電渦流緩速器在油水罐車上的應(yīng)用

唐道臨 樊素梅

TANG Dao-lin et al

延長(zhǎng)油田股份有限公司裝備部 陜西西安 716001

電渦流緩速器在油水罐車上的應(yīng)用

唐道臨 樊素梅

TANG Dao-lin et al

延長(zhǎng)油田股份有限公司裝備部 陜西西安 716001

為解決油區(qū)非等級(jí)道路行駛安全的需要，在油水罐車上加裝了電渦流緩速器。分析了油水罐車加裝電渦流緩速器的可行性，并進(jìn)行了電渦流緩速器和車輛的匹配計(jì)算，最后對(duì)使用效果進(jìn)行了對(duì)比分析。分析結(jié)果顯示，電渦流緩速器制動(dòng)效果、經(jīng)濟(jì)性均較優(yōu)，是山區(qū)重載車輛較為優(yōu)異的輔助制動(dòng)裝置。

電渦流緩速器 油水罐車 安全

1 前言

油水罐車（泵油車、運(yùn)油車、拉水車）是油田最重要的專項(xiàng)作業(yè)車之一，其一般為中、重型柴油車底盤，車輛總質(zhì)量約為14～25 t。相對(duì)于其他運(yùn)輸類車輛，其載荷利用率較高，對(duì)安全性的要求也較高。

2 原排氣制動(dòng)方式

由于黃土高原的油區(qū)道路復(fù)雜，路面窄、彎道多、陡坡、長(zhǎng)坡比較多見。車輛在油區(qū)下長(zhǎng)坡行駛時(shí)，由于重力的作用，車輛有加速行駛的趨勢(shì)，為保證行車安全，必須進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間頻繁制動(dòng)。但長(zhǎng)時(shí)間頻繁地使用車輪制動(dòng)器，會(huì)使制動(dòng)器過熱，制動(dòng)效能衰減，剎車蹄片嚴(yán)重磨損甚至失效，導(dǎo)致事故發(fā)生。為提高制動(dòng)效能，通常在車輛底盤上加裝發(fā)動(dòng)機(jī)排氣制動(dòng)器（俗稱廢氣制動(dòng)）。排氣制動(dòng)裝置一般由排氣制動(dòng)按鈕閥、廢氣工作缸、排氣制動(dòng)蝶閥、停油氣缸等部分組成。其工作原理是采用關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)排氣通道的辦法，使發(fā)動(dòng)機(jī)活塞在排氣行程時(shí)，受氣體的反壓力，阻止發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)而產(chǎn)生制動(dòng)作用，從而達(dá)到控制車速的目的。從使用效果看，加裝排氣制動(dòng)雖然可在一定程度上減輕行車制動(dòng)器的工作負(fù)擔(dān)，減少剎車蹄片發(fā)生熱衰退的機(jī)會(huì)，但對(duì)重型車制動(dòng)作用有限，不足以保證行車安全[1]。

為確保車輛和人身安全，根據(jù)國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)“對(duì)于總質(zhì)量大于等于12 000 kg的專項(xiàng)作業(yè)車應(yīng)裝備緩速器或其他輔助制動(dòng)裝置”的要求［2］，在綜合比較國內(nèi)外緩速器（電渦流緩速器、液力緩速器等）的基礎(chǔ)上［3］，從2009年開始，筆者嘗試在泵油車、運(yùn)油車、拉水車等專項(xiàng)作業(yè)車上加裝電渦流緩速器進(jìn)行試驗(yàn)。

3 加裝電渦流緩速器可行性分析

3.1 電渦流緩速器的特點(diǎn)

電渦流緩速器在國外已經(jīng)有幾十年的發(fā)展歷史，但國內(nèi)應(yīng)用并不是很多，目前僅在9 m以上的長(zhǎng)途客車和公共汽車上配裝有電渦流緩速器，而在總質(zhì)量大于12 t 的載貨車、危險(xiǎn)品運(yùn)輸車、專項(xiàng)作業(yè)車上卻裝備得很少，迄今為止在國內(nèi)市場(chǎng)上已裝備的車輛不超過十萬輛。

