某型履帶車輛液力制動(dòng)器結(jié)構(gòu)與性能分析

趙耀

摘 要：本文首先對某型履帶車輛液力制動(dòng)器的制動(dòng)原理進(jìn)行分析建模，利用均勻密度法和氣液分層法分別計(jì)算不同充液條件下的制動(dòng)力矩，并進(jìn)行對比。分析其制動(dòng)力矩隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化的變化情況。

關(guān)鍵詞：履帶車輛;液力制動(dòng)器;結(jié)構(gòu);分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.21.030

0 液力制動(dòng)器的特點(diǎn)

在任何一個(gè)傳動(dòng)裝置中，其中有一個(gè)環(huán)節(jié)用液體傳遞功率，則此傳動(dòng)裝置稱為液體傳動(dòng)裝置。在液體傳動(dòng)裝置中，主要以液體動(dòng)能傳遞功率的稱為動(dòng)液傳動(dòng)裝置;主要以液體壓能傳遞功率的稱為液壓傳動(dòng)裝置。動(dòng)液傳動(dòng)裝置中用液體傳遞能量的環(huán)節(jié)稱為動(dòng)液式液力元件。

目前在很多車輛上，廣泛采用動(dòng)液傳動(dòng)裝置，而動(dòng)液機(jī)械傳動(dòng)裝置應(yīng)用很少。由于在動(dòng)液傳動(dòng)裝置中，動(dòng)液式液力元件與機(jī)械式變速箱是串聯(lián)工作的。液體在工作輪的葉片間通道里流動(dòng)時(shí)，相當(dāng)于穩(wěn)定流動(dòng)的液體在管道中流動(dòng)，并把中間流線上的也留各運(yùn)動(dòng)參數(shù)看作是整個(gè)液體的各運(yùn)動(dòng)參數(shù)。設(shè)工作輪中充滿液體，并以轉(zhuǎn)速n順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，則在工作輪葉片出口處的液體受到兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，與半徑方向垂直的牽連運(yùn)動(dòng)和沿葉片方向的相對運(yùn)動(dòng)。實(shí)際的液流的運(yùn)動(dòng)應(yīng)為上述兩運(yùn)動(dòng)的向量和。

1 履帶車輛制動(dòng)性能評價(jià)參數(shù)

要分析了某型液力制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)組成和制動(dòng)性能。計(jì)算分析其不同充液條件下和不同轉(zhuǎn)速條件下的制動(dòng)性能。通過計(jì)算結(jié)果和圖表分析可知，液力制動(dòng)器的制動(dòng)扭矩與充液率和轉(zhuǎn)速密切相關(guān)。工作容腔內(nèi)充液率越大，制動(dòng)力矩越大，同等的轉(zhuǎn)速條件下，100%充液率時(shí)有最大制動(dòng)力矩。充液率一定時(shí)，液力制動(dòng)器在高轉(zhuǎn)速時(shí)制動(dòng)效能大，因此，應(yīng)盡可能在較高轉(zhuǎn)速時(shí)使用液力制動(dòng)器。隨著轉(zhuǎn)速的降低，制動(dòng)力矩降低，當(dāng)轉(zhuǎn)速接近于零時(shí)，制動(dòng)效能接近于零。

（1）制動(dòng)距離。在規(guī)定車輛行駛速度下，從車輛開始制動(dòng)到到最后停車過程中車輛所駛過的距離;

（2）制動(dòng)時(shí)間。從車輛開始制動(dòng)到最后停車過程中車輛行駛的時(shí)間，包括空走時(shí)間和持續(xù)制動(dòng)時(shí)間，其中空走時(shí)間是車輛開始制動(dòng)（駕駛員踩下制動(dòng)踏板）到車輛最大制動(dòng)力的時(shí)間，持續(xù)制動(dòng)時(shí)間是從車輛最大制動(dòng)力到制動(dòng)終止的時(shí)間;

