無軌膠輪車濕式多盤失效安全型工作制動裝置

程建勝

（華亭煤業集團 硯北煤礦，甘肅 華亭 744100）

按照《煤礦安全規程》要求，礦用無軌膠輪車工作制動必須采用濕式制動器。現在無軌膠輪車廣泛使用的濕式制動器為濕式多盤液壓制動器，即在無軌膠輪車前、后車輪轉動總成里間隔設置多盤動、靜摩擦片，通過液壓系統控制動、靜摩擦片貼合松緊度改變摩擦力大小，從而達到制動、停車的行駛效果。此種通過液壓改變摩擦大小的制動方式存在著固有的缺陷，對液壓系統的可靠性、穩定性存在很強的依賴性，一旦液壓源、液壓管路、液壓閥組或液壓儲能裝置發生故障泄漏時，車輛就會發生制動失效或制動不靈，這在連續下山、長距離、大坡度巷道中或對工作制動裝置負荷要求大的其它情況下，駕駛無軌膠輪車發生跑車事故的機率尤其明顯，行車安全沒有可靠的保證。2011年內蒙古吳四圪堵煤礦“6.17”較大運輸事故，2011年甘肅省蘭渝鐵路黑山隧道內“10.29”較大運輸事故，2013年內蒙古高頭窯煤礦“5.17”運輸事故，均有無軌膠輪車制動系統失靈導致跑車事故的原因[1-3]。

為了克服現有技術中無軌膠輪車工作制動裝置對液壓系統可靠性、穩定性過分依賴的缺陷，設計了一種無軌膠輪車濕式多盤失效安全型工作制動裝置，該裝置在保證無軌膠輪車工作制動裝置制動力不變的條件下，通過碟簧彈性力控制制動裝置動、靜摩擦片貼合松緊度改變摩擦力大小達到制動、停車的行駛效果[4-7]，而且具有失效安全型特性，從而提升無軌膠輪車行車安全。

1 制動裝置的控制原理

無軌膠輪車濕式多盤失效安全型工作制動裝置是通過液壓控制回路對無軌膠輪車實施制動和解除制動的[8]，其中液壓控制回路由液壓油箱、液壓泵、充液閥、儲能器、行車腳踏制動閥和無軌膠輪車車前輪制動裝置、車后輪制動裝置構成，無軌膠輪車濕式多盤失效安全型工作制動裝置控制原理圖如圖1。

圖1 無軌膠輪車濕式多盤失效安全型工作制動裝置控制原理圖

無軌膠輪車啟動后，液壓泵將液壓油從液壓油箱中抽出加壓處理后經充液閥輸送到儲能器中形成穩定的液壓源，液壓源通過行車腳踏制動閥中常開閥口給車前輪制動裝置、車后輪制動裝置的活塞充壓解除車輪制動，當無軌膠輪車需要制動或停車時，駕駛員操作行車腳踏制動閥，使常開閥口關閉切斷液壓源，使常閉閥口打開對車前輪制動裝置、車后輪制動裝置的活塞卸壓實施車輪制動或停車。所述儲能器配有液壓表對源壓源壓力大小進行監測，所述液壓泵給壓平衡后，液壓油經溢流閥回流液壓油箱，所述液壓控制回路故障停止工作時可人工操作手壓泵進行人力給壓對車前輪制動裝置、車后輪制動裝置的活塞充壓解除車輪制動。

當無軌膠輪車處于停車狀態時，無軌膠輪車濕式多盤失效安全型工作制動裝置的碟簧組擠壓摩擦片使膠輪車處于制動狀態（固有狀態）；當無軌膠輪車啟動后，液壓泵將液壓油從液壓油箱中抽出加壓處理后經充液閥輸送到儲能器中形成穩定的液壓源，液壓源通過行車腳踏制動閥中常開閥口對車前輪制動裝置、車后輪制動裝置的活塞充壓解除車輪制動（充壓狀態）；當無軌膠輪車需要制動或停車時，駕駛員操作行車腳踏制動閥，使常開閥口關閉切斷液壓源，使常閉閥口打開對車前輪制動裝置、車后輪制動裝置的活塞卸壓（失壓狀態），液壓油回流液壓油箱，碟簧組形變復原擠壓摩擦片使無軌膠輪車制動或停車；當無軌膠輪車行駛中出現液壓系統故障發生制動失靈跑車時，無軌膠輪車濕式多盤失效安全型工作制動裝置的活塞自動卸壓（失壓狀態），碟簧組形變復原擠壓摩擦片使無軌膠輪車自動停車。

