第九章制动系详解.ppt
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1、第九章 制动系主要内容:制动系概述蹄鼓式、盘式、带式制动器和履带式机械制动器机械式、液压式、气压式和气液式制动传动机构防抱死制动系统(ABS)的作用、工作原理、结构类型制动系统的常见故障诊断与排除实训:蹄式制动器的拆装与调整ABS系统的检修,第九章 制动系学习目的:了解制动系的功用、分类、组成、工作原理和机械对制动系的基本要求掌握蹄鼓式制动器、盘式制动器、带式制动器和履带式机械制动器熟悉机械式、液压式、气压式和气液式制动传动机构的构造和工作原理掌握防抱死制动系统(ABS)的作用、工作原理、结构类型等熟悉制动系统的维修能够诊断制动系统的常见故障并予以排除,91 概述,1.制动 使行驶中的机械车辆
2、减速甚至停车,使下坡行驶机械的速度保持稳定,以及使已停驶的机械保持原地不动的这些作用统称为制动。2.制动力与制动系 在机械上必须装设一系列专门的装置,以便驾驶员能根据道路和作业的需要,借以使外界(主要是路面)对机械的某些部分(主要是车轮)施加一定的力,对机械进行一定程度的强制制动。这种可控制的对机械进行制动的外力称为制动力,这样的一系列专门的装置称为制动系。,911 制动系的功用与分类,1制动系的功用 制动系统的功用是:根据需要强制机械减速或停车,使已停驶的机械能可靠地停留原地,使下长坡的机械能稳定车速。2制动系的分类(1)按制动能源分:人力制动系、动力制动系和伺服制动系。(2)按照制动能量的
3、传输方式分:机械式、液压式、气压式、电磁式和复合式。(3)按制动器的结构型式分:蹄式制动器、盘式制动器和带式制动器。(4)按制动系的功用分:车轮制动系中央制动系辅助制动系。,912 制动系的组成,1.供能装置 供给、调节制动所需能量的各种部件,在图9-1中是由驾驶员踩踏板1提供制动能源的,也可由发动机提供。2.控制装置 包括生制动动作和控制制动效果的各种部件,图9-1中踏板即是一简单控制装置。3.传动装置 将制动能量传输到制动器的各个部件,在图9-1中制动总泵油管制动分泵。,图9-1 制动系工作原理示意图1-制动踏板;2-推杆;3-总泵活塞;4-制动总泵;5-油管;6-制动分泵;7-分泵活塞;
4、8-制动鼓;9-摩擦片;10-制动蹄;11-制动底板;12-支承销;13-制动蹄回位弹簧,913 制动系的工作原理,1.对照图9-1,制动系的工作原理如下:在不制动时,固定在车轮轮毂上的圆筒形制动鼓8随车轮一起转动。外表面上铆有摩擦片9的两个弧形制动蹄10,分别铰接在下端两个支承销12上。支承销12通过制动底板11,固定在车桥上构成不旋转元件。在回位弹簧13的作用下,两制动蹄上端贴紧在支承于制动底板上的分泵6的活塞7上,摩擦片9的外圆面与制动鼓8的内圆面之间保持一定的间隙,此时,车轮和制动鼓可自由旋转。当制动时,驾驶员踩下踏板1,使总泵活塞3将总泵4中的油液压入分泵6中,迫使分泵内活塞7向外移
5、动,推动两个制动蹄10绕支承销12转过某一角度,于是制动蹄10向外张开,摩擦片9便紧紧压在制动鼓8的内圆面上,结果制动蹄对旋转着的制动鼓产生一个制动力矩(摩擦力矩),方向与车轮旋转方向相反。制动力矩使车轮转速下降,由于车轮与路面间有附着作用,使得在车轮与路面接触处产生一个与车辆行驶方向相反的作用力,迫使车辆减速以至停车。这一过程称为制动过程,称为制动力。放松踏板1后,回位弹簧将制动蹄拉回原来位置,摩擦片与制动鼓之间产生间隙,制动力矩M消失,制动被解除。,913 制动系的工作原理,2.“抱死”现象:制动力会使车辆产生俯倾(即前部下降、后部抬高)现象。故会使前轮垂直载荷增加,后轮垂直载荷减少。显然
