李 耀，鄭 華，夏 炎，宗 波

（徐州徐工挖掘機(jī)械有限公司，江蘇 徐州 221004）

輪胎式液壓挖掘機(jī)作為能夠快速轉(zhuǎn)場的挖掘設(shè)備，因在公路行駛，其制動系統(tǒng)的設(shè)計可靠性及安全性對挖掘機(jī)的安全操作至關(guān)重要。在徐工挖機(jī)輪胎式液壓挖掘機(jī)的系列化設(shè)計過程中，總結(jié)出一套輪胎式液壓挖掘機(jī)制動系統(tǒng)設(shè)計的理論經(jīng)驗。輪胎式液壓挖掘機(jī)采用兩橋設(shè)計，四個車輪。制動器為濕式油冷盤式制動，理論和結(jié)構(gòu)設(shè)計完全符合GB/T 21152-2007標(biāo)準(zhǔn)要求。

輪胎式液壓挖掘機(jī)的制動系統(tǒng)由供能裝置，傳動裝置，控制裝置和制動執(zhí)行元件四部分組成。供能裝置通過液壓泵，蓄能器充液閥向蓄能器供油，積蓄能量，傳動裝置將制動踏板控制的動力源傳遞給制動執(zhí)行元件。

1 制動系統(tǒng)設(shè)計

制動設(shè)計通常是主機(jī)廠家將整車的重量，設(shè)計速度，前后橋重量分布，輪胎規(guī)格提供給車橋廠家，車橋廠家根據(jù)提供的參數(shù)及制動器參數(shù)進(jìn)行制動系統(tǒng)計算，確定制動系統(tǒng)的使用壓力及制動力。根據(jù)車橋廠家的制動計算報告，主機(jī)廠家確定制動系統(tǒng)參數(shù)，根據(jù)整車參數(shù)進(jìn)行制動校核，最終確定制動系統(tǒng)設(shè)計方案，在設(shè)計過程中主機(jī)廠與車橋配套廠家對設(shè)計參數(shù)互相校核，保證設(shè)計參數(shù)的正確性，確保整機(jī)制動系統(tǒng)的安全性。

制動裝置的工作原理（圖1）介紹如下。

圖1 制動系統(tǒng)液壓原理圖

1）制動壓力存儲工作過程 發(fā)動機(jī)開啟，蓄能器沒有存儲足夠壓力，壓力開關(guān)工作。開啟制動指示燈和警報。存儲足夠壓力后（設(shè)定90kgf/cm2以上），壓力開關(guān)切斷，關(guān)閉指示燈和報警。當(dāng)蓄能器壓力低于120kgf/cm2，制動泵的工作油P經(jīng)充液閥進(jìn)入蓄能器R2，當(dāng)蓄能器充滿工作用油制動泵繼續(xù)供油，油路內(nèi)壓力上升。當(dāng)油路壓力高于155kgf/cm2，卸載閥開啟，對油路進(jìn)行卸壓，保護(hù)油路內(nèi)的蓄能器等功能部件

2）制動裝置驅(qū)動工作過程 踩下剎車踏板，蓄能器存儲的工作油壓力傳遞到濕式盤式制動裝置后進(jìn)行制動，壓力開關(guān)工作，制動指示燈點亮。蓄能器釋放工作油，壓力下降，即導(dǎo)致制動油路內(nèi)壓力下降，推動卸載閥的力變小，制動油路的回油油路被切斷。此時，制動泵重新對蓄能器進(jìn)行壓力存儲，如此反復(fù)，蓄能器始終可以存儲一定的壓力，在任意時刻都可以制動。

2 制動計算

輪胎式液壓挖掘機(jī)的制動系統(tǒng)須符合GB/T21152-2007才可以在市場推廣應(yīng)用。設(shè)計時以此標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行理論計算，下面以XE150W的制動系統(tǒng)理論設(shè)計為例來介紹輪胎式液壓挖掘機(jī)制動系統(tǒng)設(shè)計的方法。

2.1 制動性能校核

根據(jù)GB/T 21152-2007要求，通過計算求出允許最大制動距離。

式中V0=35km/h=9.72(m/s)

前后軸所需最大制動力，即地面所能提供最大制動力。

根據(jù)理想制動力計算公式：

前軸所需制動力為

后軸所需制動力為

式中，m為整車滿載總質(zhì)量，N；g為重力加速度，取9.8m/s2；hg=1461mm為滿載質(zhì)心高度；a=2.93m/s2為整車的減速度；ψ為地面附著系數(shù)，通常取0.8；a=1565mm、b=1235mm，分別為質(zhì)心距前后軸距離；L=2800mm為軸距。見圖2。

圖2 輪胎式挖掘機(jī)質(zhì)心分布示意圖

2.2 制動器制動力校核

制動器油缸活塞軸向推力F

式中Pa——制動器液壓系統(tǒng)壓力，6MPa;

D——油缸活塞外徑0.18m；

d——油缸活塞內(nèi)徑0.13m；

摩擦盤圓環(huán)面上單位面積壓力

一對摩擦面上的摩擦力矩M1

制動器產(chǎn)生的制動力矩

制動力為

式中

D1——制動盤外徑，0.208m；

d1——制動盤內(nèi)徑，0.14m。

f——摩擦盤摩擦系數(shù)，0.1；

n——摩擦面數(shù)，n=s+m-1=29；

s——摩擦盤數(shù)，15；

m——固定盤數(shù)，15；

k——折減系數(shù)，k=0.98。

R——輪胎半徑，0.506m。

因整車4個制動器相同，所以給每個橋可以提供的制動力為91887N，大于整車需要的制動力，制動性能滿足設(shè)計要求

3 總 結(jié)

輪胎式液壓挖掘機(jī)制動系統(tǒng)設(shè)計過程可以分為幾個階段：①標(biāo)準(zhǔn)要求分析，根據(jù)此過程分析需求參數(shù)，包括整機(jī)載荷，車輛參數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)要求，驗證方式等；②結(jié)合整車的制動器參數(shù)與液壓系統(tǒng)供給，計算制動器可以提供的制動力矩，看是否滿足設(shè)計需求。