全地面起重機制動

1、 制動系統(tǒng)選型分析

1.1 制動系統(tǒng)簡介

行車制動采用雙管路氣制動，連續(xù)制動采用液力阻尼器，手制動采用氣控彈簧加載來實現(xiàn)，行車制動器采用氣壓驅(qū)動楔塊式張開裝置的雙向雙領蹄制動器結(jié)構(gòu)。

1.2 制動系統(tǒng)主要元器件選型分析

1.2.1 制動器

行車制動采用楔塊式制動器有以下優(yōu)越性：①效率高；②有間隙自調(diào)機構(gòu)，保證使用過程中有良好的制動力匹配以及良好的方向穩(wěn)定性；③熱穩(wěn)定性及高速制動性能好。該制動器的另一個顯著特點是，氣室可以直接安裝在制動器的底架上，以達到“凈化”車橋的目的。

1.2.2 液力阻尼器

液力阻尼器是利用油液的粘滯阻力來產(chǎn)生制動力矩的裝置。該元件的特點是，車速越高，產(chǎn)生的阻力越大。其持續(xù)制動能力可由下式來確定：

G×V×(i-f)×3600/778=Hrad×Arad×(Trad (1)

式中，Arad──散熱器的冷卻面積，m2；i—道路坡度，°；Hrad──發(fā)動機散熱器的傳遞系數(shù)，Kcal/h·　(F·m2；f—滾動阻力系數(shù)；V—車速，m/s；G—車重，N；(Trad—散熱器中水和空氣的平均溫差，(F；

通過式（1）可以確定在給定的道路坡度、路面狀況且不使用主制動器時，該車的最大安全行駛速度。

2油氣懸掛對制動性能的影響

2.1 靜不定問題

為六軸車，采用油氣懸架后，克服一一般懸架結(jié)構(gòu)帶來的靜不定問題，使得該車各車軸上的軸荷與路面結(jié)構(gòu)形狀無關(guān)。

2.2 縱向尺寸為16900mm，整備質(zhì)量約72000kg，采用油氣懸掛并作適當布置，使制動過程中軸荷轉(zhuǎn)移較?。ǖ缆犯街禂?shù)(=0.8時其轉(zhuǎn)移量約為4.5%），而且第三、四軸軸荷基本恒定不變。

2.3 制動點頭現(xiàn)象

油氣懸掛的剛度（C）可用下式來表示：

Vk0 dA Vk0 dV

c=(P0── —1) ── —AKP0── ── (2)

Vk df Vk 1 df

式中，P、V、P0、V0分別為任意位置及靜平衡時，氣體的絕對壓力和容積；K—多變系數(shù)；V=A×H，H—折算高度，A—有效面積，這里A為常數(shù)；f—高度位移。

對車輛多制動工況下懸架變形分析和計算表明，由制動產(chǎn)生的軸荷轉(zhuǎn)移不引起點頭現(xiàn)象。

3 整車制動安全性能分析

3.1 制動效能分析

3.1.1 制動時間t

制動系統(tǒng)可作簡化：制動時間由兩部分組成。其一：輔助時間t1，為制動管路氣壓由0上升到90%最大壓力所消耗的時間；其二：為制動持續(xù)時間t2。

1）制動輔助時間t1

t1=t11 t12 t13 (3)

式中，t11──滯后時間，t11=l2/c,s；l2──制動閥與制動氣室間的距離，m；c──制動液中聲速，m/s；t12──由制動氣室推桿克服間隙所需位移引起的時間。

t12=(V0 Vs)(0.007l1 0.025l2),s

式中，V0──在活塞或膜片產(chǎn)生任何位移之前需充滿的制動氣室的容積，m3；Vs──消除間隙所需充滿的制動氣室的容積，m3；t13──制動管路壓力達到儲氣筒最大壓力90%所需的時間,s，t13=0.042(l1 l2)(Vs V0 V2),s，V2──連桿制動閥與制動氣室的制動管路的容積，m3。式中未列參數(shù)，由此根據(jù)給定的條件可得出輔助時間值。

2）制動持續(xù)時間t2

制動過程中，制動器開始發(fā)生作用至車輛停止所用的時間t2：

t v2 1

t2=∫dt=∫ —dv,s (4)

0 V1 j

式中，V1──制動初速度，m/s；V2──制動末速度，m/s；j──制動減速度，m/s2；

3.1.2 制動距離S

分別由對應于上述制動時間所產(chǎn)生的距離組成。

t13 V2 t

S=(t11 t12 —)V1 ,∫ ∫jdvdt,m (5)

2 0 0

式中參數(shù)如前所述

3.2 制動時車輛的方向穩(wěn)定性

由于該車采用多軸轉(zhuǎn)向（第1、2、3、5軸）和多橋驅(qū)動（越野行駛時，第1、2、3、5、6軸驅(qū)動；公路行駛時，第5、6軸驅(qū)動），故在制動過程中為保證良好的方向穩(wěn)定性，要求做到：

1）防止在干燥路面上以高減速度制動時，后輪過早抱死，失去穩(wěn)定性。

2）防止在滑溜路面上以低減速度制動時，前輪過早抱死，失去轉(zhuǎn)向能力。

車輛制動過程中，各車輪被利用附著系數(shù)（f）與制動強度（q）的關(guān)系，可以明確反映出制動過程各工況各車軸的抱死情況，即制動穩(wěn)定性能。

3.2.1 制動過程中受力分析

制動過程中受力分析力學模型。

3.2.2 確立數(shù)學模型

六根橋中，第1和2軸、3和4軸、5和6軸各組成一個獨立的油氣懸掛系統(tǒng)，通過“釋放自由度法”，借助整車受力分析模型建立子力學模型和相應的數(shù)學模型。經(jīng)分析計算，可以得出該機在各種制動強度（qi）下的各軸軸荷