6、值愈大,这种作用就愈大。制动时,值随制动器中制动力矩的增大而增大是有限的,这同牵引力一样,不可能超过路面附着力的极限值。即:式中 车轮与路面的附着系数;车轮对路面的垂直载荷。这说明,当达到附着极限值后,制动力便不会增加了。此时,车轮不再转动,只是沿路而滑移,车轮在路面上留下了一条黑色的拖印,这称为“抱死”现象。实践证明,车轮“抱死”沿路面滑移时,其制动距离不是最短的,还会导致轮胎磨损加快,机械也因此容易产生侧滑而失去行驶稳定性。最短的制动距离是发生在车轮即将被“抱死”的临界状态,这时车轮在路面上留下的痕迹是清晰的压印。制动时为避免出现拖印,应尽量采用点刹,防止车轮“抱死”。为避免出现车轮“抱死
7、”现象,现在一些高级车辆上装有“电子制动防抱死系统(ABS),大大地提高了制动性能,随着科学技术的进一步发展,它在工程机械上也将进一步得到推广应用。,914 机械对制动系的基本要求,为确保轮式机械在安全条件下行驶或作业,其制动系统必须满足下列要求:1具有良好的制动性能 制动性能通常是以机械在平坦干燥的沥青或混凝土路面上以一定的车速行驶时制动距离的大小。如轻型汽车不大于7m,重型汽车应不大于12m,各种机械也有自己不同的制动距离要求。2制动稳定 制动时,不允许有明显的“跑偏”和“甩尾”现象,左右车轮上的制动力偏差应小于5,前后桥上的制动力分配应合理,保证充分利用各桥载荷。,92 制动器,921
8、蹄鼓式制动器蹄式制动器按促动装置可分为:,图9-2 单缸双活塞1-制动蹄;2-轮缸活塞;3-制动轮缸;4-复位弹簧;5-摩擦片;6-制动蹄;7-支承销,1.轮缸式制动器以液压油缸作为制动蹄的促动装置,也称分泵式制动器。2.凸轮式制动器以凸轮促动制动蹄。3.楔式制动器以楔斜面促动制动蹄。,1.轮缸式制动器:双缸双活塞制动器,图9-3 双缸双活塞制动器 1-制动鼓;2-轮缸活塞;3-制动轮缸;4-摩擦片;5-制动蹄;6-复位弹簧,图9-3为双缸双活塞制动器,其特点是无论制动鼓正反转均能借蹄鼓摩擦力起增势作用,且增势力大小相同,因而称其为平衡式制动器。,1.轮缸式制动器:双向自动增力式制动器,图9-
9、4 双向自增力式制动器示意图1-前制动蹄;2-顶杆;3-后制动蹄;,图9-4为双向自动增力式制动器,它仍然是单缸双活塞油缸,但结构不同。它有支承销5和顶杆2,在这样的结构下,如轮鼓顺时针旋转,则蹄1和3均为增势蹄,但3增势大于蹄1,反之制动鼓逆时针转动时蹄1的增势大于蹄3。,2凸轮式制动器,图9-5 凸轮式制动器示意图1-制动鼓;2-凸轮;3-复位弹簧;4-摩擦片;5-制动蹄;6-支承销,图9-5为凸轮式制动器,推力和由凸轮旋转而产生。若制动鼓为逆时针旋转,则左蹄为紧蹄右蹄为松蹄。但在使用一段时间之后,受力大的紧蹄必然磨损快,由于凸轮两侧曲线形状对中心对称,及两端结构和安装的轴对称,故凸轮顶开
10、两蹄的距离应相等。在经过一段时间的磨损,最终导致、,使制动器由非平衡式变为平衡式。如果制动鼓反转,道理相同。,2凸轮式制动器,图9-6 C17铲运机前制动器1-制动凸轮;2-制动底板;3-油嘴;4、11、21-螺钉;5、10、20-弹性垫圈;6-凸轮轴支承架;7-调整臂盖;8-调整壁内蜗轮;9-调整臂端盖;12-左制动蹄;13-复位弹簧;14-右制动蹄;15-制动鼓;16-支承销;17-锥形螺塞;18-垫板;19-挡泥板;22-青铜套;23-锁销;24-橡胶塞;25-凸轮轴支承调整垫片,如图9-6所示,图中正是解除制动状态,制动蹄上的摩擦衬片与制动鼓之间保持着一定间隙。当制动时,凸轮逆时针旋转
