全地面汽車(chē)起重機(jī)制動(dòng)安全性能分析

1、全地面汽車(chē)起重機(jī)制動(dòng)安全性能分析 1 QYU160型全地面汽車(chē)起重機(jī)概述 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，工程車(chē)輛對(duì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)揮著愈來(lái)愈大的作用，其使用安全性能也愈加受到重視。工程車(chē)輛的使用性能包括制動(dòng)、轉(zhuǎn)向、可靠性能及作業(yè)安全性能。筆者以QYU160大型全地面汽車(chē)起重機(jī)為例，探討全地面多軸工程車(chē)輛制動(dòng)安全性能。 QYU160是汽車(chē)起重機(jī)、越野輪胎汽車(chē)吊和塔式起重機(jī)的結(jié)合，既有汽車(chē)起重機(jī)的高速性能，又具有輪胎汽車(chē)起重機(jī)的機(jī)動(dòng)靈活、高越野、高通過(guò)性能。該機(jī)整備質(zhì)量和總體尺寸都較大，運(yùn)行速度高，是全地面多軸工程車(chē)輛的典型代表。其底盤(pán)部分采納油氣懸掛結(jié)構(gòu)，行車(chē)系統(tǒng)有六根橋。該機(jī)使用條件復(fù)雜，適于在泥濘、沼澤

2、、冰面、水面及干燥的等級(jí)路面行駛。 2 制動(dòng)系統(tǒng)選型分析 2.1 制動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)介 QYU160行車(chē)制動(dòng)采納雙管路氣制動(dòng)，連續(xù)制動(dòng)采納液力阻尼器，手制動(dòng)采納氣控彈簧加載來(lái)實(shí)現(xiàn)，行車(chē)制動(dòng)器采納氣壓驅(qū)動(dòng)楔塊式張開(kāi)裝置的雙向雙領(lǐng)蹄制動(dòng)器結(jié)構(gòu)。 2.2 制動(dòng)系統(tǒng)主要元器件選型分析 2.2.1 制動(dòng)器 行車(chē)制動(dòng)采納楔塊式制動(dòng)器有以下優(yōu)越性： 效率高；有間隙自調(diào)機(jī)構(gòu)，保證使用過(guò)程中有優(yōu)良的制動(dòng)力匹配以及優(yōu)良的方向穩(wěn)定性；熱穩(wěn)定性及高速制動(dòng)性能好。 該制動(dòng)器的另一個(gè)顯著特點(diǎn)是，氣室可以直接安裝在制動(dòng)器的底架上，以達(dá)到“凈化車(chē)橋的目的。 2.2.2 液力阻尼器 液力阻尼器是利用油液的粘滯阻力來(lái)產(chǎn)生制動(dòng)力矩的裝置。

3、該元件的特點(diǎn)是，車(chē)速越高，產(chǎn)生的阻力越大。其繼續(xù)制動(dòng)能力可由下式來(lái)確定： G×V×(i-f)×3600/778=Hrad×Arad×(Trad (1) 式中，Arad散熱器的冷卻面積，m2；i道路坡度，°；Hrad發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器的傳遞系數(shù)，Kcal/h·(F·m2；f滾動(dòng)阻力系數(shù)；V車(chē)速，m/s；G車(chē)重，N；(Trad散熱器中水和空氣的平均溫差，(F； 通過(guò)式1可以確定在給定的道路坡度、路面狀況且不使用主制動(dòng)器時(shí)，該車(chē)的最大安全行駛速度。 3 油氣懸掛對(duì)制動(dòng)性能的影響 3.1 靜不定問(wèn)題 QYU160為六軸車(chē)，采納油

4、氣懸架后，克服一一般懸架結(jié)構(gòu)帶來(lái)的靜不定問(wèn)題，使得該車(chē)各車(chē)軸上的軸荷與路面結(jié)構(gòu)形狀無(wú)關(guān)。 3.2 QYU160縱向尺寸為16900mm，整備質(zhì)量約72000kg，采納油氣懸掛并作適當(dāng)布置，使制動(dòng)過(guò)程中軸荷轉(zhuǎn)移較小道路附著系數(shù)(=0.8時(shí)其轉(zhuǎn)移量約為4.5%，而且第三、四軸軸荷基本恒定不變見(jiàn)表1。 3.3 制動(dòng)點(diǎn)頭現(xiàn)象 油氣懸掛的剛度C可用下式來(lái)表示： Vk0 dA Vk0 dV c=(P0 1) AKP0 (2) Vk df Vk+1 df 式中，P、V、P0、V0分別為任意位置及靜平衡時(shí)，氣體的絕對(duì)壓力和容積；K多變系數(shù)；V=A×H，H折算高度，A有效面積，這里A為常數(shù)；f高度位移

