電渦流緩速器在油水罐車上的應用

唐道臨 樊素梅

TANG Dao-lin et al

延長油田股份有限公司裝備部 陜西西安 716001

電渦流緩速器在油水罐車上的應用

唐道臨 樊素梅

TANG Dao-lin et al

延長油田股份有限公司裝備部 陜西西安 716001

為解決油區非等級道路行駛安全的需要，在油水罐車上加裝了電渦流緩速器。分析了油水罐車加裝電渦流緩速器的可行性，并進行了電渦流緩速器和車輛的匹配計算，最后對使用效果進行了對比分析。分析結果顯示，電渦流緩速器制動效果、經濟性均較優，是山區重載車輛較為優異的輔助制動裝置。

電渦流緩速器 油水罐車 安全

1 前言

油水罐車（泵油車、運油車、拉水車）是油田最重要的專項作業車之一，其一般為中、重型柴油車底盤，車輛總質量約為14～25 t。相對于其他運輸類車輛，其載荷利用率較高，對安全性的要求也較高。

2 原排氣制動方式

由于黃土高原的油區道路復雜，路面窄、彎道多、陡坡、長坡比較多見。車輛在油區下長坡行駛時，由于重力的作用，車輛有加速行駛的趨勢，為保證行車安全，必須進行長時間頻繁制動。但長時間頻繁地使用車輪制動器，會使制動器過熱，制動效能衰減，剎車蹄片嚴重磨損甚至失效，導致事故發生。為提高制動效能，通常在車輛底盤上加裝發動機排氣制動器（俗稱廢氣制動）。排氣制動裝置一般由排氣制動按鈕閥、廢氣工作缸、排氣制動蝶閥、停油氣缸等部分組成。其工作原理是采用關閉發動機排氣通道的辦法，使發動機活塞在排氣行程時，受氣體的反壓力，阻止發動機的運轉而產生制動作用，從而達到控制車速的目的。從使用效果看，加裝排氣制動雖然可在一定程度上減輕行車制動器的工作負擔，減少剎車蹄片發生熱衰退的機會，但對重型車制動作用有限，不足以保證行車安全[1]。

為確保車輛和人身安全，根據國家相關標準“對于總質量大于等于12 000 kg的專項作業車應裝備緩速器或其他輔助制動裝置”的要求［2］，在綜合比較國內外緩速器（電渦流緩速器、液力緩速器等）的基礎上［3］，從2009年開始，筆者嘗試在泵油車、運油車、拉水車等專項作業車上加裝電渦流緩速器進行試驗。

3 加裝電渦流緩速器可行性分析

3.1 電渦流緩速器的特點

電渦流緩速器在國外已經有幾十年的發展歷史，但國內應用并不是很多，目前僅在9 m以上的長途客車和公共汽車上配裝有電渦流緩速器，而在總質量大于12 t 的載貨車、危險品運輸車、專項作業車上卻裝備得很少，迄今為止在國內市場上已裝備的車輛不超過十萬輛。

與傳統的排氣制動以及液力緩速器比較，電渦流緩速器具有以下特點：

a.制動力矩范圍廣，可以達到300～3 800 Nm；

b.響應時間短，可以產生較大的制動力矩，緊急制動距離縮短，提高了原制動系統的壽命4～8倍［4］；

c.工作噪聲小；

d.制動力矩的大小可通過控制勵磁電流來調節，易實現自動控制；

e.故障率低，維修方便，可靠性高。

3.2 電渦流緩速器的安裝方式

根據國內外使用情況來看，電渦流緩速器主要有以下3種安裝方式；

a.安裝在專用變速器上，即布置在變速器輸出端，與變速器裝配成一體；

b.安裝在車輛的專用驅動后橋上的輸入端，與驅動后橋裝配在一起；

c.通過減振墊固定在車架大梁上，位于傳動軸與傳動軸中間［5］。

3種方式在使用上區別不大，但前兩種方式需考慮緩速器質量對變速器和驅動橋的影響，可選用的電渦流緩速器最大制動力矩較小。由于國內最大制動扭矩一般為2 400 Nm，且對變速器和驅動后橋的要求較高，需要在專業生產企業進行設計和制造，故適合大批量標準化生產；而第三種方式相對比較靈活，對于小批量改裝車使用較為方便。

3.3 油水罐車的工作特點

油田油水罐車一般由二類載貨卡車底盤改裝而成，其工作頻度較高，在一些特殊氣象條件下仍需要進行野外作業；載荷利用率也較高，大部分工作時間處于滿載或超載的工作狀態。

3.4 油水罐車的使用環境

油水罐車大多行駛在油田低等級公路或非等級路面上，車速通常低于50 km/h ；油區道路一般隨自然地形走向，大長坡、陡坡比較多見；野外維修點較少，救援比較困難。

基于電渦流緩速器的特點和油水罐車的使用要求，以及油田對安全要求高的需求，在油水罐車上加裝電渦流緩速器是可行和必要的。

4 匹配計算

4.1 匹配要求

國家于2008年5月實施的《QC/T 789-2007汽車電渦流緩速器總成性能要求及臺架試驗方法》的4.2.2.3力矩特性中對電渦流緩速器與車輛的合理匹配作出規定：“裝有緩速器的載貨車的平均減速度不小于0.6 m/s2”。對于載貨車的減速度上限標準未作要求，通常由生產企業根據車型和車輛使用環境遠遠大于平均減速度的標準匹配電渦流緩速器。如果緩速器扭矩選擇過小，制動效果不明顯，對車輛的傳統制動系統（剎車蹄片）保護不足；扭矩選擇過大不僅會對減速器、后橋造成影響，還會影響發電機、蓄電池的壽命以及發動機的輸出功率，嚴重偏大還會在下坡時扭斷傳動軸。

