无轨胶轮车湿式多盘失效安全型工作制动装置

无轨胶轮车湿式多盘失效安全型工作制动装置CHENG Jiansheng
【摘要】对无轨胶轮车工作制动装置的构造原理进行了研究,在保证工作制动装置制动力不变的条件下,设计了一种无轨胶轮车湿式多盘失效安全型工作制动装置,该装置为失效安全型工作制动装置,通过液压回路对碟簧弹性力进行线性控制,改变制动装置动、静摩擦片贴合松紧度对无轨胶轮车实施制动和解除制动,既具备工作制动功能,又可以发挥失效安全型特性自动制动失控运行的车辆,从而提升无轨胶轮车行车安全,有效避免发生重大运输安全事故.%The construction principle of the working brake device of trackless rubber-tyred vehicle is studied in depth. Under the condition of guaranteeing the constant braking force of the working brake device, a wet multi-disk fail safety type working brake device for trackless rubber-tyred vehicle was invented and designed. The device is a fail safety type working brake device, which controls the elastic force of the disc spring linearly through the hydraulic circuit, and brakes the trackless rubber-tyred vehicle and removes the brake by changing the dynamic and static friction disc tightness. The device not only has the working brake function, but also can play the fail safety type characteristics to automatically brake vehicles running out of control, to ensure the safety of trackless rubber-tyred vehicles and avoid major transport safety accidents.
【期刊名称】《煤矿安全》
【年(卷),期】2019(050)006
【总页数】3页(P125-127)
【关键词】无轨胶轮车;工作制动装置;失效安全型;碟簧;线性控制
【作者】CHENG Jiansheng
【作者单位】Yanbei Coal Mine, Huating Coal Industry Group Co., Ltd., Huating 744100, China
【正文语种】中文
【中图分类】TD525
按照《煤矿安全规程》要求，矿用无轨胶轮车工作制动必须采用湿式制动器。

现在无轨胶轮车广泛使用的湿式制动器为湿式多盘液压制动器，即在无轨胶轮车前、后车轮转动总成里间隔设置多盘动、静摩擦片，通过液压系统控制动、静摩擦片贴合松紧度改变摩擦力大小，从而达到制动、停车的行驶效果。

此种通过液压改变摩擦大小的制动方式存在着固有的缺陷，对液压系统的可靠性、稳定性存在很强的依赖性，一旦液压源、液压管路、液压阀组或液压储能装置发生故障泄漏时，车辆就会发生制动失效或制动不灵，这在连续下山、长距离、大坡度巷道中或对工作制动装置负荷要求大的其它情况下，驾驶无轨胶轮车发生跑车事故的机率尤其明显，行车安全没有可靠的保证。

2011年内蒙古吴四圪堵煤矿“6.17”较大运输事故，2011年甘肃省兰渝铁路黑山隧道内“10.29”较大运输事故，2013年内蒙古高头窑煤矿“5.17”运输事故，均有无轨胶轮车制动系统失灵导致跑车事故的原因[1-3]。

为了克服现有技术中无轨胶轮车工作制动装置对液压系统可靠性、稳定性过分依赖的缺陷，设计了一种无轨胶轮车湿式多盘失效安全型工作制动装置，该装置在保证无轨胶轮车工作制动装置制动力不变的条件下，通过碟簧弹性力控制制动装置动、
静摩擦片贴合松紧度改变摩擦力大小达到制动、停车的行驶效果[4-7]，而且具有
失效安全型特性，从而提升无轨胶轮车行车安全。

1 制动装置的控制原理
无轨胶轮车湿式多盘失效安全型工作制动装置是通过液压控制回路对无轨胶轮车实施制动和解除制动的[8]，其中液压控制回路由液压油箱、液压泵、充液阀、储能器、行车脚踏制动阀和无轨胶轮车车前轮制动装置、车后轮制动装置构成，无轨胶轮车湿式多盘失效安全型工作制动装置控制原理图如图1。

图1 无轨胶轮车湿式多盘失效安全型工作制动装置控制原理图
无轨胶轮车启动后，液压泵将液压油从液压油箱中抽出加压处理后经充液阀输送到储能器中形成稳定的液压源，液压源通过行车脚踏制动阀中常开阀口给车前轮制动装置、车后轮制动装置的活塞充压解除车轮制动，当无轨胶轮车需要制动或停车时，驾驶员操作行车脚踏制动阀，使常开阀口关闭切断液压源，使常闭阀口打开对车前轮制动装置、车后轮制动装置的活塞卸压实施车轮制动或停车。

所述储能器配有液压表对源压源压力大小进行监测，所述液压泵给压平衡后，液压油经溢流阀回流液压油箱，所述液压控制回路故障停止工作时可人工操作手压泵进行人力给压对车前轮制动装置、车后轮制动装置的活塞充压解除车轮制动。

当无轨胶轮车处于停车状态时，无轨胶轮车湿式多盘失效安全型工作制动装置的碟簧组挤压摩擦片使胶轮车处于制动状态（固有状态）；当无轨胶轮车启动后，液压泵将液压油从液压油箱中抽出加压处理后经充液阀输送到储能器中形成稳定的液压源，液压源通过行车脚踏制动阀中常开阀口对车前轮制动装置、车后轮制动装置的活塞充压解除车轮制动（充压状态）；当无轨胶轮车需要制动或停车时，驾驶员操作行车脚踏制动阀，使常开阀口关闭切断液压源，使常闭阀口打开对车前轮制动装置、车后轮制动装置的活塞卸压（失压状态），液压油回流液压油箱，碟簧组形变复原挤压摩擦片使无轨胶轮车制动或停车；当无轨胶轮车行驶中出现液压系统故障
发生制动失灵跑车时，无轨胶轮车湿式多盘失效安全型工作制动装置的活塞自动卸压（失压状态），碟簧组形变复原挤压摩擦片使无轨胶轮车自动停车。

