重型貨車氣壓制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、重型貨車氣壓制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計汽車制動系的功用是使汽車以適當(dāng)?shù)臏p速度降速行駛直至停車；在下坡行駛時，使汽 車保持適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定車速；使汽車可靠地停在原地或坡道上。汽車的制動性是汽車主動安全 性研究的重點內(nèi)容之一。隨著汽車行駛車速的不斷提高，對汽車制動性能的要求也越來越 高。汽車的制動系統(tǒng)除了實現(xiàn)良好的制動性能外，還要盡可能地減小駕駛員的工作強(qiáng)度。 因此，動力制動系統(tǒng)在汽車上得到了廣泛的應(yīng)用。氣壓動力制動是最常見的動力制動系統(tǒng)，多用于中重型汽車。氣壓制動系統(tǒng)是發(fā)展最 早的一種動力制動系統(tǒng)。其供能裝置和傳動裝置全部是氣壓式的。具控制裝置大多數(shù)是由 制動踏板機(jī)構(gòu)和制動閥等氣壓控制原件組成，也有的在踏板機(jī)構(gòu)

2、和制動閥之間還串聯(lián)有液 壓式操縱傳動裝置。本文以一種重型貨車為研究對象，通過理論分析和計算對其氣壓制動 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計。1緒論1.1制動系的作用近百年來，汽車工業(yè)之所以常勝不衰主要得益于汽車作為商品在世界各處都有廣闊的市 場，生產(chǎn)批量大而給企業(yè)帶來豐厚的利潤。最主要的是科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，使汽車能逐 漸完善并滿足使用者的需求。隨著我國汽車產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展和新交通法規(guī)的實施，我國的 汽車及其運輸管理開始走向正軌，農(nóng)用運輸車將逐漸退出市場，而重型運輸自卸車逐漸呈 現(xiàn)出廣闊的發(fā)展前景。然而車輛交通安全歷來是人們最為關(guān)心的問題之一，它直接關(guān)系到 人民生命和財產(chǎn)的損失，因此汽車制動系統(tǒng)的可靠性研究至關(guān)重

3、要。汽車制動系是用于使 行駛中的汽車減速或停車，使下坡行駛的汽車的車速保持穩(wěn)定以及使以停駛的汽車在原地 （包括在斜坡上）駐留不動的機(jī)構(gòu)。汽車制動系直接影響著汽車行駛的安全性和停車的可 靠性。隨著高速公路的迅速發(fā)展和車速的提高以及車流密度的日益增大，為了保證行車安 全、停車可靠，汽車制動系的工作可靠性顯得日益重要。也只有制動性良好、制動系工作 可靠的汽車，才能充分發(fā)揮其動力性能。汽車制動系統(tǒng)至少有兩套獨立的制動裝置，即行車制動裝置和駐車制動裝置：重型汽1 車或經(jīng)常在山區(qū)行駛的汽車要增設(shè)應(yīng)急制動裝置及輔助制動裝置；牽引車還應(yīng)有自動制動 裝置。行車制動裝置用于使行駛中的汽車強(qiáng)制減速或停車，并使汽車在

4、下短坡時保持適當(dāng) 的穩(wěn)定車速。其驅(qū)動機(jī)構(gòu)常采用雙回路或多回路結(jié)構(gòu)，以保證其工作可靠。駐車制動裝置 用于使汽車可靠而無時間限制地停駐在一定位置甚至在斜坡上，它也有助于汽車在坡路上 起步。駐車制動裝置應(yīng)采用機(jī)械式驅(qū)動機(jī)構(gòu)而不用液壓或氣壓驅(qū)動，以免其產(chǎn)生故障。應(yīng)急制動裝置用于當(dāng)行車制動裝置意外發(fā)生故障而失效時，這時則可利用應(yīng)急制動裝置的 機(jī)械力源（如強(qiáng)力壓縮彈簧）實現(xiàn)汽車制動。應(yīng)急制動裝置不必是獨立的制動系統(tǒng)，它可利 用行車制動裝置或駐車制動裝置的某些制動器件。應(yīng)急制動裝置也不是每車必備，因為普 通的手力駐車制動器也可以起應(yīng)急制動的作用。輔助制動裝置用于山區(qū)行駛的汽車上，利用發(fā)動機(jī)排氣制動或電渦流制

