魏成

(武漢元騰汽車(chē)技術(shù)有限公司,湖北 武漢 430000)

汽車(chē)的制動(dòng)性能對(duì)于汽車(chē)的安全性非常重要。近幾年,中國(guó)一些載貨汽車(chē)更多地采用氣壓制動(dòng)系統(tǒng),其中制動(dòng)管路與各種各樣的控制閥相聯(lián)。無(wú)論是客車(chē)還是載貨汽車(chē),為提高整車(chē)裝配速度,整車(chē)主機(jī)廠都希望供應(yīng)商將制動(dòng)管路制作成管束成套供貨。但將車(chē)上立體的管路布局轉(zhuǎn)化成平面布局是一項(xiàng)復(fù)雜且細(xì)致的技術(shù),不僅需熟悉每根氣管的走向,而且管路間的相對(duì)位置、接頭的方向都要準(zhǔn)確,還要保證具有較好的裝配工藝性。

1 管路系統(tǒng)的組成

整車(chē)的氣壓制動(dòng)管路系統(tǒng)包括從氣源到各功能部件輸送壓縮氣體的鋼管、膠管、金屬編織管和尼龍管。管束設(shè)計(jì)是將一系列不同規(guī)格、長(zhǎng)度和形式的尼龍管,根據(jù)各功能部件在底盤(pán)上的位置,盡可能有序地排列和捆綁在一起,形成易于裝配的管束(見(jiàn)圖1)。

圖1 制動(dòng)管束

2 影響制動(dòng)管束設(shè)計(jì)的因素

制動(dòng)管束需依據(jù)整車(chē)配置情況設(shè)計(jì),同一車(chē)型,配置不同,布置不同,管路的明細(xì)和走向也不同。影響管束設(shè)計(jì)的因素包括：

(1)車(chē)輛類(lèi)別。車(chē)輛類(lèi)型不同,如燃油車(chē)、純電動(dòng)車(chē)、氫燃料電動(dòng)車(chē)、平板車(chē)、自卸車(chē)、牽引車(chē)等,配置的元件不同,管路明細(xì)不同。

(2)驅(qū)動(dòng)形式。氣室數(shù)量不一樣,如4×2、6×2、6×4、8×4等,所需儲(chǔ)氣筒的容量和對(duì)應(yīng)的控制元件不一樣,直接影響管路的數(shù)量和種類(lèi)。

(3)軸距。制動(dòng)總閥進(jìn)氣和出氣,手制動(dòng)閥進(jìn)氣和出氣,從駕駛室前端到儲(chǔ)氣筒、氣室、制動(dòng)閥都有氣路相接。同一類(lèi)別的相同配置車(chē)型,如果軸距不一樣,則連接部分元件的管路尺寸也不一樣。

(4)儲(chǔ)氣筒、空氣干燥器、四回路的布置。空氣從氣源處經(jīng)干燥器通過(guò)四回路分配到儲(chǔ)氣筒各氣腔儲(chǔ)存,三者的布置樣式直接決定底盤(pán)管束的集散程度,是影響管束設(shè)計(jì)的重要因素。

(5)發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)空壓機(jī)位置和類(lèi)型。發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)空壓機(jī)位置和類(lèi)型決定氣源位置,直接影響管束的變化。

(6)其他配置。車(chē)輛的其他配置如氣囊座椅、排氣制動(dòng)、EPB(電子手剎制動(dòng)系統(tǒng))、空氣懸架、氣喇叭、變速箱氣助力換擋、關(guān)乎排放的氣助力尿素泵、氣助力離合分泵等都會(huì)影響管束的設(shè)計(jì)。

3 管束設(shè)計(jì)要點(diǎn)

管束設(shè)計(jì)目的是降低裝配難度,減少裝配時(shí)間。

3.1 集中布置底盤(pán)管路

首先考慮管束布置在車(chē)架的左側(cè)還是右側(cè),在此基本上考慮以下幾點(diǎn)：

(1)儲(chǔ)氣筒的位置。如儲(chǔ)氣筒布置在車(chē)架的單側(cè),則管束和儲(chǔ)氣筒布置在同側(cè)可避免管路橫跨車(chē)架；如儲(chǔ)氣筒布置在車(chē)架中間,則管束布置在車(chē)架左側(cè)或右側(cè)都可以。

