牵引车和半挂车联合辅助制动设计

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　牵引车和半挂车联合辅助制动设计

何建清1　高树新1　何　仁2

11中国人民总装备部汽车试验场　江苏南京　21002821江苏大学汽车与交通工程学院　江苏镇江　212013　　　

　　摘　要:针对装有辅助制动装置的牵引车在下坡过程中不能与半挂车协调实现减速和制动常引起冲撞和折叠等不安全的现象,提出了一种可以实现牵引车和半挂车联合辅助制动的设计方案即通过控制器使半挂车预先制动,再按设定的速度实现汽车列车稳速下坡。

关键词:半挂汽车列车　联合辅助制动　设计方案

中图分类号:U46915+1103　文献标识码:A 　文章编号:100420226(2006)02200352A Design about U of T HE et al

Abstract 　A assistant brake of tractor and semitrailer is given in this paper :the be braked by controller ,then the tractor and semitrailer can downhill drive with constant can avoid the bump and jack 2knifing between tractor and semitrailer during downhill driv 2ing by this way.

K ey w ords 　Tractor and Semitrailer ;United Assistant Brake ;Design Project

收稿日期:2005211221

作者简介:何建清,男,1975年生,工程师,主要从事军用汽车发展论证与研究。

1　前言

半挂汽车列车在制动减速过程中常出现不稳定现象,如列车蛇行、折叠和挂车摆动。其原因分别是在制动过程中因牵引车前轴先制动抱死、牵引车后轴先制动抱死和挂车车轴先制动抱死后,在侧向力的干扰下产生的。其中,牵引车前轴侧滑(蛇行)是可以控制的,并容易使其恢复稳定行驶。列车的折叠现象则常是诱发行车事故的主要原因,应尽力避免这一情况的出现。要解决这些问题,必须协调列车各轴制动力分配。当不可避免地会引起车轮抱死的时候,一般认为三轴半挂汽车列车车轴的最佳抱死顺序最好是:牵引车前轮、半挂车后轮及牵引车后轮,即1-3-2顺序。

另外,半挂汽车列车的不稳定现象还表现为各车节之间的相互碰撞或串动。引起这一现象的原因除牵引车和半挂车制动力的分配外,还涉及列车各轴制动力开始起作用和解除制动的时间顺序。对半挂汽车列车,一般认为车轴制动力开始起作用顺序

最好是3-1-2,而解除制动的时间顺序则为2-1-3。这样,便可使半挂列车制动时一直处于直线

“拉直”的状态。

牵引车上常装备有发动机排气制动、液力缓速器或电涡流缓速器等辅助制动装置,以提高汽车下长坡时需要的持续制动能力。这些辅助制动装置有个共同的特点即通过汽车的传动系起作用,制动力矩一般都作用在牵引车的后驱动轮上。当牵引车单独下坡时,这些辅助制动装置一般不会对牵引车的稳定性产生影响。但对牵引车与半挂车组成的列车在坡道上行驶时,辅助制动装置就会使牵引车后轮先制动,牵引车的车速先降低,而半挂车由于惯性质量通常很大仍维持较高车速,这样会在半挂车上的牵引销与牵引车上的牵引座之间产生冲击,引起半挂车的串动,甚至出现列车折叠等不安全的情况。所以,要避免这种不安全现象的产生,牵引车上辅助制动装置和半挂车之间的制动装置就必须实现联合制动,以达到协调工作

。

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为了使半挂汽车列车在下长坡时也能保持直线

“拉直”的状态,在牵引车上的辅助制动装置起作用之前时,半挂车的制动器应当适当提前实现行车制动。即半挂车的车轮先产生一定制动力,使列车受到一个后拽力作用,然后辅助制动装置再通过牵引车后轮起作用。2　联合辅助制动的设计方案

半挂汽车列车在下长坡行驶过程中,除需要保持直线拉直状态外,驾驶员还常希望以某一稳定车速行驶。但是要保证列车以希望的稳定车速行驶,在不同的坡道上需要采用不同的持续制动方式或制动方式的组合。例如,有时采用发动机拖档制动就能满足要求,而有时要采用发动机排气制动或液力缓速器制动才能满足;当遇到较陡的坡道时,往往还要采用这几种制动方式的组合。如果制动系统的控制采用手动操纵的方式,驾驶员必须判断道路条件,同时操作多个辅助制动装置,有时还需要进行变速器的换档操作,这样增加了驾驶员的劳动强度,降低了下坡行驶的安全性,同时也很难保证汽车在各种坡道上达到稳速行驶。

