚至是在-30～80 ℃下使用。

研制部分

研制指标

制动间隙自动调整臂的工况对其使用的润滑脂提出了一定的要求，通过在对制动间隙自动调整臂工况分析的基础上，制定了制动间隙自动调整臂润滑脂的研制指标，见表1。

基础油的选择

在润滑脂组分中，基础油的质量分数大约为75%以上，在某些润滑脂品种中甚至达到97%。因此，基础油对润滑脂产品的性能影响非常大，润滑脂的许多性能取决于基础油的性质。润滑脂的高低温性能、蒸发损失、氧化安定性等多种性能都和基础油有关。

图1 制动间隙自动调整臂结构

图2 制动间隙自动调整臂工作环境

润滑脂基础油可分为矿物油和合成油。矿物油是由石油炼制而得到的，易于获得，因此价格相对较低，使用比较广泛。而合成油是由化工原料通过化学反应（如聚合、酯化等）而得到的，具有比矿物油更优异的抗氧化性能和高低温性能，但价格较为昂贵。

通过对制动间隙自动调整臂的实际使用工况和环境温度可知，其所使用的润滑脂对基础油的高低温性能和氧化安定性有一定的要求。综合考虑使用要求和成本，选择矿物油作为润滑脂的基础油，100 ℃运动黏度在90～140 mm2/s。通过对基础油的筛选，选定了BO1、BO2、BO3作为基础油使用，其理化性能指标见表2。

稠化剂的选择

稠化剂是润滑脂形成胶体结构的骨架，决定着润滑脂的高温性能、分油性能、机械稳定性和流动性等性能，其特殊的皂纤维结构能够起到吸附和固定基础油的作用。常见的稠化剂种类有钙皂、锂皂、复合锂皂、聚脲等，其中锂皂稠化剂在国内市场上应用最为广泛，能够满足多种工况要求，具有较好的高温性能、机械稳定性和胶体安定性。

制动间隙自动调整臂的工况条件对高温性能和胶体安定性具有一定要求。综合考虑指标要求、生产成本以及工艺的稳定性，采用锂皂作为制动间隙自动调整臂润滑脂的稠化剂，能够很好地满足性能要求。结合对润滑脂泵送性的要求，确定润滑脂锥入度NLGI（美国润滑脂学会）级别为2号。

试验证明[3]，用12-羟基硬脂酸和硬脂酸按一定比例（如8:2～6:4）混合制成锂基润滑脂，能够兼顾稠化能力、胶体安定性和机械安定性。针对制动间隙自动调整臂对润滑脂分油性能的要求，对锂皂稠化剂的组成进行了考察比对，结果见表3。

表1 制动间隙自动调整臂润滑脂研制指标

表2 几种基础油的理化性能

由表3可以看出，当选择稠化剂组合方案4时，润滑脂具有非常优异的机械稳定性、胶体安定性和高温下稠度变化小的特点。

添加剂的选择

抗氧剂

润滑脂的氧化主要取决于基础油，并且由于皂基中含有金属离子，有促进基础油氧化的作用，所以润滑脂比润滑油更加容易氧化。润滑脂常用的抗氧剂主要分为胺类抗氧剂和酚类抗氧剂，都具有较好的抗氧化效果。

结合制动间隙自动调整臂使用工况和成本考虑，通过现场应用试验考察，最后确定选择胺类抗氧剂N-苯基-α萘胺，以0.5%（质量分数）的加剂量加入基础脂中，能够提供较长时间的抗氧化保护。

防锈剂

润滑脂使用过程中本身能够形成较厚的覆盖油膜，具有一定的防锈抗腐蚀性，但是一般基础油对金属表面吸附力比较弱，并且在有水的环境下会破坏油膜，难以起到防锈的作用，因此需要加入防锈剂。

防锈剂是一种极性物质，能够吸附在金属表面，或是与金属发生反应而生成盐，在金属表面形成稳定的薄膜，将金属与水或空气相隔离，从而达到防锈的目的。本文针对制动间隙自动调整臂的使用工况，选择石油磺酸钡及苯并三氮唑作为润滑脂的防锈剂。防锈剂对润滑脂防腐蚀性能的影响见表4。

润滑脂配方确定及试用评价

通过对基础油、稠化剂和添加剂的筛选，确定制动间隙自动调整臂用润滑脂的配方如下：

◇锂皂稠化剂：7%～12%（质量分数）；

◇抗氧剂：0.5%（质量分数）；

◇防锈剂：0.5%～1.0%（质量分数）；

◇矿物基础油：余量。

根据确定的配方，制备了制动间隙自动调整臂润滑脂样品（放大试验），并对其进行性能指标分析，结果见表5。

将上述试样送至某制动间隙自动调整臂生产厂家进行了台架试验，随机抽取20个自动调整臂的样品，依旧采用气压注脂，然后放在平台上静置一晚后并无油析出，继续放置7 d后仍无析油现象，客户较为满意，产品性能得到认可。

结论

研制的制动间隙自动调整臂润滑脂产品具有非常优异的机械稳定性、胶体安定性，高温下稠度变化小，能够满足制动间隙自动调整臂用气压注脂方式的应用要求。

表3 锂皂稠化剂组成对润滑脂理化性能的影响

表4 制动间隙自动调整臂防腐蚀性能考察结果

表5 制动间隙自动调整臂润滑脂理化性能检测结果