全液壓制動閥通徑偏小問題解決方法

唐云娟

（廣西柳工機械股份有限公司，廣西 柳州545007）

礦用自卸車是一種大型的礦用運輸設備，制動系統是礦用自卸車至關重要的部分，它的性能直接影響到整車的行車安全問題，制動系統設計效果的好壞則直接影響到對整機制動技術要求的滿足程度。在很多礦山中都采用大噸位的礦用自卸車，車輛總重通常都是百噸以上，車速也在50 km/h以上，且道路寬度有限，車輛分布密集，這就對整車的制動靈敏性和如何提高駕駛員的操作舒適性提出了非常高的要求，本文就是介紹通過對制動系統合理的設計，在滿足制動要求的前提下如何提高整車的制動靈敏性和駕駛員制動操作舒適性。

1　現狀分析

隨著礦用自卸車噸位不斷增大，其制動系統所用的制動器也越來越大，相應地制動器的排量也越來越大，某些機型已無法選到能與之匹配滿足制動靈敏性的全液壓制動閥。

由于選用的全液壓制動閥型號偏小，制動管路通徑偏小，且管路較長，導致制動系統建壓緩慢，響應遲鈍，給車輛行駛帶來安全隱患；另一方面，由于管路細長，制動閥出口檢測到壓力已經達到制動系統額定工作壓力而將閥口關閉，但制動器處的壓力可能還低很多，這樣當制動閥閥口關閉后，閥口壓力與制動器壓力相等，低于系統額定工作壓力，導致閥口再次打開，這樣閥口反復打開和關閉導致駕駛員產生一種制動踏板反彈的感覺，會使駕駛員覺得很不舒服。

圖1所示是某型號礦用自卸車全液壓行車制動系統的原理圖，發動機啟動后，制動泵打出的油液先給兩個蓄能器充液，在行車過程中，當駕駛員踩下全液壓制動閥的踏板后，兩蓄能器內的油液便經全液壓制動閥分別進入到前制動器和后制動器，對礦用自卸車實施行車制動；當駕駛員松開制動踏板后，前制動器和后制動器內的油液便回到油箱，車輛的行車制動解除。

圖1　某型號礦用自卸車制動系統原理圖

根據多年來工程機械全液壓制動系統設計的經驗，制動液充滿制動器的時間在0.25～0.30 s之間時駕駛員感覺比較舒適。

本文首先對全液壓制動閥的通徑選型進行了計算（詳見表1）。

表1　原設計中制動液充滿制動器的時間計算

本機型所選制動器原排量為160 ml，根據計算結果，需選擇16 mm通徑的全液壓制動閥才能滿足整機制動性能的要求，但由于該機型太大，在設計過程中未能選到滿足設計要求的大通徑制動閥，只能用10 mm通徑的全液壓制動閥進行替代。而制動液通過10 mm通徑的制動閥充滿制動器的時間為0.43 s，大大超過了設計參數的要求，會給駕駛員帶來一種制動不靈的感覺，同時也給行車帶來安全隱患。

另一方面，由于機型較大，制動管路通徑較小，長度較長，管路壓力損失也較大，如本機型礦用自卸車全液壓制動系統能選到的最大的全液壓制動閥通徑只有10 mm，前橋制動管路長5.6 m，后橋制動管路長8.5 m，根據表2所示的相關公式計算出相應的前橋制動系統壓力損失為1.0061 MPa，后橋制動系統壓力損失為1.5272 MPa.

表2　原設計的制動系統管道壓力損失[1]

由于該機型全液壓制動系統的制動管路通徑較小，長度較長，造成的壓力損失較大，特別是后橋制動系統的制動管路長度更長，單是管路的壓力損失就達到1.5272 MPa，當全液壓制動閥檢測到制動閥的出口壓力達到系統設定的壓力要求時，全液壓制動閥的閥口即關閉（如圖2：全液壓制動閥閥口處于關閉狀態），而此時制動器處的壓力比系統壓力低1.5 MPa左右，當制動閥閥口關閉后，閥口處的壓力即等于制動器處的壓力，這時全液壓制動閥檢測到制動閥的出口壓力低于系統設定的壓力要求，全液壓制動閥閥口再次開啟，這樣全液壓制動閥的閥口不停地開啟、關閉，即給礦用自卸車的駕駛員造成制動踏板反彈的感覺，工作時間長了，就會對駕駛員的情緒產生很大的影響，從而影響到行車的安全性。

圖2　制動閥閥口關閉

2　解決方法

如圖3所示，通過在全液壓制動閥與前橋制動器、后橋制動器之間分別加裝一個繼動閥即可解決上述問題。

圖3　在全液壓制動閥與前、后橋制動器之間分別裝一個繼動閥

如表3所示，對加裝繼動閥后制動液充滿制動器的時間進行了計算。加裝繼動閥后，駕駛員踏下制動踏板后，制動液首先經制動閥進入繼動閥的先導腔，推動繼動閥的閥芯動作后，制動液再經繼動閥進入制動器。由于繼動閥的先導腔排量非常小，制動液通過10 mm通徑的制動閥充滿繼動閥先導腔只需0.02 s，而繼動閥的通徑為16 mm，制動液通過繼動閥充滿制動器的時間為0.29 s，這樣，當駕駛員踏下全液壓制動閥的踏板后，制動液充滿制動器的總時間為0.29 s，滿足了整機對制動系統設計參數的要求，提高駕駛員的操作舒適性，保證行車安全。

表3　加裝繼動閥后制動液充滿制動器的時間計算

另一方面，加裝繼動閥后，由于繼動閥的先導腔排量非常小，雖然制動閥的通徑只有10 mm，但制動液充滿繼動閥先導腔只需0.02 s，如表4所示，盡管也還存在一定的壓力損失，但由于制動反應非常快，不再會造成駕駛員踏板反彈的感覺。

表4　加裝繼動閥后制動閥至繼動閥先導口的壓力損失[1]

而且由于繼動閥安裝位置距離制動器較近，繼動閥通徑較大，基本沒有管路壓力損失（如表5所示），即制動過程中，制動器的壓力基本上等于蓄能器的壓力，建壓很快，制動靈敏。

表5　加裝繼動閥后繼動閥至制動器的壓力損失[1]

3　結束語

本文所介紹的全液壓制動閥通徑偏小問題的解決方案，設計簡單，較好地解決了本型號礦用自卸車無法選到合適通徑的全液壓制動閥而造成的整車制動反應遲鈍及制動踏板反彈問題。該方案滿足了整機對制動系統設計參數的要求，提高駕駛員的操作舒適性，保證行車安全，是值得同行參考的一種設計方案。

參考文獻：

[1]雷天覺.新編液壓工程手冊[M].北京：北京理工大學出版社，1998.