發(fā)布時間：2020-08-14所屬分類：工程師職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：礦用自卸車雖然也是礦用自卸車中的一種,但是由于其特殊的使用工況使得它與公路汽車有很多不同之處。礦用自卸車載重量多,雖然速度不是很快,但是行駛環(huán)境相當(dāng)惡劣,礦區(qū)普遍存在路面附著條件差、坡度陡,導(dǎo)致礦用自卸車的行駛安全問題就顯得尤其重要。制動
摘要：礦用自卸車雖然也是礦用自卸車中的一種,但是由于其特殊的使用工況使得它與公路汽車有很多不同之處。礦用自卸車載重量多,雖然速度不是很快,但是行駛環(huán)境相當(dāng)惡劣,礦區(qū)普遍存在路面附著條件差、坡度陡,導(dǎo)致礦用自卸車的行駛安全問題就顯得尤其重要。制動系統(tǒng)是保證礦用自卸車行駛安全的重要系統(tǒng)之一,輔助制動系統(tǒng)也當(dāng)然是必不可少的。其中由發(fā)動機(jī)提供制動阻力的就是比較常用的一種方式。
關(guān)鍵詞：礦用自卸車;發(fā)動機(jī);輔助制動
概述
礦用自卸車是在礦區(qū)使用的一種非公路車輛，長期在礦區(qū)工作，由于坡度大，載重多，制動系統(tǒng)頻繁使用而出現(xiàn)高溫制動失靈等故障。表1為礦用自卸車出現(xiàn)事故的主要原因,從事故原因分布來看,導(dǎo)致事故的主要原因有制動失效、違章超車、違章轉(zhuǎn)彎、超速行駛等。制動失效在急彎陡坡占到了34%的比例。
對于常見的行車制動鼓式制動器,長時間剎車帶來溫度上升后制動,性能出現(xiàn)下降,主要表現(xiàn)在磨損率的快速上升和摩擦系數(shù)的降低上。從鼓式制動器平均磨損率和鼓式制動器平均磨損系數(shù)隨制動器溫度變化中溫度對兩者的影響較大。溫度升高行車制動效果變差,容易發(fā)生制動失效的事故。所以尋求一種新型的制動方式尤為迫切。
1發(fā)動起輔助制動系統(tǒng)的產(chǎn)生背景
在1931年的8月份,康明斯先生為證明柴油機(jī)的價值,和他的幾個伙伴駕駛其大名鼎鼎的"印第安納"卡車穿越整個美國,在一次汽車下長坡時,行車制動器突然失靈,而前方是一條正在通過火車的鐵軌。所幸運(yùn)的是卡車及時停住了,沒有和火車相撞。這次意外使康明斯先生差點(diǎn)失去生命。康明斯先生想法:上坡時發(fā)動機(jī)可以給礦用自卸車提供牽引力,同樣在礦用自卸車下坡時發(fā)動機(jī)也可以給礦用自卸車提供制動力。在1955年,康明斯先生就開始根據(jù)自己的想法研究發(fā)動機(jī)制動器。6年后,第一套安裝在康明斯NH系列發(fā)動機(jī)上的發(fā)動機(jī)制動器研制成功。
2發(fā)動機(jī)輔助制動系統(tǒng)的分類及原理
發(fā)動機(jī)輔助制動按照技術(shù)類別,可以分為排氣制動、泄氣制動、缸內(nèi)制動、高效制動等4種主要形式;高效制動屬于特殊意義上的缸內(nèi)制動,它突破了現(xiàn)有柴油機(jī)4個沖程制動一次的局限,實現(xiàn)4個沖程制動兩次,從而產(chǎn)生更高的制動功率。
排氣制動是指只采用排氣蝶閥,并依靠排氣背壓升高帶來的排氣阻力產(chǎn)生制動功率。它的優(yōu)點(diǎn)是安裝方便、成本低;缺點(diǎn)是制動功率小,蝶閥故障率高,適合中小型發(fā)動機(jī)使用。例如濰柴一些小排量柴油機(jī)正是采用類似的制動形式。
所謂排氣制動,就是將發(fā)動機(jī)變?yōu)橐慌_空氣壓縮機(jī)，將對外輸出動力變?yōu)橄膭恿Α．?dāng)駕駛員打開排氣制動操作桿時, 安裝在排氣管上的的蝶閥關(guān)閉堵住排氣歧管,同時噴油器會停止噴油,使排氣歧管內(nèi)的壓力迅速升高到4-6個大氣壓,此時發(fā)動機(jī)給礦用自卸車提供的就是阻止礦用自卸車向前運(yùn)動的阻力,不斷消耗礦用自卸車行駛的動能,從而達(dá)到使礦用自卸車減速的目的。
泄氣制動,大家就比較熟悉了,濰柴的WEVB就是其中的杰出代表。