(2)同側(cè)是否有其他管路和線束。如電動(dòng)車(chē)有大量冷卻水路和高、低壓線束,燃油車(chē)有整車(chē)的低壓線束,自卸車(chē)有舉升油缸的助力油管,管束布置時(shí)需考慮如果將它們布置在車(chē)架同側(cè)空間位置是否會(huì)顯得局促。

(3)駕駛室的制動(dòng)總閥、手制動(dòng)閥、掛車(chē)閥和氣囊座椅等在駕駛室外的氣管路接口位置。這些接口布置在哪側(cè),則優(yōu)先將管束布置在同側(cè),以減短管束中部分管路的長(zhǎng)度。如圖2所示,駕駛室的手制動(dòng)閥在駕駛室外的氣管路接口布置在車(chē)輛左側(cè),則管束布置在左側(cè)可優(yōu)化管路長(zhǎng)度。

圖2 手制動(dòng)閥駕駛室外管路接口示例

(4)大部分用氣元件布置位置集中在哪側(cè),則管束布置在哪側(cè)。圖3為某4×2普通燃油車(chē)型的底盤(pán)管路布置情況,從中可見(jiàn),發(fā)動(dòng)機(jī)自帶空壓機(jī)(氣源)、儲(chǔ)氣筒、空氣干燥器帶四回路總成、駐車(chē)快放閥、排氣制動(dòng)閥均布置在車(chē)架右側(cè),管束布置在右側(cè)更合理。

圖3 底盤(pán)管路布置示例

3.2 確定制動(dòng)原理圖

圖4為某4×2普通燃油車(chē)型的制動(dòng)原理圖(省去打氣泵、干燥器和四回路)。該圖為最基本的雙回路氣壓制動(dòng)原理圖,其余用氣元件分支只需在主路中添加即可。分支一般在前剎、手剎和輔助用氣回路中添加。

圖4 制動(dòng)原理圖示例

3.3 確定氣路分支數(shù)量和形式

一般情況下,氣路主要有4路,分別為前剎、后剎、手剎、輔助用氣,對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)氣筒氣腔也有4個(gè),如少于4個(gè),則管路上會(huì)有分支或使用多通接頭。由于腳剎(前剎和后剎)使用頻次較高,最好不要再設(shè)置氣路分支。對(duì)于使用多通接頭的情況,只需先確定分支點(diǎn)處,再確定管路長(zhǎng)度即可。

對(duì)于在管路上有分支的情況,同樣需先確定分支點(diǎn)處,再確定分支形式。管路上接頭形式常用有6種(見(jiàn)表1)。

表1 管路上接頭常用形式

如圖3所示,輔助用氣有排氣制動(dòng)閥和離合器助力器,而且分居車(chē)架內(nèi)側(cè)的左右端,管路分支可設(shè)計(jì)為圖5兩種形式,其中A端為儲(chǔ)氣筒出氣口端,B端為排氣制動(dòng)閥端,C端為離合器助力器端。使用H形接頭時(shí),尼龍管彎弧半徑需保證。

圖5 管路分支形式一

如圖3所示,儲(chǔ)氣筒位于車(chē)架右側(cè),管路需貫穿大梁過(guò)氣孔到大梁內(nèi)側(cè),可設(shè)計(jì)為圖6兩種形式,其中A端為接車(chē)架內(nèi)側(cè),B端為儲(chǔ)氣筒端,型管段僅限于該段,在高溫箱里制作,其余為流動(dòng)管狀態(tài)。

圖6 管路分支形式二

3.4 選擇管束中的管路

為保證所設(shè)計(jì)管束的裝配工藝性,不能將所有氣管都組裝進(jìn)管束。以圖3為例,可根據(jù)以下幾點(diǎn)進(jìn)行選擇：

(1)儲(chǔ)氣筒供氣到腳制動(dòng)閥和腳制動(dòng)閥出氣到前剎和后剎的4根管、儲(chǔ)氣筒供氣到手制動(dòng)閥和手制動(dòng)閥出氣到駐車(chē)快放閥的2根管路及儲(chǔ)氣筒供氣到用氣元件的1根主管路因長(zhǎng)度較大,作為管束管路是最主要的選擇。

