礦用防爆無(wú)軌膠輪車制動(dòng)系統(tǒng)故障及其處理措施研究

韓文翔

（山西澳馬機(jī)械裝備有限公司，山西 晉城 048000）

1 無(wú)軌膠輪車制動(dòng)系統(tǒng)概述

制動(dòng)系統(tǒng)是礦用防爆無(wú)軌膠輪車中非常重要的部件，是確保車輛運(yùn)行安全的重中之重。濕式制動(dòng)器具有防爆性能、可靠性高、維護(hù)方便等顯著優(yōu)勢(shì)，因此礦用無(wú)軌膠輪車中多數(shù)都是使用濕式制動(dòng)器。本文的研究對(duì)象WCJ3E型防爆無(wú)軌膠輪車就是使用的該類型制動(dòng)器，如圖1所示為WCJ3E型防爆無(wú)軌膠輪車制動(dòng)系統(tǒng)的基本工作原理圖。為了提升制動(dòng)系統(tǒng)的可靠性，制動(dòng)器控制系統(tǒng)采用的是雙回路控制模式，即前后兩個(gè)單獨(dú)的回路分別對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行控制。這種模式下只要確保其中一個(gè)控制回路能有效運(yùn)行，即可保證制動(dòng)系統(tǒng)的正常工作，極大地提升了制動(dòng)系統(tǒng)的安全性。

圖1 WCJ3E型防爆無(wú)軌膠輪車制動(dòng)系統(tǒng)基本工作原理圖

整個(gè)液壓制動(dòng)系統(tǒng)由多個(gè)部件構(gòu)成，部件之間的共同協(xié)作使制動(dòng)系統(tǒng)的各項(xiàng)功能得以實(shí)現(xiàn)。當(dāng)駕駛員踩下濕式制動(dòng)踏板時(shí)，調(diào)節(jié)制動(dòng)閥的閥芯會(huì)隨之向下移動(dòng)，此時(shí)液壓油通過(guò)開(kāi)口快速流進(jìn)濕式制動(dòng)器中，推動(dòng)制動(dòng)器摩擦片發(fā)生作用對(duì)車輛進(jìn)行制動(dòng)。相反的，當(dāng)駕駛員松開(kāi)濕式制動(dòng)踏板時(shí)，在彈簧恢復(fù)力的作用下，制動(dòng)器摩擦片會(huì)往回運(yùn)動(dòng)，制動(dòng)過(guò)程結(jié)束。由于采用的是液壓制動(dòng)模式，因此能夠提供很大的制動(dòng)力，保障車輛安全，且制動(dòng)過(guò)程靈敏。

2 無(wú)軌膠輪車制動(dòng)系統(tǒng)故障問(wèn)題及原因分析

2.1 液壓油污染問(wèn)題及原因

WCJ3E型防爆無(wú)軌膠輪車在使用一段時(shí)間后，制動(dòng)系統(tǒng)整體性能有所下降。經(jīng)常出現(xiàn)各種小的故障問(wèn)題，對(duì)膠輪車的安全穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成了威脅。出現(xiàn)這種情況的原因主要是制動(dòng)系統(tǒng)采用的是全液壓制動(dòng)模式，系統(tǒng)中包含有很多精密的液壓元件，對(duì)液壓油清潔度有非常高的要求。但由于煤礦工作環(huán)境復(fù)雜，空氣中充滿了各種灰塵雜質(zhì)等，且井下空氣潮濕。在此環(huán)境下，空氣中的水蒸氣及各種灰塵、雜質(zhì)可能會(huì)滲入液壓系統(tǒng)中，對(duì)各類精密元器件造成堵塞或者腐蝕。另外，如果防爆無(wú)軌膠輪車在使用過(guò)程中，保養(yǎng)人員沒(méi)有嚴(yán)格按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)對(duì)車輛進(jìn)行保養(yǎng)維護(hù)，比如沒(méi)有及時(shí)對(duì)液壓油進(jìn)行更換，導(dǎo)致液壓油長(zhǎng)時(shí)間使用出現(xiàn)變質(zhì)產(chǎn)生雜物，同樣會(huì)堵塞和腐蝕精密液壓元件，或者在維護(hù)保養(yǎng)時(shí)操作不規(guī)范，導(dǎo)致雜質(zhì)進(jìn)入液壓系統(tǒng)。

2.2 制動(dòng)過(guò)程靈敏度降低問(wèn)題及原因

制動(dòng)閥通常安裝在駕駛室內(nèi)，制動(dòng)器則在車輪附近，兩者之間具有一段的距離。無(wú)軌膠輪車的結(jié)構(gòu)決定了制動(dòng)閥與制動(dòng)器之間有3～5 m的距離，中間通過(guò)膠管進(jìn)行連接。制動(dòng)閥接受制動(dòng)踏板的信號(hào)后，開(kāi)口打開(kāi)并開(kāi)始注入液壓油。但液壓油在膠管中流動(dòng)時(shí)存在阻力，導(dǎo)致液壓油從制動(dòng)閥進(jìn)入制動(dòng)器需要延后一段時(shí)間，該時(shí)間通常在0.5 s左右。尤其在氣溫很低的環(huán)境中，液壓油的流動(dòng)性更差，這種制動(dòng)延后現(xiàn)象更加明顯，嚴(yán)重時(shí)的制動(dòng)過(guò)程延后時(shí)間會(huì)長(zhǎng)達(dá)1 s。駕駛?cè)藛T在操作這種無(wú)軌膠輪車時(shí)，由于存在制動(dòng)靈敏度較低、制動(dòng)過(guò)程延后的問(wèn)題，出于自我保護(hù)的本能反應(yīng)，駕駛?cè)藛T會(huì)不斷地踩下制動(dòng)踏板，嚴(yán)重威脅著膠輪車的行駛安全可靠性。

