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4 结束语 利用电磁振动原理 ，设计了一种新型混凝土电 磁振动棒 ， 具有重量轻 、 机械功率损耗小 、 成本低等 优点 。对其进行了动力学分析 ，为振动棒 的 Ma t l a b ／ S i mu l i n k仿 真 提 供 了 理 论 依 据 。 通 过 Ma t l a b ／ S i m u l i n k 仿真验证其动力学特性， 仿真结果证明 了电磁振动棒机械结构设计的可行性 。目前该产品 样机正处于工业设计阶段。 参考文献 [ 1 】王 海 清 ． 电 磁 直 插 式 振 动 棒 中 国 ， 8 7 2 0 4 2 0 5[ P ] ． 1 98 7- 05-1 1 ． 【 2 】 S h a a b a n A M， G e s u n d H ． S p l i t t i n g t e n s i l e s t r e n g t h o f s t e e l f i b e r r e i n f o r c e d c o n c r e t e c y l i n d e r s c o n s o l i d a t e d b y r o d d i n g o r v i b r a t i n g [J ] ． A C I M a t e r i s l s J o u rna l ， 1 9 9 3 4 3 6 6 3 6 9 ． [ 3 】王文娟． 机械振动分析的 Ma t l a b ／ S i m u l i n k 仿真研究叫． 现代电子技术， 2 0 0 6 2 4 4 6 4 8 ． [ 4 】S h a n mu q a n t h a n U ，G o v a n t h a n a n R ． Mo d e l i n g a n d d y n a m i c s i m u l a t i o n o f I C e n n e d r i v e p e r m a n e n t m a g n e t g e n e r a t o r u s i n g Ma t l a b ／ S i m u l i n k f o r h y b ri d b a c k e d v e h i c l e[ C 】 ． I CEHV， 2 0 06． [ 5 ]戴琳， 候文， 徐熙文． 电磁学及其应用I MI ． 北京 中国电力 出版社 ， 1 9 9 8 ． 【 6 ]聂小武． 电工纯铁熔模铸造技术及缺陷防止阴． 机械工 人 热加工 ， 2 0 0 5 f 1 2 6 3 - 6 6 ． 通信地址江苏徐州 中国矿业大学机电学院硕 0 8 2班 2 2 1 1 1 6 收稿 日期 2 0 0 9 0 9 0 2 王松林 广西柳工机械股份有限公司 摘要 全液压制动系统与湿式制动器在装载机上的使用已经越来越广泛， 二者匹配的优 劣对整车的制动安全性、 操作舒适性都有着重要的影响。从市场反馈的情况来看 ， 某 4 0系列轮 式装载机在制动时， 点刹过于灵敏， 制动冲击偏大， 影响操作的舒适性。分析出现这种弊病的原 因， 对全液压制动阀与湿式制动器的匹配进行了优化设计 ， 并进行刹车试验 。 试验结果 与分析计 算结果相符， 从而成功地解决了这一问题。 关键词 全液压制动系统 ； 湿式制动器； 匹配 全液压制动系统与湿式制动器在装载机上已经 普遍使用， 因其可靠性高、 免维护等优点， 这一配置 将逐渐成为标准配置 ，但部分机型制动效果需要进 一 步优化。 从市场反馈情况来看 ， 某 4 0系列装载机在制动 时 ， 点刹过于灵敏 ， 制动冲击偏大， 影响操作舒适性 。 现将解决的过程分析如下。 所谓点刹 ，是指用户在减速但又不使整车停止 时的一种半制动操作 ，这时整车应随刹车踏板行程 的增加而减速 ， 不应立即被刹死。 