闭式液压驱动飞机牵引车行车制动系统试验研究.pdf

Hv d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e a l s ， NO ． 5 ． 2 01 1 闭式液压驱动飞机牵引车 行车制动系统试验研究 温 琦 武铁 军 田贺红 闰洪峰 陈文科 J g 京金轮坤天特种机械有限公司， 北京 1 0 0 0 8 3 摘要 以某型新研 制的闭式 液压驱动飞机牵引车为研究对象 ， 分析 了液压 系统作 为车辆行车制动系统的性能特点及存在 的问题 ， 通 过对几种典型制动工况下车辆实际制动距 离的比较 ， 以及对转速 、 压力等系统参数 的在线测试 ， 进一步 掌握 了液 压系统制动 、 鼓式制动 及多片式制动作为车辆行车制动系统时的制动效果 和工作参数 ， 同时验证 了飞机牵引车行车制动系统设计 的有效性 。 关键词 飞机牵引车 ； 液压系统制动 ； 行车制动系统 ； 鼓式制动 ； 中图分类号 T H 6 9 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 1 0 5 - 0 0 3 9 - 0 4 WE N Q i B e i j i n g Te s t a n d Re s e a r c h f o r t h e S e r v i c e Br a ke S y s t e m o f t h e Cl o s e d Hy d r a u l i c Dr i v e n Ai r c r a f t To w Tr a c t o r WU T i e ffu n T I A N He h o n g Go l d e n W h e e l S p e c i a l Ma c h i n e C o ． ， Y A N H o n g - f e n g C HE N We n - k e L t d ． ，B e i j i n g 1 0 0 0 8 3 ，C h i n a Ab s t r a c t T a k i n g a n e wl y d e v e l o p e d c l o s e d h y d r a u l i c d riv e n a i r c r a f t t o w t r a c t o r f o r t h e s t u d y ， perf o r ma n c e c h a r a c t e r i s t i c s a n d e x i s t i n g p r o b l e ms o f t a k i n g the h y d r a u l i c s y s t e m a s t h e s e r v i c e b r a k e s y s t e m w e r e a n aly z e d ．Th e a c t u a l b r a k i n g d i s t a n c e s o n s e v e r al d i ff e r e n t t y p i c al w o r k c o n d i t i o n s we r e c o mp a r e d ， a n d t h e r o t a t i o n s pe e d a s w e l l a S th e s y s t e m p r e s s u r e we r e t e s t e d o n l i n e ， t o f u r t h e r u n d e r s t a n d t h e b r a k i n g e ff e c t a n d o p e r a t i n g p a r a me t e r s o f t h e h y d r a u l i c s y s t e m b r a k e ，t h e d r u m b r ake a n d t h e mu l t i d i s c b r a k e ， a n d t o v e r i f y t h e e f f e c t i v e n e s s o f t h e b r a k e s y s t e m o f t h i s a i r c r aft t o w t r a c t o r ． Ke y W o r d s a i r c r a f t t o w t r a c t o r ；,h y d r a u l i c s y s t e m b r a k e ；s e r v i c e b r a k e s y s t e m；d r u m b r a k e O 引言 采用闭式液压驱动的车辆 ， 其液压系统 回路 的进 、 出口两端都可以输出功率 。