根據(jù)技術(shù)要求及通行安全,采用靜液壓傳動的工程機械與常規(guī)機械一樣,需要具備行走制動、停車制動和應(yīng)急制動等3套制動系統(tǒng)。它們的操縱裝置必須是彼此獨立的。
1行車制動系統(tǒng)
行車制動系統(tǒng)應(yīng)能在所以運行狀態(tài)下發(fā)揮作用。它首先用以使運動中的車輛減速,繼而在必要時使車輛完全停止運動處于靜止狀態(tài)。對行走制動系統(tǒng)的要求是:第一,在車輛運動的整個速度范圍內(nèi)均能產(chǎn)生足夠的制動阻力,使車輛減速直至停車;第二,具有足夠的耗能或貯能容量來吸收車輛的動能;第三,行走制動裝置的作用必須是漸進的;第四,行走制動系統(tǒng)的操縱功能必須是獨立的,不應(yīng)受其它正常操縱機構(gòu)的影響,不能在離合器分離或變速器空檔時喪失制動能力。從原則上說,凡是能完全滿足上述要求的裝置,均可用于行走制動系統(tǒng)。行走制動是使用最頻繁的制動裝置,一般稱為主制動系統(tǒng)。
現(xiàn)代工程機械行走制動系統(tǒng)除普遍采用帶有較大容量的制動盤、鼓等摩擦式機械制動器作為主執(zhí)行元件外,也越來越多地利用發(fā)動機排氣節(jié)流、電渦流、液渦流等作為輔助的吸能裝置。后幾種裝置的優(yōu)點是本身沒有產(chǎn)生磨損的元件,能更好地控制減速力(矩),從而減少主制動元件(剎車盤、片等)的磨損和延長其使用壽命。但它們的制動力都與行走速度有關(guān),一般無法獨立使車輛完全停止,只能作為輔助制動裝置(緩速裝置)來使用。
靜液壓傳動系統(tǒng)由連接在一個閉式回路中的液壓泵和液壓馬達構(gòu)成。對這種傳動裝置所選用的泵和馬達,除了有與一般液壓元件相同的高功率密度、高效率、長壽命等性能要求外,還要求兩者均能在逆向工況下運行,即在必要時馬達可作為泵運行,泵可成為馬達運行,使整個系統(tǒng)具備雙向傳輸功率或能量的能力。這樣當(dāng)泵的輸出流量大于馬達在某一轉(zhuǎn)速下需要的流量時,多余的流量就使馬達驅(qū)動車輛加速,而加速力的反作用力通過馬達使入口壓力升高,液壓能轉(zhuǎn)化為車輛的動能增量;反之,如調(diào)節(jié)變量泵的排量使其通過流量不敷于馬達的需求時,馬達出口阻力增大,在馬達軸上建立起反向扭矩阻止車輛行駛,車輛動能將通過車輪反過來的驅(qū)動馬達使其在泵的工況下運行,并在馬達出油口建立起壓力,迫使泵按馬達工況拖動發(fā)動機運轉(zhuǎn),車輛的動能將轉(zhuǎn)化為熱能由發(fā)動機和液壓系統(tǒng)中的冷卻器吸收并耗散掉。由于靜液壓傳動系統(tǒng)產(chǎn)生的阻力(矩)原則上只取決于系統(tǒng)壓力和馬達排量而與行走速度無關(guān),所以這種系統(tǒng)既能象上述“緩速器”那樣使車輛減速,又能使其完全停止運動,不僅能滿足行走制動全部功能要求,而且在制動過程中沒有元件磨損且可控性良好。因此,靜液壓傳動系統(tǒng)本身完全可以作為行走制動裝置使用。裝有靜液壓傳動系統(tǒng)的車輛一般無須另行配置機械制動器,但系統(tǒng)中不能有駕駛員可隨意操縱的使功率流中斷的裝置(如液壓系統(tǒng)中的短路閥、馬達與驅(qū)動之間的離合器或機械換擋裝置等)。
在許多工業(yè)發(fā)達國家中,允許靜液壓傳動裝置作為行走制動系統(tǒng)使用已為相關(guān)安全法規(guī)所確認。例如,1987年4月1日起生效的德國交通工具及設(shè)備和自行式機械“靜液壓傳動裝置可以作為行車制動器使用,前提是這一驅(qū)動系統(tǒng)中不含有短路閥,或只裝有駕駛員無法直接操縱的短路閥(例如將短路閥的操縱手柄裝于機罩下面)。”
人們?;負?dān)心靜液壓傳管路爆破或元件損壞后會喪失制動能力,但在顯得技術(shù)條件下,出現(xiàn)這種風(fēng)險的概率不會大于傳統(tǒng)行走制動器的概率。
2停車制動系統(tǒng)
停車制動系統(tǒng)用來使車輛保持靜止狀態(tài)。從原則上說,它可以采用任一種具有足夠鎖定能力的機械加緊、錨固、插銷、鍥塊、擋鐵、卡齒等止機構(gòu),并不一定非要是漸進作用的。但在實用上為了和前述行走制動裝置系統(tǒng)兼容,絕大多數(shù)停車裝置仍然采用了結(jié)構(gòu)原理與機械制動器類似的、帶摩擦元件的結(jié)構(gòu),常見的有蹄式、帶式、單盤式和多盤式等。停車制動系統(tǒng)對制動裝置的要求是,制動能力應(yīng)足以防止車輛在各種條件下向任一方向意外移動,停車制動器與車輪之間不得存在可能使傳動鏈中斷的可操縱元件;停車制動的操作都是在車輛已處于靜止狀態(tài)時進行,純粹的停車制動器無須具備吸收車輛動能的能力,也不允許在行進過程中操作;停車制動多在發(fā)動機熄火狀態(tài)下進行操作,機構(gòu)中的制動力只能由駕駛員人力能控制的純機械傳輸,且必須在不輸入任何外界能量的條件下長時間地保持在制動狀態(tài)。這樣,就排除了用液壓、氣壓、電磁等助力方式實現(xiàn)停車自動的可能。但相關(guān)法規(guī)卻不禁止實用這些輔助施力方式來解脫停車制動。因此,許多現(xiàn)代車輛都采用蓄能彈簧加壓的方式實現(xiàn)停車制動,而用液壓或氣壓方式解脫它。這種型式的停車制動器動作靈活可靠,并具備發(fā)動機熄火或主液壓系統(tǒng)失壓后自動完成保護性制動的功能。實際上,問題往往出在缺少壓力能源無法解脫它們,以便將故障車輛拖走。為此,設(shè)置了機械式(螺桿、杠桿等)液壓式(手動泵或借用應(yīng)急液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)作為壓力源)或氣壓式(手動氣泵)應(yīng)急解脫系統(tǒng)。
3應(yīng)急制動系統(tǒng)
應(yīng)急制動系統(tǒng)用于主制動系統(tǒng)全部或部分失效時完成制動任務(wù)。因此,應(yīng)該和主制動系統(tǒng)
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