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煤礦防爆車輛制動(dòng)系統(tǒng)影響因素研究
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論文導(dǎo)讀：隨著防爆膠輪車在煤礦的廣泛使用。制動(dòng)系統(tǒng)作為防爆車輛的一個(gè)重要組成部分。要求防爆車輛的制動(dòng)系統(tǒng)必須安全可靠。影響因素，煤礦防爆車輛制動(dòng)系統(tǒng)影響因素研究。
關(guān)鍵詞：煤礦，防爆車輛，制動(dòng)系統(tǒng)，影響因素
隨著防爆膠輪車在煤礦的廣泛使用，對(duì)其使用安全性的要求也越來越高。制動(dòng)系統(tǒng)作為防爆車輛的一個(gè)重要組成部分，其作用是使車輛能以合適的減速度減速行駛并停下。在下坡時(shí)能使車輛保持適當(dāng)?shù)牡能囁�，可靠地停在坡道�?在緊急情況下能實(shí)現(xiàn)緊急制動(dòng)，避免發(fā)生碰撞和事故。碩士論文，影響因素。由于車輛在煤礦井下運(yùn)行條件惡劣，巷道路面崎嶇不平，有時(shí)還必須通過有積水和煤泥的巷道，普通的蹄鼓制動(dòng)器會(huì)出現(xiàn)遇水制動(dòng)失效的問題。為了保證人員及車輛的安全，要求防爆車輛的制動(dòng)系統(tǒng)必須安全可靠，制動(dòng)器要有良好的防水性和防爆性。因此，防爆膠輪車的行車制動(dòng)系統(tǒng)采用了氣頂液動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)，制動(dòng)器為防爆濕式多盤制動(dòng)器，以滿足煤礦井下的特殊要求。
一、車輛制動(dòng)時(shí)車輪的受力分析
車輛在一定的速度下開始制動(dòng)直到停車的整個(gè)過程中，車輛本身受到的外力只有地面對(duì)輪胎產(chǎn)生的摩擦力和空氣阻力，由于井下車輛行駛速度不高，空氣阻力可忽略不計(jì)。以車輛在滿載、水平干硬路面的條件為例，在實(shí)施制動(dòng)的過程中，由車輪的力矩平衡得到Fb=Mn/r。同時(shí)地面對(duì)車輪的制動(dòng)力Fb受路面附著條件的限制，即Fbmax≤Gφ，其值取決于作用在輪胎上的垂直載荷及地面和輪胎間的附著系數(shù)φ的大小。當(dāng)制動(dòng)器作用在車輪上的制動(dòng)力小于附著力時(shí)，地面與輪胎之間的摩擦力對(duì)車輪產(chǎn)生的力矩大于制動(dòng)器的摩擦力矩而使車輪處于制動(dòng)的滾動(dòng)狀態(tài)時(shí)，制動(dòng)力Fb與制動(dòng)器所產(chǎn)生的摩擦力矩成正比。當(dāng)制動(dòng)力達(dá)到極限值Fbmax≤Gφ時(shí)，車輪被抱死而在路面上滑動(dòng)，產(chǎn)生拖痕，這時(shí)與制動(dòng)器本身所產(chǎn)生的摩擦力矩?zé)o關(guān)。
二、影響車輪制動(dòng)力矩的主要因素
通過以上分析，車輛的制動(dòng)過程是一個(gè)車輪從滾動(dòng)到抱死滑動(dòng)的漸變過程，從純滾動(dòng)到邊滾邊滑再到抱死拖滑。在車輪的制動(dòng)過程中，當(dāng)車輪處于純滾動(dòng)時(shí)，地面對(duì)車輪的制動(dòng)力矩與制動(dòng)器產(chǎn)生的摩擦力矩相等，并且隨著制動(dòng)器摩擦力矩的增加成正比的增加，但制動(dòng)力矩的增加不是無限的，它不會(huì)超過附著力所產(chǎn)生的力矩;也就是說，當(dāng)?shù)孛鎸?duì)車輪的制動(dòng)力增大到附著力時(shí)，車輪被抱死開始滑動(dòng)，地面對(duì)車輪的制動(dòng)力達(dá)到附著力的值后就不再增加了。因此，地面對(duì)車輪的制動(dòng)力首先取決于制動(dòng)器的制動(dòng)力的大小，同時(shí)又受地面附著條件的限制。
(一)制動(dòng)器的制動(dòng)力矩
