唐云娟
(廣西柳工機(jī)械股份有限公司,廣西 柳州545007)
礦用自卸車是一種大型的礦用運(yùn)輸設(shè)備,制動(dòng)系統(tǒng)是礦用自卸車至關(guān)重要的部分,它的性能直接影響到整車的行車安全問題,制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)效果的好壞則直接影響到對(duì)整機(jī)制動(dòng)技術(shù)要求的滿足程度。在很多礦山中都采用大噸位的礦用自卸車,車輛總重通常都是百噸以上,車速也在50 km/h以上,且道路寬度有限,車輛分布密集,這就對(duì)整車的制動(dòng)靈敏性和如何提高駕駛員的操作舒適性提出了非常高的要求,本文就是介紹通過對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)合理的設(shè)計(jì),在滿足制動(dòng)要求的前提下如何提高整車的制動(dòng)靈敏性和駕駛員制動(dòng)操作舒適性。
隨著礦用自卸車噸位不斷增大,其制動(dòng)系統(tǒng)所用的制動(dòng)器也越來越大,相應(yīng)地制動(dòng)器的排量也越來越大,某些機(jī)型已無法選到能與之匹配滿足制動(dòng)靈敏性的全液壓制動(dòng)閥。
由于選用的全液壓制動(dòng)閥型號(hào)偏小,制動(dòng)管路通徑偏小,且管路較長(zhǎng),導(dǎo)致制動(dòng)系統(tǒng)建壓緩慢,響應(yīng)遲鈍,給車輛行駛帶來安全隱患;另一方面,由于管路細(xì)長(zhǎng),制動(dòng)閥出口檢測(cè)到壓力已經(jīng)達(dá)到制動(dòng)系統(tǒng)額定工作壓力而將閥口關(guān)閉,但制動(dòng)器處的壓力可能還低很多,這樣當(dāng)制動(dòng)閥閥口關(guān)閉后,閥口壓力與制動(dòng)器壓力相等,低于系統(tǒng)額定工作壓力,導(dǎo)致閥口再次打開,這樣閥口反復(fù)打開和關(guān)閉導(dǎo)致駕駛員產(chǎn)生一種制動(dòng)踏板反彈的感覺,會(huì)使駕駛員覺得很不舒服。
圖1所示是某型號(hào)礦用自卸車全液壓行車制動(dòng)系統(tǒng)的原理圖,發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后,制動(dòng)泵打出的油液先給兩個(gè)蓄能器充液,在行車過程中,當(dāng)駕駛員踩下全液壓制動(dòng)閥的踏板后,兩蓄能器內(nèi)的油液便經(jīng)全液壓制動(dòng)閥分別進(jìn)入到前制動(dòng)器和后制動(dòng)器,對(duì)礦用自卸車實(shí)施行車制動(dòng);當(dāng)駕駛員松開制動(dòng)踏板后,前制動(dòng)器和后制動(dòng)器內(nèi)的油液便回到油箱,車輛的行車制動(dòng)解除。
圖1 某型號(hào)礦用自卸車制動(dòng)系統(tǒng)原理圖
根據(jù)多年來工程機(jī)械全液壓制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn),制動(dòng)液充滿制動(dòng)器的時(shí)間在0.25~0.30 s之間時(shí)駕駛員感覺比較舒適。
本文首先對(duì)全液壓制動(dòng)閥的通徑選型進(jìn)行了計(jì)算(詳見表1)。
表1 原設(shè)計(jì)中制動(dòng)液充滿制動(dòng)器的時(shí)間計(jì)算
本機(jī)型所選制動(dòng)器原排量為160 ml,根據(jù)計(jì)算結(jié)果,需選擇16 mm通徑的全液壓制動(dòng)閥才能滿足整機(jī)制動(dòng)性能的要求,但由于該機(jī)型太大,在設(shè)計(jì)過程中未能選到滿足設(shè)計(jì)要求的大通徑制動(dòng)閥,只能用10 mm通徑的全液壓制動(dòng)閥進(jìn)行替代。而制動(dòng)液通過10 mm通徑的制動(dòng)閥充滿制動(dòng)器的時(shí)間為0.43 s,大大超過了設(shè)計(jì)參數(shù)的要求,會(huì)給駕駛員帶來一種制動(dòng)不靈的感覺,同時(shí)也給行車帶來安全隱患。
另一方面,由于機(jī)型較大,制動(dòng)管路通徑較小,長(zhǎng)度較長(zhǎng),管路壓力損失也較大,如本機(jī)型礦用自卸車全液壓制動(dòng)系統(tǒng)能選到的最大的全液壓制動(dòng)閥通徑只有10 mm,前橋制動(dòng)管路長(zhǎng)5.6 m,后橋制動(dòng)管路長(zhǎng)8.5 m,根據(jù)表2所示的相關(guān)公式計(jì)算出相應(yīng)的前橋制動(dòng)系統(tǒng)壓力損失為1.0061 MPa,后橋制動(dòng)系統(tǒng)壓力損失為1.5272 MPa.
