防爆柴油机无轨胶轮车制动系统分析

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摘要：对煤矿井下用防爆柴油机无轨胶轮车的制动系统进行了分析，对不同形式的制动器和制动控制系统进行了对比研究。结果表明：湿式制动器和全液压制动系统在安全性能上有着明显的优势，适合在煤矿井下防爆柴油机无轨胶轮车上推广应用。

关键词：干式制动器；湿式制动器；气-液制动系统；全液压制动系统

随着防爆柴油机无轨胶轮车（以下简称胶轮车）在煤矿井下的推广应用，其安全性能成为人们关注的主要问题。对胶轮车制动系统的分析与研究，有利于增强胶轮车制动安全性。依据行业标准MT/T989的要求，煤矿用胶轮车应设置工作制动、驻车制动和紧急制动。工作制动用于经常性和一般行驶中速度控制或停车，紧急及停车制动用于停车后的制动或者在行车制动失效时的应急制动。紧急制动和停车制动可为一套系统，但与工作应是各自独立控制的两套机构。以下从制动器和制动控制系统对煤矿井下用胶轮车的制动系统进行分析和研究。

1制动器

煤矿井下胶轮车上使用的制动器有干式制动器和湿式制动器。

1.1干式制动器

干式制动器包括鼓式制动器和钳盘式制动器。鼓式制动器由制动蹄、制动鼓组成，当制动操纵机构动作时，通过气压或者液压推动制动器上的气缸或液压缸动作，使制动蹄涨开挤压制动鼓，利用摩擦力使车辆停车。除了气压和液压张开装置，也有凸轮式、楔块式等机械张开装置，在煤矿井下应用较少，这里不再详述。作为工作制动，鼓式制动器只用于2t以下的轻型车辆。此种制动器的优点为结构简单，维护维修方便，缺点是热稳定性和水稳定性较差。钳盘式制动器由制动盘和制动钳组成，制动器工作时，制动钳动作，活塞在气压或液压的作用下，使活动制动块压靠到制动盘上，产生制动力。在煤矿井下钳盘式制动器多用在轮胎式防爆装载机、防爆柴油铲运机等工程机械上。煤矿井下地面阴暗潮湿，且使用中存在长时间的重载和坡道，干式制动器水稳定性不好，容易出现热量聚集等缺点日益显现。为了保证制动安全，干式制动器作为工作制动在煤矿井下胶轮车上应用已经逐渐减少。目前，在煤矿井下胶轮车上，鼓式制动器或钳盘式制动器只用于停车制动。

1.2湿式制动器

湿式制动器（图1）是摩擦片浸在润滑油中的一种制动器，主要由动壳、静壳、粉片、钢片、压盘、活塞、回位弹簧等零件组成。煤矿井下用胶轮车上使用的湿式制动器分三类，第一类是给压制动器，即制动器在液压力的作用下制动，弹簧力的作用下解除制动，这种类型的制动器一般作为工作制动器，安装在车辆轮端。第二类是失压制动器，制动力由压缩的弹簧提供，弹簧带动压盘，压紧摩擦片实现制动。当需要解除制动时，利用液压力的作用，顶回弹簧使摩擦片逐渐脱离接触，解除制动。这种制动器属于失效安全型，优点是当液压管路出现问题时，制动器失压处于制动状态，确保了行车安全。第三类是综合型制动器，这种制动器集以上两种制动器的优点为一体，即工作制动时采用液压制动，弹簧释放，当停车制动时或者柴油机出现故障、液压管路出现爆管时能够处于失效安全状态。第三类制动器安全性高、制动柔和可靠但制动器结构较复杂，成本较高。湿式制动器与干式制动器相比，有诸多优点。湿式制动器的压盘、摩擦片、制动活塞等安装在制动器壳体内，能免受外界水、杂质等污染的影响，制动性能较可靠；湿式多盘制动器的多片结构摩擦片接触面积增大，摩擦片单位比压小；摩擦片浸在油中，减少摩擦片磨损；液压操纵制动力分布均匀，制动平稳、迅速，安全性高。因此，湿式制动器在煤矿井下胶轮车中应用日渐广泛。

2制动控制系统

为了满足煤矿井下特殊的使用环境要求，煤矿井下用胶轮车上的湿式制动器控制系统采用气-液控制系统或全液压控制系统。

2.1气-液制动系统

气-液制动系统（图2）是利用压缩空气作为动力源，通过助力泵将高压气体的压力增压后转化为制动液压力，从而控制制动器动作。气-液制动系统主要由空压机、储气罐、制动总泵、助力泵、湿式多片制动器等组成。当需要工作制动时，踩下脚制动阀，压缩气体通过制动总泵进入前、后桥的助力泵，通过气推油把液压油推进湿式多片制动器，推动摩擦片压向制动盘而制动车轮。放松脚踏板，制动器内的油回到助力泵里，制动状态解除。

2.2全液压制动系统

全液压制动系统（图3）由滤油器、制动齿轮泵、溢流阀、双回路充液阀、蓄能器、双回路脚制动阀、手制动阀、湿式多盘制动器、管路及压力表等组成。柴油机启动后，液压油从油箱中进入齿轮泵，齿轮泵工作输出的压力油通过充液阀给蓄能器进行充液，当蓄能器内的液压油达到规定压力后，液压油由蓄能器的溢流装置溢出的油通过过滤器流入油箱，当需要停车时，踩下脚踏板，制动油液通过行车制动阀进入制动器，制动器的动静磨擦片结合，对车轮实施制动；当将作用于脚踏板的力取消，行车制动阀处右位，液压油流回油箱，制动解除。前后制动系统采用双回路，各自有单独的制动回路,每个制动回路使用各自的蓄能器,当一路制动出现问题时，不影响另一管路的制动性能，确保了行车安全。停车制动和紧急制动共用一套制动系统，用于停车或紧急情况下的辅助制动。发动机起动后，操作手制动阀，关闭蓄能器对湿式制动器供压力油，制动器动作，达到对传动轴的制动。由于气-液制动系统中存在气压和液压的转换，对助力泵的密封性要求较高，在煤矿井下使用过程中，频繁的刹车，存在热量集聚、密封件失效等安全隐患。相比较来说，全液压制动系统使用寿命长，更为安全可靠。因此，在煤矿井下胶轮车中气-液制动系统逐渐被全液压制动系统取代。

3结语

随着防爆柴油机无轨胶轮车在煤矿井下的推广应用，制动系统的安全性是保证胶轮车安全使用的重要因素。通过分析和研究，湿式制动器和全液压制动系统在安全性能上有着明显的优势，适合在煤矿井下防爆柴油机无轨胶轮车上推广应用。

作者:王烁 单位:冀中能源邢矿集团公司 河北煤炭科学研究院