液壓控制垂直制動系統工作原理及設計要點研究

劉軍

（中航工業航宇救生裝備有限公司試驗部，湖北 襄陽 441003）

液壓控制垂直制動系統工作原理及設計要點研究

劉軍

（中航工業航宇救生裝備有限公司試驗部，湖北 襄陽 441003）

國內外針對向下運動物體剎車制動方式有電磁制動、氣體彈簧制動、變截面軌道制動等多種方式。電磁制動方案工程造價高；氣體彈簧制動方案缸體加工難度大、制動起始點可控技術實施困難；變截面軌道制動方案對豎向高塔地基載荷沖擊大、解鎖困難，且上述方案均無法有效解決高空試驗要求的任意高度懸停難題，而我們研制的“常閉式可控液壓制動技術”較好地解決了上述問題，國內外沒有同類產品報道。該制動技術具有剎車效能高、成本相對較低、性能可靠、能夠在豎向及水平等特殊工況使用等顯著特點，從而具有較高推廣應用價值。

液壓控制垂直制動系統；工作原理；設計要點

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.07.085

1 液壓控制垂直制動系統工作原理說明

1.1 電控系統工作原理

系統得電啟動以后，制動系統軟件通過采集系統連續不間斷接受用戶的控制命令、位置信號和各傳感器信號，經自動分析和不斷修正后，通過控制系統完成控制命令的功率輸出。再經信號屏蔽線將命令傳遞至電氣控制部分，電氣控制電路由固有的系列開關動作，經輸電線纜向各類負載（電動機、電磁閥、電磁鎖、指示燈、其他開關負載等）供／失電。

1.2 液壓控制系統工作原理

1）油泵電機組、電磁溢流閥得電油泵啟動，系統高壓。

2）所有電磁液壓鎖、電磁換向閥、機電換向閥、報警裝置D4得電處于接通狀態，應急蓄能器處于充壓狀態，制動裝置處于正常供油狀態。在油壓作用下所有制動裝置彈簧被壓縮收回，滑車可以上升下落。

3）所有電磁換向閥、機電換向閥失電，所有制動裝置在液壓和機械力的雙重作用下伸出，將滑車牢牢地夾緊在某個高度位置上。滑車處于全程制動狀態，可完成定點彈射和滑行彈射的制動。

4）當滑車釋放下滑時，所有電磁換向閥、機電換向閥被接通，制動裝置縮回，滑車被釋放下滑，到達某高度彈射時，滑車切割指令導線，塔載制動系統隨即發出制動指令，控制制動裝置迅速伸出，所有電磁換向閥、機電換向閥斷電，觸頭伸出，該高度段下的制動裝置均處于制動準備狀態，隨著滑車向下滑動，電換向閥上的觸頭在滑車制動板前端楔形擠推作用下逐步被激發，連續被打開，這種多米諾式制動效應保證了滑車的有效制動。

5）應急狀態下，在試驗過程中，如果制動裝置發生了故障，特別是液壓系統發生了壓力下降，甚至沒有壓力時，電控系統根據傳感器采集的數據作出應急處理，電磁液壓鎖失電，主液壓系統自行切除，應急液壓系統自行啟動，在應急壓力作用下所有制動裝置油缸伸出，制動系統處于全制動狀態，保證滑車安全。

2 制動系統中的關鍵、重要件

制動系統中核心部件是液壓式常閉制動裝置，該裝置由制動油缸、剎車盤（包括剎車片）、機械常閉裝置、液控單向閥、止回閥等組成，其結構見圖1。

圖1 制動裝置結構圖

制動裝置有兩個液壓控制輸入口，主控口和應急控制口。主控口有液控單向閥，應急控制口有止回閥。主控口和應急控制口可實現或門控制邏輯。

將液控單向閥、止回閥集成到制動裝置里，能減少外管路、減少漏油點，提高系統的可靠性和維護性能。

3 技術關鍵與難點

1）制動盤剎車片要求摩擦系數大，高承載力，耐磨性能好，防潮防銹，壽命長。

2）安裝空間小，要求制動裝置制動力大、外形尺寸小。

3）動特性要求高，響應時間為0.02s。油缸的加工精度高。

4）液控單向閥和止回閥集成在缸體上，增加了結構工藝難度。

4 關鍵技術解決方案

1）滑車高速下落過程中，為避免制動板與制動裝置的直接撞擊，可采用楔形導引加機電換向閥，將撞擊變為摩擦和擠壓。

2）如何保證在40m/s的速度下機電換向閥與制動裝置迅速響應即要在不到0.1s的時間內，制動裝置能迅速接觸制動軌，并能達到相應的力量。這就要求每對制動裝置從輸出力為0到輸出力為設定值的響應時間要小于0.1s，為安全起見，本方案初步設定響應時間為0.02s，也就是響應頻率為50Hz。該要求遠遠高于軍用飛機剎車系統的響應頻率。

3）漏油及維護性問題，塔載制動裝置數量多結構復雜，油路管接頭多，可采用集成化油路設計，盡可能不用接頭、少用接頭來減少泄漏點。我們采用快速連接結構，盡可能不用管鉗、少用管鉗來改善維修性。

5 結論

1）安全性與可靠性。安全性高，對元、部件可靠性要求較低，可用地面件保證。

2）性能特點：

（1）額定壓力；21MPa，最大工作流量；600L/min；（2）可以實現緊急情況下的人工干預，滑車安全有保障；（3）電氣系統交流供電方便；（4）液壓油源設計簡單；（5）實現常閉式制動容易，系統的安全系數高；（6）可實現長時間工作，長時間保持滑車剎停位置。

3）重量體積：滑車重量輕，有利于制動；制動系統安裝在塔體上，不受重量體積的限制；元、部件可根據高壓大流量要求做得足夠強大。

4）控制系統：可以提供很好的人機界面，方便試驗人員掌握了解試驗系統的狀況。

5）維護與維修：僅需在剎車片磨損或剎車片損壞后更換剎車片。出現故障漏油時，維護、維修方便。

6）技術經濟性：首次投入資金較多，但使用維護成本較低，安全牢靠。

【1】劉學軍.電磁-液壓復合制動系統防抱死控制技術研究[D].鎮江：江蘇大學，2014.

【2】馬翠貞.基于電控液壓制動系統的車輛穩定性研究[D].南京：南京航空航天大學，2014.

Research on Working Principle and Design Points of Hydraulic Control Vertical Braking System

LIUJun
（TestingDepartment,AVICAerospaceLife-SupportingCo.Ltd.,Xiangyangcity441003,China）

The brakingmode in viewofdownwardmovingobject has electromagnetic brake, gas spring brake, variable cross-section track brake and anyother breakingmode athome and abroad.electromagnetic brakingscheme hasa high construction cost;gas spring brake cylinder processing is difficult and controllable technologyimplementationofbrakestartingpointishard;Variablecross-section rail brakingscheme hasa great shock load on the vertical tower foundation and it has a difficulty in unlocking. In addition, the above solutions can not effectively solve the hovering problems in any height of altitude test requirements,whilewe develop a "normally closed controlled hydraulic brake technology" better to solve these problems,and there is no reports of similar products at home and abroad. The brake technology has high brake efficiency, relatively low cost, reliable performance ,special usage in vertical and horizontal conditions and any other characteristics,andthusithasahighvalueofpopularizationandapplication.

hydrauliccontrolverticalbrakingsystem;workingprinciple;designpoints

TH6

A

1007-9467（2016）07-0134-02

劉軍（1974～），男，貴州遵義人，高級工程師，從事火箭橇試驗技術研究，（電子信箱）763606998@qq.com。

2016-6-13