3 無(wú)軌膠輪車制動(dòng)系統(tǒng)故障問(wèn)題處理措施研究

3.1 提升液壓油的清潔度

前文已述，液壓油清潔度會(huì)對(duì)液壓系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性產(chǎn)生重要影響。因此，為了保障制動(dòng)系統(tǒng)的安全運(yùn)行，必須采取措施提升液壓油的清潔度。主要措施可從以下兩點(diǎn)著手：第一，提升整個(gè)液壓系統(tǒng)的密封性，主要是更換性能更好的密封裝置，避免空氣中的水蒸氣或者各類雜質(zhì)通過(guò)密封位置進(jìn)入液壓系統(tǒng)；第二，操作人員在對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)時(shí)，必須嚴(yán)格按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作，避免維護(hù)保養(yǎng)時(shí)混入雜質(zhì)，另外考慮到液壓油的使用壽命，需要定時(shí)對(duì)液壓油進(jìn)行更換，具體更換周期需要充分考慮煤礦井下的環(huán)境情況。

3.2 將制動(dòng)系統(tǒng)改造為氣-油聯(lián)合制動(dòng)模式

全液壓制動(dòng)模式雖然可以提供很大的制動(dòng)力。但液壓油在膠管中流動(dòng)時(shí)存在阻力，使得整個(gè)制動(dòng)過(guò)程存在一定的延后性，尤其在寒冷氣候條件下，延后更加明顯?；诖耍瑢⑷簤褐苿?dòng)模式改造成為氣—油聯(lián)合制動(dòng)模式。如圖2所示為對(duì)WCJ3E型防爆無(wú)軌膠輪車制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行改造后的基本工作原理圖。

圖2 改造后的WCJ3E型防爆無(wú)軌膠輪車制動(dòng)系統(tǒng)基本工作原理圖

從圖中可以看出，改造后的制動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)部同時(shí)包含有氣動(dòng)裝置和液動(dòng)裝置。利用空氣壓縮泵生成壓縮氣體，通過(guò)壓力調(diào)節(jié)組合閥后進(jìn)入到兩個(gè)儲(chǔ)氣筒中，兩個(gè)儲(chǔ)氣筒相互獨(dú)立，兩個(gè)氣動(dòng)回路只要有一個(gè)可以正常運(yùn)行，就可以保證制動(dòng)系統(tǒng)的正常工作，提升系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。系統(tǒng)中還設(shè)置有低壓報(bào)警開(kāi)關(guān)，若氣動(dòng)回路中的壓力低于設(shè)定的極限值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)報(bào)警提示駕駛?cè)藛T。駕駛?cè)藛T根據(jù)實(shí)際情況需要對(duì)無(wú)軌膠輪車進(jìn)行制動(dòng)時(shí)，通過(guò)操作制動(dòng)踏板即可開(kāi)啟雙路制動(dòng)閥。此時(shí)氣體通過(guò)管道流入加壓泵中，推動(dòng)活塞桿向前運(yùn)動(dòng)，活塞桿運(yùn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)推動(dòng)加壓泵中的液壓油進(jìn)入到濕式制動(dòng)器中，以此達(dá)到制動(dòng)的目的。松開(kāi)制動(dòng)踏板后，雙路制動(dòng)閥關(guān)閉，在彈簧恢復(fù)力作用下加壓泵活塞桿往回運(yùn)動(dòng)，制動(dòng)過(guò)程結(jié)束。由于氣體在管道中流動(dòng)時(shí)的阻力幾乎可以忽略不計(jì)，所以制動(dòng)系統(tǒng)的延后問(wèn)題得以有效解決。

4 無(wú)軌膠輪車制動(dòng)系統(tǒng)故障問(wèn)題處理效果分析

將上文所述的礦用防爆無(wú)軌膠輪車制動(dòng)系統(tǒng)故障問(wèn)題處理措施及改造方案應(yīng)用到工程實(shí)踐中，進(jìn)行了連續(xù)3個(gè)月的測(cè)試。并將測(cè)試結(jié)果與處理改造前的制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比分析。在整個(gè)測(cè)試期間，無(wú)軌膠輪車制動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，沒(méi)有出現(xiàn)各類故障問(wèn)題，制動(dòng)時(shí)的延時(shí)問(wèn)題得以有效解決，保障了駕駛的安全性。3個(gè)月測(cè)試結(jié)束后，對(duì)系統(tǒng)中的液壓油進(jìn)行清潔度檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)液壓油的清潔度還相當(dāng)高，沒(méi)有對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)中的各類元器件造成堵塞，降低了設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)成本。綜上，此次針對(duì)防爆無(wú)軌膠輪車制動(dòng)系統(tǒng)的故障問(wèn)題處理措施與改造得到了煤礦企業(yè)相關(guān)技術(shù)人員的廣泛認(rèn)可，為煤礦企業(yè)創(chuàng)造了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。