5、動等輔助 制動裝置，則可使汽車下長坡時長時間而持續(xù)地減低或保持穩(wěn)定車速并減輕或解除行車制 動器的負(fù)荷。通常，在總質(zhì)量為5t以上的客車上和12t以上的載貨汽車上裝備這種輔助制 動一減速裝置。任何一套制動裝置均由制動器和制動驅(qū)動機(jī)構(gòu)兩部分組成。制動器有鼓式 與盤式之分。行車制動是用腳踩下制動踏板操縱車輪制動器來制動全部車輪，而駐車制動 則多采用手制動桿操縱，且具有專門的中央制動器或利用車輪制動器進(jìn)行制動。中央制動 器位于變速器之后的傳動系中，用于制動變速器第二軸或傳動軸。行車制動和駐車制動這 兩套制動裝置必須具有獨立的制動驅(qū)動機(jī)構(gòu)，而且每車必備。行車制動裝置的驅(qū)動機(jī)構(gòu)， 分液壓和氣壓兩種型式。用液

6、壓傳遞操縱力時還應(yīng)有制動主缸和制動輪缸以及管路；用氣 壓操縱時還應(yīng)有空氣壓縮機(jī)、氣路管道、貯氣簡、控制閥和制動氣室等。過去，大多數(shù)汽車的駐車制動和應(yīng)急制動都使用中央制動器，具優(yōu)點是制動位于主減速器 之前的變速器第二軸或傳動軸的制動力矩較小，容易滿足操縱手力小的要求。但在用作應(yīng) 急制動時，往往使傳動軸超載。現(xiàn)代汽車由于車速提高，對應(yīng)急制動的可靠性要求更嚴(yán)， 因此，在中、高級轎車和部分總質(zhì)量在 1.5t以下的載貨汽車上，多在后輪制動器上附加手 操縱的機(jī)械式驅(qū)動機(jī)構(gòu)，使之兼起駐車制動和應(yīng)急制動的作用，從而取消了中央制動器。 重型載貨汽車由于采用氣壓制動，故多對后輪制動器另設(shè)獨立的由氣壓控制而以強(qiáng)力彈

7、簧 作為制動力源的應(yīng)急兼駐車制動驅(qū)動機(jī)構(gòu)，也不再設(shè)置中央制動器。但也有一些重型汽車 除了采用了上述措施外，還保留了由氣壓驅(qū)動的中央制動器，以便提高制動系的可靠性 1.2氣壓制動系的研究現(xiàn)狀氣壓制動系統(tǒng)是發(fā)展最早的一種動力制動系統(tǒng)。其供能裝置和傳動裝置全部是氣壓式 的。其控制裝置大多數(shù)是由制動踏板機(jī)構(gòu)和制動閥等氣壓控制原件組成，也有的在踏板機(jī)構(gòu)和制動閥之間還串聯(lián)有液壓式操縱傳動裝置。氣壓制動由于可獲得較大的制動驅(qū)動力且 主車與被拖的掛車以及汽車列車之間制動驅(qū)動系統(tǒng)的連接裝置結(jié)構(gòu)簡單聯(lián)接和斷開都很 方便用此廣泛用于總質(zhì)量為8t以上尤其是15t以上的載貨汽車，越野汽車和客車上.但氣壓 制動系必須采用

8、空氣壓縮機(jī)，貯氣罐，制動閥等裝置，使結(jié)構(gòu)復(fù)雜，笨重，輪廓尺寸大，造價高；管 路中氣壓的產(chǎn)生和撤除均較慢，作用滯后時間較長（0.30.9s）,因此在制動閥到制動氣室和 貯氣罐的距離較遠(yuǎn)時有必要加設(shè)氣動的第二級控制元件一一繼動閥（即加速閥）以及快放閥;管路工作壓力較低（一般為0.50.7MPa）,因而制動氣室的直徑大，只能置于制動器之外，再通 過桿件及凸輪或楔塊驅(qū)動制動蹄，使非簧載質(zhì)量增大；另外，制動氣室排氣時也有較大噪聲。 汽車在行駛過程中駕駛員要經(jīng)常使用制動器，為了減輕駕駛員的工作強(qiáng)度，目前汽車基本 上都采用了伺服制動系統(tǒng)或動力制動系統(tǒng)。載重汽車一般均采用動力制動系統(tǒng)。2制動系的總體設(shè)計2.1