在牵引工况下 ． 能量由发动 机输出 ， 经泵 、 马达 ， 然后经过车轮或履带最终传至地 面。在车辆减速或下坡滑行时 ， 功率传输与牵 引相反， 泵和马达将发动机的制动能量传输给车辆 。制动能量 反向传输是闭式液压 系统的固有特性 。在液压泵未脱 离功率传递 排量不为零 的状态下 ， 液压系统的制动 能力 实质 为 发动 机 的制 动能 力 ， 在 泵排 量 为零 时 ， 由液 压管路 中的密封油液来制动 ， 即马达制动。【 l J 因此闭式液压驱动的车辆除了可以采用传统的鼓 式和盘式等机械摩擦制动方式外 ，其系统本身也具备 制动功能 ， 仅通过油门就可 以实现车辆 的起动 、 加速 、 减速及制动停车等动作。当然在产品设计时 。 还需要考 虑相关标准规范及实际工况对行车制动系统的具体性 收稿 日期 2 0 1 0 1 2 0 5 作者简介 温琦 1 9 8 1 一 ， 男 ， 博士 ， 研究方向 特种车辆。 能要求 ， 液压 系统制动过程的影响因素众多， 最终必须 通过样车试验来核实其 制动能力 ，否则应设置其它独 立的行车制动系统。p 3 1 1 飞机牵引车行车制动系统设计要求 根据技术要求及通行安全 。采用液压传动的行走 机械与常规机械一样 ， 需要具备行 车制动 、 驻 车制动和 应急制动等 3套制动系统 。它们的操纵装置必须是彼 此独立的。I4 1 行车制动系统应能在车辆的所有运行状态 下发挥作用 ， 它首先用以使运动中的车辆减速 。 继而在 必要时使车辆完全停止运动。车辆对行走制动系统的 主要要求包括 第一 ． 在车辆运动的整个速度范围内均 能产生足够 的制动阻力 ， 使车辆减速直至停 车 ； 第二 ， 具有足够的耗能或贮能容量来 吸收车辆的动能； 第三 ， 行走制动装置的作用必须是渐进 的； 第 四， 行走制动系 统的操纵功能必须是独立的，不应受其它正常操纵机 构的影响，不能在离合器分离或变速器空档时丧失制 动能 力 。 39 液 压 气动 与 密 封 ／ 2 0 1 1年 第 5期 对于飞机牵引车 ， 由于操作对象的特殊性 ， 国内外的相 关标准规范中对飞机牵引车的行车制动系统还有一些 更严格的要求 ， 总结归纳如表 l 所示。 表 1 飞机牵引车行 车制动 系统相关标 准要求 表 中 G J B为我国军用标准相关要求 ， MH为我国民 用航 空标 准相 关 要求 ， A H M 为 国际 航 空交 通协 会 机 场 操作规范相关要求 ， “ 、 v ／ ”表示有相关条文要求 ， “ 一 ” 表 示无相关条文要求 。 根据表中的相关要求 ，飞机牵引车在进行行车制 动系统设计时还面临一些问题 ，首先在规定牵引车制 动平 均减 速度 时 没有 明确车 速 范 围 ， 但在 实 际情 况 中 ， 对于车速较低的牵引车 ， 其制动距离 比较短 ． 平均减速 度没有必要也较难达到 2 ． 5 m ／ s ； 另外 ， 标准规范中对液 压系统制动作为行车制动使用的情况没有 明确规定 ， 所以从原则上说 ， 只要能满足相关要求 ， 液压系统制动 是可以用于飞机牵 引车的行走制动系统的。 对 于上 述两 个 问题 ．在 德 国交通 工 具及 设备 使 用 者职业联合会航空业安全法规 V B G 8 7中有相 关的规 定 1 带有驱动装置的飞机地面支持设备必须设计 有制动系统并能够通过该系统安全停车。行车制动系 统平 均减 速 度不小 于 2 ． 5 ri d s ， 或 制 动因数 不小 于 4 0 ％。 如果设备的设计最高速度不超过 3 0 k m ／ h ，平均减速度 不小于 1 ． 5 m ／ s ， 或制动因数不小于 3 0 ％就足够了。 2 液压驱动系统可以作为行车制动 系统 ， 但前提 是 在 系统 回路 中 没有 短 路 阀 或短 路 阀 无 法 直接 操 作 ， 例如 安装 在发 动机机 罩下 面 。 本文 研 究对 象 的 液压 系统 中设 计有 短路 阀 滑 行 阀 ， 且 驾 驶 员 在 驾驶 位 上 就 可 以进 行 操 作 ， 所 以设 计 了独立的鼓式制动器结合液压系统制动使用 ，这样就 避免了驾驶员误操作造成行车制动系统失效的情况发 生 。 2 液压 系统测试状态说 明 该 型 牵 引车 的液 压 系统原 理 如 图 l所示 ，由一 个 变量柱塞泵 、 2个 内曲线马达及冲洗阀等构成闭式回路 系统 ， 柴油机与变量柱塞泵组成动力装置 ， 采用 自动控 制方式 ，利用发动机转速变化 自动控制变量柱塞泵的 排量 ， 以实现车辆 的牵引力特性和调速特性。