全驱平地机动力切断和制动辅助应用

2018-10-31李良周刘光喜冯冲

中国新技术新产品 2018年16期

李良周　刘光喜　冯冲

摘要：本文通过分析全轮驱动平地机动力切断和制动辅助的原理，从制动系统、液压系统到控制电路详细介绍了全轮驱动平地机实现动力切断和制动辅助的实现过程，并经过试验，验证实际使用情况。

关键词：平地机；动力切断；制动辅助

中图分类号：TU623 文献标志码：A

平地机是一种多用途的路面机械，其广泛应用于路基建设、平整地面、道路除雪等基础作业。平地机一般采用后轮驱动，也可以是全部轮子都有驱动能力，即全轮驱动平地机。平地机前轮驱动多数采用静液压传动，通过液压泵、液压马达将动力传递到前轮；后轮驱动多数采用液力传动，通过变矩器、变速箱、传动轴、后桥将动力传递到后轮。

1 主要系统组成

平地机主要由发动机、传动系统、工作装置、车架、液压系统和电气系统等组成。平地机液压系统包括制动液压系统、前轮驱动液压系统、转向液压系统、工作液压系统和液压散热系统等。

（1）制动液压系统

制动液压系统由制动泵、充液阀、行车制动阀、行车制动器、停车制动阀、停车制动器、行走制动传感器以及连接管路等组成。制动泵输出液压油，经充液阀向制动液压系统提供所需压力油，并将压力油存储在制动液压系统的蓄能器中。当制动液压系统的压力值超过额定压力时，充液阀不再向制动液压系统提供液压油，而将多余的液压油提供给其他系统使用。

制动液压系统包括停车制动及行车制动。停车制动原理：停车制动阀电磁铁得电，压力油通过停车制动阀进入停车制动器，液压力克服弹簧力，将变速箱输出法兰的制动盘松开，让输出法兰不受限制地转动。停车制动阀电磁铁失电，停车制动器与液压油箱连通，停车制动器内的液压油压力降低为零，弹簧力压迫制动盘，制动盘夹紧变速箱输出法兰，使输出法兰不再转动，实现停车制动。停车制动器作用在变速箱的输出法兰上，可将平地机安全地固定在原地不动。行车制动原理：踩下行车制动阀，压力油进入行车制动器；踩下行车制动阀幅度越大，进入行车制动器的液压油压力值越高，制动效果越好。行走制动传感器设在行车制动阀和行车制动器之间，当行车制动器的油压大于设定值时就会触发行车制动传感器。行车制动器作用在后桥轮边上，可以将平地机行驶速度减低，直至停止。

（2）前轮驱动液压系统

前轮驱动液压系统如图1所示，由三联泵、左控制阀、右控制阀、左马达和右马达等部件组成，前轮驱动液压系统可以被分成相对独立的两个闭环液压系统，即：P1泵、左控制阀、左马达等组成平地机左前轮驱动系统； P2泵、右控制阀、右马达组成平地机右前轮驱动系统。左、右马达采用径向柱塞内曲线马达，轮胎安装在马达外壳。外接液压油通过A点接入左、右马达壳体，当前轮处于自由轮状态时，马达进出工作油口都与液压油箱连通，压力为零，柱塞在外接液压油作用下缩回柱塞腔，外壳实现自由转动。单向阀为马达壳体内的液压油设定1bar的工作压力。溢流阀与单向阀并联组成补油溢流補油阀，其单向阀为闭环系统低压油路补充液压油，其溢流阀用于释放高压油路压力。闭环液压系统设有一个冲洗阀，可以将闭环液压系统内的杂质及热量携带出去。P3泵为前轮驱动液压系统提供控制油源。控制器分别控制P1、P2泵的电磁阀，让左右两侧轮子根据需要的速度转动，实现平地机直线或转弯行驶。左、右控制阀的作用是控制前轮马达自由轮状态、驱动状态和制动状态。

2 动力切断和制动辅助功能

将制动液压系统与前轮驱动液压系统关联起来，便构造一种全轮驱动平地机系统、具有动力切断和辅助制动功能。当平地机后桥制动时，前轮驱动液压系统的变量泵斜盘摆角减少或归中位，前轮马达减速或停止转动，即切断前轮马达动力输出。整个过程前轮马达变成泵工况，阻止平地机行驶，这就是液压系统的制动作用，称之为液压辅助制动。这样脚踩下行车制动阀后，不仅后轮制动器在进行制动，同时前轮驱动液压系统动力已经切断并起辅助制动作用，加强整车的制动能力，缩短制动距离，提高整车制动安全性。

3 工作原理

（1）电气系统

在行车过程中，控制继电器K1，K2常闭触点闭合，前轮驱动控制阀信号连接Y2、Y4电磁阀，前轮驱动液压系统工作在前轮助力状态。此时，踩下行车制动阀制动踏板，行车制动信号为高电平，控制继电器K1，K2常开触点闭合，前轮驱动控制阀信号连接Y1、Y3电磁阀，前轮驱动液压系统工作在制动状态下；当松开行车制动阀制动踏板，行车制动信号为低电平，此时控制继电器K1，K2常闭触点闭合，前轮驱动控制阀信号连接Y2、Y4电磁阀，前轮驱动液压系统工作在前轮助力状态。

（2）液压系统

①行驶工况

如图1所示，Y2得电，左控制阀的三位四通换向阀位于下位。两位五通换向阀的阀芯上端连通P3泵，阀芯下端连通油箱，压力油推动阀芯向下运动，两位五通换向阀位于上位。P1泵输出的压力油经过两位五通换向阀进入左马达的工作油口，实现马达转动。

②自由轮工况

Y1及Y2都失电，左控制阀的三位四通换向阀位于中位。两位五通换向阀的阀芯上端及下端连通，阀芯在弹簧力作用下向上运动，两位五通换向阀位于下位。P1泵输出的压力油经过两位五通换向阀又返回到P1泵。左马达的进出油口通过两位五通换向阀同时与油箱连通。在外接油源作用下，柱塞缩回柱塞腔，实现前轮自由轮状态。

③辅助制动工况

Y1得电，左控制阀的三位四通换向阀位于上位。两位五通换向阀的阀芯上端及下端连通，阀芯在弹簧力作用下向上运动，两位五通换向阀位于下位。P3泵输出的压力油经过两位五通换向阀同时进入左马达的进出工作油口，柱塞在压力油作用下伸出柱塞腔并贴合在外壳的內曲线内腔上，实现液压系统的辅助制动作用。

4 试验验证

如表1所示，在相同的条件下进行试验，试验全驱平地机有动力切断和制动辅助功能，及没有此功能对整车制动性能的影响。

从试验数据表1看出，没有动力切断和制动辅助功能时，平地机的制动距离长；启用动力切断和制动辅助功能时，平地机的制动距离短。更进一步说，动力切断和制动辅助功能可以使全驱平地机制动距离短，反应灵敏，轮胎磨损少，燃油消耗率低。

参考文献

[1]何挺继.筑路机械手册[M].北京：人民交通出版社，2001.