后驅(qū)三支點叉車濕式制動系統(tǒng)設計

劉棟

摘 要：介紹了后驅(qū)三支點叉車濕式制動系統(tǒng)的設計過程，重點闡述了根據(jù)整車設計的結構需求進行制動系統(tǒng)設計和理論計算的過程。

關鍵詞：后驅(qū)三支點叉車;濕式制動器;行車制動;駐車制動

0? ? 引言

濕式制動器因其制動摩擦片浸在封閉的油池中，可采用多摩擦片，而具有制動力矩大，外形尺寸小，散熱性好，環(huán)境適應性強，免維護等優(yōu)點，常集成于重載工程車的驅(qū)動裝置和制動系統(tǒng)中。

后驅(qū)三支點叉車是后輪驅(qū)動兼轉(zhuǎn)向的三支點叉車，前輪為從動輪，轉(zhuǎn)彎半徑小，適宜在較小的區(qū)域內(nèi)作業(yè)。干式制動器外形尺寸大，不利于小型化整車的布置，而濕式制動器可滿足整車小型化的要求。

1? ? 前輪制動器和前輪的安裝結構

圖1為安裝在車體一側的前輪濕式制動器1和前輪2的結構，為滿足整車小型化，首創(chuàng)性地采用分體式前輪濕式制動器，將制動器嵌入到前輪中，最大限度地釋放出車體內(nèi)部的空間，實現(xiàn)整車的小型化。

2? ? 前輪濕式制動器結構

圖2為前輪濕式制動器，采用多盤濕式制動摩擦片組和行星齒輪結構，制動器通過高壓油驅(qū)動制動分泵1，制動分泵1轉(zhuǎn)動推動頂桿2和壓盤3，使摩擦片4和隔片5壓緊并產(chǎn)生制動力矩，其中，摩擦片4與太陽輪6外齒套合，隔片5與齒圈7內(nèi)齒套合，隨著制動油壓不斷加大，最終使太陽輪6相對齒圈7停止轉(zhuǎn)動，制動了與太陽輪6和齒圈7同時嚙合的行星齒輪8，使行星齒輪架9停止轉(zhuǎn)動，行星齒輪架9與半軸10連接，車輪與半軸10連接，最終實現(xiàn)車輪制動。當制動油壓釋放后，復位彈簧11工作，使摩擦片4和隔片5分離，車輪又可自由轉(zhuǎn)動。

3? ? 行車制動系統(tǒng)設計計算

圖3為行車制動操縱系統(tǒng)，行車制動操縱系統(tǒng)由行車制動支架1、腳制動踏板2、制動總泵3、制動油管（右）4、制動油管（左）5組成。行車制動系統(tǒng)采用人力制動，踩下腳制動踏板2，推動制動總泵3中活塞，產(chǎn)生高壓油，通過制動油管（右）4、制動油管（左）5進入制動分泵，制動分泵工作實現(xiàn)制動。

根據(jù)標準《機動工業(yè)車輛 制動器性能和零件強度》（GB/T 18849—2011），制動踏板操縱力不大于450 N，行車制動系統(tǒng)計算如下：

制動總泵輸出油壓計算Pm：

Pm==7.006 MPa

式中：is為制動踏板杠桿比;Bf為踏板操縱力，Bf=450 N;ηl為連桿效率;Am為制動總泵工作面積。

整車各車輪的制動力矩之和T：

T=2×T=2 357.682 N·m

單個制動器摩擦片組提供的制動力矩T：

T=μ×F×R0×Z×K×ηax b×iax b =1 178.84 N·m

式中：μ為摩擦副的摩擦系數(shù);F為作用在摩擦面上的壓緊力;R0為摩擦副的等效摩擦半徑;Z為摩擦副的數(shù)量;K為考慮摩擦花鍵連接的摩擦阻力對壓緊力影響的修正系數(shù);ηax b為行星齒輪機構傳動效率;iax b為行星齒輪機構傳動比。

作用在摩擦面上的壓緊力F：

F=Fw-Fk

式中：Fw為制動分泵的推力（頂桿）;Fk為壓盤的復位彈簧力。

Fw=Pm×Aw×iw×ηw

式中：Pm為制動總泵輸出油壓計算;Aw為制動分泵工作面積;iw為制動分泵杠桿比;ηw為制動分泵機械效率。

考慮摩擦花鍵連接的摩擦阻力對壓緊力影響的修正系數(shù)K取值如表1所示。

按照滿載工況計算的制動距離（參考《叉車設計》P176）：

s=st2+st3=1.946 m

司機踩制動踏板過程的制動距離st2：

st2==0.256 m

式中：v1為制動初始車速（此處按滿載最大行駛速度計算）;v2為t2″時間后的車速;t2′為操縱系統(tǒng)空行程所用的時間;t2″為操縱系統(tǒng)從t2′后到踏板踩到最大值所用的時間。

v2=v1-ajt2″

減速度aj：

aj=·

式中：δ為旋轉(zhuǎn)質(zhì)量影響的系數(shù)（大約1.1～1.4），此處按照1.3計算;Ga為叉車額定總重量;rg為制動車輪的滾動半徑。

司機踩緊制動踏板，制動器持續(xù)制動的距離st3：

st3==1.69 m

根據(jù)標準《機動工業(yè)車輛 制動器性能和零件強度》（GB/T 18849—2011），該車的行車制動距離是s0：

s0<0.15 v+=4.353 m

理論計算制動距離小于標準要求的制動距離，行車制動系統(tǒng)滿足制動性能的要求。

4? ? 駐車制動系統(tǒng)設計計算

圖4是駐車制動操縱系統(tǒng)，包括駐車制動安裝支架1、駐車制動操縱手柄2、駐車制動棘爪3、駐車制動操縱手柄轉(zhuǎn)軸4、軟軸5。駐車制動系統(tǒng)采用手柄式制動操縱系統(tǒng)，它與行車制動系統(tǒng)共用前輪濕式制動器，當需要駐車制動時，拉起駐車制動操縱手柄2，駐車制動操縱手柄2拉動軟軸5，軟軸5拉動前輪濕式制動器的制動分泵轉(zhuǎn)動，同樣推動前輪濕式制動器的頂桿和壓盤，最終實現(xiàn)行星齒輪架和車輪制動。當駐車制動操縱手柄2完全拉緊后，駐車制動棘爪3與棘齒卡住，實現(xiàn)駐車制動，并保持前輪濕式制動器有一定的制動力矩。當車輛需要行走時，松開駐車制動棘爪3和駐車制動操縱手柄2，駐車制動力釋放后，前輪濕式制動器的復位彈簧工作，使摩擦片和隔片分離，車輛可以行走。

《機動工業(yè)車輛 制動器性能和零件強度》（GB/T 18849—2011）標準中規(guī)定，該車輛應能停放在15%的坡度上，整車所需的駐車制動力矩：