客車輔助制動(dòng)技術(shù)探討
一、前言
隨著高等級(jí)公路的發(fā)展,客車行駛速度越來(lái)越高,同時(shí),近幾年內(nèi)在高等級(jí)公路的行車密度也越來(lái)越大,因而客車的制動(dòng)負(fù)荷也越來(lái)越大。若這些制動(dòng)負(fù)荷全部由行車制動(dòng)系來(lái)承擔(dān),就會(huì)造成制動(dòng)鼓和制動(dòng)摩擦片過(guò)熱,從而造成制動(dòng)效能下降,甚至制動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)的負(fù)荷過(guò)重,也會(huì)使制動(dòng)鼓和制動(dòng)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(wèn)題,比較切實(shí)可行的方法就是安裝輔助制動(dòng)裝置。
二、輔助制動(dòng)
1.輔助制動(dòng)系統(tǒng)
輔助制動(dòng)系統(tǒng)是用以使行駛中車輛(特別是下長(zhǎng)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(jī)構(gòu)。與主制動(dòng)系統(tǒng)相比較,輔助制動(dòng)系統(tǒng)雖然在短時(shí)間可以吸收的功率比較小,是它吸收的功率在很長(zhǎng)時(shí)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(shí)雖然需要的制動(dòng)功率與緊急制動(dòng)相比較很小,但是在整個(gè)下坡過(guò)程中,都需要這樣大的功率,這樣的要求輔助制動(dòng)系統(tǒng)可以滿足。輔助制動(dòng)器的工作原理與傳統(tǒng)制動(dòng)方式不同,有延長(zhǎng)傳動(dòng)系和制動(dòng)系壽命的功效。
2.法律法規(guī)
2002年6月1日我國(guó)交通部已頒布實(shí)施中華人民共和國(guó)交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JT/T325-2002《營(yíng)運(yùn)客車類型劃分及等級(jí)評(píng)定》。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定中型客車中高二級(jí),大型客車中高一級(jí)、高二級(jí)和高三級(jí)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(jí)技術(shù)要求與配置》也規(guī)定超二級(jí)、超一級(jí)、高級(jí)的市區(qū)和城郊城市客車規(guī)定必須裝備緩速器。在國(guó)外,許多國(guó)家的交通法規(guī)已將輔助制動(dòng)裝置作為商用車的必備系統(tǒng)。
3.裝有輔助制動(dòng)系統(tǒng)的效果
加裝輔助制動(dòng)系統(tǒng)的汽車制動(dòng)效果顯著,主要表現(xiàn)如下:①能夠減少車輪制動(dòng)器熱衰退、輪胎過(guò)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(zhǎng)坡的平均行駛速度和增強(qiáng)駕駛員下長(zhǎng)坡時(shí)安全感;③可延長(zhǎng)制動(dòng)襯片使用壽命,減少制動(dòng)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(jì)性;④可減少駕駛員的工作疲勞度,制動(dòng)過(guò)程柔和、平穩(wěn),提高了車輛的乘座舒適性;⑤顯著減少制動(dòng)時(shí)噪聲和粉塵污染,提高汽車環(huán)保性。
三、輔助制動(dòng)系統(tǒng)分類
目前技術(shù)比較成熟,適合裝車的輔助制動(dòng)裝置有:發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)/排氣制動(dòng)、電渦流緩速器、液力緩速器和永磁式緩速器、自勵(lì)式緩速器等。
1.發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)/排氣制動(dòng)
在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管中裝置閥門,當(dāng)閥門關(guān)閉時(shí),把發(fā)動(dòng)機(jī)作為空氣壓縮機(jī)來(lái)工作。在排氣沖程中,排氣歧管中的空氣受到壓縮,發(fā)動(dòng)機(jī)獲得負(fù)功,從而產(chǎn)生制動(dòng)力。
發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)/排氣制動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,安裝方便;防止發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)冷,以減少其磨損,提高發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命;減少壓縮空氣的消耗,保證緊急制動(dòng)的安全可靠。但這種制動(dòng)方式應(yīng)用于汽油發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí),必須在化油器和進(jìn)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(dòng)。這比柴油機(jī)排氣制動(dòng)器結(jié)構(gòu)復(fù)雜,效果也較差,實(shí)際應(yīng)用較少。另外,排氣制動(dòng)會(huì)使車輛行駛時(shí)的噪音有較大增加。
這種輔助制動(dòng)裝置在我國(guó)應(yīng)用較早,應(yīng)用也比較廣泛。國(guó)內(nèi)許多載重汽車廠家都采用過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)排氣制動(dòng)。
2.液力緩速器