2 制動裝置的構造結構

無軌軌膠輪車濕式多盤失效安全型工作制動裝置為失效安全型工作制動裝置，有效地消除了傳統濕式制動器存在的制動效果對液壓系統過分依賴的缺陷，當無軌膠輪車液壓系統正常工作時，無軌膠輪車濕式多盤失效安全型工作制動裝置可實現工作制動保障行車安全；當無軌膠輪車液壓系統異常工作時，發生液壓管路卸漏或爆裂及液壓源故障的其它情況時，無軌膠輪車濕式多盤失效安全型工作制動裝置可發揮失效安全型特性自動制動運行的車輛。

無軌膠輪車濕式多盤失效安全型工作制動裝置由動輪、壓蓋、靜輪、摩擦片、活塞、碟簧組和端蓋構成，無軌膠輪車濕式多盤失效安全型工作制動裝置剖面結構圖如圖2。

圖2 無軌膠輪車濕式多盤失效安全型工作制動裝置剖面結構圖

動輪、靜輪通過車橋軸承嵌套在一起構成一個制動器總成，其中動輪由軸承腔室、花鍵轉動齒輪構成，軸承腔室安裝固定車橋軸承并帶動花鍵轉動齒輪轉動運行，花鍵轉動齒輪上齒合有多片動摩擦片，由車軸驅動轉動；而靜輪由摩擦片間隔室、活塞間隔室和碟簧組間隔室構成，摩擦片間隔室外緣有花鍵靜齒輪，靜齒輪上齒合有多片靜摩擦片，當有壓力作用于摩擦片時，動、靜摩擦片相互擠壓摩擦使車輪制動。靜摩擦片、動摩擦片間隔布置在摩擦片間隔室里；活塞間隔室中安裝有液壓活塞；碟簧組間隔室中布置有碟簧組。當活塞失壓時，碟簧組作用活塞浮封預壓摩擦片，對車輛實施制動；當活塞充壓時，活塞作用碟簧組解除浮封對摩擦片的預壓，對車輛解除制動。

動輪、靜輪的壓蓋端面貼合處對向設置浮動油封，以防止動輪輕微擺動時與靜輪的壓蓋硬碰撞[9]，浮動油封內嵌有等徑“O”型圈起緩沖作用。活塞、前部端面有印花浮封；尾部軸端鏤空構成靜輪碟簧組間隔室的一部分，內部按空間容量布置碟簧組；中部外形成“L”型，印有2道密封油槽，各配套等徑密封“O”型圈加強活塞氣密性。靜輪前、后端有壓蓋和端蓋用12＃緊固螺栓與靜輪緊固成一個整體。壓蓋預壓靜摩擦片、動摩擦片的端面有印花浮封，端蓋預壓碟簧組的結合面沿伸到活塞尾部軸端鏤空空間里。活塞間隔室預留有調整靜摩擦片、動摩擦片摩擦損耗預壓力變化的調整間隙和活塞充壓推動碟簧組發生形變的調整間隙。調整間隙可以保證碟簧組對靜摩擦片、動摩擦片有充足的預壓力；調整間隙可以保證活塞作用碟簧組有充足的行程以防車輛行駛出現卡滯現象，當液壓源作用活塞時，液壓油作用于活塞的壓力作用面使活塞充壓。靜輪在摩擦片間隔室邊角處和調整間隙邊角處預留有通孔，配有透氣塞、排氣塞、放油塞和注油塞，其中透氣塞、排氣塞可調節制動裝置摩擦片間隙里的空氣，注油塞則是制動裝置活塞充壓、失壓時液壓油進出活塞的通道，放油塞是制動裝置活塞油封不嚴卸漏到摩擦片間隔室、碟簧組間隔室里的液壓油的排出通道。

設計采用強力碟簧組作為摩擦片擠壓壓力源，壓力線性、機械控制，不存在活塞阻滯不回位的問題[10]，制動失靈及行車卡滯情況將大大減少，從而有效保障無軌膠輪車行車安全。

3 結語

無軌膠輪車濕式多盤失效安全型工作制動裝置克服了現有技術中濕式多盤制動器對液壓系統可靠性、穩定性過分依賴的缺陷，該裝置為失效安全型工作制動裝置，具備無軌膠輪車正常運行的工作制動功能，還可以發揮失效安全型特性自動制動失控運行的車輛；無軌膠輪車濕式多盤失效安全型工作制動裝置采用強力碟簧組作為摩擦片擠壓壓力源，壓力線性、機械控制，不存在活塞阻滯不回位的問題，制動失靈及行車卡滯情況將大大減少。