全驅(qū)平地機動力切斷和制動輔助應(yīng)用

李良周　劉光喜　馮沖

摘 要：本文通過分析全輪驅(qū)動平地機動力切斷和制動輔助的原理，從制動系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)到控制電路詳細(xì)介紹了全輪驅(qū)動平地機實現(xiàn)動力切斷和制動輔助的實現(xiàn)過程，并經(jīng)過試驗，驗證實際使用情況。

關(guān)鍵詞：平地機；動力切斷；制動輔助

中圖分類號：TU623 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

平地機是一種多用途的路面機械，其廣泛應(yīng)用于路基建設(shè)、平整地面、道路除雪等基礎(chǔ)作業(yè)。平地機一般采用后輪驅(qū)動，也可以是全部輪子都有驅(qū)動能力，即全輪驅(qū)動平地機。平地機前輪驅(qū)動多數(shù)采用靜液壓傳動，通過液壓泵、液壓馬達(dá)將動力傳遞到前輪；后輪驅(qū)動多數(shù)采用液力傳動，通過變矩器、變速箱、傳動軸、后橋?qū)恿鬟f到后輪。

1 主要系統(tǒng)組成

平地機主要由發(fā)動機、傳動系統(tǒng)、工作裝置、車架、液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)等組成。平地機液壓系統(tǒng)包括制動液壓系統(tǒng)、前輪驅(qū)動液壓系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)、工作液壓系統(tǒng)和液壓散熱系統(tǒng)等。

（1）制動液壓系統(tǒng)

制動液壓系統(tǒng)由制動泵、充液閥、行車制動閥、行車制動器、停車制動閥、停車制動器、行走制動傳感器以及連接管路等組成。制動泵輸出液壓油，經(jīng)充液閥向制動液壓系統(tǒng)提供所需壓力油，并將壓力油存儲在制動液壓系統(tǒng)的蓄能器中。當(dāng)制動液壓系統(tǒng)的壓力值超過額定壓力時，充液閥不再向制動液壓系統(tǒng)提供液壓油，而將多余的液壓油提供給其他系統(tǒng)使用。

制動液壓系統(tǒng)包括停車制動及行車制動。停車制動原理：停車制動閥電磁鐵得電，壓力油通過停車制動閥進(jìn)入停車制動器，液壓力克服彈簧力，將變速箱輸出法蘭的制動盤松開，讓輸出法蘭不受限制地轉(zhuǎn)動。停車制動閥電磁鐵失電，停車制動器與液壓油箱連通，停車制動器內(nèi)的液壓油壓力降低為零，彈簧力壓迫制動盤，制動盤夾緊變速箱輸出法蘭，使輸出法蘭不再轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)停車制動。停車制動器作用在變速箱的輸出法蘭上，可將平地機安全地固定在原地不動。行車制動原理：踩下行車制動閥，壓力油進(jìn)入行車制動器；踩下行車制動閥幅度越大，進(jìn)入行車制動器的液壓油壓力值越高，制動效果越好。行走制動傳感器設(shè)在行車制動閥和行車制動器之間，當(dāng)行車制動器的油壓大于設(shè)定值時就會觸發(fā)行車制動傳感器。行車制動器作用在后橋輪邊上，可以將平地機行駛速度減低，直至停止。

（2）前輪驅(qū)動液壓系統(tǒng)

前輪驅(qū)動液壓系統(tǒng)如圖1所示，由三聯(lián)泵、左控制閥、右控制閥、左馬達(dá)和右馬達(dá)等部件組成，前輪驅(qū)動液壓系統(tǒng)可以被分成相對獨立的兩個閉環(huán)液壓系統(tǒng)，即：P1泵、左控制閥、左馬達(dá)等組成平地機左前輪驅(qū)動系統(tǒng)； P2泵、右控制閥、右馬達(dá)組成平地機右前輪驅(qū)動系統(tǒng)。左、右馬達(dá)采用徑向柱塞內(nèi)曲線馬達(dá)，輪胎安裝在馬達(dá)外殼。外接液壓油通過A點接入左、右馬達(dá)殼體，當(dāng)前輪處于自由輪狀態(tài)時，馬達(dá)進(jìn)出工作油口都與液壓油箱連通，壓力為零，柱塞在外接液壓油作用下縮回柱塞腔，外殼實現(xiàn)自由轉(zhuǎn)動。單向閥為馬達(dá)殼體內(nèi)的液壓油設(shè)定1bar的工作壓力。溢流閥與單向閥并聯(lián)組成補油溢流補油閥，其單向閥為閉環(huán)系統(tǒng)低壓油路補充液壓油，其溢流閥用于釋放高壓油路壓力。閉環(huán)液壓系統(tǒng)設(shè)有一個沖洗閥，可以將閉環(huán)液壓系統(tǒng)內(nèi)的雜質(zhì)及熱量攜帶出去。P3泵為前輪驅(qū)動液壓系統(tǒng)提供控制油源。控制器分別控制P1、P2泵的電磁閥，讓左右兩側(cè)輪子根據(jù)需要的速度轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)平地機直線或轉(zhuǎn)彎行駛。左、右控制閥的作用是控制前輪馬達(dá)自由輪狀態(tài)、驅(qū)動狀態(tài)和制動狀態(tài)。