表2 原設(shè)計(jì)的制動(dòng)系統(tǒng)管道壓力損失[1]
由于該機(jī)型全液壓制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)管路通徑較小,長(zhǎng)度較長(zhǎng),造成的壓力損失較大,特別是后橋制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)管路長(zhǎng)度更長(zhǎng),單是管路的壓力損失就達(dá)到1.5272 MPa,當(dāng)全液壓制動(dòng)閥檢測(cè)到制動(dòng)閥的出口壓力達(dá)到系統(tǒng)設(shè)定的壓力要求時(shí),全液壓制動(dòng)閥的閥口即關(guān)閉(如圖2:全液壓制動(dòng)閥閥口處于關(guān)閉狀態(tài)),而此時(shí)制動(dòng)器處的壓力比系統(tǒng)壓力低1.5 MPa左右,當(dāng)制動(dòng)閥閥口關(guān)閉后,閥口處的壓力即等于制動(dòng)器處的壓力,這時(shí)全液壓制動(dòng)閥檢測(cè)到制動(dòng)閥的出口壓力低于系統(tǒng)設(shè)定的壓力要求,全液壓制動(dòng)閥閥口再次開啟,這樣全液壓制動(dòng)閥的閥口不停地開啟、關(guān)閉,即給礦用自卸車的駕駛員造成制動(dòng)踏板反彈的感覺,工作時(shí)間長(zhǎng)了,就會(huì)對(duì)駕駛員的情緒產(chǎn)生很大的影響,從而影響到行車的安全性。
圖2 制動(dòng)閥閥口關(guān)閉
如圖3所示,通過在全液壓制動(dòng)閥與前橋制動(dòng)器、后橋制動(dòng)器之間分別加裝一個(gè)繼動(dòng)閥即可解決上述問題。
圖3 在全液壓制動(dòng)閥與前、后橋制動(dòng)器之間分別裝一個(gè)繼動(dòng)閥
如表3所示,對(duì)加裝繼動(dòng)閥后制動(dòng)液充滿制動(dòng)器的時(shí)間進(jìn)行了計(jì)算。加裝繼動(dòng)閥后,駕駛員踏下制動(dòng)踏板后,制動(dòng)液首先經(jīng)制動(dòng)閥進(jìn)入繼動(dòng)閥的先導(dǎo)腔,推動(dòng)繼動(dòng)閥的閥芯動(dòng)作后,制動(dòng)液再經(jīng)繼動(dòng)閥進(jìn)入制動(dòng)器。由于繼動(dòng)閥的先導(dǎo)腔排量非常小,制動(dòng)液通過10 mm通徑的制動(dòng)閥充滿繼動(dòng)閥先導(dǎo)腔只需0.02 s,而繼動(dòng)閥的通徑為16 mm,制動(dòng)液通過繼動(dòng)閥充滿制動(dòng)器的時(shí)間為0.29 s,這樣,當(dāng)駕駛員踏下全液壓制動(dòng)閥的踏板后,制動(dòng)液充滿制動(dòng)器的總時(shí)間為0.29 s,滿足了整機(jī)對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)的要求,提高駕駛員的操作舒適性,保證行車安全。
表3 加裝繼動(dòng)閥后制動(dòng)液充滿制動(dòng)器的時(shí)間計(jì)算
另一方面,加裝繼動(dòng)閥后,由于繼動(dòng)閥的先導(dǎo)腔排量非常小,雖然制動(dòng)閥的通徑只有10 mm,但制動(dòng)液充滿繼動(dòng)閥先導(dǎo)腔只需0.02 s,如表4所示,盡管也還存在一定的壓力損失,但由于制動(dòng)反應(yīng)非???,不再會(huì)造成駕駛員踏板反彈的感覺。
表4 加裝繼動(dòng)閥后制動(dòng)閥至繼動(dòng)閥先導(dǎo)口的壓力損失[1]
而且由于繼動(dòng)閥安裝位置距離制動(dòng)器較近,繼動(dòng)閥通徑較大,基本沒有管路壓力損失(如表5所示),即制動(dòng)過程中,制動(dòng)器的壓力基本上等于蓄能器的壓力,建壓很快,制動(dòng)靈敏。
表5 加裝繼動(dòng)閥后繼動(dòng)閥至制動(dòng)器的壓力損失[1]
本文所介紹的全液壓制動(dòng)閥通徑偏小問題的解決方案,設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,較好地解決了本型號(hào)礦用自卸車無法選到合適通徑的全液壓制動(dòng)閥而造成的整車制動(dòng)反應(yīng)遲鈍及制動(dòng)踏板反彈問題。該方案滿足了整機(jī)對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)的要求,提高駕駛員的操作舒適性,保證行車安全,是值得同行參考的一種設(shè)計(jì)方案。
參考文獻(xiàn):
[1]雷天覺.新編液壓工程手冊(cè)[M].北京:北京理工大學(xué)出版社,1998.