全液壓制動(dòng)閥通徑偏小問(wèn)題解決方法

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(yùn)輸設(shè)備，制動(dòng)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(wèn)題，制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)效果的好壞則直接影響到對(duì)整機(jī)制動(dòng)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(duì)整車的制動(dòng)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(guò)對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)合理的設(shè)計(jì)，在滿足制動(dòng)要求的前提下如何提高整車的制動(dòng)靈敏性和駕駛員制動(dòng)操作舒適性。

1　現(xiàn)狀分析

隨著礦用自卸車噸位不斷增大，其制動(dòng)系統(tǒng)所用的制動(dòng)器也越來(lái)越大，相應(yīng)地制動(dòng)器的排量也越來(lái)越大，某些機(jī)型已無(wú)法選到能與之匹配滿足制動(dòng)靈敏性的全液壓制動(dòng)閥。

由于選用的全液壓制動(dòng)閥型號(hào)偏小，制動(dòng)管路通徑偏小，且管路較長(zhǎng)，導(dǎo)致制動(dòng)系統(tǒng)建壓緩慢，響應(yīng)遲鈍，給車輛行駛帶來(lái)安全隱患；另一方面，由于管路細(xì)長(zhǎng)，制動(dòng)閥出口檢測(cè)到壓力已經(jīng)達(dá)到制動(dòng)系統(tǒng)額定工作壓力而將閥口關(guān)閉，但制動(dòng)器處的壓力可能還低很多，這樣當(dāng)制動(dòng)閥閥口關(guān)閉后，閥口壓力與制動(dòng)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(dòng)踏板反彈的感覺，會(huì)使駕駛員覺得很不舒服。

圖1所示是某型號(hào)礦用自卸車全液壓行車制動(dòng)系統(tǒng)的原理圖，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，制動(dòng)泵打出的油液先給兩個(gè)蓄能器充液，在行車過(guò)程中，當(dāng)駕駛員踩下全液壓制動(dòng)閥的踏板后，兩蓄能器內(nèi)的油液便經(jīng)全液壓制動(dòng)閥分別進(jìn)入到前制動(dòng)器和后制動(dòng)器，對(duì)礦用自卸車實(shí)施行車制動(dòng)；當(dāng)駕駛員松開制動(dòng)踏板后，前制動(dòng)器和后制動(dòng)器內(nèi)的油液便回到油箱，車輛的行車制動(dòng)解除。

圖1　某型號(hào)礦用自卸車制動(dòng)系統(tǒng)原理圖

根據(jù)多年來(lái)工程機(jī)械全液壓制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，制動(dòng)液充滿制動(dòng)器的時(shí)間在0.25～0.30 s之間時(shí)駕駛員感覺比較舒適。

本文首先對(duì)全液壓制動(dòng)閥的通徑選型進(jìn)行了計(jì)算（詳見表1）。

表1　原設(shè)計(jì)中制動(dòng)液充滿制動(dòng)器的時(shí)間計(jì)算

本機(jī)型所選制動(dòng)器原排量為160 ml，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，需選擇16 mm通徑的全液壓制動(dòng)閥才能滿足整機(jī)制動(dòng)性能的要求，但由于該機(jī)型太大，在設(shè)計(jì)過(guò)程中未能選到滿足設(shè)計(jì)要求的大通徑制動(dòng)閥，只能用10 mm通徑的全液壓制動(dòng)閥進(jìn)行替代。而制動(dòng)液通過(guò)10 mm通徑的制動(dòng)閥充滿制動(dòng)器的時(shí)間為0.43 s，大大超過(guò)了設(shè)計(jì)參數(shù)的要求，會(huì)給駕駛員帶來(lái)一種制動(dòng)不靈的感覺，同時(shí)也給行車帶來(lái)安全隱患。

另一方面，由于機(jī)型較大，制動(dòng)管路通徑較小，長(zhǎng)度較長(zhǎng)，管路壓力損失也較大，如本機(jī)型礦用自卸車全液壓制動(dòng)系統(tǒng)能選到的最大的全液壓制動(dòng)閥通徑只有10 mm，前橋制動(dòng)管路長(zhǎng)5.6 m，后橋制動(dòng)管路長(zhǎng)8.5 m，根據(jù)表2所示的相關(guān)公式計(jì)算出相應(yīng)的前橋制動(dòng)系統(tǒng)壓力損失為1.0061 MPa，后橋制動(dòng)系統(tǒng)壓力損失為1.5272 MPa.

