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        電渦流緩速器在油水罐車上的應(yīng)用

        2017-06-26 13:22:24唐道臨樊素梅
        專用汽車 2017年6期
        關(guān)鍵詞:油車速器罐車

        唐道臨 樊素梅

        TANG Dao-lin et al

        延長油田股份有限公司裝備部 陜西西安 716001

        電渦流緩速器在油水罐車上的應(yīng)用

        唐道臨 樊素梅

        TANG Dao-lin et al

        延長油田股份有限公司裝備部 陜西西安 716001

        為解決油區(qū)非等級道路行駛安全的需要,在油水罐車上加裝了電渦流緩速器。分析了油水罐車加裝電渦流緩速器的可行性,并進(jìn)行了電渦流緩速器和車輛的匹配計(jì)算,最后對使用效果進(jìn)行了對比分析。分析結(jié)果顯示,電渦流緩速器制動效果、經(jīng)濟(jì)性均較優(yōu),是山區(qū)重載車輛較為優(yōu)異的輔助制動裝置。

        電渦流緩速器 油水罐車 安全

        1 前言

        油水罐車(泵油車、運(yùn)油車、拉水車)是油田最重要的專項(xiàng)作業(yè)車之一,其一般為中、重型柴油車底盤,車輛總質(zhì)量約為14~25 t。相對于其他運(yùn)輸類車輛,其載荷利用率較高,對安全性的要求也較高。

        2 原排氣制動方式

        由于黃土高原的油區(qū)道路復(fù)雜,路面窄、彎道多、陡坡、長坡比較多見。車輛在油區(qū)下長坡行駛時(shí),由于重力的作用,車輛有加速行駛的趨勢,為保證行車安全,必須進(jìn)行長時(shí)間頻繁制動。但長時(shí)間頻繁地使用車輪制動器,會使制動器過熱,制動效能衰減,剎車蹄片嚴(yán)重磨損甚至失效,導(dǎo)致事故發(fā)生。為提高制動效能,通常在車輛底盤上加裝發(fā)動機(jī)排氣制動器(俗稱廢氣制動)。排氣制動裝置一般由排氣制動按鈕閥、廢氣工作缸、排氣制動蝶閥、停油氣缸等部分組成。其工作原理是采用關(guān)閉發(fā)動機(jī)排氣通道的辦法,使發(fā)動機(jī)活塞在排氣行程時(shí),受氣體的反壓力,阻止發(fā)動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)而產(chǎn)生制動作用,從而達(dá)到控制車速的目的。從使用效果看,加裝排氣制動雖然可在一定程度上減輕行車制動器的工作負(fù)擔(dān),減少剎車蹄片發(fā)生熱衰退的機(jī)會,但對重型車制動作用有限,不足以保證行車安全[1]。

        為確保車輛和人身安全,根據(jù)國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)“對于總質(zhì)量大于等于12 000 kg的專項(xiàng)作業(yè)車應(yīng)裝備緩速器或其他輔助制動裝置”的要求[2],在綜合比較國內(nèi)外緩速器(電渦流緩速器、液力緩速器等)的基礎(chǔ)上[3],從2009年開始,筆者嘗試在泵油車、運(yùn)油車、拉水車等專項(xiàng)作業(yè)車上加裝電渦流緩速器進(jìn)行試驗(yàn)。

        3 加裝電渦流緩速器可行性分析

        3.1 電渦流緩速器的特點(diǎn)

        電渦流緩速器在國外已經(jīng)有幾十年的發(fā)展歷史,但國內(nèi)應(yīng)用并不是很多,目前僅在9 m以上的長途客車和公共汽車上配裝有電渦流緩速器,而在總質(zhì)量大于12 t 的載貨車、危險(xiǎn)品運(yùn)輸車、專項(xiàng)作業(yè)車上卻裝備得很少,迄今為止在國內(nèi)市場上已裝備的車輛不超過十萬輛。