與傳統(tǒng)的排氣制動(dòng)以及液力緩速器比較，電渦流緩速器具有以下特點(diǎn)：

a.制動(dòng)力矩范圍廣，可以達(dá)到300～3 800 Nm；

b.響應(yīng)時(shí)間短，可以產(chǎn)生較大的制動(dòng)力矩，緊急制動(dòng)距離縮短，提高了原制動(dòng)系統(tǒng)的壽命4～8倍［4］；

c.工作噪聲小；

d.制動(dòng)力矩的大小可通過控制勵(lì)磁電流來調(diào)節(jié)，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制；

e.故障率低，維修方便，可靠性高。

3.2 電渦流緩速器的安裝方式

根據(jù)國內(nèi)外使用情況來看，電渦流緩速器主要有以下3種安裝方式；

a.安裝在專用變速器上，即布置在變速器輸出端，與變速器裝配成一體；

b.安裝在車輛的專用驅(qū)動(dòng)后橋上的輸入端，與驅(qū)動(dòng)后橋裝配在一起；

c.通過減振墊固定在車架大梁上，位于傳動(dòng)軸與傳動(dòng)軸中間［5］。

3種方式在使用上區(qū)別不大，但前兩種方式需考慮緩速器質(zhì)量對(duì)變速器和驅(qū)動(dòng)橋的影響，可選用的電渦流緩速器最大制動(dòng)力矩較小。由于國內(nèi)最大制動(dòng)扭矩一般為2 400 Nm，且對(duì)變速器和驅(qū)動(dòng)后橋的要求較高，需要在專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造，故適合大批量標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)；而第三種方式相對(duì)比較靈活，對(duì)于小批量改裝車使用較為方便。

3.3 油水罐車的工作特點(diǎn)

油田油水罐車一般由二類載貨卡車底盤改裝而成，其工作頻度較高，在一些特殊氣象條件下仍需要進(jìn)行野外作業(yè)；載荷利用率也較高，大部分工作時(shí)間處于滿載或超載的工作狀態(tài)。

3.4 油水罐車的使用環(huán)境

油水罐車大多行駛在油田低等級(jí)公路或非等級(jí)路面上，車速通常低于50 km/h ；油區(qū)道路一般隨自然地形走向，大長(zhǎng)坡、陡坡比較多見；野外維修點(diǎn)較少，救援比較困難。

基于電渦流緩速器的特點(diǎn)和油水罐車的使用要求，以及油田對(duì)安全要求高的需求，在油水罐車上加裝電渦流緩速器是可行和必要的。

4 匹配計(jì)算

4.1 匹配要求

國家于2008年5月實(shí)施的《QC/T 789-2007汽車電渦流緩速器總成性能要求及臺(tái)架試驗(yàn)方法》的4.2.2.3力矩特性中對(duì)電渦流緩速器與車輛的合理匹配作出規(guī)定：“裝有緩速器的載貨車的平均減速度不小于0.6 m/s2”。對(duì)于載貨車的減速度上限標(biāo)準(zhǔn)未作要求，通常由生產(chǎn)企業(yè)根據(jù)車型和車輛使用環(huán)境遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于平均減速度的標(biāo)準(zhǔn)匹配電渦流緩速器。如果緩速器扭矩選擇過小，制動(dòng)效果不明顯，對(duì)車輛的傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)（剎車蹄片）保護(hù)不足；扭矩選擇過大不僅會(huì)對(duì)減速器、后橋造成影響，還會(huì)影響發(fā)電機(jī)、蓄電池的壽命以及發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率，嚴(yán)重偏大還會(huì)在下坡時(shí)扭斷傳動(dòng)軸。

根據(jù)國內(nèi)外的研究，電渦流緩速器和車輛的合理匹配，應(yīng)滿足以下兩個(gè)要求：a.車輛減速度a應(yīng)滿足：0.8≤a≤1.1；b.電渦流緩速器最大制動(dòng)力矩M應(yīng)滿足：M＜M傳，其中M傳為車輛傳動(dòng)軸額定扭矩。

4.2 匹配計(jì)算

電渦流緩速器最大制動(dòng)力矩公式：

式中，M 為電渦流緩速器最大制動(dòng)力矩，Nm；a為汽車減速度；G 為汽車最大總質(zhì)量，kg；r 為車輪滾動(dòng)半徑，m；i為后橋主減速比。

4.2.1 泵油車匹配計(jì)算

泵油車采用某品牌4×2二類汽車底盤（載質(zhì)量約為8t）改裝，其整車計(jì)算參數(shù)如下:

G泵=15 700 kg；i泵=3.7（因速比較多，應(yīng)選取一個(gè)較合理的值）；r泵=0.48 m （因輪胎較多型號(hào)，取一個(gè)近似值）；a泵=1.1（因本車運(yùn)行路況復(fù)雜，多山路，多彎道，多長(zhǎng)坡，故a 值取得較大）。

將泵油車參數(shù)代入公式，計(jì)算可得M泵=2 240 Nm。

由于發(fā)動(dòng)機(jī)功率為103～140 kW，發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩為500 Nm以上，經(jīng)變速器變速后，傳動(dòng)軸傳遞的扭矩應(yīng)大于5 000 Nm，因此加裝本款緩速器不會(huì)對(duì)整車的傳動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生破壞性的影響。

