一种超大吨位电传动装载机制动系统的制作方法

本实用新型涉及工程机械领域，尤其涉及一种超大吨位电传动装载机制动系统及制动方法。

背景技术：

超大吨位装载机主要用于大型露天矿山的装载作业，由于受到技术、设备、工艺和材料等多方面的限制，超大吨位装载机很难匹配到合适的液力传动装置，而电子信息技术的发展则推进了电传动技术在工程机械领域的应用。目前具有四轮独立驱动的超大吨位装载机设计研发能力的制造商屈指可数。

在矿山作业等工况下，装载机大都是24小时连续作业，这就对整车的安全性、可靠性及舒适性提出了更高的要求。据统计，在工作时，装载机约1/3的时间处于制动工况，这意味着制动系统的性能对整车的安全性至关重要。传统的液力传动装载机由行车制动、驻车和紧急制动三部分组成，制动系统的设计已相当成熟，而电传动装载机制动系统则由电制动、行车制动、驻车制动和紧急制动四部分组成。在车辆减速或者长下坡时，装载机四个驱动轮上的牵引电机转换为发电机，车辆动能转化成电能，并可对其进行能量回收利用。

如何设计一套制动性能良好、安全可靠且便于驾驶人员操作的电传动装载机制动系统，尤其是电制动部分的设计，是整个装载机行业设计人员亟待解决的一个难题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是：提供一种超大吨位电传动装载机制动系统及制动方法，在保证整车安全可靠制动的前提下，既能满足操作者的操作习惯，又能降低操作者的劳动强度；通过将电制动产生的能量回收利用，节能环保。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种超大吨位电传动装载机制动系统，包括电制动、行车制动、驻车制动和紧急制动；所述行车制动包括制动泵，制动泵出油口连接有双路充液阀，双路充液阀出油口连接有脚制动阀，脚制动阀连接有四个行车制动器；所述行车制动器对应安装在装载机的四个轮边减速器总成上；所述脚制动阀阀芯上端连接有脚制动踏板；所述电制动通过安装在脚制动踏板上的角位移传感器检测脚制动踏板的转动角度；所述角位移传感器电连接整车智能控制系统；所述整车智能控制系统运行控制算法求得轮边驱动电机的目标转矩指令，通过can总线将指令发送给四个轮边驱动电机；所述轮边驱动电机连接有能量回收系统；所述脚制动踏板的行程为0-x；脚制动踏板处于0-x时，电制动工作；脚制动踏板处于y-x时，y是大于0小于x的预设值，行车制动工作。

其进一步是：所述驻车制动和紧急制动共用一套制动元件和管路；所述驻车制动包括连接双路充液阀出油口的手制动阀，手制动阀控制连接有2个驻车制动器，2个驻车制动器分别安装在装载机的后桥的两个轮边减速器总成上。

所述手制动阀进油口处连接有一个蓄能器。

启动/停止开关连接所述手制动阀的控制端，启动/停止开关安装在驾驶室。

所述制动泵出油口连接有溢流阀。

所述脚制动阀的两个进油口分别连接有一个蓄能器。

一种超大吨位电传动装载机制动方法，步骤如下：

在车辆减速或者下坡时，驾驶员在脚制动踏板上施加制动力，并传递动力给脚制动踏板下方连接的脚制动阀的制动阀芯，在设定的阀芯行程范围0-x之内，角位移传感器接收到行程变化信号，并将此制动信号传输至整机智能控制系统，整机控制系统运行控制算法求得四个轮边驱动电机的目标转矩指令，通过can总线发送给装载机前桥总成和后桥总成上的四个轮边驱动电机，轮边驱动电机用作发电机，使车辆的动能转换为电能；

当驾驶员继续施加制动力，脚制动踏角度继续减小，脚制动阀阀芯超过设定的行程y之后，行车制动系统开始工作，制动泵泵出的高压油直接输送到双路充液阀的进油p口，高压油通过脚制动阀两个出口a通向前桥总成和后桥总成轮边减速器上的四个行车制动器，行车得以制动。

优选的：所述行车制动器为湿式制动器。

优选的：所述能量回收系统包括用于储存电量的蓄电池系统。

在脚制动阀阀芯的整个行程范围内，全部实施电制动，当脚制动踏板超过角度限值时，才实施行车制动。

超大吨位的装载机行驶速度较低，在常规工况下，电制动即可将装载机速度降低，在不使用机械制动的情况下使装载机完全停止，为主制动模式；当需要将车辆快速停下或者电制动失效时，可将脚制动阀踩到设定的行程限值以内，实施行车液压制动，其为次制动系统。当出现紧急状况、失压或者驻车时，可使用弹簧制动即驻车和紧急制动使车辆停止，保持原位置。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1、整机装有脚制动踏板及驻车和紧急制动开关，与普通装载机无异，操作简单；