9、制動系統(tǒng)設(shè)計要求1）能適應(yīng)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)的規(guī)定。各項性能指標(biāo)除滿足設(shè)計任務(wù)書的規(guī)定和國家標(biāo) 準(zhǔn)的有關(guān)要求外，也應(yīng)考慮銷售對象國家和地區(qū)的法規(guī)和用戶要求。2）具有足夠的制動效能。包括行車制動效能和駐坡制動效能。3）工作可靠。汽車至少應(yīng)有行車制動和駐車制動兩套制動裝置且它們的制動驅(qū)動機(jī)構(gòu) 應(yīng)是各自獨立的。行車制動裝置的制動驅(qū)動機(jī)構(gòu)至少應(yīng)有兩套獨立的管路，當(dāng)其中一套失 效時，另一套應(yīng)保證汽車制動效能不低于正常值的 30%;駐車制動裝置應(yīng)采用工作可靠的 機(jī)械式制動驅(qū)動機(jī)構(gòu)。4）制動效能的水穩(wěn)定性好。制動器摩擦表面浸水后，會因水的潤滑作用使摩擦系數(shù)急劇減小而發(fā)生所謂的“水衰退”現(xiàn)象。一般規(guī)定在出水后反復(fù)

10、制動515次，即應(yīng)恢復(fù)其制動效能。良好的摩擦材料吸水率低，其摩擦性能恢復(fù)迅速。也應(yīng)防止泥沙、污物等進(jìn)入 制動器工作表面，否則會使制動效能降低并加速磨損。某些越野汽車為了防止水相泥沙侵3 入而采用封閉的制動器。5）制動時的操縱穩(wěn)定性好。即以任何速度制動，汽車都不應(yīng)當(dāng)失去操縱性和方向穩(wěn) 定性。為此，汽車前、后輪制動器的制動力矩應(yīng)有適當(dāng)?shù)谋壤?，最好能隨各軸間載荷轉(zhuǎn)移 情況而變化；同一軸上左、右車輪制動器的制動力矩應(yīng)相同。否則當(dāng)前輪抱死而側(cè)滑時， 將失去操縱性；后輪抱死而側(cè)滑甩尾，會失去方向穩(wěn)定性；當(dāng)左、右輪的制動力矩差值超 過15%時，會發(fā)生制動時汽車跑偏。對于汽車列車，除了應(yīng)保證列車各軸有適當(dāng)?shù)闹?/p>

11、動力 分配外，也應(yīng)注意主、掛車之間各軸制動開始起作用的時間，特別是主、掛車之間制動開 始時間的協(xié)調(diào)。6）制動效能的熱穩(wěn)定性好。7）制動踏板和手柄的位置和行程符合人-機(jī)工程學(xué)的要求，即操作方便性好，操縱輕 便、舒適能減少疲勞。8）作用滯后的時間要盡可能地短。9）制動時不應(yīng)產(chǎn)生振動和噪聲。10）與懸架、轉(zhuǎn)向裝置不產(chǎn)生運動干涉，在車輪跳動、汽車轉(zhuǎn)向時不會引起自行制動。11）制動系中應(yīng)有音響或光信號等警報裝置，以便能及時發(fā)現(xiàn)制動驅(qū)動件的故障和功 能失效。12）制動系的機(jī)件應(yīng)使用壽命長、制造成本低，對摩擦材料的選擇也應(yīng)考慮到環(huán)保要 求2.2 制動系參數(shù)的選擇貨車的主要參數(shù)長寬高（mm） 7990 246

12、5 2958軸 距（mm） 4600質(zhì)心距前軸（mm） 3000質(zhì)心距前軸（mm） 1600前輪距（mm） 2022后輪距（mm） 1830最小離地間隙（mm） 186整車整備質(zhì)量（kg） 6900 最大裝載質(zhì)量（kg） 16000 前滿載軸荷分配（KG 6200后滿載軸荷分配(KG 11400最高車速(km/h) 120質(zhì)心高度(mm)空載643mm滿載1200mm2.3 汽車總質(zhì)量汽車的總質(zhì)量是指整備完好，裝備齊全并按規(guī)定載滿客貨時的汽車質(zhì)量：ma mo mg =6900+9100 =16000Kg 2.4制動力與制動力分配系數(shù)汽車制動時，如果忽略路面對車露的滾動阻力矩和汽車回轉(zhuǎn)質(zhì)量的慣性力矩，則任一角速度0的車輪，其力矩平衡方程為：Tf FBre 0 ( 2-1 )16000 9.8Tf FbL = 0.49 38416 =N m2式中：Tf 制動器對車輪作用的制動力矩，即制動器的摩擦力矩，其方向與車輪旋轉(zhuǎn)方向反力，N m;Fb 地面作用于車輪上的制動力，即地面與車輪之間的摩擦力，又稱為地面制動力，其方向與汽車行駛方向反力，N;re車輪有效半徑，m ;選為約為0.49m。令Ff Tl ( 2-2)re并稱之為制動器制動力，他是在車輪周緣克服制動器摩擦力矩所需