电涡流缓速器在油水罐车上的应用

唐道临 樊素梅

TANG Dao-lin et al

延长油田股份有限公司装备部 陕西西安 716001

电涡流缓速器在油水罐车上的应用

唐道临 樊素梅

TANG Dao-lin et al

延长油田股份有限公司装备部 陕西西安 716001

为解决油区非等级道路行驶安全的需要，在油水罐车上加装了电涡流缓速器。分析了油水罐车加装电涡流缓速器的可行性，并进行了电涡流缓速器和车辆的匹配计算，最后对使用效果进行了对比分析。分析结果显示，电涡流缓速器制动效果、经济性均较优，是山区重载车辆较为优异的辅助制动装置。

电涡流缓速器 油水罐车 安全

1 前言

油水罐车（泵油车、运油车、拉水车）是油田最重要的专项作业车之一，其一般为中、重型柴油车底盘，车辆总质量约为14～25 t。相对于其他运输类车辆，其载荷利用率较高，对安全性的要求也较高。

2 原排气制动方式

由于黄土高原的油区道路复杂，路面窄、弯道多、陡坡、长坡比较多见。车辆在油区下长坡行驶时，由于重力的作用，车辆有加速行驶的趋势，为保证行车安全，必须进行长时间频繁制动。但长时间频繁地使用车轮制动器，会使制动器过热，制动效能衰减，刹车蹄片严重磨损甚至失效，导致事故发生。为提高制动效能，通常在车辆底盘上加装发动机排气制动器（俗称废气制动）。排气制动装置一般由排气制动按钮阀、废气工作缸、排气制动蝶阀、停油气缸等部分组成。其工作原理是采用关闭发动机排气通道的办法，使发动机活塞在排气行程时，受气体的反压力，阻止发动机的运转而产生制动作用，从而达到控制车速的目的。从使用效果看，加装排气制动虽然可在一定程度上减轻行车制动器的工作负担，减少刹车蹄片发生热衰退的机会，但对重型车制动作用有限，不足以保证行车安全[1]。

为确保车辆和人身安全，根据国家相关标准“对于总质量大于等于12 000 kg的专项作业车应装备缓速器或其他辅助制动装置”的要求［2］，在综合比较国内外缓速器（电涡流缓速器、液力缓速器等）的基础上［3］，从2009年开始，笔者尝试在泵油车、运油车、拉水车等专项作业车上加装电涡流缓速器进行试验。

3 加装电涡流缓速器可行性分析

3.1 电涡流缓速器的特点

电涡流缓速器在国外已经有几十年的发展历史，但国内应用并不是很多，目前仅在9 m以上的长途客车和公共汽车上配装有电涡流缓速器，而在总质量大于12 t 的载货车、危险品运输车、专项作业车上却装备得很少，迄今为止在国内市场上已装备的车辆不超过十万辆。

与传统的排气制动以及液力缓速器比较，电涡流缓速器具有以下特点：

a.制动力矩范围广，可以达到300～3 800 Nm；

b.响应时间短，可以产生较大的制动力矩，紧急制动距离缩短，提高了原制动系统的寿命4～8倍［4］；

c.工作噪声小；

d.制动力矩的大小可通过控制励磁电流来调节，易实现自动控制；

e.故障率低，维修方便，可靠性高。

3.2 电涡流缓速器的安装方式

根据国内外使用情况来看，电涡流缓速器主要有以下3种安装方式；

a.安装在专用变速器上，即布置在变速器输出端，与变速器装配成一体；

b.安装在车辆的专用驱动后桥上的输入端，与驱动后桥装配在一起；

c.通过减振垫固定在车架大梁上，位于传动轴与传动轴中间［5］。

3种方式在使用上区别不大，但前两种方式需考虑缓速器质量对变速器和驱动桥的影响，可选用的电涡流缓速器最大制动力矩较小。由于国内最大制动扭矩一般为2 400 Nm，且对变速器和驱动后桥的要求较高，需要在专业生产企业进行设计和制造，故适合大批量标准化生产；而第三种方式相对比较灵活，对于小批量改装车使用较为方便。

3.3 油水罐车的工作特点

油田油水罐车一般由二类载货卡车底盘改装而成，其工作频度较高，在一些特殊气象条件下仍需要进行野外作业；载荷利用率也较高，大部分工作时间处于满载或超载的工作状态。

3.4 油水罐车的使用环境

油水罐车大多行驶在油田低等级公路或非等级路面上，车速通常低于50 km/h ；油区道路一般随自然地形走向，大长坡、陡坡比较多见；野外维修点较少，救援比较困难。

基于电涡流缓速器的特点和油水罐车的使用要求，以及油田对安全要求高的需求，在油水罐车上加装电涡流缓速器是可行和必要的。

4 匹配计算

4.1 匹配要求

国家于2008年5月实施的《QC/T 789-2007汽车电涡流缓速器总成性能要求及台架试验方法》的4.2.2.3力矩特性中对电涡流缓速器与车辆的合理匹配作出规定：“装有缓速器的载货车的平均减速度不小于0.6 m/s2”。对于载货车的减速度上限标准未作要求，通常由生产企业根据车型和车辆使用环境远远大于平均减速度的标准匹配电涡流缓速器。如果缓速器扭矩选择过小，制动效果不明显，对车辆的传统制动系统（刹车蹄片）保护不足；扭矩选择过大不仅会对减速器、后桥造成影响，还会影响发电机、蓄电池的寿命以及发动机的输出功率，严重偏大还会在下坡时扭断传动轴。