EVB是英文ExhaustValveBrake的字母縮寫,譯為"排氣門制動,"W"代表"Weichai"。WEVB排氣門制動是建立在傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)排氣制動基礎(chǔ)之上。當(dāng)?shù)V用自卸車在下坡時,駕駛員打開排氣制動開關(guān),安裝在排氣管上的蝶形閥立刻關(guān)閉, 發(fā)動機(jī)在礦用自卸車重力(或慣性力)的拖動下繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，排氣管內(nèi)的排氣壓力可增加到足以使處在進(jìn)氣沖程中，活塞位于下止點(diǎn)附近那個氣缸的排氣門被相鄰氣缸的活塞所推出的廢氣產(chǎn)生的壓力波打開。WEVB系統(tǒng)就是利用排氣門在制動過程中被壓力波自動打開的現(xiàn)象，通過使排氣門在發(fā)動機(jī)制動過程中，在壓縮沖程以及隨后的做功沖程中，始終保持打開一個開度，增加發(fā)動機(jī)內(nèi)進(jìn)氣、排氣、壓縮等行程的功率損失，來提高發(fā)動機(jī)的制動效率。
缸內(nèi)制動,是控制排氣門在壓縮沖程活塞接近上止點(diǎn)的時候開啟,發(fā)動機(jī)在壓縮缸內(nèi)空氣時所產(chǎn)生的能量被釋放到排氣系統(tǒng),產(chǎn)生制動功率。它的優(yōu)點(diǎn)是制動功率大,缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜。目前新一代的柴油機(jī)大多采用了缸內(nèi)制動,玉柴VVEB良馬制動器就是其中的優(yōu)秀代表。
VVEB(Variable Valve Exhaust Brake)——可變氣門排氣制動器。VVEB根據(jù)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速對排氣門開度根據(jù)轉(zhuǎn)速的變化而變化,排氣門開度隨發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速高而變大,隨發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速低而減小,實現(xiàn)精確的動態(tài)調(diào)整,使發(fā)動機(jī)實現(xiàn)理想的制動效果。
VVEB制動器制動原理:VVEB良馬制動器是在發(fā)動機(jī)所有四個沖程中都使排氣門留有一定的開度。在做功沖程時,由于排氣門有一定的開度,氣缸無法形成密閉空間,因此就無法形成缸內(nèi)高壓,這時的發(fā)動機(jī)所提供的動力小于礦用自卸車由于下坡產(chǎn)生的慣性力,因此發(fā)動機(jī)此時相對于礦用自卸車來說是做負(fù)功,給礦用自卸車提供制動功率。
VVEB制動器性能特點(diǎn):VVEB制動器:通過可變氣門升程來提高低速制動力。礦用自卸車在下長坡使用VVEB制動器,可以減少剎車次數(shù),有效的減少了礦用自卸車行車制動器的磨損,減少了由于行車制動器長期工作發(fā)熱引起的剎車失靈等事故;同時因減少了剎車次數(shù)也就減少了行車制動系統(tǒng)和輪胎的磨損,延長更換周期、減少礦自卸車的運(yùn)行成本。
圖1是載重30T下坡對比:實線是常規(guī)排氣制動并腳踩剎車(共剎四次)虛線是使用VVEB,不用踩剎車。雨天路滑采用VVEB減速可有效防止方向偏而出現(xiàn)重大安全問題。
使用VVEB可提高發(fā)動機(jī)使用壽命:與傳統(tǒng)單獨(dú)使用排氣制動或其它主機(jī)廠制動器不同,VVEB工作時避免出現(xiàn)因排氣背壓升高而導(dǎo)致排氣門反跳而損壞發(fā)動機(jī)。
使用VVEB:提高整車制動力55%,不用頻頻踩剎車減速,不用增加附加水箱來淋剎車彀,提高駕駛舒適性; 大幅降低整車剎車系統(tǒng)磨損,減少因剎車造成輪胎損壞。
VVEB低速制動功率大,比國內(nèi)其它發(fā)動機(jī)制動器低速扭矩大10%以上,可減少下坡?lián)Q擋頻次,提高駕駛舒適性; 不用擔(dān)心下長坡長時間踩剎車而導(dǎo)致剎車失靈。
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3結(jié)論
本文通過對礦用自卸車幾種發(fā)動機(jī)輔助制動系統(tǒng)的介紹,可以讓我們對礦用自卸車發(fā)動機(jī)輔助制動系統(tǒng)有一個全面的認(rèn)識。隨著礦用自卸車在施工作業(yè)上的廣泛使用,對于礦用自卸車發(fā)動機(jī)輔助制動系統(tǒng)的研究勢在必行。發(fā)動機(jī)輔助制動系統(tǒng)對于礦用自卸車施工作業(yè)起著至關(guān)重要的作用,可靠的制動系統(tǒng)好比礦用自卸車的根基,同時發(fā)動機(jī)輔助制動系統(tǒng)的作用也是至關(guān)重要的,所以研究和發(fā)展輔助制動系統(tǒng)對于礦用自卸車來說具有重要意義。——論文作者：廖訓(xùn) 呂強(qiáng)榮
