馬艷衛(wèi)

(山西天地煤機(jī)裝備有限公司， 山西 太原 030006)

0 引言

煤礦井下特種車輛具有載重能力大、行駛速度快、機(jī)動(dòng)靈活、爬坡度大、裝卸物料方便省力等特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)不轉(zhuǎn)載運(yùn)輸，節(jié)約大量輔助運(yùn)輸人員，極大地提高運(yùn)輸效率，在煤礦井下生產(chǎn)中的作用越來(lái)越重要。由于煤礦井下特殊的工作環(huán)境，其車輛一般選用了全液壓動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)，制動(dòng)器采用濕式多盤制動(dòng)器。對(duì)于一些地質(zhì)條件較差(主要為巷道的坡度大，距離長(zhǎng))的煤礦，經(jīng)發(fā)現(xiàn)車輛在使用中出現(xiàn)制動(dòng)不靈敏，甚至有失效的情況，通過(guò)對(duì)故障原因的調(diào)查分析，決定對(duì)車輛的液壓系統(tǒng)進(jìn)行了技術(shù)改進(jìn)。

1 驅(qū)動(dòng)橋故障與分析

煤礦井下特種車輛在使用中，有些煤礦用戶經(jīng)常反應(yīng)車輛在使用中出現(xiàn)制動(dòng)不靈敏，甚至有失效的情況,同時(shí)驅(qū)動(dòng)橋還有漏油現(xiàn)象，對(duì)行車安全造成很大的隱患，為此對(duì)車輛的制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行分析研究，主要存在問(wèn)題為:

1) 一般情況下橋的制動(dòng)器摩擦片間始終有油膜存在，防止動(dòng)片與靜片直接接觸，減小摩擦片間的磨損消耗，延長(zhǎng)其使用壽命。而通過(guò)對(duì)驅(qū)動(dòng)橋的拆解發(fā)現(xiàn)，橋內(nèi)的齒輪油顏色發(fā)黑，且有大量雜質(zhì)，密封嚴(yán)重老化;橋的制動(dòng)器摩擦片磨損嚴(yán)重，齒輪油內(nèi)

的雜質(zhì)多數(shù)為摩擦片磨損后的顆粒物。

2) 車輛的使用范圍非常廣泛，分布在內(nèi)蒙、山西、陜西、山東等地的煤礦，經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn),有些煤礦在使用2～3月后就會(huì)出現(xiàn)剎車距離變長(zhǎng)，甚至失效的情況,同時(shí)還反應(yīng)車輛出現(xiàn)制動(dòng)問(wèn)題的礦井，巷道內(nèi)的坡度大。

由上述情況經(jīng)分析,考慮到煤礦的地質(zhì)條件不同，車輛的使用工況差別較大，導(dǎo)致了車輛頻繁制動(dòng)，出現(xiàn)制動(dòng)器故障。有些煤礦井下的巷道存在8°～12°的大角度的長(zhǎng)距離坡道，當(dāng)車輛駕駛員在下坡時(shí)，頻繁制動(dòng)甚至采取半制動(dòng)狀態(tài)行車，導(dǎo)致制動(dòng)器發(fā)熱情況嚴(yán)重，齒輪油溫度超出正常使用的范圍。齒輪油高溫會(huì)降低其黏度，加速橡膠密封件的老化，同時(shí)驅(qū)動(dòng)橋內(nèi)的減速齒輪因熱脹冷縮而膨脹，導(dǎo)致機(jī)械磨損增加，最終導(dǎo)致制動(dòng)器故障。因此,對(duì)車輛的制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造是必要的[1]。

2 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)

由上述調(diào)研表明,制動(dòng)器產(chǎn)生高溫是導(dǎo)致制動(dòng)器故障的主要原因。制動(dòng)器產(chǎn)生的熱量主要是由固定盤與摩擦盤之間的摩擦力矩所消耗的能量,即車輛的制動(dòng)能量E等于車輛動(dòng)能E1與勢(shì)能E2之和，即

(1)