根据国内外的研究，电涡流缓速器和车辆的合理匹配，应满足以下两个要求：a.车辆减速度a应满足：0.8≤a≤1.1；b.电涡流缓速器最大制动力矩M应满足：M＜M传，其中M传为车辆传动轴额定扭矩。

4.2 匹配计算

电涡流缓速器最大制动力矩公式：

式中，M 为电涡流缓速器最大制动力矩，Nm；a为汽车减速度；G 为汽车最大总质量，kg；r 为车轮滚动半径，m；i为后桥主减速比。

4.2.1 泵油车匹配计算

泵油车采用某品牌4×2二类汽车底盘（载质量约为8t）改装，其整车计算参数如下:

G泵=15 700 kg；i泵=3.7（因速比较多，应选取一个较合理的值）；r泵=0.48 m （因轮胎较多型号，取一个近似值）；a泵=1.1（因本车运行路况复杂，多山路，多弯道，多长坡，故a 值取得较大）。

将泵油车参数代入公式，计算可得M泵=2 240 Nm。

由于发动机功率为103～140 kW，发动机扭矩为500 Nm以上，经变速器变速后，传动轴传递的扭矩应大于5 000 Nm，因此加装本款缓速器不会对整车的传动系统产生破坏性的影响。

所以该8 t 泵油车适合配装本电涡流缓速器。

4.2.2 运油车、拉水车匹配计算

运油车、拉水车为某品牌6×4双桥二类汽车底盘，其技术参数如下：

G油水= 25 000 kg；i油水=4.1（因速比较多，选取一个较合理的值）；r油水=0.504 m（因轮胎较多型号，取一个近似值）；a油水=1.1（因本车运行路况复杂，多山路，多弯道，多长坡，故a 值取得较大）。

将车辆参数代入公式，计算可得M油水=3 380 Nm。

由于该双桥运油车匹配的发动机功率为199～221 kW，发动机扭矩大于1 000 Nm，经变速器变速后，传动轴传递的扭矩应大于10 000 Nm，因此加装本款缓速器不会对整车的传动系统产生破坏性的影响。

所以该6×4双桥运油车、拉水车适合配装本款电涡流缓速器。

5 使用情况

自2009年以来，油田已在多个采油厂使用该品牌电涡流缓速器数百台，取得了良好的效果。既杜绝了因刹车不灵造成的机械事故，又延长了刹车片的使用寿命，刹车片寿命平均可延长1倍以上；还增加了司机对车辆安全的信心，提高了车辆的出勤率和利用率。

但是，加装电涡流缓速器也有不足之处。一是车辆的油耗比未装前略有提高，二是由于安装在传动轴处，缓速器线圈的绝缘层容易被道路上的杂物划伤，在雨雪天或者车辆涉水后极易造成缓速器线圈烧毁而导致失效。

6 结语

a. 相对于传统的废气制动和液力缓速器，电涡流缓速器无论从制动效果、经济性来讲，优点比较明确，是山区重载车辆比较优异的辅助制动装置。

b. 电涡流缓速器独立于车轮制动器，可承担车辆减速时30%～80%的工作量，大大提高了车辆的安全性能，避免了“制动器热衰退现象”造成的制动失效。

c. 可减少行车中频繁刹车产生的轮毂温度过高和因此引发的轮胎裂爆安全隐患。可以有效消除和减少由于传统摩擦式制动器因频繁工作所产生的噪声和粉尘，安全环保。

d. 根据中机车辆技术服务中心（2011）632文件，要求危险品运输车辆加装辅助制动器或电涡流缓速器，呼吁危险品运输业都为安全考虑，使用电涡流缓速器。

在今后的研发设计中，应加强缓速器的优化设计，减轻缓速器自重，并加强可靠性研究，解决好缓速器的防护问题。

[1] 崔靖,边耀璋,王学志等.汽车构造[M].西安:陕西科学技术出版社,1984.

[2] GB 7258-2012 机动车安全技术标准[S].

[3]黄榕清,李刚营,胡宏.液力缓速器和电涡流缓速器[J].机电工程技术.2005.34(10):75-78.

[4] 李艳梅,李刚.电涡流缓速器原理与应用[J].拖拉机与农用运输车,2006,33(1):3-4.

[5] 尹广智,王新强,钱利东等. 车用电涡流缓速器加装方法与散热措施[J].农机使用与维修,2013.(8):19-23.

Application of Eddy Current Retarder on Oil Tank Truck

In order to solve the need of safety of non-grade roads in the oil area, the eddy current retarder is installed on oil tank truck in YanChang oilfield. This paper analyzes the feasibility of installing the eddy current retarder on oil tank truck, calculating the matching between the eddy current retarder with vehicle, contrasting analysis the use effect. It is considered that the eddy current retarder has better relative advantages in terms of braking efficiency and economy, and is an excellent auxiliary braking device for heavy vehicles in mountainous areas.

eddy current retarder;oil tank truck;safety

唐道临，男，1965年生，研究员级高级工程师，现从事石油设备技术和管理工作。

U469.6.02

A

1004-0226(2017)06-0104-03

2017-03-15