礦用防爆無軌膠輪車制動系統故障及其處理措施研究

韓文翔

（山西澳馬機械裝備有限公司，山西 晉城 048000）

1 無軌膠輪車制動系統概述

制動系統是礦用防爆無軌膠輪車中非常重要的部件，是確保車輛運行安全的重中之重。濕式制動器具有防爆性能、可靠性高、維護方便等顯著優勢，因此礦用無軌膠輪車中多數都是使用濕式制動器。本文的研究對象WCJ3E型防爆無軌膠輪車就是使用的該類型制動器，如圖1所示為WCJ3E型防爆無軌膠輪車制動系統的基本工作原理圖。為了提升制動系統的可靠性，制動器控制系統采用的是雙回路控制模式，即前后兩個單獨的回路分別對制動系統進行控制。這種模式下只要確保其中一個控制回路能有效運行，即可保證制動系統的正常工作，極大地提升了制動系統的安全性。

圖1 WCJ3E型防爆無軌膠輪車制動系統基本工作原理圖

整個液壓制動系統由多個部件構成，部件之間的共同協作使制動系統的各項功能得以實現。當駕駛員踩下濕式制動踏板時，調節制動閥的閥芯會隨之向下移動，此時液壓油通過開口快速流進濕式制動器中，推動制動器摩擦片發生作用對車輛進行制動。相反的，當駕駛員松開濕式制動踏板時，在彈簧恢復力的作用下，制動器摩擦片會往回運動，制動過程結束。由于采用的是液壓制動模式，因此能夠提供很大的制動力，保障車輛安全，且制動過程靈敏。

2 無軌膠輪車制動系統故障問題及原因分析

2.1 液壓油污染問題及原因

WCJ3E型防爆無軌膠輪車在使用一段時間后，制動系統整體性能有所下降。經常出現各種小的故障問題，對膠輪車的安全穩定運行構成了威脅。出現這種情況的原因主要是制動系統采用的是全液壓制動模式，系統中包含有很多精密的液壓元件，對液壓油清潔度有非常高的要求。但由于煤礦工作環境復雜，空氣中充滿了各種灰塵雜質等，且井下空氣潮濕。在此環境下，空氣中的水蒸氣及各種灰塵、雜質可能會滲入液壓系統中，對各類精密元器件造成堵塞或者腐蝕。另外，如果防爆無軌膠輪車在使用過程中，保養人員沒有嚴格按照規范標準對車輛進行保養維護，比如沒有及時對液壓油進行更換，導致液壓油長時間使用出現變質產生雜物，同樣會堵塞和腐蝕精密液壓元件，或者在維護保養時操作不規范，導致雜質進入液壓系統。

2.2 制動過程靈敏度降低問題及原因

制動閥通常安裝在駕駛室內，制動器則在車輪附近，兩者之間具有一段的距離。無軌膠輪車的結構決定了制動閥與制動器之間有3～5 m的距離，中間通過膠管進行連接。制動閥接受制動踏板的信號后，開口打開并開始注入液壓油。但液壓油在膠管中流動時存在阻力，導致液壓油從制動閥進入制動器需要延后一段時間，該時間通常在0.5 s左右。尤其在氣溫很低的環境中，液壓油的流動性更差，這種制動延后現象更加明顯，嚴重時的制動過程延后時間會長達1 s。駕駛人員在操作這種無軌膠輪車時，由于存在制動靈敏度較低、制動過程延后的問題，出于自我保護的本能反應，駕駛人員會不斷地踩下制動踏板，嚴重威脅著膠輪車的行駛安全可靠性。

3 無軌膠輪車制動系統故障問題處理措施研究

3.1 提升液壓油的清潔度

前文已述，液壓油清潔度會對液壓系統的運行可靠性產生重要影響。因此，為了保障制動系統的安全運行，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著手：第一，提升整個液壓系統的密封性，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通過密封位置進入液壓系統；第二，操作人員在對制動系統進行維護保養時，必須嚴格按照規范標準進行操作，避免維護保養時混入雜質，另外考慮到液壓油的使用壽命，需要定時對液壓油進行更換，具體更換周期需要充分考慮煤礦井下的環境情況。

3.2 將制動系統改造為氣-油聯合制動模式

全液壓制動模式雖然可以提供很大的制動力。但液壓油在膠管中流動時存在阻力，使得整個制動過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。基于此，將全液壓制動模式改造成為氣—油聯合制動模式。如圖2所示為對WCJ3E型防爆無軌膠輪車制動系統進行改造后的基本工作原理圖。

圖2 改造后的WCJ3E型防爆無軌膠輪車制動系統基本工作原理圖

從圖中可以看出，改造后的制動系統內部同時包含有氣動裝置和液動裝置。利用空氣壓縮泵生成壓縮氣體，通過壓力調節組合閥后進入到兩個儲氣筒中，兩個儲氣筒相互獨立，兩個氣動回路只要有一個可以正常運行，就可以保證制動系統的正常工作，提升系統運行的可靠性。系統中還設置有低壓報警開關，若氣動回路中的壓力低于設定的極限值時，系統會報警提示駕駛人員。駕駛人員根據實際情況需要對無軌膠輪車進行制動時，通過操作制動踏板即可開啟雙路制動閥。此時氣體通過管道流入加壓泵中，推動活塞桿向前運動，活塞桿運動過程中會推動加壓泵中的液壓油進入到濕式制動器中，以此達到制動的目的。松開制動踏板后，雙路制動閥關閉，在彈簧恢復力作用下加壓泵活塞桿往回運動，制動過程結束。由于氣體在管道中流動時的阻力幾乎可以忽略不計，所以制動系統的延后問題得以有效解決。

4 無軌膠輪車制動系統故障問題處理效果分析

將上文所述的礦用防爆無軌膠輪車制動系統故障問題處理措施及改造方案應用到工程實踐中，進行了連續3個月的測試。并將測試結果與處理改造前的制動系統進行對比分析。在整個測試期間，無軌膠輪車制動系統運行穩定，沒有出現各類故障問題，制動時的延時問題得以有效解決，保障了駕駛的安全性。3個月測試結束后，對系統中的液壓油進行清潔度檢測，發現液壓油的清潔度還相當高，沒有對制動系統中的各類元器件造成堵塞，降低了設備的維護保養成本。綜上，此次針對防爆無軌膠輪車制動系統的故障問題處理措施與改造得到了煤礦企業相關技術人員的廣泛認可，為煤礦企業創造了良好的社會效益和經濟效益。