如果轻轻一踩制动 踏板， 整车就立即停止， 司机就会在惯性力的作用下 向前冲击而感觉不适。 这种隋况， 往往是由全液压制 作者简介 王松林 1 9 7 9 一 ， 河南信阳人， 工程师， 学士， 研究方向 工程机械设计。 一 3 0 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 动系统脚制动阀的压力上升与湿式制动器产生的制 动力矩上升不相匹配引起的。 该 4 0系列装载机制动系统应用某制动阀的特 性 曲线如图 1 所示 。 旧 垒 ＼ 臀 幕 0 4 8 1 2 1 6 2 0 制动踏板角度／ 。 图 1 制动阀特性 曲线 曲线由两条斜线组成 ，斜率发生突变时的压力 为 2 ． 3 MP a ， 基本上也是执行点刹时的制动压力。也 就是说 ， 要使制动平稳 ， 则在制动压力达到 2 ． 3 MP a 以前 ，制动器提供 的制动力矩不能大于或太接近装 载机完全制动所需要的力矩。 1 行车需要的制动力矩确定 s M 1 式中 s 制动安全系数 ； 制动器所能提供的制动力矩， N m； 整车制动需要的制动力矩， N m； G a 1 r k 2 式中 G整机工作质量， k g ； a l 制动减速度 ， m ／ s ； r k 车轮滚动半径 ， m； 回转质量换算系数 ， 近似取 1 ． 1 。 经计算 ， M 3 1 5 7 9 N m。 2 制动器提供的制动力矩确定 制动器的结构如图 2所示 。 四轮制动器所产生的制动力矩应大于或等于整 车制动所需要的力矩 ， 即 M 4 F r t j r t d 一 1 r e i a ≥Mc 3 式中 n __一每个制动器中静摩擦盘片数； 1 ． 从动片2 ． 主动片3 ． 活塞4 ， 6 ． 密封圈 5 ． 内齿圈7 ． 回位弹簧 图 2 湿式制动器结构 。广每个制动器 中动摩擦盘片数 ， 一般取 n __ n d 1； 厂一 动 、 静摩擦盘问的摩擦系数 ； i 驱动桥主减速器传动 比； i 驱动桥轮边减速器传动比； F摩擦盘上的压紧力 ， N； F P aA d - _ 4 式 中 怍用在摩擦衬块上的压力 ， MP a ； A厂一 摩擦盘有效面积 ， m； ’ 7 A d ---- - T r R 2 - R 1 5 式 中 ， ， 『 - 一 摩擦盘的内径、 外径 ， m； 由结构布置 和摩擦盘生产厂家产品的尺寸系列 决定 ； 卜制动器活塞 回位弹簧作用 力 ，一般取 0． 1 F， N； r 摩擦盘当量摩擦半径 ， m； 假设摩擦盘均匀受力 ， 可按下式计算 re 著 学 6 式 中 r摩擦盘的内外径之 比， 可按下式计算 y 7 综合以上公式计算， 当制动踏板转动角度为 1 O 。 时， 四轮所产生的制动力矩 3 0 1 0 7 N m， 制动安 全系数 S 按下式计算 鲁 型 0 ．9 5 3 43 1 5 7 9 8 。 一 一 一 ’ 、 ” 一 31 2 O 8 6 4 2 O 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 上述计算结果表明 4 0系列装载机在进行点刹 制动 ， 当制动踏板转动 1 0 。 左右 ， 即制动油压达到 2 ． 3 MP a时，所产生的制动力矩几乎已经可以将整车完 全制动， 整车速度降低非常明显 ， 司机操作舒适性不 好。这是由制动力矩的变化率与制动阀压力的变化 率不相匹配引起 的， 有必要对此匹配进行优化。 有两 种方法进行优化 ，一种是改变制动 阀的压力上升曲 线特性 ， 使之与制动器力矩上升特性相匹配 ； 另一种 是保持制动阀不变， 调整制动器结构 ， 使制动力矩上 升与阀的压力上升相匹配。