重型内燃牵引车双回路制动系统的设计和研究*

张 瑜

(合力叉车股份有限公司,安徽合肥 230000)

重型内燃牵引车双回路制动系统的设计和研究*

张 瑜

(合力叉车股份有限公司,安徽合肥 230000)

介绍了双回路气制动系统在内燃牵引车如何有效地应用。该系统通过使用液压元件和气压元件,保证当一个制动回路失灵后,第二个制动回路能正常工作。同时在两套管路中设置比例阀,分别调节前后制动器分泵压力,使每个车轮有合适的制动力,充分利用整车附着力,使得工程车辆既能达到最大的制动力,保证整车安全可靠性。气源通过气制动控制系统与制动泵相连接,能够实现牵引的挂车制动的远程集中控制。同时利用重型卡车成熟的气制动控制元件和叉车成熟的液压制动执行元件,满足了港口牵引车的制动安全性、结构的紧凑性,又能够实现牵引的挂车制动的远程集中控制,具有很好的拓展性。

牵引车;双回路;囊式蓄能器;紧急继动阀

0 引 言

内燃牵引车属于区域物流技术领域,是集机械、电子、液压等技术为一体的复杂产品,满足牵引和推顶作业需要的工程车辆,主要用于国内机场、港口、冶金、船舶和机车制造等各类平面运输物流场所。通过合理有效的物流运输方案,可以大大提高运输的作业效率。

1 技术背景

制动系统作用是使行驶中的汽车按照驾驶员的要求进行强制减速甚至停车;使已停驶的汽车在各种道路条件下(包括在坡道上)稳定驻车;使下坡行驶的汽车速度保持稳定[1]。目前内燃牵引车普遍使用的是带蓄能器的动力制动系统,主要由制动总泵、制动器、蓄能器,制动阀等部分组成。当踩下制动踏板时,推杆推动制动总泵活塞,将制动总泵中制动液通过管路压入制动分泵中,从而推动分泵活塞运动,将制动蹄片压到制动鼓上而将车轮制动。由于内燃牵引车在港口和冶金等大型物流区域使用时,需要牵引的货物重达近百吨,在上坡或者下坡行驶的时候,该行车制动系统不能有效地保证车辆安全、迅速、有效地停住。特别在其发动机熄火或管路系统漏油时,若驾驶员应急处理不当,则存在重大安全隐患。

为了提高制动驱动机构的工作可靠性,保证行车安全,制动驱动机构至少应有两套独立的系统,即应是双管路的[2]。内燃牵引车采取了双回路制动系统,有效地将行车制动的液压制动系统与行车制动的气动制动系统相结合,提高牵引车制动系统的稳定性和可靠性要求。

2 系统性能分析

动力制动系是以发动机动力形成的气压或液压势能作为汽车制动的全部力源进行制动,而司机作用于制动踏板或手柄的力仅用于制动回路中控制元件的操纵[3]。将牵引车的全部行车制动器的液压或气压管路分成两个相互独立的回路,以便当一个回路失效后,其它回路仍能工作。在设计该车型液压制动系统时,充分考虑到整车的安全性,在满足牵引车实现制动时,驾驶员作用于制动操纵机构包括制动踏板、踏板操纵杆,通过为制动阀增加两个囊式蓄能器供油外,管路中需增加充液阀,发动机熄火时可以实现更多脚制动;提高了制动效果;双管路结构解决了行车制动系传能装置部分失效情况下如前轮或后轮管路泄漏时。为了获得较大的制动驱动力,通过发动机空压机提供制动所需要的压缩空气产生制动所需要的空气压力;通过制动机构包括储气罐、制动阀、紧急继动阀、多回路压力安全阀,保证行车制动系和应急制动系继续达到规定的效能。

牵引车的行车制动系至少应由两个独立的回路组成,当牵引车行车制动系失效时则未受失效影响的回路必须使挂车制动器施行部分或全部可控制的制动。该系统使用回路液压制动阀和充液阀等液压元件,保证当一个制动回路失灵后,第二个制动回路正常工作。同时在两套管路中设置比例阀,分别调节前后制动器分泵压力,使每个车有合适的制动力,充分利用整车附着力,使得工程车辆既能达到最大的制动力,又保证行驶的稳定性,保证整车安全可靠性。蓄能器作为液压系统中一种储存和释放能量的过程,充分利用囊式蓄能器的储能功能来动作的行车制动系[4],若蓄能器装置的能量达不到规定的应急制动性能时,除安装压力表外,还安装报警装置。当系统中任何部分储存的能量下降到某一值时,报警装置应能发出声信号,此时,无论车辆的载荷如何,在不再重新给行车制动储能装置供应能量的情况下,行车制动系经4次全行程制动后,作第5次制动时,应保证仍能达到规定的应急制动效能报警装置必须直接永久地与回路相连接。当发动机在正常运转时且制动系无故障时,除在发动机起动后需要给储能器充能期间外,报警装置不应发出信号。蓄能器的选择应根据充液阀压力切换点(即开启压力P1和关闭压力P2)和制动器的用油量来确定。当蓄能器的压力充压到P2时,关闭油泵,踩动制动阀,使蓄能器压力降至制动阀所需的压力,踩动踏板的次数应不小于5次(可理解为下坡时的间隔停车制动)。