表2　原設(shè)計(jì)的制動(dòng)系統(tǒng)管道壓力損失[1]

由于該機(jī)型全液壓制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)管路通徑較小，長(zhǎng)度較長(zhǎng)，造成的壓力損失較大，特別是后橋制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)管路長(zhǎng)度更長(zhǎng)，單是管路的壓力損失就達(dá)到1.5272 MPa，當(dāng)全液壓制動(dòng)閥檢測(cè)到制動(dòng)閥的出口壓力達(dá)到系統(tǒng)設(shè)定的壓力要求時(shí)，全液壓制動(dòng)閥的閥口即關(guān)閉（如圖2：全液壓制動(dòng)閥閥口處于關(guān)閉狀態(tài)），而此時(shí)制動(dòng)器處的壓力比系統(tǒng)壓力低1.5 MPa左右，當(dāng)制動(dòng)閥閥口關(guān)閉后，閥口處的壓力即等于制動(dòng)器處的壓力，這時(shí)全液壓制動(dòng)閥檢測(cè)到制動(dòng)閥的出口壓力低于系統(tǒng)設(shè)定的壓力要求，全液壓制動(dòng)閥閥口再次開啟，這樣全液壓制動(dòng)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(dòng)踏板反彈的感覺，工作時(shí)間長(zhǎng)了，就會(huì)對(duì)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(dòng)閥閥口關(guān)閉

2　解決方法

如圖3所示，通過(guò)在全液壓制動(dòng)閥與前橋制動(dòng)器、后橋制動(dòng)器之間分別加裝一個(gè)繼動(dòng)閥即可解決上述問(wèn)題。

圖3　在全液壓制動(dòng)閥與前、后橋制動(dòng)器之間分別裝一個(gè)繼動(dòng)閥

如表3所示，對(duì)加裝繼動(dòng)閥后制動(dòng)液充滿制動(dòng)器的時(shí)間進(jìn)行了計(jì)算。加裝繼動(dòng)閥后，駕駛員踏下制動(dòng)踏板后，制動(dòng)液首先經(jīng)制動(dòng)閥進(jìn)入繼動(dòng)閥的先導(dǎo)腔，推動(dòng)繼動(dòng)閥的閥芯動(dòng)作后，制動(dòng)液再經(jīng)繼動(dòng)閥進(jìn)入制動(dòng)器。由于繼動(dòng)閥的先導(dǎo)腔排量非常小，制動(dòng)液通過(guò)10 mm通徑的制動(dòng)閥充滿繼動(dòng)閥先導(dǎo)腔只需0.02 s，而繼動(dòng)閥的通徑為16 mm，制動(dòng)液通過(guò)繼動(dòng)閥充滿制動(dòng)器的時(shí)間為0.29 s，這樣，當(dāng)駕駛員踏下全液壓制動(dòng)閥的踏板后，制動(dòng)液充滿制動(dòng)器的總時(shí)間為0.29 s，滿足了整機(jī)對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(dòng)閥后制動(dòng)液充滿制動(dòng)器的時(shí)間計(jì)算

另一方面，加裝繼動(dòng)閥后，由于繼動(dòng)閥的先導(dǎo)腔排量非常小，雖然制動(dòng)閥的通徑只有10 mm，但制動(dòng)液充滿繼動(dòng)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(dòng)反應(yīng)非常快，不再會(huì)造成駕駛員踏板反彈的感覺。

表4　加裝繼動(dòng)閥后制動(dòng)閥至繼動(dòng)閥先導(dǎo)口的壓力損失[1]

而且由于繼動(dòng)閥安裝位置距離制動(dòng)器較近，繼動(dòng)閥通徑較大，基本沒(méi)有管路壓力損失（如表5所示），即制動(dòng)過(guò)程中，制動(dòng)器的壓力基本上等于蓄能器的壓力，建壓很快，制動(dòng)靈敏。

表5　加裝繼動(dòng)閥后繼動(dòng)閥至制動(dòng)器的壓力損失[1]

3　結(jié)束語(yǔ)

本文所介紹的全液壓制動(dòng)閥通徑偏小問(wèn)題的解決方案，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，較好地解決了本型號(hào)礦用自卸車無(wú)法選到合適通徑的全液壓制動(dòng)閥而造成的整車制動(dòng)反應(yīng)遲鈍及制動(dòng)踏板反彈問(wèn)題。該方案滿足了整機(jī)對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jì)方案。

參考文獻(xiàn)：

[1]雷天覺.新編液壓工程手冊(cè)[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，1998.