防爆電動膠輪車節能制動系統設計

朱同明

(中國煤炭科工集團 太原研究院有限公司， 山西 太原 030006)

0 引言

目前，以蓄電池為動力源的井下防爆電動膠輪車，是一種技術領先的新型井下防爆車輛，廣泛應用于井下人員、物料和設備的運輸，是未來的一種趨勢。防爆電動膠輪車綠色環保，零污染、零排放，能降低石油消耗，減少對井下工作環境的污染，提高交通效率，改善駕駛舒適性。現有防爆電動膠輪車的液壓系統主要包括制動系統和轉向系統，并公用了一套液壓泵站作為動力源。在車輛行駛過程中，轉向系統需要公用的液壓泵站源源不斷地提供恒壓或恒流來保證車輛轉向正常，而車輛制動系統只有在需要制動時才采取制動方式。如果液壓系統中包括了轉向系統，那么液壓系統就必須連續工作，以此來保證轉向系統源源不斷的動力源[1-3]。

為了讓蓄電池車能行駛更多的路程，減少能量損失，對整車進行輕量化設計，并優化了液壓制動系統，提高了工作效率，減少了電池能量消耗，滿足井下防爆膠輪車的節能使用要求。經反復分析研究，設計了一種防爆電動膠輪車的節能液壓制動系統。

1 節能制動系統方案

節能制動系統是根據電動膠輪車的技術要求和井下使用情況，全新開發設計的防爆電動膠輪車的制動系統。該系統由液壓泵站、行車濕式制動器、駐車制動器、腳踏閥、手制動閥、蓄能器、壓力表及連接用的管路接頭和液壓膠管等組件組成。其中液壓泵站由防爆電動機、液壓泵、過濾器、無泄漏單向閥、反向梭閥、安全閥、手動泵、壓力傳感器、管路接頭等組成，主要為節能制動系統提供高壓動力源。節能制動系統方案如圖1所示。

1-防爆電動機;2-液壓泵;3-吸油過濾器;4-出油過濾器;5-手動泵;6-安全閥;7-無泄漏單向閥;8-反向梭閥;9-壓力表;10-測壓接頭;11-蓄能器;12-腳踏閥;13-壓力傳感器;14-手制動閥;15-空氣過濾器。圖1 防爆電動無軌膠輪車節能制動系統原理

2 工作原理

如圖1所示，駐車制動器、前橋制動器及后橋制動器為節能液壓系統的執行元件。當制動液壓系統的壓力為零或低于設定值時，整車控制系統控制制動液壓系統中的防爆電動機自動啟動工作，帶動液壓泵工作，油液通過出油過濾器和無泄漏單向閥進入液壓系統，將整車的液壓管路及3個蓄能器充液。當蓄能器的壓力達到系統設定壓力時，壓力傳感器將信號反饋到制動系統，制動系統發出控制信號，控制防爆電動機自動停止工作。當行車需要制動時，壓力由蓄能器經過踏板閥給前后橋制動器，實現制動，并依靠蓄能器的儲存壓力，制動系統能保持9次以上的制動。若連續多次制動使得蓄能器的壓力降低到設定壓力時，防爆電動機再次自動啟動工作。當3個蓄能器的壓力達到系統設定壓力時，再次停止工作，實現間歇式工作方式。駐車制動器為失效安全型，當需要解除駐車制動時，松開手制動閥，蓄能器的壓力將駐車制動器彈簧撐開，車輛可以正常行駛。反之，當需要駐車制動時，實施關閉手制動閥，彈簧恢復，車輛制動，達到駐車效果。當系統壓力由于某種原因超過安全壓力時，系統中的安全閥會自動打開，保護制動液壓系統。

3 主要特點

1) 該節能制動系統可以解決制動液壓系統問題，采用間歇式工作方式，自動啟停。

2) 防爆電動機及制動液壓系統使用時間加長，延長了系統壽命，降低了維護的成本。

3) 系統將壓力傳感器信號接入整車控制系統，能監控整車液壓系統的工作壓力及故障，使防爆電動膠輪車在礦井下運行更加安全、可靠。

4 結論

防爆電動膠輪車節能制動系統設計，相比同類型的傳統防爆電動車的液壓制動系統，其節能制動系統在類似車型的基礎上進行了技術突破。比如,防爆電動膠輪車的節能液壓制動系統采用獨立的液壓系統，可將轉向系統和制動系統分開，并利用蓄能器的儲存壓力，將傳統的連續工作的液壓制動系統改成間歇式。自動啟動的液壓制動系統能使防爆電機耗能降到最低，以保證防爆電動膠輪車的續航里程。