液力緩速器是通過(guò)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)液體轉(zhuǎn)動(dòng),使液體的動(dòng)能增加,然后沖擊定子上的葉片,造成動(dòng)能損失并轉(zhuǎn)化成為熱能,來(lái)消耗汽車的動(dòng)能,起到了制動(dòng)作用。液力緩速器適用于高速、大功率車輛;適用于長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)制動(dòng);提高下坡行駛速度;路面適應(yīng)性強(qiáng)。但液力緩速器結(jié)構(gòu)復(fù)雜;在低速時(shí)制動(dòng)能力差;體積和質(zhì)量較大;空轉(zhuǎn)時(shí)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(guó)ZF公司、VOITH公司和美國(guó)通用汽車公司等。其中前兩家公司在我國(guó)上海和和蘇州分別設(shè)有生產(chǎn)基地。國(guó)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(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能散發(fā)掉,從而實(shí)現(xiàn)減速和制動(dòng)作用的裝置。
特點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,生產(chǎn)制造成本不高;制動(dòng)力矩范圍廣,可達(dá)4003300N·m,適合于各種型式(5-50t)的車輛沙向應(yīng)時(shí)間短(僅有40ms,比液力緩速器的響應(yīng)快20倍),無(wú)明顯時(shí)間滯后;工作時(shí)噪聲很??;車輛在低速運(yùn)行時(shí),也可產(chǎn)生較高的制動(dòng)力矩;制動(dòng)力矩的大小可以通過(guò)控制勵(lì)磁電流來(lái)調(diào)節(jié),易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制;另外還具有故障率低,維修方便,可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。但體積較大,質(zhì)量較大;制動(dòng)減速能力和使用時(shí)間長(zhǎng)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(jìn)行勵(lì)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(gè)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(pán).式兩種類型,盤(pán)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(shí)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(huì)產(chǎn)生過(guò)熱,能持續(xù)不斷保持制動(dòng)力的穩(wěn)定性和持久性;在高速范圍內(nèi)制動(dòng)力也不會(huì)降低,且傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速越高,制動(dòng)力越大。保養(yǎng)簡(jiǎn)單、,只需定期檢查空氣間隙即可。磁鐵周向轉(zhuǎn)動(dòng)式永磁式緩速器結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕,是目前國(guó)外市場(chǎng)開(kāi)發(fā)的主流產(chǎn)品。 但永磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)有限,故所產(chǎn)生的制動(dòng)力矩較?。徊荒芴峁┐笮〔煌闹苿?dòng)力矩;因采用永磁稀土材料,目前價(jià)格較貴;散熱效果差。
目前國(guó)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(guó)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(jìn)口件,目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有廠商在生產(chǎn)永磁式緩速器產(chǎn)品。
5.自勵(lì)式緩速器
自勵(lì)式緩速器是一種無(wú)需外接電源,具有自發(fā)電功能的輔助制動(dòng)裝置。這種緩速器能夠把汽車的慣性轉(zhuǎn)化為制動(dòng)力矩來(lái)克服慣性,也就是利用慣性來(lái)發(fā)電,然后形成勵(lì)磁磁場(chǎng),進(jìn)行緩速制動(dòng)。自勵(lì)式緩速器的主要由定子、轉(zhuǎn)子、控制器及驅(qū)動(dòng)器四個(gè)部分組成。
該緩速器綜合了上述緩速器的優(yōu)點(diǎn),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(wú)須增加或加大汽車發(fā)電機(jī)和蓄電池;它可以把汽車的J質(zhì)性轉(zhuǎn)化為制動(dòng)力矩來(lái)克服慣性,從而節(jié)省能量,因而減少磨損;安裝、維護(hù)簡(jiǎn)單;環(huán)保。但自勵(lì)式緩速器產(chǎn)生的磁場(chǎng)有限,故所產(chǎn)生的制動(dòng)力矩較?。恢圃旃に嚤容^復(fù)雜;散熱效果比較差。 目前國(guó)外生產(chǎn)自勵(lì)式緩速器的廠家主要是日本的五十鈴/住友(ISUZU/SUMITOMO)等。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)和研制自勵(lì)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(yáng)州洪泉實(shí)業(yè)公司、揚(yáng)州華露機(jī)電有限公司等。
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