張 瑜

(合力叉車(chē)股份有限公司,安徽合肥 230000)

重型內(nèi)燃牽引車(chē)雙回路制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和研究*

張 瑜

(合力叉車(chē)股份有限公司,安徽合肥 230000)

介紹了雙回路氣制動(dòng)系統(tǒng)在內(nèi)燃牽引車(chē)如何有效地應(yīng)用。該系統(tǒng)通過(guò)使用液壓元件和氣壓元件,保證當(dāng)一個(gè)制動(dòng)回路失靈后,第二個(gè)制動(dòng)回路能正常工作。同時(shí)在兩套管路中設(shè)置比例閥,分別調(diào)節(jié)前后制動(dòng)器分泵壓力,使每個(gè)車(chē)輪有合適的制動(dòng)力,充分利用整車(chē)附著力,使得工程車(chē)輛既能達(dá)到最大的制動(dòng)力,保證整車(chē)安全可靠性。氣源通過(guò)氣制動(dòng)控制系統(tǒng)與制動(dòng)泵相連接,能夠?qū)崿F(xiàn)牽引的掛車(chē)制動(dòng)的遠(yuǎn)程集中控制。同時(shí)利用重型卡車(chē)成熟的氣制動(dòng)控制元件和叉車(chē)成熟的液壓制動(dòng)執(zhí)行元件,滿(mǎn)足了港口牽引車(chē)的制動(dòng)安全性、結(jié)構(gòu)的緊湊性,又能夠?qū)崿F(xiàn)牽引的掛車(chē)制動(dòng)的遠(yuǎn)程集中控制,具有很好的拓展性。

牽引車(chē);雙回路;囊式蓄能器;緊急繼動(dòng)閥

0 引 言

內(nèi)燃牽引車(chē)屬于區(qū)域物流技術(shù)領(lǐng)域,是集機(jī)械、電子、液壓等技術(shù)為一體的復(fù)雜產(chǎn)品,滿(mǎn)足牽引和推頂作業(yè)需要的工程車(chē)輛,主要用于國(guó)內(nèi)機(jī)場(chǎng)、港口、冶金、船舶和機(jī)車(chē)制造等各類(lèi)平面運(yùn)輸物流場(chǎng)所。通過(guò)合理有效的物流運(yùn)輸方案,可以大大提高運(yùn)輸?shù)淖鳂I(yè)效率。

1 技術(shù)背景

制動(dòng)系統(tǒng)作用是使行駛中的汽車(chē)按照駕駛員的要求進(jìn)行強(qiáng)制減速甚至停車(chē);使已停駛的汽車(chē)在各種道路條件下(包括在坡道上)穩(wěn)定駐車(chē);使下坡行駛的汽車(chē)速度保持穩(wěn)定[1]。目前內(nèi)燃牽引車(chē)普遍使用的是帶蓄能器的動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng),主要由制動(dòng)總泵、制動(dòng)器、蓄能器,制動(dòng)閥等部分組成。當(dāng)踩下制動(dòng)踏板時(shí),推桿推動(dòng)制動(dòng)總泵活塞,將制動(dòng)總泵中制動(dòng)液通過(guò)管路壓入制動(dòng)分泵中,從而推動(dòng)分泵活塞運(yùn)動(dòng),將制動(dòng)蹄片壓到制動(dòng)鼓上而將車(chē)輪制動(dòng)。由于內(nèi)燃牽引車(chē)在港口和冶金等大型物流區(qū)域使用時(shí),需要牽引的貨物重達(dá)近百?lài)?在上坡或者下坡行駛的時(shí)候,該行車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)不能有效地保證車(chē)輛安全、迅速、有效地停住。特別在其發(fā)動(dòng)機(jī)熄火或管路系統(tǒng)漏油時(shí),若駕駛員應(yīng)急處理不當(dāng),則存在重大安全隱患。

為了提高制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作可靠性,保證行車(chē)安全,制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)至少應(yīng)有兩套獨(dú)立的系統(tǒng),即應(yīng)是雙管路的[2]。內(nèi)燃牽引車(chē)采取了雙回路制動(dòng)系統(tǒng),有效地將行車(chē)制動(dòng)的液壓制動(dòng)系統(tǒng)與行車(chē)制動(dòng)的氣動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)相結(jié)合,提高牽引車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性要求。