根據國內外的研究，電渦流緩速器和車輛的合理匹配，應滿足以下兩個要求：a.車輛減速度a應滿足：0.8≤a≤1.1；b.電渦流緩速器最大制動力矩M應滿足：M＜M傳，其中M傳為車輛傳動軸額定扭矩。

4.2 匹配計算

電渦流緩速器最大制動力矩公式：

式中，M 為電渦流緩速器最大制動力矩，Nm；a為汽車減速度；G 為汽車最大總質量，kg；r 為車輪滾動半徑，m；i為后橋主減速比。

4.2.1 泵油車匹配計算

泵油車采用某品牌4×2二類汽車底盤（載質量約為8t）改裝，其整車計算參數如下:

G泵=15 700 kg；i泵=3.7（因速比較多，應選取一個較合理的值）；r泵=0.48 m （因輪胎較多型號，取一個近似值）；a泵=1.1（因本車運行路況復雜，多山路，多彎道，多長坡，故a 值取得較大）。

將泵油車參數代入公式，計算可得M泵=2 240 Nm。

由于發動機功率為103～140 kW，發動機扭矩為500 Nm以上，經變速器變速后，傳動軸傳遞的扭矩應大于5 000 Nm，因此加裝本款緩速器不會對整車的傳動系統產生破壞性的影響。

所以該8 t 泵油車適合配裝本電渦流緩速器。

4.2.2 運油車、拉水車匹配計算

運油車、拉水車為某品牌6×4雙橋二類汽車底盤，其技術參數如下：

G油水= 25 000 kg；i油水=4.1（因速比較多，選取一個較合理的值）；r油水=0.504 m（因輪胎較多型號，取一個近似值）；a油水=1.1（因本車運行路況復雜，多山路，多彎道，多長坡，故a 值取得較大）。

將車輛參數代入公式，計算可得M油水=3 380 Nm。

由于該雙橋運油車匹配的發動機功率為199～221 kW，發動機扭矩大于1 000 Nm，經變速器變速后，傳動軸傳遞的扭矩應大于10 000 Nm，因此加裝本款緩速器不會對整車的傳動系統產生破壞性的影響。

所以該6×4雙橋運油車、拉水車適合配裝本款電渦流緩速器。

5 使用情況

自2009年以來，油田已在多個采油廠使用該品牌電渦流緩速器數百臺，取得了良好的效果。既杜絕了因剎車不靈造成的機械事故，又延長了剎車片的使用壽命，剎車片壽命平均可延長1倍以上；還增加了司機對車輛安全的信心，提高了車輛的出勤率和利用率。

但是，加裝電渦流緩速器也有不足之處。一是車輛的油耗比未裝前略有提高，二是由于安裝在傳動軸處，緩速器線圈的絕緣層容易被道路上的雜物劃傷，在雨雪天或者車輛涉水后極易造成緩速器線圈燒毀而導致失效。

6 結語

a. 相對于傳統的廢氣制動和液力緩速器，電渦流緩速器無論從制動效果、經濟性來講，優點比較明確，是山區重載車輛比較優異的輔助制動裝置。

b. 電渦流緩速器獨立于車輪制動器，可承擔車輛減速時30%～80%的工作量，大大提高了車輛的安全性能，避免了“制動器熱衰退現象”造成的制動失效。

c. 可減少行車中頻繁剎車產生的輪轂溫度過高和因此引發的輪胎裂爆安全隱患。可以有效消除和減少由于傳統摩擦式制動器因頻繁工作所產生的噪聲和粉塵，安全環保。

d. 根據中機車輛技術服務中心（2011）632文件，要求危險品運輸車輛加裝輔助制動器或電渦流緩速器，呼吁危險品運輸業都為安全考慮，使用電渦流緩速器。

在今后的研發設計中，應加強緩速器的優化設計，減輕緩速器自重，并加強可靠性研究，解決好緩速器的防護問題。

[1] 崔靖,邊耀璋,王學志等.汽車構造[M].西安:陜西科學技術出版社,1984.

[2] GB 7258-2012 機動車安全技術標準[S].

[3]黃榕清,李剛營,胡宏.液力緩速器和電渦流緩速器[J].機電工程技術.2005.34(10):75-78.

[4] 李艷梅,李剛.電渦流緩速器原理與應用[J].拖拉機與農用運輸車,2006,33(1):3-4.

[5] 尹廣智,王新強,錢利東等. 車用電渦流緩速器加裝方法與散熱措施[J].農機使用與維修,2013.(8):19-23.

Application of Eddy Current Retarder on Oil Tank Truck

In order to solve the need of safety of non-grade roads in the oil area, the eddy current retarder is installed on oil tank truck in YanChang oilfield. This paper analyzes the feasibility of installing the eddy current retarder on oil tank truck, calculating the matching between the eddy current retarder with vehicle, contrasting analysis the use effect. It is considered that the eddy current retarder has better relative advantages in terms of braking efficiency and economy, and is an excellent auxiliary braking device for heavy vehicles in mountainous areas.

eddy current retarder;oil tank truck;safety

唐道臨，男，1965年生，研究員級高級工程師，現從事石油設備技術和管理工作。

U469.6.02

A

1004-0226(2017)06-0104-03

2017-03-15