滑移转向装载机制动系统设计分析

薛温光，曹 杰，傅 清

（国机重工集团常林有限公司，江苏 常州 213136）

近几年来，滑移转向装载机在国内得到了不少生产厂家的重视，获得了快速发展。滑移转向装载机（以下简称滑移装载机）属于小型多功能工程机械的一种，可选配多种不同的工作装置，实现一机多用，适应性广泛。近几年来，国内主流生产厂家越来越重视滑移装载机产品，在研究、设计和制造水平方面得到较大发展，实现了技术积累和进步。

1 制动类型

滑移装载机普遍采用静液压传动，故其制动系统和常规装载机不同，但从安全角度出发，也要具备行走制动、停车制动和紧急制动三级制动系[1～2]。行车制动：也称工作制动，用于实现车辆正常工作或者行驶中减速、临时停车、保持稳定一定车速等功能，使用最频繁。停车制动：实现发动机熄火后，车辆长时间可靠停车或者在坡道停车的功能，可靠性要求最高。紧急制动：或称为应急制动，当车辆发生故障或者一些意外紧急情况下使用该功能，方便独立操作，优先级别高。

2 设计思路

滑移装载机行走系统主要是由2个变量泵、2个定量马达组成的静液压传动，2个泵串联在一起，直接由发动机驱动，单个泵分别控制单个马达，而2个马达布置在车架两侧，如此形成2个相对独立的泵、马达系统。

行走速度和发动机油门大小、泵马达系统流量变化存在直接关系。加大发动机油门，则泵主轴转速增加，泵排量加大，输出流量加大，马达输出转速就会变大，车辆行走速度加快；反之，行走速度降低。但通常车辆工作时并不需要频繁改变油门，而是将发动机油门确定在一个定值上，故通常不采用改变油门的方法来调节速度，而是采用改变流量的方法来调节速度。当变量泵的斜盘倾角加大时，泵排量增加，输出流量加大，进入到马达的流量同样加大，可使得马达转速提高，车辆加速；反之车辆减速；泵斜盘倾角为零时，车辆停车。因此，行车制动可通过先导液压手柄或者机械连杆方式控制泵的斜盘倾角大小来实现，结构简单，操作方便，调速范围广，适应性好。

滑移装载机体积小，结构布置紧凑，采用带驻车制动器的液压马达停车制动器集成在马达上。制动器为机械结构，安全可靠，常处于制动状态，马达不得转动，只有当制动器释放后马达才可以旋转。市场上以液控释放制动的方式居多，工作时把一定压力的液压油输入到制动器内，使其内部摩擦片分离，实现释放制动器。

紧急制动在设计上可采用自锁按钮的电路控制形式，是一个制动的总开关，处于初始位置时不起作用。在紧急情况下，按下此按钮，同时实现两个功能，一个是切断进入到马达制动器的油路，使马达制动；二使泵斜盘回中位，使泵输出流量为零，保护泵马达系统。如果第二个功能不实现的话，则会出现虽然马达已经制动，但泵可能还有油液输出、加上机器本身的惯性，对马达产生一个强推的作用，造成系统压力冲击，易缩短系统元件寿命，造成意外损伤。如果再次按动该按钮，可恢复到初始位置。

3 设计方案

以市场上Rexroth公司专门为滑移装载机开发的液压泵、马达、先导操作元件为例，结合前面所述思路，绘制出制动系统的液压原理图（图1）和电气原理图（图2）。

图1 制动系统液压原理图

图2 制动系统电气原理图

图1中，三联泵是由两个工作泵、一个补油泵串接在一起。x11、x12、x21、x22四个位置连接在行走先导手柄上的输出上，分别控制两个工作泵的斜盘倾角位置。系统中行走马达自带满足设计需要的制动器。泵G口对应系统补油压力，通过制动电磁阀的切换使压力油进入到马达的制动器中，用于实现制动释放。

开始工作前，首先需要解除马达的制动状态。即图2中触碰开关通电，制动电磁阀得电，压力油液进入到马达制动器中，释放制动，使马达可以旋转。在滑移装载机上，触碰开关由驾驶室内安全杆控制，工作时安全杆必须处于指定位置，就可使触碰开关通电。当结束工作的时候，移开安全杆，触碰开关断开，制动电磁阀断电，马达制动器中的油液回油箱，压力油释放，内部摩擦片在弹簧作用下压紧，马达恢复制动状态，如此便实现了停车制动。

工作中，操纵人员通过对行走先导手柄前、后、左、右位置及行程幅度的控制，改变进入到x11、x12、x21、x22内的油液压力，从而使泵斜盘倾角处于不同位置，改变了泵输出流量，就改变了马达的输出速度；当无操纵时，行走手柄自动回中位，对应泵斜盘位置也在中位，无油液输出，马达停止旋转，如此便可实现行车制动。

在紧急情况下，操作人员按下紧急制动按钮，使图2中电路闭合，则常通继电器断开，制动电磁阀处于失电状态，马达实现制动；同时，常断继电器闭合，使两个紧急制动阀得电，x11和x12相通、x21和x22相通，使两个工作泵斜盘倾角处于零位，切断油液输出，行走系统失去动力，从而实现紧急制动。

4 注意事项

1）总体性能计算 要对整车进行计算分析，保证制动系统设计满足相关标准规范，制动力矩大小合适，满足要求。

2）制动元件匹配 保证制动系统相关元件之间压力、流量、电压电流等相互匹配，可靠安全，例如马达制动器打开时所需要的压力范围、流量大小等参数必须满足。还有，需要注意各电磁阀位置机能不同，对应电路设计通断控制形式也不同。

3）与整机电液系统相结合 滑移装载机整体结构空间小，故要考虑各元件的总体布局，要易装配、易维修、操作方便；需要把制动系统与整机液压电气原理进行恰当的结合，考虑相互作用影响。

4）加强试验检测 系统设计试制完成后，按标准规范进行制动性能方面的试验，并及时改进，保证制动系统的可靠性。

5）紧急制动是否保留 考虑到滑移装载机的工况相对较好，大部分情况下，行车和驻车制动就可以满足使用安全要求，故当前国内不少同类产品并无紧急制动这个功能，或者即使有，也无前面所述的“使泵斜盘回中位”的功能。因此，是否在产品上保留紧急制动还有待进一步讨论。