2、电制动和行车制动踏板合二为一，两种制动方式可智能切换，在满足驾驶员操作习惯的同时，电制动模式极大地降低了其劳动强度，减少了行车制动的使用频次，制动钳、制动盘的磨损减轻，其软的外特性可基本消除制动冲击；

3、四重制动保护，大大提高了整车的安全系数；

4、可将电制动产生的能量进行回收利用，绿色环保。

附图说明

图1是本实用新型制动系统原理图；

图2是脚制动阀、脚制动踏板、角位移传感器安装示意图；

图中：1.制动泵；2.溢流阀；3.双路充液阀；4.蓄能器；5.脚制动踏板；6.脚制动阀；7.启动/停止开关；8.手制动阀；9.前桥总成；10.后桥总成；11.驻车制动器；12.角位移传感器；13.制动信号；14.整车智能控制系统；15.轮边驱动电机；6.能量回收系统。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。

实施例一

一种超大吨位电传动装载机制动系统是针对四轮独立驱动的电传动装载机设计的一套制动系统，包括电制动、行车制动、驻车制动和紧急制动；

行车制动包括制动泵1，制动泵1出油口连接有溢流阀2。制动泵1出油口连接有双路充液阀3，双路充液阀3出油口连接有脚制动阀6。脚制动阀6的两个进油口分别连接有一个蓄能器4；蓄能器4用于储存和释放能量，使制动油压稳定及在连续脚制动时大量供油。脚制动阀6连接有四个行车制动器；行车制动器对应安装在装载机的四个轮边减速器总成上；脚制动阀6阀芯上端连接有脚制动踏板5。

电制动通过安装在脚制动踏板5上的角位移传感器12检测脚制动踏板5转动角度；角位移传感器12电连接整车智能控制系统14；整车智能控制系统14运行控制算法求得轮边驱动电机的目标转矩指令，通过can总线将指令发送四个轮边驱动电机15；轮边驱动电机15连接有能量回收系统16。脚制动踏板5的行程为0-x；脚制动踏板5处于0-x时，电制动工作；脚制动踏板5处于y-x时，y是大于0小于x的预设值，行车制动工作。

驻车制动和紧急制动共用一套制动元件和管路。驻车制动包括连接双路充液阀3出油口的手制动阀8。启动/停止开关7连接手制动阀8的控制端，启动/停止开关7安装在驾驶室。手制动阀8控制连接2个驻车制动器11，2个驻车制动器11分别安装在装载机的后桥的两个轮边减速器总成上。手制动阀8进油口处连接有一个蓄能器4。

实施例二

一种超大吨位电传动装载机制动方法，在上述实施例一的基础上，步骤如下：

在车辆减速或者下坡时，驾驶员在脚制动踏板5上施加制动力，并传递动力给脚制动踏板5下方连接的脚制动阀6的制动阀芯，在设定的阀芯行程范围0-x之内，角位移传感器12接收到行程变化信号，并将此制动信号13传输至整机智能控制系统14，整机控制系统14运行控制算法求得四个轮边驱动电机15的目标转矩指令，通过can总线发送给装载机前桥总成9和后桥总成10上的四个轮边驱动电机15，轮边驱动电机15用作发电机，使车辆的动能转换为电能，存储在能量回收系统16。能量回收系统16包括用于储存电量的蓄电池系统，可以将存储的能量回收利用。

当驾驶员继续施加制动力，脚制动踏5角度继续减小，脚制动阀6阀芯超过设定的行程y之后，行车制动系统开始工作。行车制动系统输出的制动压力与踩下的制动踏板的角度成比例。制动泵1泵出的高压油直接输送到双路充液阀3的进油p口，高压油通过脚制动阀6两个出口a通向前桥总成9和后桥总成10轮边减速器上的四个行车制动器，行车得以制动。本实施例中行车制动器使用湿式制动器。

驻车和紧急制动系统共用一套制动元件和管路，当按下启动/停止开关7，手制动阀8通电时，压力油通过手制动阀8进入驻车制动器11油室，驻车制动器11为放松状态；当手制动阀8断电时，驻车制动11器油室内的压力油通过手制动阀8的t口回油箱，制动器油室在弹簧的作用下复位，手制动为制动状态。

驻车和紧急制动系统用于装载机在工作中出现紧急情况时制动，以及当制动油压过低时起安全保护作用，也可以用于停车后，使装载机保持在原位置，不致因路面倾斜或其它外力作用而移动。这两个制动系统共用一套制动元件和管路，通过启动/停止按钮进行操作

行车制动踏板和电制动踏板合二为一，共用一个脚制动踏板，在脚制动阀阀芯的整个行程范围内，全部实施电制动，脚制动阀6阀芯超过设定的行程y之后才实施行车制动。

在车辆正常工况下，车辆制动时，只需施加制动力保证制动阀芯在规定行程限值以内，保证电制动工作，行车制动不工作，车辆即可减速直至停下；当需要车辆快速停下或者电制动失效时，只需施加强制动力将脚制动阀芯行程超过限定值，即可将车辆快速制动，也可用于电制动使车速降低之后的快速停止。