        與傳統(tǒng)的排氣制動以及液力緩速器比較,電渦流緩速器具有以下特點(diǎn):

        a.制動力矩范圍廣,可以達(dá)到300~3 800 Nm;

        b.響應(yīng)時(shí)間短,可以產(chǎn)生較大的制動力矩,緊急制動距離縮短,提高了原制動系統(tǒng)的壽命4~8倍[4];

        c.工作噪聲??;

        d.制動力矩的大小可通過控制勵磁電流來調(diào)節(jié),易實(shí)現(xiàn)自動控制;

        e.故障率低,維修方便,可靠性高。

        3.2 電渦流緩速器的安裝方式

        根據(jù)國內(nèi)外使用情況來看,電渦流緩速器主要有以下3種安裝方式;

        a.安裝在專用變速器上,即布置在變速器輸出端,與變速器裝配成一體;

        b.安裝在車輛的專用驅(qū)動后橋上的輸入端,與驅(qū)動后橋裝配在一起;

        c.通過減振墊固定在車架大梁上,位于傳動軸與傳動軸中間[5]。

        3種方式在使用上區(qū)別不大,但前兩種方式需考慮緩速器質(zhì)量對變速器和驅(qū)動橋的影響,可選用的電渦流緩速器最大制動力矩較小。由于國內(nèi)最大制動扭矩一般為2 400 Nm,且對變速器和驅(qū)動后橋的要求較高,需要在專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造,故適合大批量標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn);而第三種方式相對比較靈活,對于小批量改裝車使用較為方便。

        3.3 油水罐車的工作特點(diǎn)

        油田油水罐車一般由二類載貨卡車底盤改裝而成,其工作頻度較高,在一些特殊氣象條件下仍需要進(jìn)行野外作業(yè);載荷利用率也較高,大部分工作時(shí)間處于滿載或超載的工作狀態(tài)。

        3.4 油水罐車的使用環(huán)境

        油水罐車大多行駛在油田低等級公路或非等級路面上,車速通常低于50 km/h ;油區(qū)道路一般隨自然地形走向,大長坡、陡坡比較多見;野外維修點(diǎn)較少,救援比較困難。

        基于電渦流緩速器的特點(diǎn)和油水罐車的使用要求,以及油田對安全要求高的需求,在油水罐車上加裝電渦流緩速器是可行和必要的。

        4 匹配計(jì)算

        4.1 匹配要求

        國家于2008年5月實(shí)施的《QC/T 789-2007汽車電渦流緩速器總成性能要求及臺架試驗(yàn)方法》的4.2.2.3力矩特性中對電渦流緩速器與車輛的合理匹配作出規(guī)定:“裝有緩速器的載貨車的平均減速度不小于0.6 m/s2”。對于載貨車的減速度上限標(biāo)準(zhǔn)未作要求,通常由生產(chǎn)企業(yè)根據(jù)車型和車輛使用環(huán)境遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于平均減速度的標(biāo)準(zhǔn)匹配電渦流緩速器。如果緩速器扭矩選擇過小,制動效果不明顯,對車輛的傳統(tǒng)制動系統(tǒng)(剎車蹄片)保護(hù)不足;扭矩選擇過大不僅會對減速器、后橋造成影響,還會影響發(fā)電機(jī)、蓄電池的壽命以及發(fā)動機(jī)的輸出功率,嚴(yán)重偏大還會在下坡時(shí)扭斷傳動軸。

        根據(jù)國內(nèi)外的研究,電渦流緩速器和車輛的合理匹配,應(yīng)滿足以下兩個要求:a.車輛減速度a應(yīng)滿足:0.8≤a≤1.1;b.電渦流緩速器最大制動力矩M應(yīng)滿足:M<M傳,其中M傳為車輛傳動軸額定扭矩。

        4.2 匹配計(jì)算

        電渦流緩速器最大制動力矩公式:

        式中,M 為電渦流緩速器最大制動力矩,Nm;a為汽車減速度;G 為汽車最大總質(zhì)量,kg;r 為車輪滾動半徑,m;i為后橋主減速比。

        4.2.1 泵油車匹配計(jì)算

        泵油車采用某品牌4×2二類汽車底盤(載質(zhì)量約為8t)改裝,其整車計(jì)算參數(shù)如下:

        G泵=15 700 kg;i泵=3.7(因速比較多,應(yīng)選取一個較合理的值);r泵=0.48 m (因輪胎較多型號,取一個近似值);a泵=1.1(因本車運(yùn)行路況復(fù)雜,多山路,多彎道,多長坡,故a 值取得較大)。

        將泵油車參數(shù)代入公式,計(jì)算可得M泵=2 240 Nm。

        由于發(fā)動機(jī)功率為103~140 kW,發(fā)動機(jī)扭矩為500 Nm以上,經(jīng)變速器變速后,傳動軸傳遞的扭矩應(yīng)大于5 000 Nm,因此加裝本款緩速器不會對整車的傳動系統(tǒng)產(chǎn)生破壞性的影響。