2 制动装置的构造结构
无轨轨胶轮车湿式多盘失效安全型工作制动装置为失效安全型工作制动装置，有效地消除了传统湿式制动器存在的制动效果对液压系统过分依赖的缺陷，当无轨胶轮车液压系统正常工作时，无轨胶轮车湿式多盘失效安全型工作制动装置可实现工作制动保障行车安全；当无轨胶轮车液压系统异常工作时，发生液压管路卸漏或爆裂及液压源故障的其它情况时，无轨胶轮车湿式多盘失效安全型工作制动装置可发挥失效安全型特性自动制动运行的车辆。

无轨胶轮车湿式多盘失效安全型工作制动装置由动轮、压盖、静轮、摩擦片、活塞、碟簧组和端盖构成，无轨胶轮车湿式多盘失效安全型工作制动装置剖面结构图如图2。

图2 无轨胶轮车湿式多盘失效安全型工作制动装置剖面结构图
动轮、静轮通过车桥轴承嵌套在一起构成一个制动器总成，其中动轮由轴承腔室、花键转动齿轮构成，轴承腔室安装固定车桥轴承并带动花键转动齿轮转动运行，花键转动齿轮上齿合有多片动摩擦片，由车轴驱动转动；而静轮由摩擦片间隔室、活塞间隔室和碟簧组间隔室构成，摩擦片间隔室外缘有花键静齿轮，静齿轮上齿合有多片静摩擦片，当有压力作用于摩擦片时，动、静摩擦片相互挤压摩擦使车轮制动。

静摩擦片、动摩擦片间隔布置在摩擦片间隔室里；活塞间隔室中安装有液压活塞；碟簧组间隔室中布置有碟簧组。

当活塞失压时，碟簧组作用活塞浮封预压摩擦片，对车辆实施制动；当活塞充压时，活塞作用碟簧组解除浮封对摩擦片的预压，对车辆解除制动。

动轮、静轮的压盖端面贴合处对向设置浮动油封，以防止动轮轻微摆动时与静轮的压盖硬碰撞[9]，浮动油封内嵌有等径“O”型圈起缓冲作用。

活塞、前部端面有
印花浮封；尾部轴端镂空构成静轮碟簧组间隔室的一部分，内部按空间容量布置碟簧组；中部外形成“L”型，印有2道密封油槽，各配套等径密封“O”型圈加强
活塞气密性。

静轮前、后端有压盖和端盖用12＃紧固螺栓与静轮紧固成一个整体。

压盖预压静摩擦片、动摩擦片的端面有印花浮封，端盖预压碟簧组的结合面沿伸到活塞尾部轴端镂空空间里。

活塞间隔室预留有调整静摩擦片、动摩擦片摩擦损耗预压力变化的调整间隙和活塞充压推动碟簧组发生形变的调整间隙。

调整间隙可以保证碟簧组对静摩擦片、动摩擦片有充足的预压力；调整间隙可以保证活塞作用碟簧组有充足的行程以防车辆行驶出现卡滞现象，当液压源作用活塞时，液压油作用于活塞的压力作用面使活塞充压。

静轮在摩擦片间隔室边角处和调整间隙边角处预留有通孔，配有透气塞、排气塞、放油塞和注油塞，其中透气塞、排气塞可调节制动装置摩擦片间隙里的空气，注油塞则是制动装置活塞充压、失压时液压油进出活塞的通道，放油塞是制动装置活塞油封不严卸漏到摩擦片间隔室、碟簧组间隔室里的液压油的排出通道。

设计采用强力碟簧组作为摩擦片挤压压力源，压力线性、机械控制，不存在活塞阻滞不回位的问题[10]，制动失灵及行车卡滞情况将大大减少，从而有效保障无轨胶轮车行车安全。

3 结语
无轨胶轮车湿式多盘失效安全型工作制动装置克服了现有技术中湿式多盘制动器对液压系统可靠性、稳定性过分依赖的缺陷，该装置为失效安全型工作制动装置，具备无轨胶轮车正常运行的工作制动功能，还可以发挥失效安全型特性自动制动失控运行的车辆；无轨胶轮车湿式多盘失效安全型工作制动装置采用强力碟簧组作为摩擦片挤压压力源，压力线性、机械控制，不存在活塞阻滞不回位的问题，制动失灵及行车卡滞情况将大大减少。

【相关文献】
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［4］苗旺.矿用胶轮车全液压多功能湿式制动器控制系统研究［D］.西安：西安科技大学，2017. ［5］郝务云.矿用胶轮车湿式多盘失压制动器及制动系统研究［D］.徐州：中国矿业大学，2014. ［6］张凯.湿式多盘制动器的结构原理与参数设计［J］.工程机械文摘，2014（3）：76－77. ［7］李文军.湿式多盘制动器的特点及应用［J］.煤矿机械，2013，34（8）：190－191. ［8］陈万秀.煤矿井下防爆运输车制动系统的研究［D］.北京：北京科技大学，2008.
［9］赵文清，王春生.湿式多盘制动器研究内容的综述［J］.兵工学报，2003（1）：111－114. ［10］鲍敬源，吴其俊，任冠逢，等.一种新型制动装置的设计与仿真分析［J］.机械制造与自动化，2016，45（4）：87－89.。