全驅(qū)平地機(jī)動(dòng)力切斷和制動(dòng)輔助應(yīng)用

李良周　劉光喜　馮沖

摘 要：本文通過(guò)分析全輪驅(qū)動(dòng)平地機(jī)動(dòng)力切斷和制動(dòng)輔助的原理，從制動(dòng)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)到控制電路詳細(xì)介紹了全輪驅(qū)動(dòng)平地機(jī)實(shí)現(xiàn)動(dòng)力切斷和制動(dòng)輔助的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，并經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，驗(yàn)證實(shí)際使用情況。

關(guān)鍵詞：平地機(jī)；動(dòng)力切斷；制動(dòng)輔助

中圖分類(lèi)號(hào)：TU623 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

平地機(jī)是一種多用途的路面機(jī)械，其廣泛應(yīng)用于路基建設(shè)、平整地面、道路除雪等基礎(chǔ)作業(yè)。平地機(jī)一般采用后輪驅(qū)動(dòng)，也可以是全部輪子都有驅(qū)動(dòng)能力，即全輪驅(qū)動(dòng)平地機(jī)。平地機(jī)前輪驅(qū)動(dòng)多數(shù)采用靜液壓傳動(dòng)，通過(guò)液壓泵、液壓馬達(dá)將動(dòng)力傳遞到前輪；后輪驅(qū)動(dòng)多數(shù)采用液力傳動(dòng)，通過(guò)變矩器、變速箱、傳動(dòng)軸、后橋?qū)?dòng)力傳遞到后輪。

1 主要系統(tǒng)組成

平地機(jī)主要由發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)、工作裝置、車(chē)架、液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)等組成。平地機(jī)液壓系統(tǒng)包括制動(dòng)液壓系統(tǒng)、前輪驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)、工作液壓系統(tǒng)和液壓散熱系統(tǒng)等。

（1）制動(dòng)液壓系統(tǒng)

制動(dòng)液壓系統(tǒng)由制動(dòng)泵、充液閥、行車(chē)制動(dòng)閥、行車(chē)制動(dòng)器、停車(chē)制動(dòng)閥、停車(chē)制動(dòng)器、行走制動(dòng)傳感器以及連接管路等組成。制動(dòng)泵輸出液壓油，經(jīng)充液閥向制動(dòng)液壓系統(tǒng)提供所需壓力油，并將壓力油存儲(chǔ)在制動(dòng)液壓系統(tǒng)的蓄能器中。當(dāng)制動(dòng)液壓系統(tǒng)的壓力值超過(guò)額定壓力時(shí)，充液閥不再向制動(dòng)液壓系統(tǒng)提供液壓油，而將多余的液壓油提供給其他系統(tǒng)使用。

制動(dòng)液壓系統(tǒng)包括停車(chē)制動(dòng)及行車(chē)制動(dòng)。停車(chē)制動(dòng)原理：停車(chē)制動(dòng)閥電磁鐵得電，壓力油通過(guò)停車(chē)制動(dòng)閥進(jìn)入停車(chē)制動(dòng)器，液壓力克服彈簧力，將變速箱輸出法蘭的制動(dòng)盤(pán)松開(kāi)，讓輸出法蘭不受限制地轉(zhuǎn)動(dòng)。停車(chē)制動(dòng)閥電磁鐵失電，停車(chē)制動(dòng)器與液壓油箱連通，停車(chē)制動(dòng)器內(nèi)的液壓油壓力降低為零，彈簧力壓迫制動(dòng)盤(pán)，制動(dòng)盤(pán)夾緊變速箱輸出法蘭，使輸出法蘭不再轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)停車(chē)制動(dòng)。停車(chē)制動(dòng)器作用在變速箱的輸出法蘭上，可將平地機(jī)安全地固定在原地不動(dòng)。行車(chē)制動(dòng)原理：踩下行車(chē)制動(dòng)閥，壓力油進(jìn)入行車(chē)制動(dòng)器；踩下行車(chē)制動(dòng)閥幅度越大，進(jìn)入行車(chē)制動(dòng)器的液壓油壓力值越高，制動(dòng)效果越好。行走制動(dòng)傳感器設(shè)在行車(chē)制動(dòng)閥和行車(chē)制動(dòng)器之間，當(dāng)行車(chē)制動(dòng)器的油壓大于設(shè)定值時(shí)就會(huì)觸發(fā)行車(chē)制動(dòng)傳感器。行車(chē)制動(dòng)器作用在后橋輪邊上，可以將平地機(jī)行駛速度減低，直至停止。

（2）前輪驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)

前輪驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)如圖1所示，由三聯(lián)泵、左控制閥、右控制閥、左馬達(dá)和右馬達(dá)等部件組成，前輪驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)可以被分成相對(duì)獨(dú)立的兩個(gè)閉環(huán)液壓系統(tǒng)，即：P1泵、左控制閥、左馬達(dá)等組成平地機(jī)左前輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)； P2泵、右控制閥、右馬達(dá)組成平地機(jī)右前輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。左、右馬達(dá)采用徑向柱塞內(nèi)曲線(xiàn)馬達(dá)，輪胎安裝在馬達(dá)外殼。外接液壓油通過(guò)A點(diǎn)接入左、右馬達(dá)殼體，當(dāng)前輪處于自由輪狀態(tài)時(shí)，馬達(dá)進(jìn)出工作油口都與液壓油箱連通，壓力為零，柱塞在外接液壓油作用下縮回柱塞腔，外殼實(shí)現(xiàn)自由轉(zhuǎn)動(dòng)。單向閥為馬達(dá)殼體內(nèi)的液壓油設(shè)定1bar的工作壓力。溢流閥與單向閥并聯(lián)組成補(bǔ)油溢流補(bǔ)油閥，其單向閥為閉環(huán)系統(tǒng)低壓油路補(bǔ)充液壓油，其溢流閥用于釋放高壓油路壓力。閉環(huán)液壓系統(tǒng)設(shè)有一個(gè)沖洗閥，可以將閉環(huán)液壓系統(tǒng)內(nèi)的雜質(zhì)及熱量攜帶出去。P3泵為前輪驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)提供控制油源。控制器分別控制P1、P2泵的電磁閥，讓左右兩側(cè)輪子根據(jù)需要的速度轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)平地機(jī)直線(xiàn)或轉(zhuǎn)彎行駛。左、右控制閥的作用是控制前輪馬達(dá)自由輪狀態(tài)、驅(qū)動(dòng)狀態(tài)和制動(dòng)狀態(tài)。