        所以該8 t 泵油車適合配裝本電渦流緩速器。

        4.2.2 運(yùn)油車、拉水車匹配計(jì)算

        運(yùn)油車、拉水車為某品牌6×4雙橋二類汽車底盤,其技術(shù)參數(shù)如下:

        G油水= 25 000 kg;i油水=4.1(因速比較多,選取一個較合理的值);r油水=0.504 m(因輪胎較多型號,取一個近似值);a油水=1.1(因本車運(yùn)行路況復(fù)雜,多山路,多彎道,多長坡,故a 值取得較大)。

        將車輛參數(shù)代入公式,計(jì)算可得M油水=3 380 Nm。

        由于該雙橋運(yùn)油車匹配的發(fā)動機(jī)功率為199~221 kW,發(fā)動機(jī)扭矩大于1 000 Nm,經(jīng)變速器變速后,傳動軸傳遞的扭矩應(yīng)大于10 000 Nm,因此加裝本款緩速器不會對整車的傳動系統(tǒng)產(chǎn)生破壞性的影響。

        所以該6×4雙橋運(yùn)油車、拉水車適合配裝本款電渦流緩速器。

        5 使用情況

        自2009年以來,油田已在多個采油廠使用該品牌電渦流緩速器數(shù)百臺,取得了良好的效果。既杜絕了因剎車不靈造成的機(jī)械事故,又延長了剎車片的使用壽命,剎車片壽命平均可延長1倍以上;還增加了司機(jī)對車輛安全的信心,提高了車輛的出勤率和利用率。

        但是,加裝電渦流緩速器也有不足之處。一是車輛的油耗比未裝前略有提高,二是由于安裝在傳動軸處,緩速器線圈的絕緣層容易被道路上的雜物劃傷,在雨雪天或者車輛涉水后極易造成緩速器線圈燒毀而導(dǎo)致失效。

        6 結(jié)語

        a. 相對于傳統(tǒng)的廢氣制動和液力緩速器,電渦流緩速器無論從制動效果、經(jīng)濟(jì)性來講,優(yōu)點(diǎn)比較明確,是山區(qū)重載車輛比較優(yōu)異的輔助制動裝置。

        b. 電渦流緩速器獨(dú)立于車輪制動器,可承擔(dān)車輛減速時(shí)30%~80%的工作量,大大提高了車輛的安全性能,避免了“制動器熱衰退現(xiàn)象”造成的制動失效。

        c. 可減少行車中頻繁剎車產(chǎn)生的輪轂溫度過高和因此引發(fā)的輪胎裂爆安全隱患??梢杂行蜏p少由于傳統(tǒng)摩擦式制動器因頻繁工作所產(chǎn)生的噪聲和粉塵,安全環(huán)保。

        d. 根據(jù)中機(jī)車輛技術(shù)服務(wù)中心(2011)632文件,要求危險(xiǎn)品運(yùn)輸車輛加裝輔助制動器或電渦流緩速器,呼吁危險(xiǎn)品運(yùn)輸業(yè)都為安全考慮,使用電渦流緩速器。

        在今后的研發(fā)設(shè)計(jì)中,應(yīng)加強(qiáng)緩速器的優(yōu)化設(shè)計(jì),減輕緩速器自重,并加強(qiáng)可靠性研究,解決好緩速器的防護(hù)問題。

        [1] 崔靖,邊耀璋,王學(xué)志等.汽車構(gòu)造[M].西安:陜西科學(xué)技術(shù)出版社,1984.

        [2] GB 7258-2012 機(jī)動車安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[S].

        [3]黃榕清,李剛營,胡宏.液力緩速器和電渦流緩速器[J].機(jī)電工程技術(shù).2005.34(10):75-78.

        [4] 李艷梅,李剛.電渦流緩速器原理與應(yīng)用[J].拖拉機(jī)與農(nóng)用運(yùn)輸車,2006,33(1):3-4.

        [5] 尹廣智,王新強(qiáng),錢利東等. 車用電渦流緩速器加裝方法與散熱措施[J].農(nóng)機(jī)使用與維修,2013.(8):19-23.

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        唐道臨,男,1965年生,研究員級高級工程師,現(xiàn)從事石油設(shè)備技術(shù)和管理工作。

        U469.6.02

        A

        1004-0226(2017)06-0104-03

        2017-03-15

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