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輸設(shè)備,制動系統(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,制動系統(tǒng)設(shè)計效果的好壞則直接影響到對整機(jī)制動技術(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,這就對整車的制動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制動系統(tǒng)合理的設(shè)計,在滿足制動要求的前提下如何提高整車的制動靈敏性和駕駛員制動操作舒適性。
隨著礦用自卸車噸位不斷增大,其制動系統(tǒng)所用的制動器也越來越大,相應(yīng)地制動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靈敏性的全液壓制動閥。
由于選用的全液壓制動閥型號偏小,制動管路通徑偏小,且管路較長,導(dǎo)致制動系統(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,制動閥出口檢測到壓力已經(jīng)達(dá)到制動系統(tǒng)額定工作壓力而將閥口關(guān)閉,但制動器處的壓力可能還低很多,這樣當(dāng)制動閥閥口關(guān)閉后,閥口壓力與制動器壓力相等,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)生一種制動踏板反彈的感覺,會使駕駛員覺得很不舒服。
圖1所示是某型號礦用自卸車全液壓行車制動系統(tǒng)的原理圖,發(fā)動機(jī)啟動后,制動泵打出的油液先給兩個蓄能器充液,在行車過程中,當(dāng)駕駛員踩下全液壓制動閥的踏板后,兩蓄能器內(nèi)的油液便經(jīng)全液壓制動閥分別進(jìn)入到前制動器和后制動器,對礦用自卸車實施行車制動;當(dāng)駕駛員松開制動踏板后,前制動器和后制動器內(nèi)的油液便回到油箱,車輛的行車制動解除。
圖1 某型號礦用自卸車制動系統(tǒng)原理圖
根據(jù)多年來工程機(jī)械全液壓制動系統(tǒng)設(shè)計的經(jīng)驗,制動液充滿制動器的時間在0.25~0.30 s之間時駕駛員感覺比較舒適。
本文首先對全液壓制動閥的通徑選型進(jìn)行了計算(詳見表1)。
表1 原設(shè)計中制動液充滿制動器的時間計算
本機(jī)型所選制動器原排量為160 ml,根據(jù)計算結(jié)果,需選擇16 mm通徑的全液壓制動閥才能滿足整機(jī)制動性能的要求,但由于該機(jī)型太大,在設(shè)計過程中未能選到滿足設(shè)計要求的大通徑制動閥,只能用10 mm通徑的全液壓制動閥進(jìn)行替代。而制動液通過10 mm通徑的制動閥充滿制動器的時間為0.43 s,大大超過了設(shè)計參數(shù)的要求,會給駕駛員帶來一種制動不靈的感覺,同時也給行車帶來安全隱患。
另一方面,由于機(jī)型較大,制動管路通徑較小,長度較長,管路壓力損失也較大,如本機(jī)型礦用自卸車全液壓制動系統(tǒng)能選到的最大的全液壓制動閥通徑只有10 mm,前橋制動管路長5.6 m,后橋制動管路長8.5 m,根據(jù)表2所示的相關(guān)公式計算出相應(yīng)的前橋制動系統(tǒng)壓力損失為1.0061 MPa,后橋制動系統(tǒng)壓力損失為1.5272 MPa.
表2 原設(shè)計的制動系統(tǒng)管道壓力損失[1]
由于該機(jī)型全液壓制動系統(tǒng)的制動管路通徑較小,長度較長,造成的壓力損失較大,特別是后橋制動系統(tǒng)的制動管路長度更長,單是管路的壓力損失就達(dá)到1.5272 MPa,當(dāng)全液壓制動閥檢測到制動閥的出口壓力達(dá)到系統(tǒng)設(shè)定的壓力要求時,全液壓制動閥的閥口即關(guān)閉(如圖2:全液壓制動閥閥口處于關(guān)閉狀態(tài)),而此時制動器處的壓力比系統(tǒng)壓力低1.5 MPa左右,當(dāng)制動閥閥口關(guān)閉后,閥口處的壓力即等于制動器處的壓力,這時全液壓制動閥檢測到制動閥的出口壓力低于系統(tǒng)設(shè)定的壓力要求,全液壓制動閥閥口再次開啟,這樣全液壓制動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踏板反彈的感覺,工作時間長了,就會對駕駛員的情緒產(chǎn)生很大的影響,從而影響到行車的安全性。
圖2 制動閥閥口關(guān)閉
如圖3所示,通過在全液壓制動閥與前橋制動器、后橋制動器之間分別加裝一個繼動閥即可解決上述問題。
圖3 在全液壓制動閥與前、后橋制動器之間分別裝一個繼動閥
如表3所示,對加裝繼動閥后制動液充滿制動器的時間進(jìn)行了計算。加裝繼動閥后,駕駛員踏下制動踏板后,制動液首先經(jīng)制動閥進(jìn)入繼動閥的先導(dǎo)腔,推動繼動閥的閥芯動作后,制動液再經(jīng)繼動閥進(jìn)入制動器。由于繼動閥的先導(dǎo)腔排量非常小,制動液通過10 mm通徑的制動閥充滿繼動閥先導(dǎo)腔只需0.02 s,而繼動閥的通徑為16 mm,制動液通過繼動閥充滿制動器的時間為0.29 s,這樣,當(dāng)駕駛員踏下全液壓制動閥的踏板后,制動液充滿制動器的總時間為0.29 s,滿足了整機(jī)對制動系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)的要求,提高駕駛員的操作舒適性,保證行車安全。
表3 加裝繼動閥后制動液充滿制動器的時間計算
另一方面,加裝繼動閥后,由于繼動閥的先導(dǎo)腔排量非常小,雖然制動閥的通徑只有10 mm,但制動液充滿繼動閥先導(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,但由于制動反應(yīng)非??欤辉贂斐神{駛員踏板反彈的感覺。
表4 加裝繼動閥后制動閥至繼動閥先導(dǎo)口的壓力損失[1]
而且由于繼動閥安裝位置距離制動器較近,繼動閥通徑較大,基本沒有管路壓力損失(如表5所示),即制動過程中,制動器的壓力基本上等于蓄能器的壓力,建壓很快,制動靈敏。
表5 加裝繼動閥后繼動閥至制動器的壓力損失[1]
本文所介紹的全液壓制動閥通徑偏小問題的解決方案,設(shè)計簡單,較好地解決了本型號礦用自卸車無法選到合適通徑的全液壓制動閥而造成的整車制動反應(yīng)遲鈍及制動踏板反彈問題。該方案滿足了整機(jī)對制動系統(tǒng)設(shè)計參數(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)計方案。
參考文獻(xiàn):
[1]雷天覺.新編液壓工程手冊[M].北京:北京理工大學(xué)出版社,1998.