3.2.3 確定被利用附著系數(shù)

各軸在各種制動工況下被利用附著系數(shù)（fi）可以用下式來確定：

fi=β(i)×qi×G/Zi (6)

式中，β(i)—第i軸制動力分配系數(shù)，i=1，2……6；Zi—第i軸軸荷，N；G—整機重量，N；

3.3 試驗及計算結(jié)果

汽車起重機制動效能的計算值及試驗結(jié)果。

利用附著系數(shù)計算值及表2試驗表明，該機無論在干燥路面或滑溜路面，其方向穩(wěn)定性均滿足要求。

4 結(jié)論

1）試驗結(jié)果和分析均表明，該車的制動效能及方向穩(wěn)定性良好。制動元器件適合并滿足了該車的各種工況。該車制動系統(tǒng)的設計選型是成功的。

2）本文提出的制動性能計算結(jié)果與試驗相吻合。該方法可以用來預測多軸車輛的制動性能并為制動系統(tǒng)元器件選型提供可操作的方法。

3）車輛的制動安全性能，除取決于制動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成、整車的制動狀態(tài)及相關(guān)條件外，與車輛的行走系統(tǒng)結(jié)構(gòu)型式及其布置方式是密不可分的。

4）全地面汽車起重機集眾多工程車輛的特點于一體。其制動安全性能的分析，具有典型的代表意義。

底盤設計技術(shù)中的關(guān)鍵是油氣懸架系統(tǒng)和多橋轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設計，這兩項技術(shù)是全地面起重機的獨有技術(shù)。下面對油氣懸架系統(tǒng)進行探討。

油氣懸架系統(tǒng)多橋底盤的必要條件，除了能起到多軸平衡的作用外，還能起到增加整機側(cè)傾剛度、克服制動前傾、調(diào)節(jié)車架高度和鎖死懸架等功能。油氣懸架系統(tǒng)由油氣彈簧和配流系統(tǒng)組成。油氣彈簧是用氣體作為彈性元件，在氣體與活塞之間引入油液作為中間介質(zhì)；而配流系統(tǒng)則利用油液的流動，平衡軸荷、阻尼振動、調(diào)節(jié)車身高度等。油氣懸架系統(tǒng)有以下優(yōu)點。

增強承壓能力油氣彈簧以鋼筒蓄能器作為彈性元件，能夠承受很高的壓力，通?？蛇_20MPa，因而體積小、質(zhì)量輕，用于重載軸荷時質(zhì)量比鋼板彈簧輕50%以上。

提高行駛的平順性油氣彈簧可以獲得很好的彈性特性曲線和較低的固有頻率，因而汽車的行駛平順性和舒適性大大優(yōu)于鋼板彈簧懸架，并減小了整車對地面的沖擊力。油氣懸架的變剛度彈性特性曲線可以防止發(fā)生懸架擊穿，對于越野行駛非常重要。

有效地平衡軸荷油氣懸架系統(tǒng)可以通過管路的連接，將不同車軸的油氣彈簧油缸連接起來，起到平衡軸荷作用。

增加整機的側(cè)傾剛度當車輛轉(zhuǎn)彎時，由于離心力的作用，重心轉(zhuǎn)移，因而整車明顯傾斜。油氣懸架系統(tǒng)將左、右油氣彈簧串聯(lián)，可以大大加強整車的側(cè)傾剛度。選擇油氣懸架液壓缸最佳大、小腔面積比可以獲得理想的側(cè)傾剛度。同理，如果將前、后油氣彈簧油缸串聯(lián)，可以提高整機縱角向剛度，克服制動點頭現(xiàn)象。

在技術(shù)方面已經(jīng)達到一個新的高度了，不過也不能利用技術(shù)去做一些比較危險的項目，不要挑戰(zhàn)臨界值，最好能在保證安全的情況下工作。從安全的角度講完全不可以不支腿吊重，這樣很危險，尤其是車身是使用彈簧鋼板的吊車更不行。

全地面起重機，又稱全路面起重機，英文名All terrain crane。

我國已實現(xiàn)行業(yè)內(nèi)的千噸級全地面起重機的研發(fā)生產(chǎn)，這將使國內(nèi)的全地面起重機市場控制在中國企業(yè)自己的手中。

起升高度 主臂（m） 62.5

京城重工QAY160E全地面起重機性能參數(shù)

整機工作重量(kg) 60000

回轉(zhuǎn)速度(rpm) 1.5

最大額定總起重量（t） 160

轉(zhuǎn)臺尾部回轉(zhuǎn)半徑（mm） 4690

起升高度 基本臂（m） 14.5

起升高度 主臂（m） 62.5

京城重工QAY160E全地面起重機底盤

爬坡能力(%) 60

最小離地間隙(mm) 355

最小轉(zhuǎn)彎半徑（mm） 9500

行駛速度（km/h） 80

制動距離（m） 10

發(fā)動機

廢氣排放標準 國4標準

京城重工QAY160E全地面起重機整機尺寸

輪距（mm） 2543

總長（mm） 15320

總寬（mm） 3000

總高（mm） 40002100433B