發布時間：2020-08-14所屬分類：工程師職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：礦用自卸車雖然也是礦用自卸車中的一種,但是由于其特殊的使用工況使得它與公路汽車有很多不同之處。礦用自卸車載重量多,雖然速度不是很快,但是行駛環境相當惡劣,礦區普遍存在路面附著條件差、坡度陡,導致礦用自卸車的行駛安全問題就顯得尤其重要。制動
摘要：礦用自卸車雖然也是礦用自卸車中的一種,但是由于其特殊的使用工況使得它與公路汽車有很多不同之處。礦用自卸車載重量多,雖然速度不是很快,但是行駛環境相當惡劣,礦區普遍存在路面附著條件差、坡度陡,導致礦用自卸車的行駛安全問題就顯得尤其重要。制動系統是保證礦用自卸車行駛安全的重要系統之一,輔助制動系統也當然是必不可少的。其中由發動機提供制動阻力的就是比較常用的一種方式。
關鍵詞：礦用自卸車;發動機;輔助制動
概述
礦用自卸車是在礦區使用的一種非公路車輛，長期在礦區工作，由于坡度大，載重多，制動系統頻繁使用而出現高溫制動失靈等故障。表1為礦用自卸車出現事故的主要原因,從事故原因分布來看,導致事故的主要原因有制動失效、違章超車、違章轉彎、超速行駛等。制動失效在急彎陡坡占到了34%的比例。
對于常見的行車制動鼓式制動器,長時間剎車帶來溫度上升后制動,性能出現下降,主要表現在磨損率的快速上升和摩擦系數的降低上。從鼓式制動器平均磨損率和鼓式制動器平均磨損系數隨制動器溫度變化中溫度對兩者的影響較大。溫度升高行車制動效果變差,容易發生制動失效的事故。所以尋求一種新型的制動方式尤為迫切。
1發動起輔助制動系統的產生背景
在1931年的8月份,康明斯先生為證明柴油機的價值,和他的幾個伙伴駕駛其大名鼎鼎的"印第安納"卡車穿越整個美國,在一次汽車下長坡時,行車制動器突然失靈,而前方是一條正在通過火車的鐵軌。所幸運的是卡車及時停住了,沒有和火車相撞。這次意外使康明斯先生差點失去生命。康明斯先生想法:上坡時發動機可以給礦用自卸車提供牽引力,同樣在礦用自卸車下坡時發動機也可以給礦用自卸車提供制動力。在1955年,康明斯先生就開始根據自己的想法研究發動機制動器。6年后,第一套安裝在康明斯NH系列發動機上的發動機制動器研制成功。
2發動機輔助制動系統的分類及原理
發動機輔助制動按照技術類別,可以分為排氣制動、泄氣制動、缸內制動、高效制動等4種主要形式;高效制動屬于特殊意義上的缸內制動,它突破了現有柴油機4個沖程制動一次的局限,實現4個沖程制動兩次,從而產生更高的制動功率。
排氣制動是指只采用排氣蝶閥,并依靠排氣背壓升高帶來的排氣阻力產生制動功率。它的優點是安裝方便、成本低;缺點是制動功率小,蝶閥故障率高,適合中小型發動機使用。例如濰柴一些小排量柴油機正是采用類似的制動形式。
所謂排氣制動,就是將發動機變為一臺空氣壓縮機，將對外輸出動力變為消耗動力。當駕駛員打開排氣制動操作桿時, 安裝在排氣管上的的蝶閥關閉堵住排氣歧管,同時噴油器會停止噴油,使排氣歧管內的壓力迅速升高到4-6個大氣壓,此時發動機給礦用自卸車提供的就是阻止礦用自卸車向前運動的阻力,不斷消耗礦用自卸車行駛的動能,從而達到使礦用自卸車減速的目的。
泄氣制動,大家就比較熟悉了,濰柴的WEVB就是其中的杰出代表。
