客車輔助制動技術(shù)探討
一、前言
隨著高等級公路的發(fā)展,客車行駛速度越來越高,同時,近幾年內(nèi)在高等級公路的行車密度也越來越大,因而客車的制動負荷也越來越大。若這些制動負荷全部由行車制動系來承擔(dān),就會造成制動鼓和制動摩擦片過熱,從而造成制動效能下降,甚至制動能力完全消失。這是客車的安全要求不允許的。另外,行車制動系統(tǒng)的負荷過重,也會使制動鼓和制動摩擦片的壽命大大縮短,使客車的使用成本和維修工作量加大。因此,要解決這些問題,比較切實可行的方法就是安裝輔助制動裝置。
二、輔助制動
1.輔助制動系統(tǒng)
輔助制動系統(tǒng)是用以使行駛中車輛(特別是下長坡的車輛),速度減低或穩(wěn)定在一定速度范圍,但不是用以使車輛停駛的機構(gòu)。與主制動系統(tǒng)相比較,輔助制動系統(tǒng)雖然在短時間可以吸收的功率比較小,是它吸收的功率在很長時間內(nèi)可以保持不變(或基本保持不變),而汽車連續(xù)下坡時雖然需要的制動功率與緊急制動相比較很小,但是在整個下坡過程中,都需要這樣大的功率,這樣的要求輔助制動系統(tǒng)可以滿足。輔助制動器的工作原理與傳統(tǒng)制動方式不同,有延長傳動系和制動系壽命的功效。
2.法律法規(guī)
2002年6月1日我國交通部已頒布實施中華人民共和國交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JT/T325-2002《營運客車類型劃分及等級評定》。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定中型客車中高二級,大型客車中高一級、高二級和高三級客車都必須裝置緩速器。建設(shè)部2002年10月1日公布執(zhí)行的CJ/T162-2002《城市客車分等級技術(shù)要求與配置》也規(guī)定超二級、超一級、高級的市區(qū)和城郊城市客車規(guī)定必須裝備緩速器。在國外,許多國家的交通法規(guī)已將輔助制動裝置作為商用車的必備系統(tǒng)。
3.裝有輔助制動系統(tǒng)的效果
加裝輔助制動系統(tǒng)的汽車制動效果顯著,主要表現(xiàn)如下:①能夠減少車輪制動器熱衰退、輪胎過熱爆胎現(xiàn)象的發(fā)生,提高了汽車的行駛安全性;②能提高汽車下長坡的平均行駛速度和增強駕駛員下長坡時安全感;③可延長制動襯片使用壽命,減少制動器的維修保養(yǎng)工作量,從而使得安裝有緩速器的汽車具有良好的使用經(jīng)濟性;④可減少駕駛員的工作疲勞度,制動過程柔和、平穩(wěn),提高了車輛的乘座舒適性;⑤顯著減少制動時噪聲和粉塵污染,提高汽車環(huán)保性。
三、輔助制動系統(tǒng)分類
目前技術(shù)比較成熟,適合裝車的輔助制動裝置有:發(fā)動機制動/排氣制動、電渦流緩速器、液力緩速器和永磁式緩速器、自勵式緩速器等。
1.發(fā)動機制動/排氣制動
在發(fā)動機排氣管中裝置閥門,當(dāng)閥門關(guān)閉時,把發(fā)動機作為空氣壓縮機來工作。在排氣沖程中,排氣歧管中的空氣受到壓縮,發(fā)動機獲得負功,從而產(chǎn)生制動力。
發(fā)動機制動/排氣制動結(jié)構(gòu)簡單,安裝方便;防止發(fā)動機過冷,以減少其磨損,提高發(fā)動機使用壽命;減少壓縮空氣的消耗,保證緊急制動的安全可靠。但這種制動方式應(yīng)用于汽油發(fā)動機時,必須在化油器和進氣歧管間裝設(shè)一空氣旁通管路,并在旁通管路內(nèi)設(shè)置閥門,以使這一閥門和排氣管閥門連動。這比柴油機排氣制動器結(jié)構(gòu)復(fù)雜,效果也較差,實際應(yīng)用較少。另外,排氣制動會使車輛行駛時的噪音有較大增加。
這種輔助制動裝置在我國應(yīng)用較早,應(yīng)用也比較廣泛。國內(nèi)許多載重汽車廠家都采用過發(fā)動機排氣制動。
2.液力緩速器
液力緩速器是通過轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)帶動液體轉(zhuǎn)動,使液體的動能增加,然后沖擊定子上的葉片,造成動能損失并轉(zhuǎn)化成為熱能,來消耗汽車的動能,起到了制動作用。液力緩速器適用于高速、大功率車輛;適用于長時間的連續(xù)制動;提高下坡行駛速度;路面適應(yīng)性強。但液力緩速器結(jié)構(gòu)復(fù)雜;在低速時制動能力差;體積和質(zhì)量較大;空轉(zhuǎn)時有能量損失;控制要求高。