气压系统设计时首先要解决好空气压缩机、储气罐等压缩空气的供给装置与制动气室、空气伺服气室等气压使用装置间的合理匹配。

3 系统原理

如图1(a)所示,液压制动系统从输油泵1的出油口通过充液阀2、溢流阀3与比例阀4的进油口连接,比例阀4的两出油口分别通过一个蓄能器5与液压制动阀6连接,所述液压制动阀6分别与用于控制每只前、后轮制动的前制动器分泵8-1、后制动器分泵8-2连接。同时比例阀4出口端设有低压报警装置,当其中某一个储能器的能量下降到某一值时,报警装置则会发出报警信号。为了保护前制动器,液压制动阀6与前制动器分泵8-1之间设有滞后阀7。液压制动系统对前、后轮的制动是两个独立的制动回路组成,当其中一个制动回路失灵后,第二个制动回路正常工作,从而保证了行车安全。

如图1(b)所示,气动制动系统包括与紧急继动阀14的进气端连接的供气管路9与控制管路10,所述紧急继动阀14的出气端与储气筒15的进气端连接,所述储气筒15的出气端通过气制动阀16分别与后制动器分泵8-2、紧急继动阀14连接,紧急继动阀14的出气端与前制动器分泵8-1连接。供气管路9上设有空压机11,所述空压机11的出气端依次通过油水分离器12、压力控制阀13与紧急继动阀14连接;控制管路10上设有与挂车气路连接的控制气接头17。

图1 液压和气动制动系统原理图

正常刹车时踩下制动踏板时,控制管路送气,紧急继动阀控制储气筒给气制动阀供气产生制动力;当松开制动踏板,紧急继动阀快速释放各制动器分泵压缩空气,迅速解除制动状态。同时将控制气路上的控制气接头与挂车的气路连接上,对挂车同时起到制动作用。而当刹车系统没有气压失效时,则挂车驻车制动系统起作用,牵引车通过供气管路向挂车储气筒充气时,紧急继动阀在安全制动状态下先将压缩空气送入各制动器分泵,当储气筒气压上升至7.84 bar之后,安全状态解除,各制动分泵在充气状态下产生制动力,从而保护了制动的安全性与实效。

4 结 语

双回路气制动系统设计与普通动力制动系统相比,有效结合气动制动方式和液动制动方式的优点,在制动稳定性和安全性方面更胜一筹,工作安全可靠、效能高、作用迅速,能满足重型牵引车安全行驶。

[1] 蒲永峰.汽车底盘构造与维修[M].北京：清华大学出版社, 2012.

[2] 方泳龙.汽车理论与设计[M].北京：国防工业出版社,2005.

[3] 林秉华.最新汽车设计实用手册[M].黑龙江：黑龙江人民出版社,2005.

[4] 王 磊.皮囊式蓄能器在液压系统中的应用[J].能源研究与信息,2005,21(2)：100-105+111.

Design and Research of Two-Circuit Braking System in Heavy Motor Tractor

ZHANG Yu
(Heli Forklift Co.,Ltd,Hefei Anhui 230000,China)

This article introduces the effective implication of two-circuit braking system in internal combustion tractor.This system uses hydraulic components and pneumatic components to make sure the second circuit braking system is in working order when the first fails.Meanwhile,proportional valves are installed in both circuits to adjust the pressure of front and rear brakes.Therefore,each wheel has appropriate brake force.By taking advantages of friction,the vehicle can achieve the maximum braking force which ensures safety and reliability.Air source is connected with the brake pump through air braking control system,thus to realize the remote centralized control of the braking of trailer.Moreover,it applies mature air brake components of heavy truck and mature hydraulic components of forklift truck.So that it satisfies braking safety and structural compactness,which has favorable expansibility.

motor tractor;two-circuit;peltry energy accumulator;emergency relay valve

TB21

A

1007-4414(2015)04-0204-02

2015-06-11

张 瑜(1971-),女,安徽合肥人,工程师,研究方向：机械设计。