K2 系列4.5 t 叉车制动系统结构优化与应用

代 彬

（安徽叉车集团有限责任公司，安徽合肥 230022）

0 引言

K2 系列叉车是AH 叉车集团新研发的高性能叉车型号之一，是该集团“十四五”期间主导产品之一。叉车制动系统使叉车在作业和行驶中，按照工作需要减速或停车。叉车的制动系统由行车制动和停车制动两部分组成，叉车制动系统的传动方式一般有液压式、气压式和机械传动，本文研究对象为液压传动式行车制动系统。

1 叉车制动系统基本结构和工作原理

1.1 叉车制动系统的基本结构（图1）

图1 叉车制动系统

1.2 叉车制动系统的工作原理

在叉车实际作业中，当外力向下作用（驾驶员脚踩）制动踏板，使与制动踏板相连接的制动总泵的推杆向右移动，制动总泵中液压油产生压力，再经制动油管进入制动分泵。在液压油的压力作用下，分泵的活塞及推杆向外移动，使制动蹄与制动毂接触，利用摩擦力产生制动作用。当外力作用消除（驾驶员松开踏板），制动总泵活塞因回位弹簧的弹力而回位，使制动系统中的油压降低，制动蹄的回位弹簧使制动蹄脱离与制动毂的接触而回位，制动分泵内的油液流向总泵，即解除了制动作用。

2 K2 系列4.5 t 叉车制动系统的不足及成因

2.1 存在的不足

K2 系列4.5 t 叉车在进行整车试验制动系统性能测试中，出现左右制动力不均，制动器蹄片早期失效的现象；同时发现有部分制动失灵或抱死现象。

利用整车性能测试平台，在不同制动力模拟工况下，对K2系列叉车的制动性能进行测试，具体数据见表1。依据测试数据，对制动力矩的和值、差值进行趋势分析（图2）。

图2 制动力矩趋势

表1 K2 系列叉车制动性能统计

由分析可知，制动力矩和值最高达6102 N·m，远超出技术标准要求的≤4000 N·m，制动力矩差值最高达789 N·m，同样超过技术标准要求的≤300 N·m。

2.2 成因分析

（1）双腔制动泵。在实际工况中，双腔制动时制动力矩左右不均衡，在检测样本中，最大力矩差为789 N·m，平均力矩差为544 N·m，左右制动泵压力差的存在，造成左右制动泵的制动效果产生跑偏现象。

（2）制动发生时间差。制动总泵非正中布置，同时制动管路长度偏差、制动钢管有三通连接等因素，造成制动压力实际发生（制动蹄与制动毂接触）存在时间差。左右制动发生的时间差，造成行车制动感觉左右不同步，制动可靠性降低，在整车试乘试驾中感受制动时有短暂停顿或偏移现象。

（3）制动器膜片易损。根据100 万次制动疲劳试验，当前采用的制动器双膜片与制动蹄片的损坏率为74%，制动机构抗疲劳能力低下。

（4）部分发生制动失灵或抱死现象。测量在叉车全速行驶时，制动分泵压力高达2.1 bar（0.21 MPa），大于分泵最小张开压力0.5±0.3 bar（0.05±0.03 MPa），分析发现是由于制动管路形成背压导致转向回油反流向制动分泵所致。制动系统的管路部分需要优化。

3 K2 系列4.5 t 叉车制动系统结构优化

根据K2 系列4.5 t 叉车制动系统存在不足的原因分析，拟定改善优化方案，在理论研究充分验证的基础上，选定10 台该型号叉车进行小批量试制：①制动泵双腔结构优化为单腔结构；②制动器双膜片结构改善为单膜片结构；③优化设计管路系统，重新匹配制动阀、过滤器、分流三通等中间部件。

4 K2 系列4.5 t 叉车制动系统结构优化效果

4.1 性能效果

（1）消除制动压力差和时间差。制动系统的制动泵双腔结构优化为单腔结构，由于单腔工作，直接消除了双腔作业的压力差，使得制动分泵所产生的压力相等。同步消除了压力传递的时间差，在整车试验平台的理论值测试中达到相等。在线下整车试乘试驾中，制动停顿、跑偏现象消失。

（2）提高主动机构抗疲劳强度。制动器双膜片结构改善为单膜片结构，同时因制动力矩及制动压力的变化更加平稳，有效降低制动膜片损坏率、提高制动蹄片使用寿命，提升了制动系统的可靠性。在100 万次制动疲劳试验中，制动膜片与制动蹄片的损害率均为零。

（3）消除制动失灵和抱死现象。通过管路的优化，消除了管路背压现象，消除了制动失灵或抱死现象。同时实现了制动阀等部件进口件的国产化，提升了整车性能。

4.2 经济效果

因为制动系统的结构优化，隶属制动系统相关零部件的采购成本单台下降约148 元，按照该型号叉车年产销3000 台计算，年节约成本超过55 万元。

5 结束语

叉车在满足基本工作性能要求的前提下，制动系统的可靠性直接关联到叉车和驾驶人员的安全，其重要性不言而喻。在研发制造满足客户各种个性化需求、适配市场不同工况的叉车产品时，制动系统的可靠性都是需要优先考虑的课题，并随着整车性能的优化而同步提升。