2 系統(tǒng)性能分析

動(dòng)力制動(dòng)系是以發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力形成的氣壓或液壓勢(shì)能作為汽車(chē)制動(dòng)的全部力源進(jìn)行制動(dòng),而司機(jī)作用于制動(dòng)踏板或手柄的力僅用于制動(dòng)回路中控制元件的操縱[3]。將牽引車(chē)的全部行車(chē)制動(dòng)器的液壓或氣壓管路分成兩個(gè)相互獨(dú)立的回路,以便當(dāng)一個(gè)回路失效后,其它回路仍能工作。在設(shè)計(jì)該車(chē)型液壓制動(dòng)系統(tǒng)時(shí),充分考慮到整車(chē)的安全性,在滿(mǎn)足牽引車(chē)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)時(shí),駕駛員作用于制動(dòng)操縱機(jī)構(gòu)包括制動(dòng)踏板、踏板操縱桿,通過(guò)為制動(dòng)閥增加兩個(gè)囊式蓄能器供油外,管路中需增加充液閥,發(fā)動(dòng)機(jī)熄火時(shí)可以實(shí)現(xiàn)更多腳制動(dòng);提高了制動(dòng)效果;雙管路結(jié)構(gòu)解決了行車(chē)制動(dòng)系傳能裝置部分失效情況下如前輪或后輪管路泄漏時(shí)。為了獲得較大的制動(dòng)驅(qū)動(dòng)力,通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)空壓機(jī)提供制動(dòng)所需要的壓縮空氣產(chǎn)生制動(dòng)所需要的空氣壓力;通過(guò)制動(dòng)機(jī)構(gòu)包括儲(chǔ)氣罐、制動(dòng)閥、緊急繼動(dòng)閥、多回路壓力安全閥,保證行車(chē)制動(dòng)系和應(yīng)急制動(dòng)系繼續(xù)達(dá)到規(guī)定的效能。

牽引車(chē)的行車(chē)制動(dòng)系至少應(yīng)由兩個(gè)獨(dú)立的回路組成,當(dāng)牽引車(chē)行車(chē)制動(dòng)系失效時(shí)則未受失效影響的回路必須使掛車(chē)制動(dòng)器施行部分或全部可控制的制動(dòng)。該系統(tǒng)使用回路液壓制動(dòng)閥和充液閥等液壓元件,保證當(dāng)一個(gè)制動(dòng)回路失靈后,第二個(gè)制動(dòng)回路正常工作。同時(shí)在兩套管路中設(shè)置比例閥,分別調(diào)節(jié)前后制動(dòng)器分泵壓力,使每個(gè)車(chē)有合適的制動(dòng)力,充分利用整車(chē)附著力,使得工程車(chē)輛既能達(dá)到最大的制動(dòng)力,又保證行駛的穩(wěn)定性,保證整車(chē)安全可靠性。蓄能器作為液壓系統(tǒng)中一種儲(chǔ)存和釋放能量的過(guò)程,充分利用囊式蓄能器的儲(chǔ)能功能來(lái)動(dòng)作的行車(chē)制動(dòng)系[4],若蓄能器裝置的能量達(dá)不到規(guī)定的應(yīng)急制動(dòng)性能時(shí),除安裝壓力表外,還安裝報(bào)警裝置。當(dāng)系統(tǒng)中任何部分儲(chǔ)存的能量下降到某一值時(shí),報(bào)警裝置應(yīng)能發(fā)出聲信號(hào),此時(shí),無(wú)論車(chē)輛的載荷如何,在不再重新給行車(chē)制動(dòng)儲(chǔ)能裝置供應(yīng)能量的情況下,行車(chē)制動(dòng)系經(jīng)4次全行程制動(dòng)后,作第5次制動(dòng)時(shí),應(yīng)保證仍能達(dá)到規(guī)定的應(yīng)急制動(dòng)效能報(bào)警裝置必須直接永久地與回路相連接。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)且制動(dòng)系無(wú)故障時(shí),除在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后需要給儲(chǔ)能器充能期間外,報(bào)警裝置不應(yīng)發(fā)出信號(hào)。蓄能器的選擇應(yīng)根據(jù)充液閥壓力切換點(diǎn)(即開(kāi)啟壓力P1和關(guān)閉壓力P2)和制動(dòng)器的用油量來(lái)確定。當(dāng)蓄能器的壓力充壓到P2時(shí),關(guān)閉油泵,踩動(dòng)制動(dòng)閥,使蓄能器壓力降至制動(dòng)閥所需的壓力,踩動(dòng)踏板的次數(shù)應(yīng)不小于5次(可理解為下坡時(shí)的間隔停車(chē)制動(dòng))。

氣壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)首先要解決好空氣壓縮機(jī)、儲(chǔ)氣罐等壓縮空氣的供給裝置與制動(dòng)氣室、空氣伺服氣室等氣壓使用裝置間的合理匹配。

