徐光輝

引言

汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)至少有兩套獨(dú)立的制動(dòng)裝置，即行車(chē)制動(dòng)裝置和駐車(chē)制動(dòng)裝置：重型汽車(chē)或經(jīng)常在山區(qū)行駛的汽車(chē)要增設(shè)應(yīng)急制動(dòng)裝置及輔助制動(dòng)裝置；牽引車(chē)還應(yīng)有自動(dòng)制動(dòng)裝置。行車(chē)制動(dòng)裝置用于使行駛中的汽車(chē)強(qiáng)制減速或停車(chē)，并使汽車(chē)在下短坡時(shí)保持適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定車(chē)速。其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)常采用雙回路或多回路結(jié)構(gòu)，以保證其工作可靠。駐車(chē)制動(dòng)裝置用于使汽車(chē)可靠而無(wú)時(shí)間限制地停駐在一定位置甚至在斜坡上，它也有助于汽車(chē)在坡路上起步。駐車(chē)制動(dòng)裝置應(yīng)采用機(jī)械式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)而不用液壓或氣壓驅(qū)動(dòng)，以免其產(chǎn)生故障。應(yīng)急制動(dòng)裝置用于當(dāng)行車(chē)制動(dòng)裝置意外發(fā)生故障而失效時(shí)，這時(shí)則可利用應(yīng)急制動(dòng)裝置的機(jī)械力源如強(qiáng)力壓縮彈簧實(shí)現(xiàn)汽車(chē)制動(dòng)。應(yīng)急制動(dòng)裝置不必是獨(dú)立的制動(dòng)系統(tǒng)，它可利用行車(chē)制動(dòng)裝置或駐車(chē)制動(dòng)裝置的某些制動(dòng)器件。應(yīng)急制動(dòng)裝置也不是每車(chē)必備，因?yàn)槠胀ǖ氖至︸v車(chē)制動(dòng)器也可以起應(yīng)急制動(dòng)的作用。

1、重卡氣壓制動(dòng)系統(tǒng)組成

重卡氣壓制動(dòng)系統(tǒng)由制動(dòng)管路、儲(chǔ)氣筒、制動(dòng)閥、制動(dòng)器組成，制動(dòng)管路為傳能裝置，儲(chǔ)氣筒為儲(chǔ)能裝置，制動(dòng)閥為控制裝置，制動(dòng)器為執(zhí)行裝置。

對(duì)于6×4、6×2、8×4載貨車(chē)需在4×2載貨車(chē)的基礎(chǔ)上增加前軸或后橋，同時(shí)增加相應(yīng)的控制管路即可實(shí)現(xiàn)整車(chē)的制動(dòng)系控制。同時(shí)重型牽引車(chē)的制動(dòng)控制管路系統(tǒng)更為復(fù)雜，重型牽引車(chē)除了有自己獨(dú)立、完整的制動(dòng)系統(tǒng)外，它還有與掛車(chē)組合并使掛車(chē)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)的制動(dòng)系統(tǒng)。圖2為一款4×2牽引車(chē)主車(chē)雙回路氣壓制動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)圖。

2、氣壓制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算

2.1 整車(chē)系統(tǒng)壓力計(jì)算

空氣壓縮機(jī)以壓力達(dá)1.0MPa的壓縮空氣向儲(chǔ)氣筒充氣，調(diào)壓器測(cè)定的儲(chǔ)氣筒壓力一般為0.85±0.02MPa，達(dá)1.0MPa的壓縮空氣向儲(chǔ)氣筒充氣，而安全閥限定的儲(chǔ)氣筒最高壓力則為0.9MPa左右。為了在空氣壓縮機(jī)停止工作的時(shí)間內(nèi)仍能保證制動(dòng)器氣室以及整車(chē)上其他氣動(dòng)裝置正常工作，在計(jì)算時(shí)可取工作氣壓為0.6MPa，儲(chǔ)氣筒也應(yīng)有較大的容積儲(chǔ)備。

2.2 儲(chǔ)氣筒容積計(jì)算

儲(chǔ)氣筒的容積大小應(yīng)適當(dāng)，過(guò)大將使充氣時(shí)間過(guò)長(zhǎng)；過(guò)小將使每次制動(dòng)后筒中壓力降落太大，因而當(dāng)空氣壓縮機(jī)停止工作時(shí)可能進(jìn)行的有效制動(dòng)次數(shù)太少。