EVB是英文ExhaustValveBrake的字母縮寫,譯為"排氣門制動,"W"代表"Weichai"。WEVB排氣門制動是建立在傳統發動機排氣制動基礎之上。當礦用自卸車在下坡時,駕駛員打開排氣制動開關,安裝在排氣管上的蝶形閥立刻關閉, 發動機在礦用自卸車重力(或慣性力)的拖動下繼續運轉，排氣管內的排氣壓力可增加到足以使處在進氣沖程中，活塞位于下止點附近那個氣缸的排氣門被相鄰氣缸的活塞所推出的廢氣產生的壓力波打開。WEVB系統就是利用排氣門在制動過程中被壓力波自動打開的現象，通過使排氣門在發動機制動過程中，在壓縮沖程以及隨后的做功沖程中，始終保持打開一個開度，增加發動機內進氣、排氣、壓縮等行程的功率損失，來提高發動機的制動效率。
缸內制動,是控制排氣門在壓縮沖程活塞接近上止點的時候開啟,發動機在壓縮缸內空氣時所產生的能量被釋放到排氣系統,產生制動功率。它的優點是制動功率大,缺點是結構相對復雜。目前新一代的柴油機大多采用了缸內制動,玉柴VVEB良馬制動器就是其中的優秀代表。
VVEB(Variable Valve Exhaust Brake)——可變氣門排氣制動器。VVEB根據發動機轉速對排氣門開度根據轉速的變化而變化,排氣門開度隨發動機轉速高而變大,隨發動機轉速低而減小,實現精確的動態調整,使發動機實現理想的制動效果。
VVEB制動器制動原理:VVEB良馬制動器是在發動機所有四個沖程中都使排氣門留有一定的開度。在做功沖程時,由于排氣門有一定的開度,氣缸無法形成密閉空間,因此就無法形成缸內高壓,這時的發動機所提供的動力小于礦用自卸車由于下坡產生的慣性力,因此發動機此時相對于礦用自卸車來說是做負功,給礦用自卸車提供制動功率。
VVEB制動器性能特點:VVEB制動器:通過可變氣門升程來提高低速制動力。礦用自卸車在下長坡使用VVEB制動器,可以減少剎車次數,有效的減少了礦用自卸車行車制動器的磨損,減少了由于行車制動器長期工作發熱引起的剎車失靈等事故;同時因減少了剎車次數也就減少了行車制動系統和輪胎的磨損,延長更換周期、減少礦自卸車的運行成本。
圖1是載重30T下坡對比:實線是常規排氣制動并腳踩剎車(共剎四次)虛線是使用VVEB,不用踩剎車。雨天路滑采用VVEB減速可有效防止方向偏而出現重大安全問題。
使用VVEB可提高發動機使用壽命:與傳統單獨使用排氣制動或其它主機廠制動器不同,VVEB工作時避免出現因排氣背壓升高而導致排氣門反跳而損壞發動機。
使用VVEB:提高整車制動力55%,不用頻頻踩剎車減速,不用增加附加水箱來淋剎車彀,提高駕駛舒適性; 大幅降低整車剎車系統磨損,減少因剎車造成輪胎損壞。
VVEB低速制動功率大,比國內其它發動機制動器低速扭矩大10%以上,可減少下坡換擋頻次,提高駕駛舒適性; 不用擔心下長坡長時間踩剎車而導致剎車失靈。
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3結論
本文通過對礦用自卸車幾種發動機輔助制動系統的介紹,可以讓我們對礦用自卸車發動機輔助制動系統有一個全面的認識。隨著礦用自卸車在施工作業上的廣泛使用,對于礦用自卸車發動機輔助制動系統的研究勢在必行。發動機輔助制動系統對于礦用自卸車施工作業起著至關重要的作用,可靠的制動系統好比礦用自卸車的根基,同時發動機輔助制動系統的作用也是至關重要的,所以研究和發展輔助制動系統對于礦用自卸車來說具有重要意義。——論文作者：廖訓 呂強榮
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