11、,两制动蹄便张开制动。当解除制动时,凸轮返回复位,复位弹簧13便使两制动蹄脱离制动鼓。,2凸轮式制动器,图9-8 966F装载机驻车制动器1-弹簧;2-连杆;3-摇臂;4-制动鼓;5-档板;6-制动底板;7-传力调整杆;8-弹簧;9-制动蹄;10-复位弹簧;11-凸轮;12-活塞,图9-8为966F装载机的驻车制动器,它属于凸轮、自增力式制动器,作为停车制动和紧急制动的应急制动。制动鼓4属于旋转件,其它零件均为固定件。制动底板6的凸缘限制左右制动蹄轴向脱出;传力调整杆7两端制有左、右旋反向螺纹,它除了传力之外,并兼有调整制动间隙的作用。当行驶时,气缸中由于压缩空气通过活塞12压迫弹簧1使凸轮1
12、1处于如图的“解除制动”位置。当紧急制动时,操作系统中的快速放气阀,使气缸中压缩空气迅速泄出,弹簧1推动活塞12、连杆2与摇臂3,使凸轮11旋转而推动左右蹄片实现制动。当压缩空气压力低于规定值时(28kPa),气压克服不了弹簧的压力而不能松开制动器,机械便不能行驶,这是为了安全起见而采取的必要措施。,2楔式制动器,楔式制动器的基本原理如图9-9 用楔块执插入两蹄之间,在F力的作用下向下移动,迫使两蹄在分力P的作用下向外张开。作为制动楔本身的促动力可以是机械式、液压式或气压式。,图9-9 楔式制动器示意图,3楔式制动器:966F装载机车轮制动器,图9-10 966F装载机车轮制动器1-复位弹簧;
13、2-制动分泵;3-调节螺钉;4-制动底板;5-支承销;6-制动蹄;7-制动鼓;8-进油口;9-活塞;10-柱塞;11-滚轮;12-固定纵塞;13-弹簧;14-卡销;15-调整套;16-分泵体;17-弹簧;,4典型蹄式制动器的结构及工作原理,(1)Z150装载机车轮制动器:,图9-11 早期生产的ZL50装载机的车轮制动器1、9-制动蹄;2-短桩;3-制动分泵;4-活塞;5-支承销;6-调整螺杆;7-弹簧片;8-螺母;10-制动鼓;11-定位销,4典型蹄式制动器的结构及工作原理,(2)74式挖掘机的车轮制动器:,图9-12 74式挖掘机车轮制动器1-凸轮轴;2-制动臂;3-凸轮;4-滚轮;5-滚
14、轮轴;6-制动蹄;7-摩擦片;8-回位弹簧;9-制动鼓,结构 工作原理 制动器间隙的调整,4典型蹄式制动器的结构及工作原理,(3)74式装载机的车轮制动器:,图9-13 74式装载机车轮制动器1-制动蹄;2、6-回位弹簧;3-分泵;4-弹簧;5-摩擦片;7-制动底板;8-调整器;9-放气螺钉;10-制动鼓;11-挡块,结构 工作原理 制动器间隙的调整,922 盘式制动器,盘式制动器是以旋转圆盘的两端面作为摩擦面来进行制动的,根据制动件的结构可分为钳盘式和全盘式制动器。1钳盘式制动器,图9-16 钳盘式制动器1-外蹄;2-制动钳;3-活塞;4-内蹄,如图9-16为钳盘式制动器。制动件就像一把钳子
