孫林偉，趙 騰

SUN Lin-wei,ZHAO Teng

(國家工程機(jī)械質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，北京 100044)

1 概 述

隨著礦山資源的不斷開采，對大型非公路自卸車的需求也越來越大。根據(jù)GB/T25684-2007《土方機(jī)械輪胎式機(jī)器制動系統(tǒng)的性能要求和試驗(yàn)方法》中的規(guī)定：如果自卸車的機(jī)械質(zhì)量大于32t，機(jī)器的行車制動性能的測量，是樣機(jī)額定載荷下在縱向向下坡度（9±1）%坡道上，以50±3km/h 的初速度進(jìn)行制動性能測試，如機(jī)器最高車速不足50km/h，以最高車速進(jìn)行制動性能測試。這一試驗(yàn)要求在實(shí)際試驗(yàn)中存在以下兩方面的困難。

困難一：試驗(yàn)坡道，標(biāo)準(zhǔn)要求8%～10%的坡道，依據(jù)JTG B01—2003 《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中的要求，公路最大坡度才為9%，且設(shè)計(jì)控制車速為20km/h。非公路自卸車其軸荷或接地比壓都已超過了公路技術(shù)要求的限值。無論是我中心還是在外地，都沒有合適的硬化的坡道，礦區(qū)的道路也不是很合適，礦區(qū)道路坡度一般都不到9%，而且路面多為重車碾壓，凹凸不平；路上也有一些灑落物，路面的附著系數(shù)低或附著不均勻，無法滿足試驗(yàn)要求。

困難二：試驗(yàn)人員，駕駛?cè)藛T沒有在這種較危險(xiǎn)的試驗(yàn)環(huán)境下進(jìn)行過試驗(yàn)，對試驗(yàn)中可能發(fā)生的危險(xiǎn)較難規(guī)避或做有效的防范。

因此，有必要研究平路制動同坡道制動之間的關(guān)系，來推算在<50±3km/h、（9±1）%>此極限狀態(tài)下樣機(jī)的制動性能，為行業(yè)提供一種理論測試方法，也方便企業(yè)的自檢。

2 制動折算分析

自卸車的制動過程可以分為兩部分。一是制動協(xié)調(diào)時(shí)間（t1），包括從司機(jī)踩踏板到制動系統(tǒng)的制動指令傳遞到制動器執(zhí)行元件的時(shí)間，消除制動鼓與制動蹄摩擦襯片的間隙時(shí)間，制動鼓與制動蹄摩擦襯片開始貼合到產(chǎn)生最大減速的時(shí)間,這段時(shí)間行駛的距離我們記為S1。二是制動器完全發(fā)揮作用，機(jī)械速度減速到完全停止的時(shí)間（t2）,這段時(shí)間行駛的距離我們記為S2。

下面對自卸車坡道制動同平路制動情況進(jìn)行分析，自卸車在坡道上的受力如圖1 所示。

圖1 自卸車受力分析示意圖

2.1 制動協(xié)調(diào)時(shí)間內(nèi)行駛距離折算

我們先分析制動協(xié)調(diào)時(shí)間坡道制動同平路制動的區(qū)別。制動協(xié)調(diào)時(shí)間按汽車設(shè)計(jì)推薦取0.2～0.9s。車輛在9%（5.14°）的坡道上，在不考慮內(nèi)阻和風(fēng)阻對坡道制動和平路制動之間計(jì)算關(guān)系的影響時(shí)，坡道的距離

式中 S1坡——機(jī)器在制動協(xié)調(diào)時(shí)間內(nèi)，在坡道上行駛距離；

S1平——機(jī)器在制動協(xié)調(diào)時(shí)間內(nèi)，在平路上行駛距離。

因制動協(xié)調(diào)時(shí)間t1可以通過儀器測量出來，S1坡的理論最大值可以得出。

2.2 完全制動后行駛距離折算

我們再來分析一下自卸車在完全制動狀態(tài)時(shí)，坡道制動和平路制動之間的關(guān)系。樣車經(jīng)過制動協(xié)調(diào)時(shí)間后，其在坡道初始速度比平路速度大。其大小為

自卸車的機(jī)械質(zhì)量大于32t，一般采用全輪制動，制動時(shí)不必考慮橋荷質(zhì)量變化。自卸車制動時(shí)，可分兩種情況：一是四輪制動力矩小于地面摩擦力矩，四輪在制動時(shí)處于滾動狀態(tài)，機(jī)械的速度由制動器的制動力作用減小到零；二是四輪制動力矩大于地面摩擦力矩，四輪在制動時(shí)處于抱死狀態(tài)，機(jī)械的動能由地面摩擦力作用減小到零。

2.2.1 制動時(shí)四輪處于滾動狀態(tài)

根據(jù)物理公式V2＝2aS得制動距離S＝V2/2a，則

式中 S2坡——機(jī)器在完全制動后，在坡道上行駛距離；

S2平——機(jī)器在完全制動后，在平路上行駛距離；

a坡——機(jī)器在完全制動后，在坡道上產(chǎn)生的制動減速度；

a平——機(jī)器在完全制動后，在平路上產(chǎn)生的制動減速度；

F坡——機(jī)器在完全制動后，在坡道上所受的合力；

F平——機(jī)器在完全制動后，在平路上所受的合力。

坡道上樣車的總制動距離為

2.2.2 制動時(shí)四輪處于抱死狀態(tài)

根據(jù)制動距離S=V2/2a，同理可推得

此時(shí)坡道上自卸車的制動距離為

機(jī)器同地面的摩擦系數(shù)μ 可以通過平路制動試驗(yàn)計(jì)算得出。

3 小 結(jié)

綜上，我們可以得出機(jī)器在坡道的制動距離可以分成兩個(gè)階段，第一階段是制動協(xié)調(diào)時(shí)間機(jī)械行駛的距離，第二階段是制動器完全發(fā)揮作用后機(jī)械行駛過得距離。制動協(xié)調(diào)時(shí)間可以通過儀器測量得出，考慮到制動元件從基本接觸到完全發(fā)揮作用時(shí)間很短，可忽略其影響，通過上文公式可計(jì)算得出這段時(shí)間行駛的距離和制動協(xié)調(diào)時(shí)間結(jié)束時(shí)的速度。完全制動后，無論機(jī)械處于輪胎完全抱死狀態(tài)還是輪胎滑轉(zhuǎn)狀態(tài)，其制動器完全制動后的坡道制動距離均可由平路制動試驗(yàn)計(jì)算得出。平路制動的初速度取機(jī)械在坡道上經(jīng)過制動協(xié)調(diào)時(shí)間后的速度即可。

本文的折算方法比較簡單，隨著研究的深入，期待有更方便、更準(zhǔn)確的方法出現(xiàn)。