为解决上述问题,本文提出一种“联合辅助制动系统”的设计方案。该方案不但能够使牵引车的辅助制动装置与半挂车实现联合制动,还能较好控制列车下坡过程的车速。

方案是针对某一载重量为40t 的半挂汽车列车所设计的。该牵引车的结构形式是双回路气制动、中后桥弹簧储能断气驻车制动和排气辅助制动。变速器采用的是ZF 公司的液力机械变速器WS K400+16S221和带整体式液力缓速器(Intard 2er )。

联合辅助制动的系统框图如图1所示。联合辅助制动系统工作过程是:在连续下坡行驶过程中,当驾驶员需要采用联合辅助制动系统时,首先将变速器挂入相应档位,并保持在整个持续制动过程不变,设定希望的车速,然后打开联合辅助制动自动控制开关,系统将先实现半挂车的预先制动,再根据实际车速与设定车速之间的差别以及速度变化情况自动选择并不断保持持续制动方式,使车速稳定在设定的速度附近。

图2是控制系统线路示意图。控制器的各输入通道信号及其作用如下:

联合辅助制动系统总开关,控制联合辅助制动系统进入待工作状态;速度传感器信号,接受速度传感器的信号,对联合辅助制动系统实施控制;联合辅助制动自动控制开关,自动控制系统开始工作;

加速

图1　联合辅助制动系统框图

踏板信号,根据加速踏板信号控制联合辅助制动状

态,在驾驶员踩下加速踏板时,联合辅助制动系统停止工作;设定值输入,通过此通道驾驶员设置希望的车速;道路条件设置,通过此通道驾驶员设置目前道路状态(干燥路面或冰雪路面);制动踏板信号,通过此通道控制系统接受制动踏板工作信号;手动控制开关,手动控制联合辅助制动系统工作。

控制器的输出通道信号及其作用如下:

通道V 01out ,V 1in 控制继电器K 的通断时刻和时间长短,即控制半挂车上新增设的电控三通路控制阀,以实现半挂车的预先制动;通道V 02out ,V 2in 控制发动机断油电磁阀,以实现发动机辅助制动;通道V 03out ,V 3in 控制排气制动电磁阀,以实现排气制动;通道自检,自检对上述三个控制状态的是否正常工作进行检查

。

图2　控制系统线路示意图

控制器的V 04out 到V 09out 输出信号分别对应缓速

器操作手柄上的1～6档的控制信号,直接连接到缓速器电控单元上,通过缓速器的电控单元对比例阀进行控制,以使液力缓速器产生大小不同制动力矩。即在本联合系统中,是把原来牵引车上的液力缓速器的控制系统作为一个子系统嵌入其中,这样不会影响对液力缓速器的单独使用。

系统以设定速度为目标进行联合辅助制动的控制。图3为控制系统框图。控制器以速度传感器的信号和速度设定值之差作为系统的一个输入量。同

时控制器根据上一次采样和本次采用的速度信号确

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　定加速度的大小,根据速度差和加速度,通过控制规

则确定相应的制动档位。本方案中,由各种制动方式组合形成各档位,各档位所对应的制动方式如表1所示

。

图3　控制系统框图

表1　联合辅助制动系统的制动方式

档位

制动方式0

　　　无下坡持续制动

1半

发动机制动2挂排气制动

3车排气制动+液力缓速器1档制动4预排气制动+液力缓速器2档制动5先排气制动+液力缓速器3档制动6制排气制动+液力缓速器4档制动7动

排气制动+液力缓速器5档制动8

排气制动+液力缓速器6档制动

　　图4是联合辅助制动过程的控制程序框图。参数P 1用于控制速度差的调整范围,参数P 2和P 3(P 2>P 3)用于控制加速度的调整范围。参数P 1、P 2和P 3对持续联合辅助制动过程中的速度偏差和调整次数均有影响,因此要合理选取这些参数,以达到控制过程中速度偏差小和调整次数少的效果。3　半挂车的改进设计

在联合辅助制动系统中,要求半挂车在牵引车的辅助制动装置起作用前要实现预先制动,因此除了设计控制系统要能实现这个功能外,还要对半挂车的制动系统加以改进。图5所示的原半挂车采用三管路双回路制动系统,能实现行车制动、驻车制动、脱离制动和应急制动等功能。行车制动采用双回路系统,由紧急继动阀、继动阀和制动气室组成。其中前两轴为一回路,后两轴为一回路。每条回路均有充气管路和控制管路。充气管路由牵引车气源对挂车贮气筒充气。控制管路操纵继动阀对制动气室充气,实现充气制动。