2 動力切斷和制動輔助功能

將制動液壓系統(tǒng)與前輪驅(qū)動液壓系統(tǒng)關(guān)聯(lián)起來，便構(gòu)造一種全輪驅(qū)動平地機系統(tǒng)、具有動力切斷和輔助制動功能。當(dāng)平地機后橋制動時，前輪驅(qū)動液壓系統(tǒng)的變量泵斜盤擺角減少或歸中位，前輪馬達(dá)減速或停止轉(zhuǎn)動，即切斷前輪馬達(dá)動力輸出。整個過程前輪馬達(dá)變成泵工況，阻止平地機行駛，這就是液壓系統(tǒng)的制動作用，稱之為液壓輔助制動。這樣腳踩下行車制動閥后，不僅后輪制動器在進(jìn)行制動，同時前輪驅(qū)動液壓系統(tǒng)動力已經(jīng)切斷并起輔助制動作用，加強整車的制動能力，縮短制動距離，提高整車制動安全性。

3 工作原理

（1）電氣系統(tǒng)

在行車過程中，控制繼電器K1，K2常閉觸點閉合，前輪驅(qū)動控制閥信號連接Y2、Y4電磁閥，前輪驅(qū)動液壓系統(tǒng)工作在前輪助力狀態(tài)。此時，踩下行車制動閥制動踏板，行車制動信號為高電平，控制繼電器K1，K2常開觸點閉合，前輪驅(qū)動控制閥信號連接Y1、Y3電磁閥，前輪驅(qū)動液壓系統(tǒng)工作在制動狀態(tài)下；當(dāng)松開行車制動閥制動踏板，行車制動信號為低電平，此時控制繼電器K1，K2常閉觸點閉合，前輪驅(qū)動控制閥信號連接Y2、Y4電磁閥，前輪驅(qū)動液壓系統(tǒng)工作在前輪助力狀態(tài)。

（2）液壓系統(tǒng)

①行駛工況

如圖1所示，Y2得電，左控制閥的三位四通換向閥位于下位。兩位五通換向閥的閥芯上端連通P3泵，閥芯下端連通油箱，壓力油推動閥芯向下運動，兩位五通換向閥位于上位。P1泵輸出的壓力油經(jīng)過兩位五通換向閥進(jìn)入左馬達(dá)的工作油口，實現(xiàn)馬達(dá)轉(zhuǎn)動。

②自由輪工況

Y1及Y2都失電，左控制閥的三位四通換向閥位于中位。兩位五通換向閥的閥芯上端及下端連通，閥芯在彈簧力作用下向上運動，兩位五通換向閥位于下位。P1泵輸出的壓力油經(jīng)過兩位五通換向閥又返回到P1泵。左馬達(dá)的進(jìn)出油口通過兩位五通換向閥同時與油箱連通。在外接油源作用下，柱塞縮回柱塞腔，實現(xiàn)前輪自由輪狀態(tài)。

③輔助制動工況

Y1得電，左控制閥的三位四通換向閥位于上位。兩位五通換向閥的閥芯上端及下端連通，閥芯在彈簧力作用下向上運動，兩位五通換向閥位于下位。P3泵輸出的壓力油經(jīng)過兩位五通換向閥同時進(jìn)入左馬達(dá)的進(jìn)出工作油口，柱塞在壓力油作用下伸出柱塞腔并貼合在外殼的內(nèi)曲線內(nèi)腔上，實現(xiàn)液壓系統(tǒng)的輔助制動作用。

4 試驗驗證

如表1所示，在相同的條件下進(jìn)行試驗，試驗全驅(qū)平地機有動力切斷和制動輔助功能，及沒有此功能對整車制動性能的影響。

從試驗數(shù)據(jù)表1看出，沒有動力切斷和制動輔助功能時，平地機的制動距離長；啟用動力切斷和制動輔助功能時，平地機的制動距離短。更進(jìn)一步說，動力切斷和制動輔助功能可以使全驅(qū)平地機制動距離短，反應(yīng)靈敏，輪胎磨損少，燃油消耗率低。

參考文獻(xiàn)

[1]何挺繼.筑路機械手冊[M].北京：人民交通出版社，2001.

[2]劉樺.中國筑養(yǎng)路機械設(shè)備手冊[M].北京：人民交通出版社，2012.

[3]李建科.全液壓平地機行車制動液壓系統(tǒng)[J].建筑機械，2008（3）：81.