15、,铗住制动盘,从而产生制动力矩。钳盘式制动器又可分为定钳盘式和浮动钳盘式两类。,1钳盘式制动器,定钳盘式制动器:如图9-17制动钳是固定安装在车桥上,即不旋转,也不能沿制动盘轴向移动,因而必须在制动盘两侧都设制动油缸,以便将两侧制动块压向制动盘。,图9-17 固定式制动卡钳结构1-制动盘;2-活塞;3-制动卡钳固定到转向节,1钳盘式制动器,浮钳盘式制动器:如图9-18所示,制动钳可以相对制动盘轴向滑动,在制动盘内侧设置油缸,而外侧的制动块则附装在钳体上。这种结构因为它只有一侧有活塞,故结构简单,质量轻。,图9-18 简化制动卡钳剖面图1-制动卡钳;2-活塞;3-制动管;4-液压力;5-活塞;6
16、-活塞密封;7-制动盘,2全盘式制动器,全盘式制动器摩擦副的固定元件和旋转元件都是圆盘,其结构原理与摩擦离合器相似,如图9-21所示。,图9-21 梅西尔多盘全盘式制动器1-旋转花键毂;2-固定盘;3-外侧壳体;4-带键螺栓;5-旋转盘;6-内侧壳体;7-调整螺圈套;8-活塞套筒复位弹簧;9-活塞套筒;10-活塞;11-活塞密封圈;12-放气阀;13-套筒密封圈;14-油缸体;15-固定弹簧盘;16-垫块;17-摩擦片,923 带式制动器,1单端拉紧式,图9-22 带式制动器工作原理图a)单端拉紧式;1-操纵杆;2-制动带;3-制动鼓;4-支架;5-双臂杠杆,单端拉紧式如图9-22a)所示,铆
17、有摩擦衬片的制动带2包在制动鼓3上,一端为固定端,而另一端为操纵端,后者连接在操纵杆1的O1点;操纵杆1以中间为支点O,通过上端的扳动,从而使旋转的制动鼓3得以制动。当制动鼓顺时针旋转而制动时,显然右端的固定端为紧边,左端的操纵端为松边;当制动鼓3反时针旋转而制动时,情况恰好相反,固定端成为松边,而操纵端反成为紧边。由此可见,在操纵力相同的条件下,前者较后产生的制动力矩大。,923 带式制动器,2双端拉紧式,图9-22 带式制动器工作原理图b)双端拉紧式;1-操纵杆;2-制动带;3-制动鼓;4-支架;5-双臂杠杆,双端拉紧式如图9-22b)所示,两边都是操纵边,这样,无论制动鼓正转或反转,其制
18、动力矩相等。若假设图中操纵力P、力臂(La)以及其它有关参数与图9-22a)中完全相同时,则其制动力矩总是小于单边拉紧式的任一种工况。,923 带式制动器,3浮动式,图9-22 带式制动器工作原理图c)浮动式;1-操纵杆;2-制动带;3-制动鼓;4-支架;5-双臂杠杆,如图9-22c)所示,这种结构无论制动鼓正转或反转,固定端总是制动带的紧边、而操纵端也总是制动带的松边。因此,制动力矩大而且相等,所以在履带式机械上得到广泛应用。,924 履带式机械制动系,3浮动式,图9-23 D85A-12型推土机带式制动器1、2、9-摇臂;3-弹簧座;4-弹簧;5-滑阀;6-衬套;7-阀体;8-活塞;10-
19、双头螺柱;11-杠杆;12-调整螺栓;13-尾端;14-支持杆;15-制动带;16-衬带,制动器可以用脚踏板单独操纵,也可以用转向离合器的操纵杆联动操纵,图9-23为小松D85A-12型推土机的制动器,属湿式、带式、液压助力的浮式制动器。其作用是通过抱紧转向离合器外鼓,使最终传动齿轮以至履带驱动轮停止转动,实现停车,若一侧实施制动,可使推土机转向。当推土机需要减速、停车、迅速转向时,驾驶员踩下制动踏板,通过杠杆、摇臂等传动,使助力阀中的滑阀移动,来自油泵的压力油通过活塞推动摇臂等运动,从而拉紧制动带,制动器产生制动力矩。,93 制动系的操纵控制机构,931机械式制动传动机构 1机械式制动传动机