3 系統(tǒng)原理

如圖1(a)所示,液壓制動(dòng)系統(tǒng)從輸油泵1的出油口通過(guò)充液閥2、溢流閥3與比例閥4的進(jìn)油口連接,比例閥4的兩出油口分別通過(guò)一個(gè)蓄能器5與液壓制動(dòng)閥6連接,所述液壓制動(dòng)閥6分別與用于控制每只前、后輪制動(dòng)的前制動(dòng)器分泵8-1、后制動(dòng)器分泵8-2連接。同時(shí)比例閥4出口端設(shè)有低壓報(bào)警裝置,當(dāng)其中某一個(gè)儲(chǔ)能器的能量下降到某一值時(shí),報(bào)警裝置則會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。為了保護(hù)前制動(dòng)器,液壓制動(dòng)閥6與前制動(dòng)器分泵8-1之間設(shè)有滯后閥7。液壓制動(dòng)系統(tǒng)對(duì)前、后輪的制動(dòng)是兩個(gè)獨(dú)立的制動(dòng)回路組成,當(dāng)其中一個(gè)制動(dòng)回路失靈后,第二個(gè)制動(dòng)回路正常工作,從而保證了行車(chē)安全。

如圖1(b)所示,氣動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)包括與緊急繼動(dòng)閥14的進(jìn)氣端連接的供氣管路9與控制管路10,所述緊急繼動(dòng)閥14的出氣端與儲(chǔ)氣筒15的進(jìn)氣端連接,所述儲(chǔ)氣筒15的出氣端通過(guò)氣制動(dòng)閥16分別與后制動(dòng)器分泵8-2、緊急繼動(dòng)閥14連接,緊急繼動(dòng)閥14的出氣端與前制動(dòng)器分泵8-1連接。供氣管路9上設(shè)有空壓機(jī)11,所述空壓機(jī)11的出氣端依次通過(guò)油水分離器12、壓力控制閥13與緊急繼動(dòng)閥14連接;控制管路10上設(shè)有與掛車(chē)氣路連接的控制氣接頭17。

圖1 液壓和氣動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)原理圖

正常剎車(chē)時(shí)踩下制動(dòng)踏板時(shí),控制管路送氣,緊急繼動(dòng)閥控制儲(chǔ)氣筒給氣制動(dòng)閥供氣產(chǎn)生制動(dòng)力;當(dāng)松開(kāi)制動(dòng)踏板,緊急繼動(dòng)閥快速釋放各制動(dòng)器分泵壓縮空氣,迅速解除制動(dòng)狀態(tài)。同時(shí)將控制氣路上的控制氣接頭與掛車(chē)的氣路連接上,對(duì)掛車(chē)同時(shí)起到制動(dòng)作用。而當(dāng)剎車(chē)系統(tǒng)沒(méi)有氣壓失效時(shí),則掛車(chē)駐車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)起作用,牽引車(chē)通過(guò)供氣管路向掛車(chē)儲(chǔ)氣筒充氣時(shí),緊急繼動(dòng)閥在安全制動(dòng)狀態(tài)下先將壓縮空氣送入各制動(dòng)器分泵,當(dāng)儲(chǔ)氣筒氣壓上升至7.84 bar之后,安全狀態(tài)解除,各制動(dòng)分泵在充氣狀態(tài)下產(chǎn)生制動(dòng)力,從而保護(hù)了制動(dòng)的安全性與實(shí)效。

4 結(jié) 語(yǔ)

雙回路氣制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與普通動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)相比,有效結(jié)合氣動(dòng)制動(dòng)方式和液動(dòng)制動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn),在制動(dòng)穩(wěn)定性和安全性方面更勝一籌,工作安全可靠、效能高、作用迅速,能滿(mǎn)足重型牽引車(chē)安全行駛。

[1] 蒲永峰.汽車(chē)底盤(pán)構(gòu)造與維修[M].北京：清華大學(xué)出版社, 2012.

[2] 方泳龍.汽車(chē)?yán)碚撆c設(shè)計(jì)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社,2005.

[3] 林秉華.最新汽車(chē)設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)[M].黑龍江：黑龍江人民出版社,2005.

[4] 王 磊.皮囊式蓄能器在液壓系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].能源研究與信息,2005,21(2)：100-105+111.

Design and Research of Two-Circuit Braking System in Heavy Motor Tractor

ZHANG Yu
(Heli Forklift Co.,Ltd,Hefei Anhui 230000,China)

This article introduces the effective implication of two-circuit braking system in internal combustion tractor.This system uses hydraulic components and pneumatic components to make sure the second circuit braking system is in working order when the first fails.Meanwhile,proportional valves are installed in both circuits to adjust the pressure of front and rear brakes.Therefore,each wheel has appropriate brake force.By taking advantages of friction,the vehicle can achieve the maximum braking force which ensures safety and reliability.Air source is connected with the brake pump through air braking control system,thus to realize the remote centralized control of the braking of trailer.Moreover,it applies mature air brake components of heavy truck and mature hydraulic components of forklift truck.So that it satisfies braking safety and structural compactness,which has favorable expansibility.

motor tractor;two-circuit;peltry energy accumulator;emergency relay valve

TB21

A

1007-4414(2015)04-0204-02

2015-06-11

張 瑜(1971-),女,安徽合肥人,工程師,研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)。