为了实现半挂车在列车下坡辅助制动过程中的预先制动,在原来制动系统的充气管路和控制管路之间增加了一个双止回阀(双通换向阀)11和一个电控式三通路控制阀12。双止回阀有两个进气口b 、c 和一个出气口d

,它以两进气口较高的气压为输

出口的输出气压,当两进气口气压相等时

,则两进气口同时供气。电控式三通路控制阀有三个接口p 、a 、o ,其中o 口通大气。此阀的控制电路为单线制,正极接电源正极,负极搭铁,电压为24V 。它由控制器控制的继电器K 来控制其通断,从而实现半挂

图4　控制程序框图

图5　半挂车制动系简图

11挂车制动接头　21驻车继动阀　31直通开关41制动器　51双膜片制动气室　61单膜片制动气室

71继动阀　81紧急继动阀

　91贮气筒

101自动放水阀　111双止回阀　121电控式三通控制阀

车的预先制动。

当继电器K 接通时,电控式三通路控制阀通电,则p 、a 接通,这时充气管路的压缩空气由p →a

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新型散装水泥半挂车筒体展开、套料及编程

王钦普　宁东兴

中通汽车工业集团有限责任公司　山东聊城　252000

　　摘　要:介绍了一种基于CA TIA 软件平台对V 型散装水泥半挂车的锥形筒体展开、套料及编程的一种方法。

关键词:散装水泥半挂车　筒体　展开　套料　编程

中图分类号:U46916+5105　文献标识码:B 　文章编号:100420226(2006)022*******

收稿日期:2005210211

作者简介:王钦普,男,19年生,高级工程师,从事技术开发工作。

→b →d →f 到半挂车紧急继动阀控制管路的接口,

使半挂车产生制动作用,这样就可实现半挂车先于牵引车后轴制动。为防止半挂车的制动器产生过大的制动力,通过控制阀的最大输出气压应不宜过高。当列车正常行驶时,电磁继电器K 是断开的,电控式三通路控制阀的控制电路断电,接口p 处于常闭状态,则a 、o 相通。由于o 口通大气,故双止回阀11接口b 处气压为零,在此状态下进行行车制动,从牵引车传来的制动控制气压信号由c →d →f 到紧急继动阀使半挂车产生行车制动。经过行车制动后,双止回阀的内活塞已滑到靠接口b 的一端,紧急继动阀的内控制腔内的压缩空气就通过f →d →c 由牵引车相应的制动阀排出,以解除半挂车的行车制动。这样对半挂车的改进并不影响原车制动系的常规功能。

4　结束语

本文提出了一种能实现半挂汽车列车联合辅助

制动的设计方案,只需增加一套控制装置,不但能实现半挂车的预先制动,以避免冲撞和折叠等不安全的现象的产生,而且还能实现列车稳速下坡。此方案能充分发挥牵引车上的各种辅助制动装置的作用,对原车的制动系改动也较小,驾驶员操作使用也较方便,具有实际运用的价值。

参考文献

11郭正康1论汽车列车的制动性能及其研究前景1专用汽

车,1994131

21余强1汽车下坡持续制动性能研究1长安大学博士论

文,20001

31刘中伟1半挂车应急制动和驻车制动的设计原理1专用

汽车,1997111

　　目前,为提高散装水泥运输半挂车容积率及流

化效果设计而开发的形状特殊的罐体越来越多,在制造过程中,对于这类罐式车的筒体都必须数控下料。如果按传统的方法(见《专用汽车》2004年第一期陈斌撰写的“散装水泥半挂车筒体展开套料及编程”一文):三维坐标中求点的空间坐标值,同时求出点与点的距离,并依此画出展开图。其弊端一是展开工作量大、周期长,计算中容易出现差错;二是展开图由很多点连线而成,不精确;三是适应生产难度较大;四是罐体成型所需焊缝较多。

针对流行的V 型罐体,利用CA TIA 软件平台,研究并推出一种精确、简单、快速的异型罐体展开、套料及编程方法。

1　罐体形状特征及分块方法

现以本公司开发的新型散装水泥半挂车为例介绍罐体展开方法。

111　罐体形状特征

散装水泥罐车为V 型罐体,其形状主视图为V 型,俯视图为中部柱形,两端为锥形(如图1所示)

。

图1　散装水泥罐车V

型罐体