輪式裝載機制動器性能的試驗研究

   時間:2014-03-11 13:42:23
輪式裝載機制動器性能的試驗研究簡介
     引言   近年來,隨著我國輪式裝載機製造技術的迅速發展,對其制動性能的要求越來越高。對裝載機制動器……
輪式裝載機制動器性能的試驗研究正文
   引言

近年來,隨著我國輪式裝載機製造技術的迅速發展,對其制動性能的要求越來越高。對裝載機制動器進行台架性能試驗就尤其必要和重要。在制動性能理論研究方面人們已經作了大量工作,但在實驗研究方面相對很少。

 ?一般裝載機多採用制動力矩輸出穩定、通風散熱性能良好、結構簡單、維修方便的盤式制動器。裝載機制動性能優劣主要由以下幾方面來評價:制動效能(即制動距離)與制動減速度;制動效能的恆定性(即抗熱衰退性能);制動時裝載機的行駛方向穩定性。本文述及的有關試驗研究成果對裝載機制動器的設計具有參考價值。

1 試驗設備及試驗對象

 ?試驗採用慣性式雙制動器總成試驗台(型號是:LBA0050,CarlSchenck)。它可同時對同一車型的兩個制動器總成進行試驗,亦可單獨進行一個制動器總成試驗。該試驗台可對制動力矩、制動溫度、制動距離、制動初速度、制動系統氣壓、油壓等數據進行測試。控制操作分為手動和程式控制,可自動記錄和手動記錄, 試驗精度達1.5級以上,裝載機制動器的制動盤採用無通風道實心制動盤或曲線通風道空心盤,其制動鉗為整體式或剖分式。

 ?裝載機制動器的工作過程為循環式, 其帶載運行速度很低且距離較短;帶載運行速度一般不超過額定速度的1/3。試驗項目主要包括效能試驗、熱衰退試驗、恢複試驗,同時對摩擦襯片的磨損量、制動鉗剛度進行測量。

2 試驗結果的分析討論

 ?對裝載機制動性能的幾個主要參數進行了試驗研究和分析,它們包括制動力矩、制動距離、制動減速度、制動時間、制動盤的溫度及制動襯片的磨損量。此時還要求摩擦材料的熱衰退低、恢復性能好, 摩擦材料的摩擦係數穩定(即當制動盤溫度升高時摩擦係數基本不變),其波動不應超過名義平均值的±15%。

2.1 制動距離與車速的關係
 ?全面評價制動器的制動性能需進行「效能試驗」。 車輛的制動過程使得裝載機的動能、勢能通過制動器制動吸收而轉化為熱能,其中95%的熱能被制動盤吸收,5%的熱能由摩擦襯片吸收, 從而引起制動盤溫度急劇升高,摩擦材料摩擦係數降低;在制動油壓不變的情況下, 使制動力矩減小,制動距離增大。在效能試驗中,應對制動溫度加以限制,使每次制動前制動盤的溫度t≤70℃。制動減速度(j)用下式計算:
j=v2/2S
式中:v--制動初速度;
 S--制動距離。
 ?一些國家規定製動減速度j不得小於12g,(其中g=9.8m/s2)。 ISO3450-75《越野式土方機械制動系統最低性能標準》對輪式裝載機制動性能的要求是,制動初速度v=24km/h時,車重G≤16300kg的裝載機的最大允許制動距離[S]=9m,當16300kg<G≤32000kg,[S]=11m[2]。在制動系統壓力不變時,制動距離隨著車速的提高而迅速增大,制動距離與車速的關係曲線見圖1。

 ?在制動油壓p=10MPa時,當制動車速為最高速度,可測得國產ZL30、ZL40裝載機的制動距離S<[S]; 在額定製動油壓、最高車速時,實測制動距離僅為允許最大距離的70%。 因此在設計制動器時, 可考慮降低系統壓力或減少制動容量。而川崎、TCM75B、ZL50型裝載機在最高車速(32.5km/h、38km/h)時其制動距離超出了允許值。

2.2 制動力矩與車速的關係
 ?影響制動力矩的主要因素有制動器的結構參數、地面與輪胎的摩擦力、車輪的有效滾動半徑和車重量等,且與有效制動半徑及摩擦材料的摩擦係數有關。制動力矩隨車速增大而變化的範圍很小,僅為平均制動力矩的3%。制動力矩與車速關係的實測值與理論計算值相吻合。但制動速度過高可使制動盤溫度升高且摩擦襯片摩擦係數下降,制動力矩則降低。
 ?在制動油壓一定的情況下,制動力矩的變化幾乎與車速變化無關,制動力矩與車速的關係曲線見圖2。

2.3 制動力矩和制動油壓的關係
 ?在制動系統中其它諸參數(v=30km/h)確定的情況下,制動力矩與制動油壓成正比,制動力矩與制動油壓的曲線見圖3,制動力矩(Tu)用下式計算:
Tu=Cp
式中: C--計算常數;
p--制動油壓。
 ?由圖3可知,對於單鉗制動器(如?ZL40型),油壓增大時制動力矩增加緩慢。對於雙鉗制動器(如ZL50型) 制動力矩隨制動油壓增高時,制動力矩快速增加,但各機型的制動力矩都呈線性增長。

2.4 摩擦材料的熱衰退和磨損量
 ?在連續制動過程中,隨著制動溫度升高,摩擦襯片的摩

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