煤礦用防爆膠輪運(yùn)人車制動安全性的改進(jìn)設(shè)計(jì)

李智偉

(山西天地煤機(jī)裝備有限公司， 山西 太原 030006)

0 引言

隨著現(xiàn)代化礦井的不斷完善，人們對防爆膠輪運(yùn)人車提出了更高的要求，特別是要保證乘坐人員和駕駛員及車輛周邊人員的安全。這就要求防爆膠輪運(yùn)人車在系統(tǒng)的各個(gè)方面都應(yīng)進(jìn)行優(yōu)化，特別是對車輛的制動系統(tǒng)提出了更高的要求，其在各方面都需要互鎖聯(lián)動，使車輛運(yùn)行更可靠，制動更安全，性能更優(yōu)良，更能保證人員的安全[1-2]。

1 防爆膠輪運(yùn)人車制動系統(tǒng)的組成及原理

1.1 系統(tǒng)組成

防爆膠輪運(yùn)人車制動系統(tǒng)原理如圖1所示。防爆膠輪運(yùn)人車制動系統(tǒng)主要由液壓泵、充液閥、蓄能器、腳踏制動閥、駐車制動閥、手壓泵等組成，要完成防爆人車的行車制動和駐車制動，同時(shí)其駐車制動可作為應(yīng)急制動[3-4]。

1-液壓泵;2-溢流閥;3-充液閥;4-蓄能器;5-腳踏制動閥;6-前輪行車制動器;7-后輪行駐一體制動器;8-駐車制動閥;9-手動泵。圖1 防爆膠輪運(yùn)人車制動系統(tǒng)原理

1.2 工作原理

液壓泵由發(fā)動機(jī)驅(qū)動。發(fā)動機(jī)啟動后帶動液壓泵運(yùn)轉(zhuǎn)，液壓泵的壓力油經(jīng)充液閥后向兩路蓄能器充液。充液閥為雙路充液閥，其能控制向蓄能器充液的速度及保證蓄能器的充液壓力。蓄能器的主要作用是儲存和釋放制動所需的液壓能，穩(wěn)定制動油壓及保證連續(xù)行車制動時(shí)的大量供油，保證在動力喪失后的制動次數(shù)。前后行車制動使用各自獨(dú)立的蓄能器，兩路蓄能器分別向腳踏制動閥的兩個(gè)壓力口提供壓力，保證前后輪行車制動的獨(dú)立。如果其中一個(gè)制動回路失靈，另一個(gè)制動回路仍可以工作。手動泵是當(dāng)車輛發(fā)生故障需要拖車時(shí)解除駐車制動，其壓力油源與行車制動其中一路共用一個(gè)蓄能器。行車制動器采用液壓制動，彈簧釋放的形式。當(dāng)踩下雙回路制動閥踏板時(shí)，兩蓄能器中的壓力油經(jīng)腳踏制動閥的上下兩腔分別進(jìn)入前后行車制動器，作用到制動器活塞上，壓緊摩擦片對車輪實(shí)施制動，輸出的制動壓力與踩下的制動踏板的角度成比例。當(dāng)放松腳踏板時(shí)，制動器內(nèi)的高壓油流回油箱，解除制動。駐車制動采用彈簧制動液壓釋放的安全制動形式，通過駐車制動閥換向?qū)⑿钅芷鞯母邏河屯ㄈ牒筝喰旭v一體制動器的駐車制動腔，壓縮彈簧解除車輛的制動。需要駐車制動時(shí)，拉起駐車制動閥換向，駐車制動器內(nèi)的高壓油流回油箱，制動器在彈簧力的作用下，對車輛實(shí)施制動。駐車制動閥集成了一定值減壓閥，其壓力取決于駐車制動器設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)定的釋放壓力，可通過減壓閥調(diào)整[5-8]。

2 防爆膠輪運(yùn)人車制動系統(tǒng)的安全性改進(jìn)原理

2.1 原制動系統(tǒng)存在的問題

目前，各煤礦對防爆膠輪車特別是防爆膠輪人車的要求越來越高，尤其是在安全性能方面。例如：乘坐人員在駕駛員不知情的情況下私自下車會帶來危險(xiǎn)，在坡道上停車駕駛員由于疏忽忘拉手剎導(dǎo)致車輛溜車。

