輪式裝載機制動系統原理和常見故障分析

柳 威，王 一，趙清晴

（煙臺港集團有限公司，山東煙臺 264001）

0 引言

目前常見的輪式裝載機制動系統主要分為兩類：①氣—液制動系統，常見于國產小噸位裝載機，例如臨工、雷沃、山工等5 t 以下裝載機；②全液壓濕式制動系統，常見于進口大噸位裝載機，例如沃爾沃、卡特等7.5 t 以上裝載機[1]。

1 氣—液制動系統工作原理和常見故障

1.1 工作原理

氣—液制動系統主要由空壓機、儲氣罐、腳制動閥、加力泵、車橋制動器、安全閥等部件組成。目前國內小噸位裝載機普遍采用氣—液制動，只是在駐車制動方式和系統管路布局上略有不同，但基本工作原理都是一致的（圖1）。

圖1 氣—液制動系統原理

發動機帶動空氣壓縮機工作，將空氣壓縮加壓，經油水分離器干燥后進入儲氣罐。油水分離器組合閥裝有泄壓閥，泄壓值一般在0.6～0.8 MPa。當儲氣罐中氣體壓力超過泄壓值時，泄壓閥打開進行泄壓，以維持制動系統的壓力穩定[2]。當駕駛員踩下腳制動閥時，壓縮空氣由儲氣罐進入前后車橋的加力泵，高壓氣體推動加力泵一端的氣室活塞運動，帶動另一端的液壓總泵活塞運動，輸出高壓制動液推動車橋制動器的活塞，將制動片壓緊在制動盤上，實現車輪制動。當司機松開腳制動閥時，氣路斷開，加力泵氣室在回位彈簧的作用下，使氣室活塞、總泵活塞歸位，車橋制動器的剎車油回到加力泵油杯，摩擦片和制動盤分離，制動終止。

在氣—液制動系統中常見的駐車制動主要有鉗式制動和鼓式制動兩種形式，其工作原理都是通過將變速箱輸出軸抱死，以禁止其轉動，實現駐車制動。當裝載機熄火停車后，駕駛員提起駐車制動閥，儲氣罐中高壓氣體通過加力泵將制動鉗與制動盤夾緊，或者通過氣缸將制動蹄撐開與制動鼓貼合，使傳動軸無法轉動。

1.2 常見故障分析

氣—液制動系統故障可分為氣路故障和油路故障，無論哪種故障都會影響裝載機的制動性能。司機在出車作業前，必須對制動系統氣壓、剎車油進行檢查，并測試車輛的制動性能，確認制動系統正常后方能出車作業。

1.2.1 氣路故障

（1）各支路氣管、接頭漏氣：氣管、接頭長期工作正常磨損會導致漏氣，此外，支路氣管線路安排不合理，氣管與其他部件接觸磨蹭同樣會導致氣管磨損漏氣。

（2）各氣路零部件漏氣：油水分離器（空氣干燥罐）、腳制動閥長期工作正常磨損后，也會造成漏氣，導致氣壓不足。

（3）氣管堵塞：在冬季氣溫較低的情況下，儲氣罐排水不及時，會使水流入氣管結凍，堵塞氣管，導致儲氣罐有壓力情況下車橋無法制動。因此，入冬前設備管理人員必須及時安排裝載機檢修或者更換干燥罐，以確保水汽能完全過濾，同時定期對儲氣罐排水檢查，以保證行車安全。

（4）空氣壓縮機損壞：空壓機在長時間高速運轉的情況下，氣泵內閥片、活塞環會出現磨損，導致氣泵工作不良。此外，空濾清潔不及時、進氣管漏氣、機油不及時保養、更換，都會加劇氣泵活塞的磨損，降低氣泵工作壽命。

（5）加力泵氣室故障：氣室最常見損壞部位是活塞以及密封圈，剎車頻繁或駕駛員野蠻操作會導致密封圈磨損、活塞變形，導致剎車不良。此外，氣室彈簧疲勞斷裂會導致在氣壓、剎車油正常的情況下制動完全失靈。

1.2.2 油路故障

（1）剎車油不足：剎車油管破裂、接頭或油杯漏油都會導致剎車油不足，需要及時維修或添加。剎車油儲存在加力泵剎車油杯中，油杯一般為半透明塑料材料，并標有最低和最高液位線。駕駛員在每次出車前都需要對剎車油液位進行檢查，以確保制動系統正常。

（2）加力泵液壓總泵故障：液壓總泵腔體磨損、回油閥、出油閥損壞會導致液壓總泵失效。總泵活塞磨損會導致密封不嚴，液壓總泵內剎車油進入氣室。長期密封不嚴會導致剎車油不足，液壓總泵銹蝕失效。

（3）車橋制動器漲剎車：加力泵總泵使用時間過長，液壓泵閥芯、彈簧不回位、泵腔銹蝕，都會造成前橋或者后橋兩輪漲剎車。同時，如果車橋制動器活塞的防塵圈破損，灰塵雜質等會侵入沉積，導致活塞卡滯，車輪出現漲剎車的情況。如果長時間不用，制動器活塞受到雨雪侵蝕，也會出現銹蝕卡滯的情況，導致車輪漲剎車。所以對于氣—液制動系統的裝載機，如果長時間不使用，建議對車輛遮蓋封存，減少雨雪對制動系統部件的侵蝕，同時也要定期對車輛進行發動跑車，防止車橋制動器活塞銹蝕卡滯，導致出現漲剎車。

