柳工ZL50C輪式裝載機制動系統(tǒng)設(shè)計論文

柳工ZL50C輪式裝載機制動系統(tǒng)設(shè)計【摘要】介紹zl50c輪式裝載機制動系統(tǒng)的工作原理，分析了鉗盤式制動器的制動力矩與整機制動所需制動力矩和由地面附著條件所決定的制動力矩之間的關(guān)系，確定了在最佳制動工況下選擇制動系統(tǒng)參數(shù)和結(jié)構(gòu)的方法,本文著重敘述了行車制動系統(tǒng)的設(shè)計。

【關(guān)鍵詞】裝載機；制動系統(tǒng)；設(shè)計

1.zl50c輪式裝載機制動系統(tǒng)工作原理

制動系統(tǒng)是裝載機的一個重要組成部分，它不僅關(guān)系到行車作業(yè)的安全性，而且，良好可靠的制動系統(tǒng)，可以使裝載機具有較高的平均行駛速度，提高其運輸效率。

裝載機的制動系統(tǒng)，通常包括以下三個部分：雙管路行車制動系統(tǒng)，停車制動和緊急制動。每個部分主要由制動器和制動驅(qū)動機構(gòu)兩大部分組成。本文所論述的是行車制動系統(tǒng)設(shè)計，即腳制動系統(tǒng)設(shè)計。

本機采用雙管路安全制動系統(tǒng)，鉗盤式制動器實現(xiàn)四輪制動，主制動器（停車制動）采用雙蹄內(nèi)漲式氣動操縱。系統(tǒng)包括氣泵，儲氣罐制動閥及加力器，制動器以氣推油方式制動。

1、發(fā)動機2、空壓機3、油水分離器4、單向閥5、儲氣筒6、調(diào)壓閥

7后橋鉗盤制動器8、后橋加力器9、腳制動閥10、前橋加力器11、選擇筒

12、雙向換通閥13、變速箱切斷閥14、前橋鉗盤制動器15、氣壓表

圖1zl50c輪式裝載機制動系統(tǒng)工作原理圖

該系統(tǒng)的原理是發(fā)動機驅(qū)動空壓機，壓縮空氣從空壓機2進入油水分離器3，空氣中的水分及部分雜質(zhì)被油水分離器的過濾網(wǎng)濾出去后，壓縮空氣經(jīng)單向閥4進入儲氣筒5，而且壓縮空氣經(jīng)調(diào)壓閥6調(diào)整后，保持系統(tǒng)壓力為0.68mpa～0.7mpa,踩下腳制動閥9時，儲氣筒中的空氣分兩路分別進入前后驅(qū)動橋的制動鉗14和7推動活塞、摩擦片，壓向制動盤，當(dāng)放開制動踏板時，加力器中的壓縮氣體從制動閥處排入大氣，制動狀態(tài)解除。

而zl50c手制動是手控氣制動，當(dāng)彈簧氣缸處于進氣狀態(tài)時，手制動器處于解除制動狀態(tài)，當(dāng)手制動閥向上拉時，彈簧氣缸中的空氣從手制動閥處排入大氣，此時，氣罐中的活塞桿在彈簧力的作用下帶動手動制動器手柄向上運動，使制動器處于制動狀態(tài)，實現(xiàn)無氣制動，提高了駕駛安全性；同時空氣通過手動制動閥進入雙向換通閥，再進入變速操縱閥的切斷閥，切斷變速器的動力。

2.鉗盤式制動器工作原理

鉗盤式制動器的制動力矩是由一對帶摩擦襯片的夾鉗從兩邊夾緊與車輪一起旋轉(zhuǎn)的圓盤而產(chǎn)生的。

鉗盤式制動器分為固定式和浮動式兩種，圖2即為固定式。

1.活塞2.密封圈3.制動盤4.鋼板5.摩擦襯片6.夾鉗

圖2固定式鉗盤式制動器

制動夾鉗固定在橋殼的支架上，制動盤位于制動鉗中間，制動盤與車輪固定在一起，同車輪一起旋轉(zhuǎn)。從加力器來的高壓油進入內(nèi)外鉗，油缸推動活塞夾緊制動盤而起制動作用，活塞靠矩形密封圈變形的彈性力自動回位，還可自動調(diào)整間隙。