5、。 對(duì)車(chē)輛多制動(dòng)工況下懸架變形分析和計(jì)算說(shuō)明，由制動(dòng)產(chǎn)生的軸荷轉(zhuǎn)移不引起點(diǎn)頭現(xiàn)象。 4 整車(chē)制動(dòng)安全性能分析 4.1 制動(dòng)效能分析 4.1.1 制動(dòng)時(shí)間t 制動(dòng)系統(tǒng)可作圖1簡(jiǎn)化：制動(dòng)時(shí)間由兩部分組成。其一：輔助時(shí)間t1，為制動(dòng)管路氣壓由0上升到90%最大壓力所消耗的時(shí)間；其二：為制動(dòng)繼續(xù)時(shí)間t2。 1制動(dòng)輔助時(shí)間t1 t1=t11+t12+t13 (3) 式中，t11滯后時(shí)間，t11=l2/c,s；l2制動(dòng)閥與制動(dòng)氣室間的距離，m；c制動(dòng)液中聲速，m/s；t12由制動(dòng)氣室推桿克服間隙所需位移引起的時(shí)間。 t12=(V0+Vs)(0.007l1+0.025l2),s 式中，V0在活塞或膜片產(chǎn)生任

6、何位移之前需充滿的制動(dòng)氣室的容積，m3；Vs消除間隙所需充滿的制動(dòng)氣室的容積，m3；t13制動(dòng)管路壓力達(dá)到儲(chǔ)氣筒最大壓力90%所需的時(shí)間,s，t13=0.042(l1+l2)(Vs+V0+V2),s，V2連桿制動(dòng)閥與制動(dòng)氣室的制動(dòng)管路的容積，m3。式中未列參數(shù)，如圖1所示，由此依據(jù)給定的條件可得出輔助時(shí)間值。 2制動(dòng)繼續(xù)時(shí)間t2 制動(dòng)過(guò)程中，制動(dòng)器開(kāi)始發(fā)生作用至車(chē)輛停止所用的時(shí)間t2： t v2 1 t2=dt= dv,s (4) 0 V1 j 式中，V1制動(dòng)初速度，m/s；V2制動(dòng)末速度，m/s；j制動(dòng)減速度，m/s2； 4.1.2 制動(dòng)距離S 分別由對(duì)應(yīng)于上述制動(dòng)時(shí)間所產(chǎn)生的距離組成。 t

7、13 V2 t S=(t11+t12+)V1+, jdvdt,m (5) 2 0 0 式中參數(shù)如前所述 4.2 制動(dòng)時(shí)車(chē)輛的方向穩(wěn)定性 由于該車(chē)采納多軸轉(zhuǎn)向第1、2、3、5軸和多橋驅(qū)動(dòng)越野行駛時(shí)，第1、2、3、5、6軸驅(qū)動(dòng)；公路行駛時(shí)，第5、6軸驅(qū)動(dòng)，故在制動(dòng)過(guò)程中為保證優(yōu)良的方向穩(wěn)定性，要求做到： 1防止在干燥路面上以高減速度制動(dòng)時(shí)，后輪過(guò)早抱死，失去穩(wěn)定性。 2防止在滑溜路面上以低減速度制動(dòng)時(shí)，前輪過(guò)早抱死，失去轉(zhuǎn)向能力。 車(chē)輛制動(dòng)過(guò)程中，各車(chē)輪被利用附著系數(shù)f與制動(dòng)強(qiáng)度q的關(guān)系，可以明確反映出制動(dòng)過(guò)程各工況各車(chē)軸的抱死狀況，即制動(dòng)穩(wěn)定性能。 4.2.1 制動(dòng)過(guò)程中受力分析 QYU160制

8、動(dòng)過(guò)程中受力分析力學(xué)模型，如圖2所示。 4.2.2 確立數(shù)學(xué)模型 QYU160六根橋中，第1和2軸、3和4軸、5和6軸各組成一個(gè)獨(dú)立的油氣懸掛系統(tǒng)，通過(guò)“釋放自由度法，借助圖2整車(chē)受力分析模型建立子力學(xué)模型和相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。經(jīng)分析計(jì)算，可以得出該機(jī)在各種制動(dòng)強(qiáng)度qi下的各軸軸荷表1 4.2.3 確定被利用附著系數(shù) 各軸在各種制動(dòng)工況下被利用附著系數(shù)fi可以用下式來(lái)確定： fi=(i)×qi×G/Zi (6) 式中，(i)第i軸制動(dòng)力分配系數(shù)，i=1，26；Zi第i軸軸荷，N；G整機(jī)重量，N； 計(jì)算結(jié)果，如表1所示。 b7101 4.3 試驗(yàn)及計(jì)算結(jié)果 QYU160汽車(chē)起重機(jī)制動(dòng)效能的計(jì)算值及試驗(yàn)結(jié)果，如表2所示。 b7102 表1被利用附著系數(shù)計(jì)算值及表2試驗(yàn)說(shuō)明，該機(jī)無(wú)論在干燥路面或滑溜路面，其方向穩(wěn)定性均滿足要求。 5 結(jié)論 1試驗(yàn)結(jié)果和分析均說(shuō)明，該車(chē)的制動(dòng)效能及方向穩(wěn)定性優(yōu)良。制動(dòng)元器件合適并滿足了該車(chē)的各種工況。該車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)的制定選型是成功的。 2本文提出的制動(dòng)性能計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)相吻合。該方法可以用來(lái)猜測(cè)多軸車(chē)輛的制動(dòng)性能并為