2 全液壓濕式制動系統工作原理和常見故障

2.1 工作原理

裝載機全液壓濕式制動系統通常包含制動液壓泵、蓄能器、制動閥、車橋制動器、駐車制動器、制動管路、各類傳感器和電磁閥等部件。蓄能器主要有氣囊式、隔膜式和活塞式三種形式，其作用都是儲存液壓油壓力，以供制動時使用。全液壓濕式制動系統一般采用雙單向回路設計，兩條制動回路相互獨立互不干擾，當其中一條制動回路出現故障失效時，另一條制動回路可以仍維持正常工作。其系統原理如圖2 所示。

圖2 全液壓濕式制動系統

制動液壓泵輸出的液壓油經過充液閥控制，以穩定的流量向蓄能器充壓。當蓄能器中的壓力達到上限時，充壓停止，此時制動液壓泵的出油主要在液壓系統循環散熱。當駕駛員踩下制動踏板時，制動閥閥芯移動，蓄能器進行壓力釋放，高壓液壓油經制動閥進入前后橋濕式制動器，壓緊制動片，實現制動。在制動過程中蓄能器中的高壓液壓油被消耗。當蓄能器壓力低于設定值時，充液閥控制制動系統以設定流量進行充壓，從而形成充壓、制動、充壓的循環往復過程。當駕駛員松開腳制動踏板時，車橋制動器內液壓油泄壓，制動片在回位彈簧的作用下分離，制動停止，車橋制動器內的液壓油經雙路控制閥流回液壓油箱[3]。

裝載機全液壓濕式制動系統為全封閉控制系統，相比傳統氣—液制動系統具有以下優勢：①無需空壓機氣路，系統介質單一，而且獨立雙回路控制，可靠性較強；②液壓油的可壓縮性比空氣低得多，無需等待氣壓達到標準后再動車，制動響應時間短；③蓄能器在發動機或液壓泵停止工作后仍然可以釋放壓力進行制動，操作安全性較高；④車橋制動器制動摩擦片位于封閉的冷卻油內，不受外界天氣、灰塵、雜質等環境因素影響，穩定性強、使用壽命長[4]。雖然全液壓濕式制動系統優勢突出，但相比傳統氣—液制動系統，其結構復雜、造價高、故障診斷時間長的劣勢也很明顯。

2.2 常見故障分析

裝載機全液壓濕式制動系統故障率相對較低，但一旦出現故障，診斷比較費時。本文以常見的兩種故障進行分析研究。

2.2.1 系統制動壓力低

造成系統制動壓力低故障原因有很多，蓄能器、制動液壓泵、雙路制動閥等部件都是可能的故障點。

（1）對于蓄能器，可以通過在停車狀態下對蓄能器釋放壓力進行測試。如果無釋放壓力或者壓力低，說明蓄能器失效，需要更換。蓄能器屬于壓力容器，存在一定的危險性，對其進行拆檢維修需要由專業機構和人員進行。

（2）制動液壓泵如果沒有異響，則需要對液壓泵壓力進行檢測。如果測試壓力低，需要對調節器等部件進行拆檢。

（3）如果制動液壓泵和蓄能器工作正常，系統仍存在制動壓力低報警，需要對系統控制閥進行檢查。控制閥控制著制動系統的壓力和流量，如果閥芯因為故障卡滯在某一位置，也會造成系統壓力低情況。

2.2.2 行車制動力不足

造成行車制動力不足的原因除了制動液壓泵、蓄能器、控制閥故障外，還有以下可能原因：

（1）剛維修安裝的車橋輪邊內部充滿空氣，如果未進行排氣操作，會使輪邊制動器在制動時摩擦片無法壓實，造成車橋維修側制動力不足。

（2）裝載機在長時間高負荷作業時需要頻繁制動，輪邊制動器摩擦片會出現磨損情況。特別是前橋負荷載重較大，摩擦片磨損嚴重后會出現打滑的情況，導致行車制動力不足。

（3）車橋制動器使用是的液壓油，而車橋內部差速器使用的是齒輪油，輪邊處有密封隔離。密封長時間在高溫、高壓油液的侵蝕下，會出現老化、密封性能降低等情況，使輪邊在制動時液壓油因為壓力較高而出現泄壓竄到車橋齒輪油中的情況，造成行車制動力不足。此時，需要對裝載機液壓油、車橋齒輪油油量油位進行檢查，并對輪邊制動器進行拆檢，定期更換密封。

3 結束語

氣—液制動系統和全液壓濕式制動系統各有優劣。當制動出現故障時，要認真檢測排查故障點，分析故障原因。維修固然重要，但駕駛員的操作和保養習慣更為重要。作為一名設備管理者，要始終堅持“防大于修”的管理理念。駕駛員的良好操作和保養習慣，可以預防異常故障發生、避免故障擴大化、降低維修成本和故障率、延長裝載機的使用壽命、保障安全生產。