3.鉗盤式制動器的制動力矩計算

鉗盤式制動器的制動力矩與制動鉗的數(shù)量，制動活塞的數(shù)量，制動油壓及有效摩擦半徑等因素有關(guān)，即：

ｍ■＝ｎ·n■·p·μ·r

式中：n——整機制動鉗副數(shù)；n——每副制動鉗中活塞個數(shù)

d——活塞直徑；p——制動油壓

μ——摩擦片與制動盤摩擦系數(shù)；r——有效摩擦半徑

r——■■+r■；r1摩擦襯片作用的旋轉(zhuǎn)圓盤外徑

a——比值a=r■r■；r2——摩擦襯片作用的旋轉(zhuǎn)圓盤內(nèi)徑

rp——平均摩擦半徑；rp——r■+r■2

4.制動時車輪受力分析

圖3制動時車輪受力分析簡圖

制動時由于傳動系統(tǒng)已切斷動力，車輪不再受發(fā)動機傳來的扭矩作用，但與車輪相連接的各旋轉(zhuǎn)零件仍有慣性力矩作用在車輪上，同時圖3制動車輪受力簡圖還有滾動阻力矩以及由制動器產(chǎn)生的制動力矩作用在車輪上。此外，作用在車輪上的還有驅(qū)動橋上的動負(fù)荷，路面對車輪的反作用力z，以及與行駛方向相反的切向反作用力，切向反作用力就是作用在車輪的有效制動力如對車輪中心取矩，則得：

ｍ■-m■+m■-p■r■=0

在制動過程中，影響很小，一般可忽略去不計，此時：

p■=m■-m■r■=p■-m■r■

式中：pb1——制動器作用在車輪上的制動力

有效制動力pb的值受輪胎和地面間的附著力p=g?鬃的限制，即：

?妝■≤g■?鬃

式中：?鬃——輪胎與地面附著系數(shù)

有效制動力?妝b，當(dāng)它達(dá)到其p■=g■?鬃時，車輪將被抱死（停止旋轉(zhuǎn)）而發(fā)生滑移，輪胎在地面滑移，將使值降低，并且使裝載機制動時方向穩(wěn)定性受到破壞，因此，這種制動態(tài)并不是最佳的制動效果，理想的最佳制動應(yīng)是車輪將抱死而未抱死，輪胎臨近滑移而仍沿路面滾動的工況。

5.整機制動所需制動力矩的確定

5.1確定速度

要求在制動距離s以內(nèi)，使以初速度行駛的裝載機制動停止所需的減速度為ａ＝■制動系的性能，首先以制動時制動器能使車輪達(dá)０．５ｇ

5.2整機制動所需制動力矩

ｍ＝ｆ·r■=gg·a·r■

其中g(shù)——整機操作重量;a——制動減速度

rk——車輪動力半徑;g——重力加速度

6.腳制動系統(tǒng)的設(shè)計

根據(jù)以上的分析，最佳制動工況應(yīng)是

ｍ＜ｍ■＜■ｐ■ｒ■

即制動器提供的制動力矩ｍｚ應(yīng)大于整車制動所需的制動力矩ｍ，同時應(yīng)小于車輪將被抱死而產(chǎn)生滑移時由地面附著條件決定的制動力矩■ｐ■ｒ■

ｍ＜ｍ■

■·■·r■<n■■·p·μ·r—（1）

ma<■ｐ■ｒ■

n·n■·p·μ·r≤g■·ψ·r■—（2）

根據(jù)實踐，滿足（1）式即可保證制動效果。但考慮到盡量減小制動過程溫升，在選擇制動器結(jié)構(gòu)參數(shù)時一般按（2）式確定，在滿足（1）式的前提下如果附著系數(shù)ψ取較小值，可將式（2）取等號即：

n·n■·p·μ·r=g■·ψ·r■

在結(jié)構(gòu)參數(shù)d和r選定的情況下，根據(jù)制動油壓的大小確定制動鉗副n和每副制動鉗內(nèi)的活塞數(shù)n(一般n應(yīng)為正偶數(shù))。