因制动 阀是系列装载机 的通用元件 ，很难因为某一种机型而改变它的特性 曲线 ， 所以， 在不改动制动阀特性及尽量少改动制动 器的条件下 ， 采用第二种方法 ， 即优化制动器动摩擦 盘的有效面积。 目前 ， 3 0系列 、 4 O系列 、 5 0系列 自制湿式制动 桥 、 5 0系列 Z F湿式桥 、 6 0系列不 同吨位的装载 机都有全液压制动系统与湿式制动器的匹配。就制 动舒适性效果而言 ， 部分机型较好 ， 部分机型需要进 一 步优化 ， 相关制动参数对比见表 1 。 表 1 部分机型的制动参数 参数 3 O系列 4 0系列 5 0系列 自制 5 0系Y O z v 6 0系列 制动压力 ／ MP a 6 6 6 6 6 制动器产生力矩 ／ N m 3 7 0 5 8 8 00 2 1 8 02 5 8 7 1 5 1 7 1 4 5 O 9 3 整车需要力矩 ／ N m 2 8 2 6 7 3 1 5 7 9 4 1 6 2 8 4 1 6 2 8 4 5 1 4 2 制动安全系数 1 - 3 3 1 2 ． 5 3 4 1 ． 9 2 8 1 ． 7 1 8 3 ． 1 7 2 从表 1中可以明显看出， 制动安全系数在 1 ． 3 1 ． 9之间是比较合适 的， 为安全起见 ， 大型机偏上限。 该 4 O系列装载机在达到系统稳定 的 6 MP a 制动压 力时， 安全系数已经达到了 2 ． 5 3 4 ， 前已叙及 ， 在系统 压力为 2 ． 3 MP a时的点刹压力下 ，安全系数就已达 到 0 ． 9 5 3 4 接近 1 ， 显然这样的匹配不够合理 。 对主 、 从动片的数量及有效面积进行优化后 ， 通 过校核计算 ， 改进设计如下 点刹减速时， 系统压力 为 2 ． 3 MP a ， Mz 2 4 4 6 3 N m， 安全系数 ．s a 0 ． 7 7 9 6 ， 制 动冲击明显减弱。 重新调整摩擦面积而改善制动冲击后 ，还要验 算新的制动力矩是否能够满足安全的制动性能要 求。 系统压力达到 6MP a 时， M 5 5 1 2 8N m， 验算在 此制动压力下 ，行驶速度为 3 2 k m ／ h时的制动减速 度 口 及制动距离 S 。 m ／ s 9 b ‘ D。 ‘ ／ k 2 S ／ } 0 。 m 1 0 式中 一制动器提供的制动力矩， N m； ， 一轮 胎 与水 泥路 面 的 附着 系数 ，一 般 一 3 2一 取 ／ z 0 ． 6 制动初速度，根据相关法规要求， v 3 2 km／ h； t l 制动系统滞后时间， s ； 对全液压制动系 统 ， 取 t l 0 ． 2 S 。 代人有关数据后 ， 可得 a 5 ． 2 2 6 I n ／ s 2 S 9 ． 3 3 7 m。 为了验证上述计算结果 ， 又进行了制动试验 ， 实 测起始制动车速为 3 1 ． 4 k m ／ h ， 制动距离为 9 ． 0 5 m， 与 上述计算结果所差无几。 结论 本次改进从全液压制动阀与湿式制动器 的匹配出发 ，从源头进行优化设计 ，成功解决 了问 题 ， 为今后的设计积累了一定的设计经验。 参考文献 【 1 ]G B 8 5 3 2 --1 9 8 7 轮胎式土方机械制动系统的性能 要求和试验方法[ s 】 ． [ 2 ]杨 占敏 ， 王智 明， 张春秋 ， 等． 轮式装载机【 M 】 ． 北京 化学 工业 出版社 ， 2 0 0 6 ． 【 3 ]吉林工业大学工程机械教研室编． 轮式装载机设计 【 M 】 ． 北京 中国建筑工业出版社， 1 9 8 2 ． 通信地址广西柳工机械股份有限公 司技术研究院传动件研 究所 5 4 5 0 0 7 收稿日期 2 0 0 9 0 9 0 6 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m
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