湿式桥轮边制动补偿功能结构介绍

湿式桥轮边制动补偿功能结构介绍

摘要：目前一些工程机械上配置的真空助力系统的制动排量有限，为了确保整车的制动性能，需要对湿式桥制动系统的排量进行严格的控制。而湿式桥制动器的传统结构无法满足排量的要求，致使真空助力系统不能很好的在传统的湿式桥制动器上应用。湿式桥制动补偿功能的新结构可以严格的控制湿式制动器轮边制动的排油量，配合真空助力系统的使用，确保整机在使用过程中的排油量和刹车反应速度的恒定。

关键词：真空助力系统湿式制动器制动磨损间隙补偿排油量刹车反应速度

1.引言

制动性能是整机性能的关键参数，其工作的可靠性与司机的安全、机器的安全以及机器周围人员和物料的安全息息相关。

目前一些工程机械的整机制动系统采用的是真空助力系统。这种系统相对于大型工程机械装配的气顶油制动系统以及全液压制动系统而言，具有占据整机装配空间小、成本低等优势，而不足之处是这种制动系统每次的制动排量有限。

为在有限的制动排量下，确保整机制动的性能，就必须在设计上对桥轮边的制动排量进行严格的控制。

2.轮边制动系统的工作原理

轮边湿式制动器的工作原理是：在整机行驶过程时，从油道来的高压油推动活塞，将制动器内的摩擦片、钢片、承压盘压紧、结合而中断扭矩传递，摩擦副的脱开是靠制动器内复位弹簧的回复力使弹簧复位，解除制动。轮边湿式制动器一般分为两种：一种为制动高速端的半轴，一种为制动低速端的行星轮架或轮毂，现有的国内驱动桥轮边湿式制动一般为低速端。

以下就图例来详述制动器制动高速端半轴的工作过程。如图1所示，是桥轮边湿式制动系统的截图。当整机需要行车制动时，整机会向驱动桥轮边制动系统输送压力油。压力油从轮边支承轴（1）上的进油接头（2），进入轮边制动系统，通过内齿轮支承架（3）中的油道，将液态压力作用于制动活塞（4）。制动活塞移动使钢片（5）、摩擦片（6）和承压盘（7）压紧、结合使制动力传递给摩擦片。摩擦片和摩擦片支承（8）以花键连接，而使制动力由摩擦片传递给摩擦片支承。摩擦片支承和半轴（9）以花键连接，而使制动力又从摩擦片支承传递给半轴。从而半轴扭矩传动中断，整车制动。

从上述轮边制动系统的工作原理可知：需要对轮边进行制动就需要移动活塞，使活塞对摩擦片、钢片、承压盘进行挤压，产生足够的挤压力。

挤压力=活塞受油压面积×制动油压

为了在恒定的制动油压下，得到合适的挤压力，就必须控制活塞受油压面积的大小。（受油压面积过大，会使挤压力增大，导致摩擦片上的摩擦材料压溃，出现早期损坏。受油压面积过小，会使挤压力减小，导致制动力不足，难以确保整机制动性能。）

确保挤压力的另一个关键参数是制动排量，对于桥轮边制动系统来说，应该确保整机的排量始终大于轮边制定系统的排量。（若整机排量小于轮边制动系统排量，活塞则不能对摩擦片、钢片、承压盘施加挤压力，从而影响制动力。）

轮边制动系统排量=活塞受压面积X活塞移动距离（摩擦片间隙）

在整机供给的轮边制动排量有限的情况下，为了能够确保整机制动性能，就必须严格控制活塞移动距离（摩擦片间隙）。

3.轮边制动系统老结构

为了可更清楚对轮边制动系统老结构进行说明，以及和轮边制动系统新结构进行对比，将制动活塞组件（图3）从轮边制动系统（图2）中分离出来。如图3所示，轮边制动系统施加和释放挤压力的过程是：当需要制动施加挤压力时，液压力会克服弹簧回复力，推动活塞运动，，当泄压时，由弹簧（10）拉动活塞复位。

这样的结构没有办法控制摩擦片间隙，并且由于摩擦片、钢片、承压盘的磨损，会造成摩擦片间隙进一步的加大。

摩擦片间隙的无法控制以及摩擦片间隙由于摩擦副的磨损而不断增加，会造成整机的制动力下降以及制动反应时间增长的缺陷。

因此，若摩擦片间隙无法控制，在整机制动排量不足的情况下，会影响整机的制动力，即使整机供给的制动排量充足，整机的制动反应速度也会随着摩擦片间隙的增大而减慢。

针对上述的老结构的不足，需要有一种新的结构对其进行替代，这种结构可以使摩擦片间隙永远的保持不变，轮边制动的排量也不会受到整机制动排量的制约。

4.轮边制动系统新结构

针对轮边制动系统老结构的在使用中存在的缺陷，轮边制动系统的新结构可以实现，因零件制造公差和摩擦片磨损等不可控因素，造成间隙过大后的自动补偿。使间隙始终保持在需要的范围内。

如图8、图9所示，当摩擦片间隙增大后达到需要补偿的状态时，油压的制动力会施加在活塞上，推动活塞达到新的制动平衡点。制动补偿功能的新机构，为了确保活塞可以移动到新的制动平衡点，并且不回到活塞初始的装配位置，设计开口套的结构在此时就会发挥作用。在施加制动力的时候，由于液压力远远大于开口套和活塞孔之间的摩擦力，液体压力会推动活塞克服开口套和活塞孔之间的摩擦力移动。因而在这个过程中，开口套受到螺栓的限位会和活塞之间会发生相对的运动，直至到达新的制动平衡点为止。在制动释放的时候，弹簧力推动活塞复位，由于摩擦力大于弹簧力，故活塞由于移动后开口套的限位而无法回到初始的位置。制动补偿功能的实现，是在设计时就必须严格控制液压制动力、开口套和活塞孔之间的摩擦力、弹簧回复力三种力的大小，确保这三种力之间的关系是液压制动力>开口套和活塞孔之间的摩擦力>弹簧回复力。

为确保摩擦片间隙，即制动排量在设计要求的范围内，只需要严格控制开口套和定位套之间的高度差即可。

结论

轮边制动系统的新结构是一种可以自动补偿摩擦片间隙和零部件加工、装配累积公差，确保摩擦片间隙始终恒定的一种创新结构。这种结构的功能是通过在设计参数上控制制动液压力、开口套和活塞孔之间的摩擦力、弹簧回复力三者之间的关系来实现的。这种结构已经在许多的机型上进行了应用，取得了很好的效果。