20、构的特点 为使机械停驶后制动器能长期处于制动状态,机械式制动传动机构中一般都装有停车锁定装置,这样即使是驾驶员离车,仍能使机械可靠地保持在原地。此外,机械式制动传动机构中还装有调整装置,通过改变拉杆或钢绳的长度,可以调整制动器的间隙。T2-120A、T-80等履带式推土机的转向制动器,以及74式III挖掘机、74式装载机等轮式机械的中央制动器均采用机械式制动传动机构。本节以74式III挖掘机中央制动器传动机构为例进行分析。,931 机械式制动传动机构,2机械式制动传动机构的结构,74式III挖掘机的制动传动机构以前采用钢绳式,从1980年开始,改为杠杆式,其优点是增强了制动的可靠性。根据实验证
21、明,利用杠杆操纵机构制动,挖掘机停放在10o以内的坡道上不会滑移。,图9-24 机械式制动传动机构,931 机械式制动传动机构,3工作过程 当向上拉动操纵杆时,通过横轴和拉杆带动拉臂、凸轮克服回位弹簧和U形弹簧的弹力,使凸轮转动一个角度,通过推杆将两制动蹄片向外顶开,使摩擦片与制动鼓紧密接触,将上传动箱从动轴制动。当放下操纵杆时,拉臂和凸轮在回位弹簧的作用下回位,两制动蹄片也在U形弹簧的作用下与制动鼓分离,制动被解除。4调整 手制动器制动蹄片与制动鼓的间隙为05mm06mm,不符合此间隙时应予调整。调整时可通过改变钢绳套管的长度来实现(杠杆操纵改变拉杆长度),钢绳操纵的调整方法是,松开操纵杆支
22、架或套管支架上调整螺杆的固定螺帽,拧动调整螺杆,顺时针拧时,间隙增大,逆时针拧则间隙缩小,直至间隙正常为止,然后将固定螺母拧紧。,932 液压式制动传动机构,1结构与工作原理 PY-160平地机的液压式制动传动机构主要由制动总泵7、制动分泵3、踏板6及油管5、8、11等组成(图9-25)。,图9-25 液压式制动传动机构1-回位弹簧;2、12-制动蹄;3-分泵;4、9-活塞;5、8、11-油管;6-制动踏板7-总泵;10-推杆;13-支承销;14-贮油室。,(1)制动总泵(2)制动分泵(3)对制动液的要求,932 液压式制动传动机构,(1)制动总泵,图9-26 制动总泵1-螺塞;2-通气孔;3
23、-补偿孔;4-平衡孔;5-回油阀;6-出油阀;7-出油阀弹簧;8-活寒回位弹簧;9-皮碗;10-活塞上小孔;11-活塞;12-橡胶密封圈;13-挡圈;14-推杆;15-橡胶防护罩,a踏下制动踏板,通过拉杆、推杆,推动总泵活塞左移,皮碗封闭平衡孔后,右室油压升高,油液压开出油阀门经管道进入各制动分泵,分活塞在油压作用下向两侧移动,克服回位弹簧的张力,顶开制动蹄并压在制动鼓上。b放松踏板,总泵活塞在其回位弹簧的作用下回位,右室油压降低,制动蹄在回位弹簧的作用下被拉回。由于分泵和管道内油压高于总泵油压,因此压开回油阀门,关闭出油阀门,制动液流回总泵,制动解除。c迅速放松踏板和缓慢放松踏板,迅速放松踏
24、板,活塞在回位弹簧的作用下迅速左移,右室容积扩大,油压迅速降低,这时各分泵油液受管道阻力影响来不及立即流回总泵右室,产生真空,出现了总泵右室压力低,左室压力高的情况。于是,活塞顶部的辐状钢片使活塞与皮碗分开,油液便从补偿孔、环形油室、穿过活塞顶部六个小孔,经过皮碗边缘进入活塞右室,补充右室油液。,932 液压式制动传动机构,(2)制动分泵,图9-27 制动分泵1-泵体;2-活塞;3-皮碗;4-弹簧;5-顶块;6-防护罩;7-进油孔;8-放气孔;9-放气阀;10-放气阀防护螺钉,泵体是铸铁件,用螺钉固定在制动底板上。泵体内装有两个活塞,并用弹簧将两个皮碗顶压在活塞上,以防止漏油,并使活塞和制动蹄
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