滑移轉向裝載機制動系統設計分析

薛溫光，曹 杰，傅 清

（國機重工集團常林有限公司，江蘇 常州 213136）

近幾年來，滑移轉向裝載機在國內得到了不少生產廠家的重視，獲得了快速發展。滑移轉向裝載機（以下簡稱滑移裝載機）屬于小型多功能工程機械的一種，可選配多種不同的工作裝置，實現一機多用，適應性廣泛。近幾年來，國內主流生產廠家越來越重視滑移裝載機產品，在研究、設計和制造水平方面得到較大發展，實現了技術積累和進步。

1 制動類型

滑移裝載機普遍采用靜液壓傳動，故其制動系統和常規裝載機不同，但從安全角度出發，也要具備行走制動、停車制動和緊急制動三級制動系[1～2]。行車制動：也稱工作制動，用于實現車輛正常工作或者行駛中減速、臨時停車、保持穩定一定車速等功能，使用最頻繁。停車制動：實現發動機熄火后，車輛長時間可靠停車或者在坡道停車的功能，可靠性要求最高。緊急制動：或稱為應急制動，當車輛發生故障或者一些意外緊急情況下使用該功能，方便獨立操作，優先級別高。

2 設計思路

滑移裝載機行走系統主要是由2個變量泵、2個定量馬達組成的靜液壓傳動，2個泵串聯在一起，直接由發動機驅動，單個泵分別控制單個馬達，而2個馬達布置在車架兩側，如此形成2個相對獨立的泵、馬達系統。

行走速度和發動機油門大小、泵馬達系統流量變化存在直接關系。加大發動機油門，則泵主軸轉速增加，泵排量加大，輸出流量加大，馬達輸出轉速就會變大，車輛行走速度加快；反之，行走速度降低。但通常車輛工作時并不需要頻繁改變油門，而是將發動機油門確定在一個定值上，故通常不采用改變油門的方法來調節速度，而是采用改變流量的方法來調節速度。當變量泵的斜盤傾角加大時，泵排量增加，輸出流量加大，進入到馬達的流量同樣加大，可使得馬達轉速提高，車輛加速；反之車輛減速；泵斜盤傾角為零時，車輛停車。因此，行車制動可通過先導液壓手柄或者機械連桿方式控制泵的斜盤傾角大小來實現，結構簡單，操作方便，調速范圍廣，適應性好。

滑移裝載機體積小，結構布置緊湊，采用帶駐車制動器的液壓馬達停車制動器集成在馬達上。制動器為機械結構，安全可靠，常處于制動狀態，馬達不得轉動，只有當制動器釋放后馬達才可以旋轉。市場上以液控釋放制動的方式居多，工作時把一定壓力的液壓油輸入到制動器內，使其內部摩擦片分離，實現釋放制動器。

緊急制動在設計上可采用自鎖按鈕的電路控制形式，是一個制動的總開關，處于初始位置時不起作用。在緊急情況下，按下此按鈕，同時實現兩個功能，一個是切斷進入到馬達制動器的油路，使馬達制動；二使泵斜盤回中位，使泵輸出流量為零，保護泵馬達系統。如果第二個功能不實現的話，則會出現雖然馬達已經制動，但泵可能還有油液輸出、加上機器本身的慣性，對馬達產生一個強推的作用，造成系統壓力沖擊，易縮短系統元件壽命，造成意外損傷。如果再次按動該按鈕，可恢復到初始位置。

3 設計方案

以市場上Rexroth公司專門為滑移裝載機開發的液壓泵、馬達、先導操作元件為例，結合前面所述思路，繪制出制動系統的液壓原理圖（圖1）和電氣原理圖（圖2）。

圖1 制動系統液壓原理圖

圖2 制動系統電氣原理圖

圖1中，三聯泵是由兩個工作泵、一個補油泵串接在一起。x11、x12、x21、x22四個位置連接在行走先導手柄上的輸出上，分別控制兩個工作泵的斜盤傾角位置。系統中行走馬達自帶滿足設計需要的制動器。泵G口對應系統補油壓力，通過制動電磁閥的切換使壓力油進入到馬達的制動器中，用于實現制動釋放。

開始工作前，首先需要解除馬達的制動狀態。即圖2中觸碰開關通電，制動電磁閥得電，壓力油液進入到馬達制動器中，釋放制動，使馬達可以旋轉。在滑移裝載機上，觸碰開關由駕駛室內安全桿控制，工作時安全桿必須處于指定位置，就可使觸碰開關通電。當結束工作的時候，移開安全桿，觸碰開關斷開，制動電磁閥斷電，馬達制動器中的油液回油箱，壓力油釋放，內部摩擦片在彈簧作用下壓緊，馬達恢復制動狀態，如此便實現了停車制動。

工作中，操縱人員通過對行走先導手柄前、后、左、右位置及行程幅度的控制，改變進入到x11、x12、x21、x22內的油液壓力，從而使泵斜盤傾角處于不同位置，改變了泵輸出流量，就改變了馬達的輸出速度；當無操縱時，行走手柄自動回中位，對應泵斜盤位置也在中位，無油液輸出，馬達停止旋轉，如此便可實現行車制動。

在緊急情況下，操作人員按下緊急制動按鈕，使圖2中電路閉合，則常通繼電器斷開，制動電磁閥處于失電狀態，馬達實現制動；同時，常斷繼電器閉合，使兩個緊急制動閥得電，x11和x12相通、x21和x22相通，使兩個工作泵斜盤傾角處于零位，切斷油液輸出，行走系統失去動力，從而實現緊急制動。

4 注意事項

1）總體性能計算 要對整車進行計算分析，保證制動系統設計滿足相關標準規范，制動力矩大小合適，滿足要求。

2）制動元件匹配 保證制動系統相關元件之間壓力、流量、電壓電流等相互匹配，可靠安全，例如馬達制動器打開時所需要的壓力范圍、流量大小等參數必須滿足。還有，需要注意各電磁閥位置機能不同，對應電路設計通斷控制形式也不同。

3）與整機電液系統相結合 滑移裝載機整體結構空間小，故要考慮各元件的總體布局，要易裝配、易維修、操作方便；需要把制動系統與整機液壓電氣原理進行恰當的結合，考慮相互作用影響。

4）加強試驗檢測 系統設計試制完成后，按標準規范進行制動性能方面的試驗，并及時改進，保證制動系統的可靠性。

5）緊急制動是否保留 考慮到滑移裝載機的工況相對較好，大部分情況下，行車和駐車制動就可以滿足使用安全要求，故當前國內不少同類產品并無緊急制動這個功能，或者即使有，也無前面所述的“使泵斜盤回中位”的功能。因此，是否在產品上保留緊急制動還有待進一步討論。