設(shè)儲(chǔ)氣筒容積為Vc，制動(dòng)管路的容積為∑Vg，各制動(dòng)氣室壓力腔最大容積之和為∑Vs。

制動(dòng)前儲(chǔ)氣筒與制動(dòng)管路、制動(dòng)氣室隔絕。制動(dòng)氣室壓力腔的容積為零，管路中的絕對(duì)壓力與大氣壓力Po相等。若此時(shí)儲(chǔ)氣筒中的相對(duì)壓力為 Pc，則制動(dòng)前由儲(chǔ)氣筒-制動(dòng)管路-制動(dòng)氣室系統(tǒng)中空氣的絕對(duì)壓力與容積的乘積之總和為：∑Pv=(Pc+Po)Vc+Po∑Vg。

制動(dòng)后儲(chǔ)氣筒中的壓縮空氣經(jīng)制動(dòng)閥進(jìn)入所有制動(dòng)管路和各制動(dòng)氣室，直至管路和氣室中的相對(duì)壓力達(dá)到制動(dòng)閥所控制的最大壓力Pmax后，再度將儲(chǔ)氣筒與制動(dòng)管路及制動(dòng)氣室隔絕為止。此時(shí)制動(dòng)氣室壓力腔容積達(dá)到最大值∑Vs,，同時(shí)儲(chǔ)氣筒中的相對(duì)壓力降至Po,。此時(shí)上述系統(tǒng)中的空氣絕對(duì)壓力與容積的乘積總和為:(∑Pv),=(Pc,+Po)VC+(∑Vg+Vs)(Pmax+Po)。

設(shè)系統(tǒng)中空氣的膨脹過(guò)程為等溫過(guò)程，則∑Pv=(∑Pv),，

即：(Pc+Po)Vc+Po∑Vg=(Pc,+Po)Vc+(∑Vg+Vs)(Pmax+Po)。

所以空壓機(jī)不工作時(shí)，進(jìn)行一次完全制動(dòng)后的儲(chǔ)氣筒壓力降為：

設(shè)計(jì)時(shí)一般取儲(chǔ)氣筒的總?cè)莘e為Vc=（20-40）∑Vs。

設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)考慮在空壓機(jī)停止工作的情況下，儲(chǔ)氣筒中氣壓由最大壓力將至最小安全壓力前的連續(xù)制動(dòng)次數(shù)為：

式中Pcmax，Pcmin為儲(chǔ)氣筒內(nèi)空氣的最高絕對(duì)壓力和最低絕對(duì)壓力，一般要求n=8～12次。

2.3 制動(dòng)器力矩計(jì)算

2.3.1 制動(dòng)氣室輸出力

P——?dú)馐夜ぷ鳉鈮?，?P=0.6MPa；S——?dú)馐业挠行娣e；η——?dú)馐倚?，取?0.9。

2.3.2 凸輪軸對(duì)制動(dòng)蹄端推力之和

P1——凸輪軸對(duì)領(lǐng)蹄端的推力；P2——凸輪軸對(duì)從蹄端的推力；F——?dú)馐逸敵隽?；L——調(diào)整臂長(zhǎng)；r——漸開(kāi)線凸輪軸基圓半徑。

2.3.3 制動(dòng)器的輸出力矩

BF——制動(dòng)效能因數(shù)；P——兩蹄張開(kāi)力，P=P1+P2；R——制動(dòng)器半徑；η——制動(dòng)器效率，取η=0.75。

3、結(jié)論

車(chē)輛的制動(dòng)性能是車(chē)輛主動(dòng)安全性能中最重要的性能之一。汽車(chē)的制動(dòng)性能是由汽車(chē)的制動(dòng)系統(tǒng)決定的，它主要是給安全行駛提供保證，其中其制動(dòng)器性能的優(yōu)劣將直接影響汽車(chē)整車(chē)性能的優(yōu)劣，直接關(guān)系到駕乘人員的生命財(cái)產(chǎn)安全，重大交通事故往往與制動(dòng)距離過(guò)長(zhǎng)、緊急制動(dòng)時(shí)發(fā)生側(cè)滑和失去轉(zhuǎn)向能力等情況有關(guān)，因此汽車(chē)的制動(dòng)性能是汽車(chē)安全行駛的重要保障。本文針對(duì)重型貨車(chē)氣壓制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有利于提高讀者對(duì)汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，有利于汽車(chē)氣壓制動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展。

[1] 陳家瑞.汽車(chē)構(gòu)造(第四版)[M].北京:人民交通出版社,2003:289-319.

[2] 劉惟信.汽車(chē)設(shè)計(jì)(第一版)[M]. 北京:清華大學(xué)出版社,2001:667-680.