2.2 優(yōu)化改進(jìn)措施

在制動系統(tǒng)及氣動系統(tǒng)中增加元部件，既可改善駕駛員的可操控性，又可提高車輛的安全可靠性[9-12]。主要改進(jìn)措施為：

1) 制動系統(tǒng)的改進(jìn)。在原制動系統(tǒng)原理的基礎(chǔ)上增加了氣控?fù)Q向閥及三通球閥，并將手動泵的連接改變，如圖2所示。

1-液壓泵;2-溢流閥;3-充液閥;4-蓄能器;5-腳踏制動閥;6-前輪行車制動器;7-后輪行駐一體制動器;8-駐車制動閥;9-氣控?fù)Q向閥;10-三通球閥;11-手動泵。圖2 防爆膠輪人車制動系統(tǒng)改進(jìn)后原理

2) 氣動系統(tǒng)改進(jìn)。在原車啟動系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了緊急制動閥、客廂門插鎖按鈕閥、駕駛室門閉閥及客廂門插鎖缸，如圖3所示。

1-儲氣罐;2-氣壓開關(guān)閥;3-緊急制動按鈕閥;4-客廂門插鎖按鈕閥;5-駕駛室門閉鎖閥;6-客廂門插鎖缸。圖3 氣動系統(tǒng)原理

2.3 改進(jìn)后工作原理

當(dāng)車輛需要行駛時(shí)，首先將駐車制動閥扳到制動釋放位，同時(shí)將緊急制動按鈕閥拉起，從蓄能器來的高壓油經(jīng)駐車制動閥和氣控?fù)Q向閥后進(jìn)入駐車制動器，壓縮彈簧解除制動。而氣控?fù)Q向閥處于開位時(shí)，先導(dǎo)控制口必須有氣源輸入。氣控?fù)Q向閥的控制口與氣動系統(tǒng)中的K口連接。拉開緊急制動按鈕閥，且駕駛室門閉鎖閥處于上位。該閥是由駕駛室門控制的，只要將駕駛室門關(guān)閉，該閥就動作。同時(shí)，客廂門插鎖按鈕閥處于上位，該閥由駕駛員控制。這時(shí)從儲氣罐出來的高壓壓縮空氣經(jīng)氣壓開關(guān)閥、緊急制動按鈕閥、客廂門插鎖按鈕閥、駕駛室門閉閥后到達(dá)K口，即控制氣控?fù)Q向閥動作，此時(shí)即可解除制動，車輛可正常行駛[13-14]。

如果駕駛室門沒關(guān)好或客廂門沒鎖緊時(shí)，K口控制氣會經(jīng)過駕駛室門閉鎖閥或客廂門插鎖按鈕閥排氣，氣控?fù)Q向閥換向至圖1位置，制動器的液壓油經(jīng)該閥回油箱卸荷，彈簧制動，車輛處于制動狀態(tài)。

3 防爆膠輪人車制動系統(tǒng)改進(jìn)后的效果分析

通過對防爆膠輪運(yùn)人車制動系統(tǒng)及氣動系統(tǒng)的改進(jìn)，車輛的安全性得到了提高：

1) 只有當(dāng)駕駛員進(jìn)入，且將客廂門鎖緊后，拉駐車制動閥到解除位，才能解除制動。

2) 客廂內(nèi)人員需要下車時(shí)，只有駕駛員操作客廂門插鎖按鈕閥才能開啟門，避免了駕乘人員未經(jīng)駕駛員許可私自上下車導(dǎo)致的不安全狀況。

3) 駕駛員離開駕駛室未關(guān)門時(shí)，車輛處于制動狀態(tài)，避免了因車輛意外溜車而引起的事故。

4) 在遇到緊急情況時(shí)，駕駛員可按下緊急制動按鈕閥對車輛實(shí)施緊急制動，操作方便，避免駕駛員因緊張不易操縱駐車制動閥而引起的事故。

4 結(jié)論

防爆膠輪運(yùn)人車在現(xiàn)代化煤礦中的普及，其安全性越來越嚴(yán)格。防爆膠輪運(yùn)人車制動系統(tǒng)的不斷改進(jìn)，不僅有利于駕駛員操縱，還能有效提高車輛的安全性能，避免了由于操縱不便或未按規(guī)程執(zhí)行等導(dǎo)致安全事故的發(fā)生，可有效地減少安全事故。