(2)四回路到儲(chǔ)氣筒的管路長(zhǎng)度較短,且在車(chē)架外側(cè),無(wú)法捆扎到管束里。

(3)前剎快放閥和ABS電磁閥組合閥到車(chē)架上隔壁式管接頭的型管及散熱管到干燥器的型管在管束裝配前即可完成裝配,無(wú)需捆扎到管束里。

3.5 管束中管路的定位

管束包含數(shù)根單個(gè)管路,管路間的相對(duì)位置及管路各分支的方向需明確,遵循“以定定動(dòng)”的原則。第一個(gè)“定”是指零部件定位后管束裝配方式變化較小的元素,“動(dòng)”是指受裝配工藝影響而變化較多的元素。因此,管束中各管路的長(zhǎng)度和分支點(diǎn)的確定可以?xún)?chǔ)氣筒作為參照物。圖7為某車(chē)型的管束在儲(chǔ)氣筒處的管路分支(即儲(chǔ)氣筒出氣分支)圖,共有4個(gè)分支A、B、C、D,其中A和B重合,C和D重合,AD間的長(zhǎng)度f(wàn)即為儲(chǔ)氣筒的氣孔間距,b、c為儲(chǔ)氣筒1的氣孔到管束的距離,a、d為儲(chǔ)氣筒2的氣孔到管束的距離。

圖7 儲(chǔ)氣筒處的管路分支圖

3.6 根據(jù)布置情況合理設(shè)計(jì)管束中各部分的尺寸

根據(jù)管束的定位點(diǎn)和管路走向確定各部分的尺寸,需保證管束主向和分支較多之處的誤差小。如果管束布置中存在彎曲情況,則可適當(dāng)放寬該部分的尺寸。如連接駕駛室面板的腳制動(dòng)閥接頭板上的4根氣管,由于要考慮駕駛室跳動(dòng)和駕駛室翻轉(zhuǎn)后的余量,這部分預(yù)留偏長(zhǎng)一些。如果管束布置較平直,則要嚴(yán)格控制其尺寸,制作誤差控制在±20 mm。裝配偏差可通過(guò)控制管束縱向松緊程度來(lái)彌補(bǔ),既能保證管束在裝配后較美觀,又可避免因尺寸偏短而連接不上的問(wèn)題。

3.7 管束中各氣管的分支數(shù)量盡量少

即優(yōu)先在管接頭上實(shí)現(xiàn)氣路分支。制動(dòng)管束中的氣管通過(guò)制動(dòng)管接頭與各用氣元件相接,管接頭形式直接影響氣管的形式。從包裝、運(yùn)輸和裝配的便捷性考慮,管束各氣管分支越少越好。

3.8 合理設(shè)計(jì)管束中預(yù)留的氣管分支位置

不同規(guī)格的氣管有不同的最小彎曲半徑(見(jiàn)表2),一旦小于這個(gè)值,氣管就會(huì)折疊,導(dǎo)致氣路不暢。在設(shè)計(jì)管束分支時(shí),要確保彎曲半徑大于對(duì)應(yīng)的數(shù)值,一般比該值大50～100 mm為宜。

表2 氣管的最小彎曲半徑 mm

3.9 其他

管束裝配中會(huì)出現(xiàn)與車(chē)架、各類(lèi)支架的刃口、車(chē)架螺栓及其他運(yùn)動(dòng)件直接接觸等情況,設(shè)計(jì)管束時(shí)應(yīng)在管束主向上纏裹一層尼龍管保護(hù)帶,管束分支根據(jù)需要纏裹,防止管路損傷磨損,也可起到隔熱的作用。裝配過(guò)程中,應(yīng)避免過(guò)分拉伸和壓縮,以免造成尼龍管損傷。每隔400 mm,采用適宜的管夾固定管束,固定時(shí)不得扭曲尼龍管或把管路壓癟。

