引言

濕式制動器因其制動摩擦片浸在封閉的油池中,可采用多摩擦片,而具有制動力矩大,外形尺寸小,散熱性好,環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng),免維護(hù)等優(yōu)點(diǎn),常集成于重載工程車的驅(qū)動裝置和制動系統(tǒng)中。

后驅(qū)三支點(diǎn)叉車是后輪驅(qū)動兼轉(zhuǎn)向的三支點(diǎn)叉車,前輪為從動輪,轉(zhuǎn)彎半徑小,適宜在較小的區(qū)域內(nèi)作業(yè)。干式制動器外形尺寸大,不利于小型化整車的布置,而濕式制動器可滿足整車小型化的要求。

1前輪制動器和前輪的安裝結(jié)構(gòu)

圖1為安裝在車體一側(cè)的前輪濕式制動器1和前輪2的結(jié)構(gòu),為滿足整車小型化,首創(chuàng)性地采用分體式前輪濕式制動器,將制動器嵌入到前輪中,最大限度地釋放出車體內(nèi)部的空間,實(shí)現(xiàn)整車的小型化。

2前輪濕式制動器結(jié)構(gòu)

圖2為前輪濕式制動器,采用多盤濕式制動摩擦片組和行星齒輪結(jié)構(gòu),制動器通過高壓油驅(qū)動制動分泵1,制動分泵1轉(zhuǎn)動推動頂桿2和壓盤3,使摩擦片4和隔片5壓緊并產(chǎn)生制動力矩,其中,摩擦片4與太陽輪6外齒套合,隔片5與齒圈7內(nèi)齒套合,隨著制動油壓不斷加大,最終使太陽輪6相對齒圈7停止轉(zhuǎn)動,制動了與太陽輪6和齒圈7同時嚙合的行星齒輪8,使行星齒輪架9停止轉(zhuǎn)動,行星齒輪架9與半軸10連接,車輪與半軸10連接,最終實(shí)現(xiàn)車輪制動。當(dāng)制動油壓釋放后,復(fù)位彈簧11工作,使摩擦片4和隔片5分離,車輪又可自由轉(zhuǎn)動。

3行車制動系統(tǒng)設(shè)計計算

圖3為行車制動操縱系統(tǒng),行車制動操縱系統(tǒng)由行車制動支架1、腳制動踏板2、制動總泵3、制動油管（右）4、制動油管（左）5組成。行車制動系統(tǒng)采用人力制動,踩下腳制動踏板2,推動制動總泵3中活塞,產(chǎn)生高壓油,通過制動油管（右）4、制動油管（左）5進(jìn)入制動分泵,制動分泵工作實(shí)現(xiàn)制動。

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)《機(jī)動工業(yè)車輛制動器性能和零件強(qiáng)度》（GB/T18849一2011）,制動踏板操縱力不大于450N,行車制動系統(tǒng)計算如下:

制動總泵輸出油壓計算Pm:

式中:is為制動踏板杠桿比:Bf為踏板操縱力,Bf=450N:n1為連桿效率:Am為制動總泵工作面積。

整車各車輪的制動力矩之和TTo:

單個制動器摩擦片組提供的制動力矩T:

式中:μ為摩擦副的摩擦系數(shù):F為作用在摩擦面上的壓緊力:R0為摩擦副的等效摩擦半徑:Z為摩擦副的數(shù)量:K為考慮摩擦花鍵連接的摩擦阻力對壓緊力影響的修正系數(shù):η為行星齒輪機(jī)構(gòu)傳動效率:i為行星齒輪機(jī)構(gòu)傳動比。

作用在摩擦面上的壓緊力F:

式中:Fw為制動分泵的推力（頂桿）:Fk為壓盤的復(fù)位彈簧力。

式中:Pm為制動總泵輸出油壓計算:Aw為制動分泵工作面積:iw為制動分泵杠桿比:ηw為制動分泵機(jī)械效率。

考慮摩擦花鍵連接的摩擦阻力對壓緊力影響的修正系數(shù)K取值如表1所示。

按照滿載工況計算的制動距離:

司機(jī)踩制動踏板過程的制動距離st2:

式中:v1為制動初始車速（此處按滿載最大行駛速度計算）:v2為t2"時間后的車速:t2'為操縱系統(tǒng)空行程所用的時間:t2"為操縱系統(tǒng)從t2'后到踏板踩到最大值所用的時間。

式中:δ為旋轉(zhuǎn)質(zhì)量影響的系數(shù)（大約1.1～1.4）,此處按照1.3計算:Ga為叉車額定總重量:rg為制動車輪的滾動半徑。

司機(jī)踩緊制動踏板,制動器持續(xù)制動的距離st3:

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)《機(jī)動工業(yè)車輛制動器性能和零件強(qiáng)度》(GB/T18849一2011）,該車的行車制動距離是S0:

理論計算制動距離小于標(biāo)準(zhǔn)要求的制動距離,行車制動系統(tǒng)滿足制動性能的要求。

4駐車制動系統(tǒng)設(shè)計計算

圖4是駐車制動操縱系統(tǒng),包括駐車制動安裝支架1、駐車制動操縱手柄2、駐車制動棘爪3、駐車制動操縱手柄轉(zhuǎn)軸4、軟軸5。駐車制動系統(tǒng)采用手柄式制動操縱系統(tǒng),它與行車制動系統(tǒng)共用前輪濕式制動器,當(dāng)需要駐車制動時,拉起駐車制動操縱手柄2,駐車制動操縱手柄2拉動軟軸5,軟軸5拉動前輪濕式制動器的制動分泵轉(zhuǎn)動,同樣推動前輪濕式制動器的頂桿和壓盤,最終實(shí)現(xiàn)行星齒輪架和車輪制動。當(dāng)駐車制動操縱手柄2完全拉緊后,駐車制動棘爪3與棘齒卡住,實(shí)現(xiàn)駐車制動,并保持前輪濕式制動器有一定的制動力矩。當(dāng)車輛需要行走時,松開駐車制動棘爪3和駐車制動操縱手柄2,駐車制動力釋放后,前輪濕式制動器的復(fù)位彈簧工作,使摩擦片和隔片分離,車輛可以行走。

《機(jī)動工業(yè)車輛制動器性能和零件強(qiáng)度》(GB/T18849一2011）標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定,該車輛應(yīng)能停放在15%的坡度上,整車所需的駐車制動力矩:

式中:Ga為叉車額定總重量:α為駐坡坡度角,α=8.530:f為滾動阻力系數(shù),可取f=0.03:rg為制動車輪的滾動半徑。

手制動拉起時制動分泵的推力Fh:

式中:Bh為手制動操縱力,Bh=300N(標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最大操縱力為450N,為提高操縱舒適性,以下按照300N計算）:ih為手制動杠桿比:ηh為手制動效率:ηrz為軟軸效率:iw為制動分泵杠桿比。

單個制動器摩擦片組提供的制動力矩Tz:

駐車制動系統(tǒng)作用在摩擦片組上的壓緊力Fz:

整車駐車制動力矩之和T_Tz⁰:

z

式中:η為行星齒輪機(jī)構(gòu)傳動效率:i為行星齒輪機(jī)構(gòu)傳動比。

該車駐車制動力矩之和大于駐車制動需求,滿足駐車制動性能的要求。

5結(jié)論

該制動系統(tǒng)研制完成后,各項(xiàng)制動性能達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范的要求,并得到大量用戶的使用驗(yàn)證,用戶反饋制動系統(tǒng)制動可靠,易操控,免維護(hù)。整個項(xiàng)目設(shè)計得出以下結(jié)論:

(1）對于需要制動器小型化的車輛,可采用濕式制動器替代鼓式制動器:

(2）采用大減速比減速箱,通過制動減速機(jī)構(gòu)高速端,實(shí)現(xiàn)較小的制動力產(chǎn)生較大的制動力矩:

(3）盡量使行車制動和駐車制動采用同一套制動執(zhí)行機(jī)構(gòu),降低制動系統(tǒng)成本。