通过控制 变量柱塞泵上的电磁阀的通断来决定泵斜盘的偏转方 向， 达到改变油流的方向， 从而实现车辆的前进 、 倒退。 为 了扩 大速 度 调节 范 围 ，同时 兼顾 满 载 和空 载牵 引力 的不同 ， 系统在泵变量调节基础上 ， 选用了双排量液压 马达 ， 以便在更大的范围内进行载荷与速度的调节。【 图 1 飞 机 牵 引 车 液压 系统 原 理 及 测 点 分 布 牵引车设置了鼓式制动器和多片式制动器分别作 为行车制动和驻车制动 ， 由单独齿轮泵供油 ， 通过充液 阀 、制动 阀最终作用于装在后轮液压马达上的鼓式制 动器和多片式制动器。多片式制动器具有加压时放松 、 失压 时制 动 的特 性 ．在 故 障造 成 液压 驱 动系 统失 压后 可实现 自动驻车保护。系统设计有手动液压泵 ， 在液压 系统失效时提供解脱驻车制动的液压动力。多片式制 动器在紧急情况下还可以作为应急制动系统使用【 B 】 。 为 了比较几种制动方式的工作 效果及性能参数 ， 对几种典型制动工况下的制动距离及系统转速 、压力 等参数进行 了在线测试 ，测点分布及说明见图 1 和表 2 采用的测试设备为多通道液压系统检测仪 ，如图 2 所示 ．其硬件配置主要包括阿尔泰 U S B 2 0 1 5数据采集 卡 、美国 A D后级电压放大电路 A D 6 2 2及广州森纳士 2 4 V传感器 ，可同步实现 1 6个模拟输入通道和 3路定 时计 数通 道 的数 据采 集 。 Hv d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e a l s ， NO ． 5 ． 2 0 I 1 表 2测试点 说明及标识 图 2多 通 道 液 压 系 统 检 测 仪 及 检 测 对 象 3 制动工况测试与分析 在空载高速和重载低速两种工况下 ，分别对液压 系统制动和鼓式制动两种情况进行了在线测试 ，制动 距离测试结果如表 3所示 ，系统参数测试数据结果分 别如 图 3 一 图 6所 示 。 表3不 同 工 况 下 的 制 动 距离 图 3 空载高速档液压系统制动工 况测试 ， ， s 图4空载高速 档鼓式制动工况测试 图 5重载低速档液压系统制动工况测试 图 6重 载低 速 档 鼓 式 制 动 工 况 测 试 图 3是飞机牵 引车在空载高速档下从静止起 步 、 加速直至最高稳定车速后 ， 迅速松开油门 ， 使牵引车在 液压系统制 动作用下制 动停车 ；图 4中的工况 与图 3 基本相同， 只是在松开油门后迅速踩下制动踏板 。 使牵 引车在鼓式制动作用下停车。从测试结果曲线可知发 动机的怠速约为 1 2 0 0 r ／ mi n ， 在油门最大情况下 ， 发动机 转 速约稳定在 2 8 0 0 r ／ m i n ，闭式 系统 补油泵压力约为 2 0 b a r ，牵引车启动时主泵出油 口压力迅速从 2 0 b a r 提 升 并稳定 在 9 0 b a r 左右 。 比较 图 3和 图 4可知 ， 在 系统 制动情况下 ，主要是依靠主泵 回油 15建立压力并产生 制 动力 ， 该 压 力 达到 了 1 5 0 b a r ， 在 回油 口压 力 建立 的 同 时主泵 出油 口压力迅速降低， 没有 出现压力震荡现象 ； 在鼓式制动情况下 ，马达转速在制动鼓产生的制动扭 矩作用下迅速降低 ，使主泵 出油 15也就是马达进油 口 压力迅速达到 3 0 0 b a r ， 此时制动鼓内压力约为 1 0 0 b a r 。 另外在鼓式制动情况下 ， 系统制动也是起作用的 ， 从图 4中可知 ， 松开油 门和踩下制动踏板之间 ， 主泵 回油口 也建立 了 8 0 b a r 左右的压力， 只是作用时问很短。 图 5和 图 6是 重 载 低 速 档 工 况 下 的测 试 结 果 。 与 空载高速工况相 比， 虽然其负载增大， 但 由于马达排量 也增大了一倍 ，所以最高稳定车速下 主泵出油 口压力 及发动机转速变化不大 ，鼓式制动作用下主泵出油 口 建 立 的压 力 降低 为 2 0 0 b a r ，同时 主泵 回油 口建立 的反 向制动压力也有所降低 。 总的来说 ， 鼓式制动作用下的制动距离更短 ． 而且 这种优势在高速工况下更为明显。液压系统制动相 比 鼓式制动作用更为柔和 ，造成的系统压力 冲击和振荡 较小 ， 是通常使用情况下的首选制动方式。 为了验证多片式制动器在紧急情况下作为行车制 动使用时的效果 ，在牵引车静止状态下进行了驻车制 41 液 压 气 动 与 密 封 ， 2 0 1 1年 第 5期 翻卷机液压系统改进 商 融 张 国强 何天庆 鞍钢股份公 司冷轧厂 ， 辽宁鞍山 1 1 4 0 0 0 摘要 通过对 翻卷机液压系统改进 ， 降低 了翻卷机设备事故 ， 消除 了安全隐患， 使翻卷机稳定运行。 