全驅平地機動力切斷和制動輔助應用

李良周　劉光喜　馮沖

摘 要：本文通過分析全輪驅動平地機動力切斷和制動輔助的原理，從制動系統、液壓系統到控制電路詳細介紹了全輪驅動平地機實現動力切斷和制動輔助的實現過程，并經過試驗，驗證實際使用情況。

關鍵詞：平地機；動力切斷；制動輔助

中圖分類號：TU623 文獻標志碼：A

平地機是一種多用途的路面機械，其廣泛應用于路基建設、平整地面、道路除雪等基礎作業。平地機一般采用后輪驅動，也可以是全部輪子都有驅動能力，即全輪驅動平地機。平地機前輪驅動多數采用靜液壓傳動，通過液壓泵、液壓馬達將動力傳遞到前輪；后輪驅動多數采用液力傳動，通過變矩器、變速箱、傳動軸、后橋將動力傳遞到后輪。

1 主要系統組成

平地機主要由發動機、傳動系統、工作裝置、車架、液壓系統和電氣系統等組成。平地機液壓系統包括制動液壓系統、前輪驅動液壓系統、轉向液壓系統、工作液壓系統和液壓散熱系統等。

（1）制動液壓系統

制動液壓系統由制動泵、充液閥、行車制動閥、行車制動器、停車制動閥、停車制動器、行走制動傳感器以及連接管路等組成。制動泵輸出液壓油，經充液閥向制動液壓系統提供所需壓力油，并將壓力油存儲在制動液壓系統的蓄能器中。當制動液壓系統的壓力值超過額定壓力時，充液閥不再向制動液壓系統提供液壓油，而將多余的液壓油提供給其他系統使用。

制動液壓系統包括停車制動及行車制動。停車制動原理：停車制動閥電磁鐵得電，壓力油通過停車制動閥進入停車制動器，液壓力克服彈簧力，將變速箱輸出法蘭的制動盤松開，讓輸出法蘭不受限制地轉動。停車制動閥電磁鐵失電，停車制動器與液壓油箱連通，停車制動器內的液壓油壓力降低為零，彈簧力壓迫制動盤，制動盤夾緊變速箱輸出法蘭，使輸出法蘭不再轉動，實現停車制動。停車制動器作用在變速箱的輸出法蘭上，可將平地機安全地固定在原地不動。行車制動原理：踩下行車制動閥，壓力油進入行車制動器；踩下行車制動閥幅度越大，進入行車制動器的液壓油壓力值越高，制動效果越好。行走制動傳感器設在行車制動閥和行車制動器之間，當行車制動器的油壓大于設定值時就會觸發行車制動傳感器。行車制動器作用在后橋輪邊上，可以將平地機行駛速度減低，直至停止。

（2）前輪驅動液壓系統

前輪驅動液壓系統如圖1所示，由三聯泵、左控制閥、右控制閥、左馬達和右馬達等部件組成，前輪驅動液壓系統可以被分成相對獨立的兩個閉環液壓系統，即：P1泵、左控制閥、左馬達等組成平地機左前輪驅動系統； P2泵、右控制閥、右馬達組成平地機右前輪驅動系統。左、右馬達采用徑向柱塞內曲線馬達，輪胎安裝在馬達外殼。外接液壓油通過A點接入左、右馬達殼體，當前輪處于自由輪狀態時，馬達進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，外殼實現自由轉動。單向閥為馬達殼體內的液壓油設定1bar的工作壓力。溢流閥與單向閥并聯組成補油溢流補油閥，其單向閥為閉環系統低壓油路補充液壓油，其溢流閥用于釋放高壓油路壓力。閉環液壓系統設有一個沖洗閥，可以將閉環液壓系統內的雜質及熱量攜帶出去。P3泵為前輪驅動液壓系統提供控制油源。控制器分別控制P1、P2泵的電磁閥，讓左右兩側輪子根據需要的速度轉動，實現平地機直線或轉彎行駛。左、右控制閥的作用是控制前輪馬達自由輪狀態、驅動狀態和制動狀態。

2 動力切斷和制動輔助功能

將制動液壓系統與前輪驅動液壓系統關聯起來，便構造一種全輪驅動平地機系統、具有動力切斷和輔助制動功能。當平地機后橋制動時，前輪驅動液壓系統的變量泵斜盤擺角減少或歸中位，前輪馬達減速或停止轉動，即切斷前輪馬達動力輸出。整個過程前輪馬達變成泵工況，阻止平地機行駛，這就是液壓系統的制動作用，稱之為液壓輔助制動。這樣腳踩下行車制動閥后，不僅后輪制動器在進行制動，同時前輪驅動液壓系統動力已經切斷并起輔助制動作用，加強整車的制動能力，縮短制動距離，提高整車制動安全性。

3 工作原理

（1）電氣系統

在行車過程中，控制繼電器K1，K2常閉觸點閉合，前輪驅動控制閥信號連接Y2、Y4電磁閥，前輪驅動液壓系統工作在前輪助力狀態。此時，踩下行車制動閥制動踏板，行車制動信號為高電平，控制繼電器K1，K2常開觸點閉合，前輪驅動控制閥信號連接Y1、Y3電磁閥，前輪驅動液壓系統工作在制動狀態下；當松開行車制動閥制動踏板，行車制動信號為低電平，此時控制繼電器K1，K2常閉觸點閉合，前輪驅動控制閥信號連接Y2、Y4電磁閥，前輪驅動液壓系統工作在前輪助力狀態。

（2）液壓系統

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，壓力油推動閥芯向下運動，兩位五通換向閥位于上位。P1泵輸出的壓力油經過兩位五通換向閥進入左馬達的工作油口，實現馬達轉動。

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動，兩位五通換向閥位于下位。P1泵輸出的壓力油經過兩位五通換向閥又返回到P1泵。左馬達的進出油口通過兩位五通換向閥同時與油箱連通。在外接油源作用下，柱塞縮回柱塞腔，實現前輪自由輪狀態。

③輔助制動工況

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動，兩位五通換向閥位于下位。P3泵輸出的壓力油經過兩位五通換向閥同時進入左馬達的進出工作油口，柱塞在壓力油作用下伸出柱塞腔并貼合在外殼的內曲線內腔上，實現液壓系統的輔助制動作用。

4 試驗驗證

如表1所示，在相同的條件下進行試驗，試驗全驅平地機有動力切斷和制動輔助功能，及沒有此功能對整車制動性能的影響。

從試驗數據表1看出，沒有動力切斷和制動輔助功能時，平地機的制動距離長；啟用動力切斷和制動輔助功能時，平地機的制動距離短。更進一步說，動力切斷和制動輔助功能可以使全驅平地機制動距離短，反應靈敏，輪胎磨損少，燃油消耗率低。

參考文獻

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