如果結(jié)構(gòu)參數(shù)n，n，d，r已確定，可選擇合適的制動油壓來滿足制動力矩的要求，但必須同時驗算制動溫升是否滿足要求。

我廠生產(chǎn)的zl50c輪式裝載機按此設(shè)計方方法設(shè)計了腳制動系統(tǒng)的參數(shù)。其腳制動系統(tǒng)采用氣頂油鉗盤式制動器，四輪同時制動，每個輪八個制動分泵。

腳制動系統(tǒng)按普通輪式裝載機在空載時以24km/h速度行駛，其制動距離不大于11米。

6.1整機制動所需制動力矩

m=■·■·r■

式中：g——空載車輛17t；a——減速度2.02m/

rk——車輪動力半徑0.77m；g——重力加速度9.8m/s2

a=■■×■=2.02ms■；m=■=2.7(t·m)

m■=■=0.67(t·m)

6.2鉗盤式制動器的制動力矩m■

mz=n·n■·p·μ·r

式中n——整機制動鉗副數(shù)6

n——每副制動鉗中活塞的個數(shù)4；d——活塞直接75mm

p——制動油壓102kg/；μ——摩擦片與制動盤摩擦系數(shù)0.25

r——有效摩擦半徑

r=■·■+r■

=■·1-■■1+■+■

=45.4×■+238.75

=240mm

m■=6×4×■×102×0.25×24

=654000kg·m

=6.54(t·m)

6.3按粘著條件決定的最大制動力矩

圖4zl50c輪式裝載機制動時前后軸荷分配

整機空載時參數(shù)如下：

總重g■=17t；前橋靜負(fù)荷g■=6.97t；后橋動負(fù)荷g■=10.03t

重心距前橋s■=1770mm；重心距后橋s■=1230mm；重心高度h=1000mm；滾動半徑r■=770mm；附著系數(shù)μ=0.5；軸距l(xiāng)=2.25m

車輛在制動時，由于慣性力的作用，前后軸上的重量分配與靜止時是不同的。由于制動減速度引起的慣性力，使前軸上的動負(fù)荷比靜負(fù)荷要大，使后軸上的動負(fù)荷比靜負(fù)荷要小，如圖4。

p■=m·a=■·a；g■=■=6.97t

g■·l=g■·s■+p■·hg■=■+■

g■=g■+■

m■=g■+■μ·r■

=（6.97+■）×0.5×0.77

=3.28（t·m)

g■·l+p■·h=g■·s■

g■=■=■

g■=■=10.03t

g■=g■-■

m■=g■-■μ·r■

=(10.03-■)×0.77×0.5

＝3.26(t·m)

■p■·p■=m■+m■=3.28+3.26=6.54(t·m)

根據(jù)最佳制動工況

以上計算的zl50c裝載機制動力矩符合以上條件：

m=2.7(t·m）；m■=6.54(t·m)；所以m<m■≤■p■·p■

即制動器提供的制動力矩大于整車制動所需的制動力矩，同時小于或等于車輪將被抱死而產(chǎn)生滑移時由地面附著條件決定的制動力矩■p■·p■。

7.結(jié)束語

實踐證明，按以上介紹的方法設(shè)計的zl50c輪式裝載機腳制動系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)合理,制動可靠。