关键词 翻卷机 ； 液压回路 ； 比例阀 中图分类号 T H1 3 7 ． 1 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 1 0 5 -4 0 4 2 - 0 4 Hy d r a u l i c S y s t e m I mpr o v e me n t o f Hy d r a u l i c S y s t e m o n Tu rn e r S HANG Ro n g Z HANG G u o -- q i a n g HE T i a n - q i n g An g a n g S t e e l C o m p a n y L i m i t e d C o l d S t ri p Wo r k s l ， An s h a n 1 1 4 0 0 0 ， C h i n a Ab s t r a c t T h mu g h t t h e h y d r a u l i c s y s t e m i mp r o v e me n t o f h y d r a u l i c s y s t e m o n t u r n e r ,we d e c r e a s e t h e E q u i p me n t ’ a c c i d e n t ， a n d remo v e t h e h i d d e n d a n g e r , a n d ma k e the t u r n e r s a b l e o p e r a t i n g ． Ke y W o r d s t u r n e r ； c i r c u i t ； p r o p o r t i o n a l v a l v e 0 前言 在冷轧生产中，翻卷机对钢卷运输及生产工艺要 收稿 日期 2 0 1 0 - 1 2 2 7 作者简介 商M 1 9 7 6 一 ， 男， 大学本科 ， 工程师 ， 现从事流体传动与控制 方 面的工作 。 动工况测试 见图 7 。首先拉起驻车制动手柄 ， 然后挂 档加油门直至最大 ， 再松油门， 最后放下驻车手柄。测 试结果如图 7所示 ， 从测试结果可知 ， 在油门最大的情 况下 ， 主系统压力达到了设计峰值 3 5 0 b a r ， 此时牵引车 仍然静止 ， 可见驻车制动力大于牵引车驱动力。 图 7静 止 状 态 下 的 驻 车 制 动工 况测 试 4 结束语 在低速情况下 ，液压系统制动与传统的鼓式制动 等机械摩擦制动方式的制动效果相差不大， 而且制动更 为柔和， 可以作为行车制动使用 ， 但在设计时需要考虑 短路 阀等能引起系统制动作用失效的类似装置的布置 ， 应该放置在驾驶员不能直接操作的地方。 本文研究的飞 4 2 求是必不可少的 ， 钢卷在进入罩式炉前为卧式放置， 由 于罩式炉退火工艺要求钢卷为立式放置 ，钢卷在罩式 炉装炉前必须经过翻卷机翻卷处理 。吊车才能将立式 钢卷吊送退火炉台上装炉， 来完成生产要求 。由于我厂 翻卷机液压系统经常出现故障 ，严重影响机组生产运 行 ， 并造成很大的设备隐患和安全隐患 ， 为此， 我们对 机牵引车 。 设计了独立的鼓式制动系统与液压系统制动 结合使用 ， 在紧急情况下 ， 多片式驻车制动器还可以作 为行车制动使用 ， 完全满足标准规范的相关要求。 参考文献 [ 1 】 姚怀新． 工程机械底盘液压驱动装置性能分析 1 4 【 J 】 ． 筑路机 械与施 工机械化 ， 2 0 o 5 1 ． 【 2 】 齐涛， 杨光． 静压驱动系统松油门制动的研究和改进【 J 】 ． 液压 气动与密封。 2 0 1 0 1 】 ． f 3 】3 李 建 科 ． 全 液 压 平地 机 行 车制 动液 压 系统 f J 】 ． 建筑 机 械 ， 2 0 0 8 3 ． [ 4 ] 王 意． 静液压 传 动工程 机 械的 制动 系统【 J 】 ． 工 程机 械 ， 2 0 0 0 1 ． 【 5 】 王志， 种洋， 闫洪峰等． 飞机牵引车液压行走驱动的试验分析 [ J 】 ． 车辆与动力技术 ， 2 0 0 6 4 ． 【 6 】 洪曼， 方宪法， 王志等． 无杆飞机牵引器液压行走系统的试验 分析【 J 】 ． 液压气动与密封， 2 0 1 0 3 ． 【 7 】 程振东 ， 田晋跃 ． 飞机牵引 车全 液压制动 系统 动态性能分析 [ J 】 ． 专用 汽车， 2 0 0 5 2 ． 【 8 】8 徐荣滨． 多盘摩擦式液压制动器 的设计计算【 J 】 ． 液压气动与密 封 。 2 0 0 9 3 ．