式中:E為制動(dòng)的總能量；E1為制動(dòng)的動(dòng)能；E2為制動(dòng)的勢(shì)能；v為制動(dòng)前的速度；g為重力加速度；h為路面斜坡高度；m為車輛的平均質(zhì)量。

由上式可知，制動(dòng)器產(chǎn)生的熱量不僅與高速運(yùn)行時(shí)的制動(dòng)次數(shù)有關(guān)，還與坡道上運(yùn)行時(shí)的制動(dòng)次數(shù)有關(guān)。通過(guò)實(shí)際使用情況發(fā)現(xiàn)，當(dāng)車輛多數(shù)時(shí)間在坡道低速運(yùn)行時(shí)，其制動(dòng)器發(fā)熱情況嚴(yán)重，影響其正常使用。為改變這一情況，需要在制動(dòng)器增加一套強(qiáng)制冷卻系統(tǒng)，以降低車輛制動(dòng)器的溫度[2-3]。

1) 圖1為井下車輛增加驅(qū)動(dòng)橋冷卻系統(tǒng)后的液壓原理圖，此系統(tǒng)主要由橋冷油箱、冷卻泵、橋冷單向閥、驅(qū)動(dòng)橋、溫度控制閥、氣控?fù)Q向閥、散熱器組成。當(dāng)車輛運(yùn)行時(shí)，冷卻泵將橋冷油箱的液壓油提供給橋的各個(gè)制動(dòng)器，為了限定橋內(nèi)冷卻腔的最大油壓，設(shè)置了橋冷單向閥，此閥的開(kāi)啟壓力為0.7 MPa，避免因冷卻油壓力過(guò)大而損壞密封。當(dāng)冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到車輛使用的工況不同，外部環(huán)境不同，制動(dòng)器的發(fā)熱情況也不同，進(jìn)而增加了溫度控制閥，當(dāng)制動(dòng)器溫度不高時(shí)，溫度控制閥及氣控?fù)Q向閥不動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)橋制動(dòng)器出口的油液經(jīng)氣控?fù)Q向閥直接流回油箱；當(dāng)制動(dòng)器的溫度升高到設(shè)定溫度時(shí)，溫度控制閥動(dòng)作，高壓氣源進(jìn)入氣控?fù)Q向閥的控制腔，使其換向，此時(shí)驅(qū)動(dòng)橋制動(dòng)器出口的油液經(jīng)氣控?fù)Q向閥后，通過(guò)散熱器散熱后，回油箱，達(dá)到冷卻制動(dòng)器的目的，這樣便實(shí)現(xiàn)了冷卻系統(tǒng)根據(jù)使用工況、環(huán)境及車輛運(yùn)行時(shí)間，自動(dòng)對(duì)制動(dòng)器進(jìn)行冷卻[4-5]。

1-橋冷油箱;2-冷卻泵;3-橋冷單向閥;4-驅(qū)動(dòng)橋;5-溫度控制閥;6-氣控?fù)Q向閥;7-散熱器。

2) 圖2為制動(dòng)器增加冷卻腔后的結(jié)構(gòu)圖。由于液壓油主要冷卻制動(dòng)器的制動(dòng)靜摩擦片與制動(dòng)摩擦片相互摩擦產(chǎn)生的熱量,故改進(jìn)后對(duì)制動(dòng)腔密封改進(jìn),使之將液壓油直接引入制動(dòng)腔,對(duì)其進(jìn)行了冷卻[6]。

1-制動(dòng)進(jìn)油口;2-解制動(dòng)容腔;3-制動(dòng)活塞;4-制動(dòng)彈簧;5-制動(dòng)靜摩擦片;6-制動(dòng)動(dòng)摩擦片;7-冷卻進(jìn)油口。

3 結(jié)論

煤礦井下車輛增加了驅(qū)動(dòng)橋制動(dòng)器的強(qiáng)制冷卻系統(tǒng)后，經(jīng)過(guò)在大坡度煤礦井下試用，使車輛的制動(dòng)性能得到了改善，既延長(zhǎng)了制動(dòng)器的使用壽命，又保證了車輛行駛的安全性，得到了用戶認(rèn)可。