目前生產(chǎn)液力緩速器的廠商主要有德國ZF公司、VOITH公司和美國通用汽車公司等。其中前兩家公司在我國上海和和蘇州分別設(shè)有生產(chǎn)基地。國內(nèi)有不少客車廠家選用液力緩速器,如亞星奔馳、中通客車、鄭州宇通等。
3.電渦流緩速器
電渦流緩速器是利用電磁學(xué)原理把汽車行駛的動能轉(zhuǎn)化為熱能散發(fā)掉,從而實現(xiàn)減速和制動作用的裝置。
特點:結(jié)構(gòu)簡單,生產(chǎn)制造成本不高;制動力矩范圍廣,可達4003300N·m,適合于各種型式(5-50t)的車輛沙向應(yīng)時間短(僅有40ms,比液力緩速器的響應(yīng)快20倍),無明顯時間滯后;工作時噪聲很??;車輛在低速運行時,也可產(chǎn)生較高的制動力矩;制動力矩的大小可以通過控制勵磁電流來調(diào)節(jié),易實現(xiàn)自動控制;另外還具有故障率低,維修方便,可靠性高等優(yōu)點。但體積較大,質(zhì)量較大;制動減速能力和使用時間長短受轉(zhuǎn)子溫升,緩速器周圍氣流條件和環(huán)境溫度的影響要消耗一定的電能。
4.永磁式緩速器
永磁式緩速器是采用永久磁鐵進行勵磁,取代了電渦流緩速器中的電磁鐵。典型的永磁式緩速器包括兩個部分:轉(zhuǎn)子和定子。永磁式緩速器的結(jié)構(gòu)按轉(zhuǎn)子的形狀分為鼓式和盤.式兩種類型,盤式永磁鐵緩不采用這種結(jié)構(gòu),而是采用鼓式結(jié)構(gòu)。鼓式永磁式緩速器結(jié)構(gòu)緊湊,便于布置和控制。
這種緩速器可實現(xiàn)大幅度的輕量化、小型化;幾乎不消耗電力(僅電磁閥耗電);連續(xù)使用自身不會產(chǎn)生過熱,能持續(xù)不斷保持制動力的穩(wěn)定性和持久性;在高速范圍內(nèi)制動力也不會降低,且傳動軸轉(zhuǎn)速越高,制動力越大。保養(yǎng)簡單、,只需定期檢查空氣間隙即可。磁鐵周向轉(zhuǎn)動式永磁式緩速器結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕,是目前國外市場開發(fā)的主流產(chǎn)品。 但永磁鐵產(chǎn)生的磁場有限,故所產(chǎn)生的制動力矩較小;不能提供大小不同的制動力矩;因采用永磁稀土材料,目前價格較貴;散熱效果差。
目前國際上,生產(chǎn)永磁式緩速器的廠商主要是五十鈴/住友(ISUZU/SUMITOMO)等。國內(nèi)只有廣州五十鈴客車有限公司生產(chǎn)的GALA客車上裝用永磁式緩速器,它是選裝日本五十鈴/住友公司的進口件,目前國內(nèi)還沒有廠商在生產(chǎn)永磁式緩速器產(chǎn)品。
5.自勵式緩速器
自勵式緩速器是一種無需外接電源,具有自發(fā)電功能的輔助制動裝置。這種緩速器能夠把汽車的慣性轉(zhuǎn)化為制動力矩來克服慣性,也就是利用慣性來發(fā)電,然后形成勵磁磁場,進行緩速制動。自勵式緩速器的主要由定子、轉(zhuǎn)子、控制器及驅(qū)動器四個部分組成。
該緩速器綜合了上述緩速器的優(yōu)點,質(zhì)量最輕,體積最小且具有可調(diào)性;該緩速器具有自發(fā)電功能,無須增加或加大汽車發(fā)電機和蓄電池;它可以把汽車的J質(zhì)性轉(zhuǎn)化為制動力矩來克服慣性,從而節(jié)省能量,因而減少磨損;安裝、維護簡單;環(huán)保。但自勵式緩速器產(chǎn)生的磁場有限,故所產(chǎn)生的制動力矩較??;制造工藝比較復(fù)雜;散熱效果比較差。 目前國外生產(chǎn)自勵式緩速器的廠家主要是日本的五十鈴/住友(ISUZU/SUMITOMO)等。國內(nèi)生產(chǎn)和研制自勵式緩速器的廠商有:深圳的特爾佳科技有限公司、江蘇超力電器有限公司、揚州洪泉實業(yè)公司、揚州華露機電有限公司等。
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