全液压制动阀通径偏小问题解决方法

唐云娟

（广西柳工机械股份有限公司，广西 柳州545007）

矿用自卸车是一种大型的矿用运输设备，制动系统是矿用自卸车至关重要的部分，它的性能直接影响到整车的行车安全问题，制动系统设计效果的好坏则直接影响到对整机制动技术要求的满足程度。在很多矿山中都采用大吨位的矿用自卸车，车辆总重通常都是百吨以上，车速也在50 km/h以上，且道路宽度有限，车辆分布密集，这就对整车的制动灵敏性和如何提高驾驶员的操作舒适性提出了非常高的要求，本文就是介绍通过对制动系统合理的设计，在满足制动要求的前提下如何提高整车的制动灵敏性和驾驶员制动操作舒适性。

1　现状分析

随着矿用自卸车吨位不断增大，其制动系统所用的制动器也越来越大，相应地制动器的排量也越来越大，某些机型已无法选到能与之匹配满足制动灵敏性的全液压制动阀。

由于选用的全液压制动阀型号偏小，制动管路通径偏小，且管路较长，导致制动系统建压缓慢，响应迟钝，给车辆行驶带来安全隐患；另一方面，由于管路细长，制动阀出口检测到压力已经达到制动系统额定工作压力而将阀口关闭，但制动器处的压力可能还低很多，这样当制动阀阀口关闭后，阀口压力与制动器压力相等，低于系统额定工作压力，导致阀口再次打开，这样阀口反复打开和关闭导致驾驶员产生一种制动踏板反弹的感觉，会使驾驶员觉得很不舒服。

图1所示是某型号矿用自卸车全液压行车制动系统的原理图，发动机启动后，制动泵打出的油液先给两个蓄能器充液，在行车过程中，当驾驶员踩下全液压制动阀的踏板后，两蓄能器内的油液便经全液压制动阀分别进入到前制动器和后制动器，对矿用自卸车实施行车制动；当驾驶员松开制动踏板后，前制动器和后制动器内的油液便回到油箱，车辆的行车制动解除。

图1　某型号矿用自卸车制动系统原理图

根据多年来工程机械全液压制动系统设计的经验，制动液充满制动器的时间在0.25～0.30 s之间时驾驶员感觉比较舒适。

本文首先对全液压制动阀的通径选型进行了计算（详见表1）。

表1　原设计中制动液充满制动器的时间计算

本机型所选制动器原排量为160 ml，根据计算结果，需选择16 mm通径的全液压制动阀才能满足整机制动性能的要求，但由于该机型太大，在设计过程中未能选到满足设计要求的大通径制动阀，只能用10 mm通径的全液压制动阀进行替代。而制动液通过10 mm通径的制动阀充满制动器的时间为0.43 s，大大超过了设计参数的要求，会给驾驶员带来一种制动不灵的感觉，同时也给行车带来安全隐患。

另一方面，由于机型较大，制动管路通径较小，长度较长，管路压力损失也较大，如本机型矿用自卸车全液压制动系统能选到的最大的全液压制动阀通径只有10 mm，前桥制动管路长5.6 m，后桥制动管路长8.5 m，根据表2所示的相关公式计算出相应的前桥制动系统压力损失为1.0061 MPa，后桥制动系统压力损失为1.5272 MPa.

表2　原设计的制动系统管道压力损失[1]

由于该机型全液压制动系统的制动管路通径较小，长度较长，造成的压力损失较大，特别是后桥制动系统的制动管路长度更长，单是管路的压力损失就达到1.5272 MPa，当全液压制动阀检测到制动阀的出口压力达到系统设定的压力要求时，全液压制动阀的阀口即关闭（如图2：全液压制动阀阀口处于关闭状态），而此时制动器处的压力比系统压力低1.5 MPa左右，当制动阀阀口关闭后，阀口处的压力即等于制动器处的压力，这时全液压制动阀检测到制动阀的出口压力低于系统设定的压力要求，全液压制动阀阀口再次开启，这样全液压制动阀的阀口不停地开启、关闭，即给矿用自卸车的驾驶员造成制动踏板反弹的感觉，工作时间长了，就会对驾驶员的情绪产生很大的影响，从而影响到行车的安全性。

图2　制动阀阀口关闭

2　解决方法

如图3所示，通过在全液压制动阀与前桥制动器、后桥制动器之间分别加装一个继动阀即可解决上述问题。

图3　在全液压制动阀与前、后桥制动器之间分别装一个继动阀

如表3所示，对加装继动阀后制动液充满制动器的时间进行了计算。加装继动阀后，驾驶员踏下制动踏板后，制动液首先经制动阀进入继动阀的先导腔，推动继动阀的阀芯动作后，制动液再经继动阀进入制动器。由于继动阀的先导腔排量非常小，制动液通过10 mm通径的制动阀充满继动阀先导腔只需0.02 s，而继动阀的通径为16 mm，制动液通过继动阀充满制动器的时间为0.29 s，这样，当驾驶员踏下全液压制动阀的踏板后，制动液充满制动器的总时间为0.29 s，满足了整机对制动系统设计参数的要求，提高驾驶员的操作舒适性，保证行车安全。

表3　加装继动阀后制动液充满制动器的时间计算

另一方面，加装继动阀后，由于继动阀的先导腔排量非常小，虽然制动阀的通径只有10 mm，但制动液充满继动阀先导腔只需0.02 s，如表4所示，尽管也还存在一定的压力损失，但由于制动反应非常快，不再会造成驾驶员踏板反弹的感觉。

表4　加装继动阀后制动阀至继动阀先导口的压力损失[1]

而且由于继动阀安装位置距离制动器较近，继动阀通径较大，基本没有管路压力损失（如表5所示），即制动过程中，制动器的压力基本上等于蓄能器的压力，建压很快，制动灵敏。

表5　加装继动阀后继动阀至制动器的压力损失[1]

3　结束语

本文所介绍的全液压制动阀通径偏小问题的解决方案，设计简单，较好地解决了本型号矿用自卸车无法选到合适通径的全液压制动阀而造成的整车制动反应迟钝及制动踏板反弹问题。该方案满足了整机对制动系统设计参数的要求，提高驾驶员的操作舒适性，保证行车安全，是值得同行参考的一种设计方案。

参考文献：

[1]雷天觉.新编液压工程手册[M].北京：北京理工大学出版社，1998.