（3）制動(dòng)減速度。車輛制動(dòng)力越大，則制動(dòng)減速度越大，制動(dòng)效果就越好。

2 基本組成

液力制動(dòng)器主要由前端蓋、動(dòng)輪、定輪及其它零部件組成。充油結(jié)構(gòu)主要由附座、固定套、滑柱、定位套、彈簧、閥芯、螺塞、接頭等組成，安裝在制動(dòng)器的前端蓋上，與制動(dòng)器里的工作容腔相通。為保證進(jìn)油的迅速，設(shè)計(jì)了三處進(jìn)油結(jié)構(gòu)，三個(gè)結(jié)構(gòu)稍有不同。當(dāng)管路液壓油壓力達(dá)到進(jìn)油口進(jìn)油壓力時(shí)，壓力油頂開滑柱或閥芯，進(jìn)入制動(dòng)器工作容腔，進(jìn)行制動(dòng)。放油結(jié)構(gòu)主要由附座、襯套、壓縮彈簧、螺塞組成，也安裝在前端蓋上，與制動(dòng)器工作容腔相通，設(shè)計(jì)了一個(gè)放油口，當(dāng)制動(dòng)器工作容腔內(nèi)的壓力達(dá)到出油口出口壓力時(shí)，壓力油頂開襯套中的球形結(jié)構(gòu)，并從出油口排出油液，出油口出口壓力較小，確保了放油的迅速。其中的循環(huán)圓腔室外直徑為400mm，內(nèi)直徑為340mm，中徑為370mm。動(dòng)輪一側(cè)葉片數(shù)為36，定輪葉片數(shù)為32，前端蓋葉片數(shù)30，葉片厚度為2mm。葉輪循環(huán)圓斷面形狀均為長半圓形，葉片前傾45°角。在液壓系統(tǒng)中用于控制系統(tǒng)液流的方向、壓力和流量的元件，簡稱為液壓閥。液壓閥經(jīng)過適當(dāng)?shù)慕M合就可以控制執(zhí)行元件輸出力、速度等物理量。液壓閥的品種規(guī)格繁多，主要分為以下幾種類型：方向控制閥、壓力控制閥、流量控制閥。方向控制閥主要是控制液流的方向，如單向閥、換向閥等;壓力控制閥主要是控制系統(tǒng)或部分油路的壓力，如溢流閥、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等;流量控制閥主要是控制油路的流量，如節(jié)流閥、調(diào)速閥、同步閥等。

根據(jù)液壓系統(tǒng)的需要，一般情況下，對液壓閥的基本要求是：動(dòng)作靈敏、沖擊和振動(dòng)小、工作可靠;液壓油經(jīng)過液壓閥時(shí)壓力損失小、密封性好;結(jié)構(gòu)緊湊，通用性好;安裝、調(diào)整、維修方便，外形美觀。

3 履帶制動(dòng)力分析

車輛制動(dòng)的目的是減緩其運(yùn)動(dòng)速度或安全停車。車輛制動(dòng)距離的長短，取決于制動(dòng)方法、地面對車輛運(yùn)動(dòng)的阻力、履帶與地面的附著力、行動(dòng)部分和傳動(dòng)部分的阻力、由動(dòng)力渦輪產(chǎn)生的經(jīng)噴嘴裝置調(diào)節(jié)的制動(dòng)力，以及車輛的運(yùn)轉(zhuǎn)速度。速度越快，阻力越小，制動(dòng)距離就越大。在濕潤滑溜路段上的制動(dòng)距離，比在干燥堅(jiān)硬路段上的制動(dòng)距離要長8～10倍。在下坡時(shí)制動(dòng)距離增大，而在上坡時(shí)則縮短。

履帶車輛在制動(dòng)過程中受到的力有地面制動(dòng)力、發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)力、地面變形阻力、風(fēng)阻和傳動(dòng)系統(tǒng)阻力等幾個(gè)方面，這幾個(gè)方面共同起作用，形成坦克裝甲車輛總的制動(dòng)力， 發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)力Fez忽略不計(jì)，傳動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)阻力Fc忽略不計(jì)。所以FZ=Fb+Fd+Fk。

履帶車和輪式車是不同的，因?yàn)槁膸к嚨闹苿?dòng)力是車輛在行進(jìn)中與地面的作用力以及主動(dòng)輪在履帶上的作用力形成的。履帶車到停止的整個(gè)過程中，地面的附著力是制動(dòng)力的來源。因此在設(shè)計(jì)履帶車時(shí)，為最大限度保證行車安全，車輛制動(dòng)所需達(dá)到的平均減速度或制動(dòng)距離必須全部由制動(dòng)器提供，因此首先假設(shè)車輛制動(dòng)過程所需的制動(dòng)力全部由制動(dòng)器提供。

所以只有機(jī)械制動(dòng)器發(fā)揮作用時(shí)，地面制動(dòng)力是機(jī)械制動(dòng)力換算到主動(dòng)輪的制動(dòng)力;機(jī)械液力聯(lián)合制動(dòng)時(shí)，地面制動(dòng)力是機(jī)械制動(dòng)器和液力制動(dòng)器換算到主動(dòng)輪的合力。

4 總結(jié)

本文通過對某型履帶車輛制動(dòng)器制動(dòng)性能的計(jì)算與分析，得出履帶車輛液力制動(dòng)器主要性能特點(diǎn)。1.循環(huán)圓直徑相同時(shí)，為增大制動(dòng)扭矩，一般采用傾斜葉片液力制動(dòng)器。2.液力制動(dòng)器在高轉(zhuǎn)速時(shí)制動(dòng)效能大，因此，應(yīng)盡可能在較高轉(zhuǎn)速時(shí)使用液力制動(dòng)器。

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