管束設(shè)計(jì)需依托完整的數(shù)據(jù),而管束狀態(tài)的最終固化還需輔以數(shù)次的裝車(chē)驗(yàn)證。在裝配驗(yàn)證過(guò)程中,氣路長(zhǎng)度、分支位置及裝配的工藝性等才能進(jìn)一步優(yōu)化。

4 管束裝配的優(yōu)點(diǎn)和制作要求

與單根零散氣管的裝配方式相比,使用管束裝配具有以下優(yōu)點(diǎn)：1)美觀整齊,避免多根氣管零散雜亂堆積的現(xiàn)象。2)能顯著減少管路在流水線上裝配的工作量,提高相應(yīng)工位管路的裝配速度。管束相當(dāng)于將部分管路的捆扎工作轉(zhuǎn)移給了管路供應(yīng)商,最直接的一點(diǎn)就是減少了管路貫穿橫梁的重復(fù)性動(dòng)作和多根零散管路裝配后再包裹纏皮的需要。3)降低管路裝配對(duì)裝配人員的專(zhuān)業(yè)性要求。整車(chē)的管路系統(tǒng)較復(fù)雜,種類(lèi)和數(shù)量較多,采用管束進(jìn)行裝配,大部分氣管在管束中已按照各種用氣元件的布置情況預(yù)先組裝好,裝配時(shí)只需找準(zhǔn)定位點(diǎn),即可有序地與各用氣元件相接。4)減少不同裝配人員由于操作技能等因素對(duì)裝配狀態(tài)的影響,提高裝配的一致性,保證裝配質(zhì)量的穩(wěn)定性。

與單根零散氣管的裝配方式相比,管束制作對(duì)管束供應(yīng)商提出了更高要求：1)對(duì)管束中各根氣管的氣密性、耐久性等要求更高。管束裝上車(chē)后氣路調(diào)試時(shí)如存在氣路故障,確定是管束問(wèn)題后通常需整套管束更換。另外,在后期氣路維修時(shí),管束會(huì)增加氣路故障的排查難度,集成度越高排查越繁雜。2)管束中各氣管分支定位要求較嚴(yán)苛。在裝配管束時(shí),如定位不合適,易出現(xiàn)與某些用氣元件連接不上、氣管過(guò)長(zhǎng)或過(guò)短、部分氣管緊繃或扭曲等情況,導(dǎo)致管束裝配事倍功半。

5 管束的制作步驟

明確了管束中各管路的分支點(diǎn)、管徑和接頭形式后,管束供應(yīng)商即可根據(jù)主機(jī)廠提供的圖紙制作管束。制作步驟如下：

(1)制作明細(xì)表。根據(jù)管束總成圖紙,提取內(nèi)部制作所需參數(shù),包括每根尼龍管的接頭形式、長(zhǎng)度、管徑和顏色標(biāo)記。表3為某車(chē)型管束明細(xì)表。

表3 管束明細(xì)表示例

續(xù)表3

(2)制定管路制作工藝流程。管束中各管路的接頭形式、長(zhǎng)度、管徑、顏色標(biāo)記明確后,接頭(主要是直角筍型和三通筍型,卡套式、A型直通/直角快插不需考慮)的壓裝方向、各管路的間距和排列層疊順序需有嚴(yán)格的工藝流程指導(dǎo)和保證。制作過(guò)程為切管(將盤(pán)管切成需要的管段)→壓裝接頭(利用壓裝設(shè)備在工裝上通過(guò)管子的彈性變形將各種管路接頭與管段連接在一起)→粘貼顏色標(biāo)記(便于實(shí)現(xiàn)快速裝配連接)→鋪管纏裹保護(hù)套并捆緊(需弄清楚各管路的相對(duì)位置、接頭的正確方向)。

6 結(jié)語(yǔ)

制動(dòng)管路布置是一項(xiàng)看似容易,實(shí)際上要做好并不容易的技術(shù),管束設(shè)計(jì)和制作對(duì)設(shè)計(jì)人員和管路供應(yīng)商都提出了更高要求。管束的集成化、模塊化已是大勢(shì)所趨,如何取舍分割出最優(yōu)的組合以適應(yīng)主機(jī)廠自身特點(diǎn)和系統(tǒng)環(huán)境,需要廣大技術(shù)人員不斷探索、嘗試和總結(jié)。