所以該8 t 泵油車適合配裝本電渦流緩速器。

4.2.2 運(yùn)油車、拉水車匹配計(jì)算

運(yùn)油車、拉水車為某品牌6×4雙橋二類汽車底盤，其技術(shù)參數(shù)如下：

G油水= 25 000 kg；i油水=4.1（因速比較多，選取一個(gè)較合理的值）；r油水=0.504 m（因輪胎較多型號(hào)，取一個(gè)近似值）；a油水=1.1（因本車運(yùn)行路況復(fù)雜，多山路，多彎道，多長(zhǎng)坡，故a 值取得較大）。

將車輛參數(shù)代入公式，計(jì)算可得M油水=3 380 Nm。

由于該雙橋運(yùn)油車匹配的發(fā)動(dòng)機(jī)功率為199～221 kW，發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩大于1 000 Nm，經(jīng)變速器變速后，傳動(dòng)軸傳遞的扭矩應(yīng)大于10 000 Nm，因此加裝本款緩速器不會(huì)對(duì)整車的傳動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生破壞性的影響。

所以該6×4雙橋運(yùn)油車、拉水車適合配裝本款電渦流緩速器。

5 使用情況

自2009年以來，油田已在多個(gè)采油廠使用該品牌電渦流緩速器數(shù)百臺(tái)，取得了良好的效果。既杜絕了因剎車不靈造成的機(jī)械事故，又延長(zhǎng)了剎車片的使用壽命，剎車片壽命平均可延長(zhǎng)1倍以上；還增加了司機(jī)對(duì)車輛安全的信心，提高了車輛的出勤率和利用率。

但是，加裝電渦流緩速器也有不足之處。一是車輛的油耗比未裝前略有提高，二是由于安裝在傳動(dòng)軸處，緩速器線圈的絕緣層容易被道路上的雜物劃傷，在雨雪天或者車輛涉水后極易造成緩速器線圈燒毀而導(dǎo)致失效。

6 結(jié)語

a. 相對(duì)于傳統(tǒng)的廢氣制動(dòng)和液力緩速器，電渦流緩速器無論從制動(dòng)效果、經(jīng)濟(jì)性來講，優(yōu)點(diǎn)比較明確，是山區(qū)重載車輛比較優(yōu)異的輔助制動(dòng)裝置。

b. 電渦流緩速器獨(dú)立于車輪制動(dòng)器，可承擔(dān)車輛減速時(shí)30%～80%的工作量，大大提高了車輛的安全性能，避免了“制動(dòng)器熱衰退現(xiàn)象”造成的制動(dòng)失效。

c. 可減少行車中頻繁剎車產(chǎn)生的輪轂溫度過高和因此引發(fā)的輪胎裂爆安全隱患?？梢杂行蜏p少由于傳統(tǒng)摩擦式制動(dòng)器因頻繁工作所產(chǎn)生的噪聲和粉塵，安全環(huán)保。

d. 根據(jù)中機(jī)車輛技術(shù)服務(wù)中心（2011）632文件，要求危險(xiǎn)品運(yùn)輸車輛加裝輔助制動(dòng)器或電渦流緩速器，呼吁危險(xiǎn)品運(yùn)輸業(yè)都為安全考慮，使用電渦流緩速器。

在今后的研發(fā)設(shè)計(jì)中，應(yīng)加強(qiáng)緩速器的優(yōu)化設(shè)計(jì)，減輕緩速器自重，并加強(qiáng)可靠性研究，解決好緩速器的防護(hù)問題。

[1] 崔靖,邊耀璋,王學(xué)志等.汽車構(gòu)造[M].西安:陜西科學(xué)技術(shù)出版社,1984.

[2] GB 7258-2012 機(jī)動(dòng)車安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[S].

[3]黃榕清,李剛營(yíng),胡宏.液力緩速器和電渦流緩速器[J].機(jī)電工程技術(shù).2005.34(10):75-78.

[4] 李艷梅,李剛.電渦流緩速器原理與應(yīng)用[J].拖拉機(jī)與農(nóng)用運(yùn)輸車,2006,33(1):3-4.

[5] 尹廣智,王新強(qiáng),錢利東等. 車用電渦流緩速器加裝方法與散熱措施[J].農(nóng)機(jī)使用與維修,2013.(8):19-23.

Application of Eddy Current Retarder on Oil Tank Truck

In order to solve the need of safety of non-grade roads in the oil area, the eddy current retarder is installed on oil tank truck in YanChang oilfield. This paper analyzes the feasibility of installing the eddy current retarder on oil tank truck, calculating the matching between the eddy current retarder with vehicle, contrasting analysis the use effect. It is considered that the eddy current retarder has better relative advantages in terms of braking efficiency and economy, and is an excellent auxiliary braking device for heavy vehicles in mountainous areas.

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唐道臨，男，1965年生，研究員級(jí)高級(jí)工程師，現(xiàn)從事石油設(shè)備技術(shù)和管理工作。

U469.6.02

A

1004-0226(2017)06-0104-03

2017-03-15