基于C8051F單片機直流電動機反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機的嵌入式Web服務(wù)器的研究MOTOROLA單片機MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機的通用控制模塊的研究基于單片機實現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強型51系列單片機的TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)基于單片機的蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機的交流伺服電機運動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機的泵管內(nèi)壁硬度測試儀的研制基于單片機的自動找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機的液壓動力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機實現(xiàn)一種基于單片機的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機的噴油泵試驗臺控制器的研制基于單片機的軟起動器的研究和設(shè)計基于單片機控制的高速快走絲電火花線切割機床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機的機電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機的智能手機充電器基于單片機的實時內(nèi)核設(shè)計及其應(yīng)用研究基于單片機的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機系統(tǒng)單片機系統(tǒng)軟件構(gòu)件開發(fā)的技術(shù)研究基于單片機的液體點滴速度自動檢測儀的研制基于單片機系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機的電能采集終端的設(shè)計和應(yīng)用基于單片機的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機單片機控制系統(tǒng)的研制基于單片機的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機的多生理信號檢測儀基于單片機的電機運動控制系統(tǒng)設(shè)計Pico專用單片機核的可測性設(shè)計研究基于MCS-51單片機的熱量計基于雙單片機的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機構(gòu)建機器人的實踐研究基于單片機的輪軌力檢測基于單片機的GPS定位儀的研究與實現(xiàn)基于單片機的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機的時控和計數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機和CPLD的粗光柵位移測量系統(tǒng)研究單片機控制的后備式方波UPS提升高職學(xué)生單片機應(yīng)用能力的探究基于單片機控制的自動低頻減載裝置研究基于單片機控制的水下焊接電源的研究基于單片機的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機的氚表面污染測量儀的研制基于單片機的紅外測油儀的研究96系列單片機仿真器研究與設(shè)計基于單片機的單晶金剛石刀具刃磨設(shè)備的數(shù)控改造基于單片機的溫度智能控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)基于MSP430單片機的電梯門機控制器的研制基于單片機的氣體測漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機的CAN/USB協(xié)議轉(zhuǎn)換器基于單片機和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測技術(shù)研究基于單片機的膛壁溫度報警系統(tǒng)設(shè)計基于AVR單片機的低壓無功補償控制器的設(shè)計基于單片機船舶電力推進電機監(jiān)測系統(tǒng)基于單片機網(wǎng)絡(luò)的振動信號的采集系統(tǒng)基于單片機的大容量數(shù)據(jù)存儲技術(shù)的應(yīng)用研究基于單片機的疊圖機研究與教學(xué)方法實踐基于單片機嵌入式Web服務(wù)器技術(shù)的研究及實現(xiàn)基于AT89S52單片機的通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于單片機的多道脈沖幅度分析儀研究機器人旋轉(zhuǎn)電弧傳感角焊縫跟蹤單片機控制系統(tǒng)基于單片機的控制系統(tǒng)在PLC虛擬教學(xué)實驗中的應(yīng)用研究基于單片機系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信研究與應(yīng)用基于PIC16F877單片機的莫爾斯碼自動譯碼系統(tǒng)設(shè)計與研究基于單片機的模糊控制器在工業(yè)電阻爐上的應(yīng)用研究基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究與開發(fā)基于Cygnal單片機的μC/OS-Ⅱ的研究基于單片機的一體化智能差示掃描量熱儀系統(tǒng)研究基于TCP/IP協(xié)議的單片機與Internet互聯(lián)的研究與實現(xiàn)變頻調(diào)速液壓電梯單片機控制器的研究基于單片機γ-免疫計數(shù)器自動換樣功能的研究與實現(xiàn)基于單片機的倒立擺控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)單片機嵌入式以太網(wǎng)防盜報警系統(tǒng)基于51單片機的嵌入式Internet系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)單片機監(jiān)測系統(tǒng)在擠壓機上的應(yīng)用MSP430單片機在智能水表系統(tǒng)上的研究與應(yīng)用基于單片機的嵌入式系統(tǒng)中TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)與應(yīng)用單片機在高樓恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用基于ATmega16單片機的流量控制器的開發(fā)基于MSP430單片機的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)及智能網(wǎng)絡(luò)水表的設(shè)計基于MSP430單片機具有數(shù)據(jù)存儲與回放功能的嵌入式電子血壓計的設(shè)計基于單片機的氨分解率檢測系統(tǒng)的研究與開發(fā)鍋爐的單片機控制系統(tǒng)基于單片機控制的電磁振動式播種控制系統(tǒng)的設(shè)計基于單片機技術(shù)的WDR-01型聚氨酯導(dǎo)熱系數(shù)測試儀的研制一種RISC結(jié)構(gòu)8位單片機的設(shè)計與實現(xiàn)\t