2 動(dòng)力切斷和制動(dòng)輔助功能

將制動(dòng)液壓系統(tǒng)與前輪驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)關(guān)聯(lián)起來(lái)，便構(gòu)造一種全輪驅(qū)動(dòng)平地機(jī)系統(tǒng)、具有動(dòng)力切斷和輔助制動(dòng)功能。當(dāng)平地機(jī)后橋制動(dòng)時(shí)，前輪驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)的變量泵斜盤(pán)擺角減少或歸中位，前輪馬達(dá)減速或停止轉(zhuǎn)動(dòng)，即切斷前輪馬達(dá)動(dòng)力輸出。整個(gè)過(guò)程前輪馬達(dá)變成泵工況，阻止平地機(jī)行駛，這就是液壓系統(tǒng)的制動(dòng)作用，稱(chēng)之為液壓輔助制動(dòng)。這樣腳踩下行車(chē)制動(dòng)閥后，不僅后輪制動(dòng)器在進(jìn)行制動(dòng)，同時(shí)前輪驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)動(dòng)力已經(jīng)切斷并起輔助制動(dòng)作用，加強(qiáng)整車(chē)的制動(dòng)能力，縮短制動(dòng)距離，提高整車(chē)制動(dòng)安全性。

3 工作原理

（1）電氣系統(tǒng)

在行車(chē)過(guò)程中，控制繼電器K1，K2常閉觸點(diǎn)閉合，前輪驅(qū)動(dòng)控制閥信號(hào)連接Y2、Y4電磁閥，前輪驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)工作在前輪助力狀態(tài)。此時(shí)，踩下行車(chē)制動(dòng)閥制動(dòng)踏板，行車(chē)制動(dòng)信號(hào)為高電平，控制繼電器K1，K2常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，前輪驅(qū)動(dòng)控制閥信號(hào)連接Y1、Y3電磁閥，前輪驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)工作在制動(dòng)狀態(tài)下；當(dāng)松開(kāi)行車(chē)制動(dòng)閥制動(dòng)踏板，行車(chē)制動(dòng)信號(hào)為低電平，此時(shí)控制繼電器K1，K2常閉觸點(diǎn)閉合，前輪驅(qū)動(dòng)控制閥信號(hào)連接Y2、Y4電磁閥，前輪驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)工作在前輪助力狀態(tài)。

（2）液壓系統(tǒng)

①行駛工況

如圖1所示，Y2得電，左控制閥的三位四通換向閥位于下位。兩位五通換向閥的閥芯上端連通P3泵，閥芯下端連通油箱，壓力油推動(dòng)閥芯向下運(yùn)動(dòng)，兩位五通換向閥位于上位。P1泵輸出的壓力油經(jīng)過(guò)兩位五通換向閥進(jìn)入左馬達(dá)的工作油口，實(shí)現(xiàn)馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)。

②自由輪工況

Y1及Y2都失電，左控制閥的三位四通換向閥位于中位。兩位五通換向閥的閥芯上端及下端連通，閥芯在彈簧力作用下向上運(yùn)動(dòng)，兩位五通換向閥位于下位。P1泵輸出的壓力油經(jīng)過(guò)兩位五通換向閥又返回到P1泵。左馬達(dá)的進(jìn)出油口通過(guò)兩位五通換向閥同時(shí)與油箱連通。在外接油源作用下，柱塞縮回柱塞腔，實(shí)現(xiàn)前輪自由輪狀態(tài)。

③輔助制動(dòng)工況

Y1得電，左控制閥的三位四通換向閥位于上位。兩位五通換向閥的閥芯上端及下端連通，閥芯在彈簧力作用下向上運(yùn)動(dòng)，兩位五通換向閥位于下位。P3泵輸出的壓力油經(jīng)過(guò)兩位五通換向閥同時(shí)進(jìn)入左馬達(dá)的進(jìn)出工作油口，柱塞在壓力油作用下伸出柱塞腔并貼合在外殼的內(nèi)曲線(xiàn)內(nèi)腔上，實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)的輔助制動(dòng)作用。

4 試驗(yàn)驗(yàn)證

如表1所示，在相同的條件下進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)全驅(qū)平地機(jī)有動(dòng)力切斷和制動(dòng)輔助功能，及沒(méi)有此功能對(duì)整車(chē)制動(dòng)性能的影響。

從試驗(yàn)數(shù)據(jù)表1看出，沒(méi)有動(dòng)力切斷和制動(dòng)輔助功能時(shí)，平地機(jī)的制動(dòng)距離長(zhǎng)；啟用動(dòng)力切斷和制動(dòng)輔助功能時(shí)，平地機(jī)的制動(dòng)距離短。更進(jìn)一步說(shuō)，動(dòng)力切斷和制動(dòng)輔助功能可以使全驅(qū)平地機(jī)制動(dòng)距離短，反應(yīng)靈敏，輪胎磨損少，燃油消耗率低。

參考文獻(xiàn)

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