對(duì)于濕式多盤制動(dòng)器，其制動(dòng)力矩的計(jì)算公式為Mn=πP0μZk(D2-d2)/2式中：
D——制器摩擦片外徑
d——制動(dòng)器摩擦片內(nèi)徑
P0——制動(dòng)器油液的壓力
μ——制動(dòng)器摩擦副的動(dòng)摩擦系數(shù)
Z——制動(dòng)器摩擦副的工作面數(shù)
k——壓緊力損失系數(shù)
由上式可以看出，制動(dòng)器的制動(dòng)力矩由制動(dòng)器本身的結(jié)構(gòu)參數(shù)決定，即與摩擦片的尺寸及片數(shù)、動(dòng)摩擦系數(shù)有關(guān)，并與制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)液壓力成正比。對(duì)于氣頂液制動(dòng)系統(tǒng)來說，制動(dòng)液的壓力是由加力器的氣壓轉(zhuǎn)化來的，因此制動(dòng)液壓力不僅要和加力器的參數(shù)相匹配，而且摩擦片材料本身所允許的擠壓強(qiáng)度也應(yīng)在其所允許的比壓范圍內(nèi)。碩士論文，影響因素。合理確定摩擦片的材料、大小及摩擦副數(shù)，合理地選擇加力器參數(shù)(增壓比和排量)，使其和腳踏制動(dòng)閥的工作壓力相匹配，對(duì)于實(shí)現(xiàn)制動(dòng)系統(tǒng)的比例制動(dòng)是至關(guān)重要的。
(二)地面附著力
在車輛實(shí)施制動(dòng)時(shí)，作用在車輪上制動(dòng)力的最大值受到附著力的限制，而車輪對(duì)地面的附著力又與本身所受到的垂直載荷成正比，因此要求對(duì)前后輪所分配的軸荷要有適當(dāng)?shù)谋壤拍艹浞掷酶街�，產(chǎn)生最大的制動(dòng)力。
影響車輪附著力的主要因素有以下幾方面：
(1)路面狀況。輪胎在軟路面上的附著性能差于硬路面上的附著性能;
(2)車輪所受的垂直載荷。載荷越大，車輪所產(chǎn)生的附著力也越大。合理地分配前后軸的制動(dòng)力，可以充分利用前后軸的車輪附著力，使車輪處于將滑移而未滑移的臨界狀態(tài)，達(dá)到前后輪同時(shí)抱死的理想工況;
(3)輪胎的型號(hào)及參數(shù)。
三、輕型防爆膠輪車制動(dòng)系統(tǒng)分析
為了滿足井下車輛對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)的特殊要求，如防爆性、防水性、熱穩(wěn)定性和制動(dòng)可靠性，制動(dòng)系統(tǒng)采用了工程機(jī)械中廣泛使用的氣頂液式動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)，車輪制動(dòng)器采用防爆型濕式多盤制動(dòng)器。
氣罐中的壓縮空氣經(jīng)減壓閥到腳踏制動(dòng)閥，司機(jī)通過踏下腳踏板使壓縮空氣通過腳踏制動(dòng)閥進(jìn)入加力器氣缸腔中，經(jīng)過加力器的增壓把氣壓轉(zhuǎn)化為液壓力，高壓制動(dòng)液進(jìn)入制動(dòng)器中，推動(dòng)制動(dòng)器活塞，使鋼片和粉片相互壓緊產(chǎn)生摩擦力，從而實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。放松腳踏板，在彈簧力作用下，加力器內(nèi)的壓縮空氣從單管路氣制動(dòng)閥處排到大氣中，制動(dòng)液返回到加力器油腔中，解除制動(dòng)。制動(dòng)器制動(dòng)力的大小與腳踏板的行程成正比，即為比例制動(dòng)。碩士論文，影響因素。碩士論文，影響因素。
通過對(duì)現(xiàn)場的使用情況分析，現(xiàn)有的氣頂液制動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)在以下方面改進(jìn)和完善：
(1)合理確定腳踏制動(dòng)閥、加力器和制動(dòng)器之間的參數(shù)，使之相互匹配，實(shí)現(xiàn)比例制動(dòng)，這樣可有效減緩車輛在制動(dòng)時(shí)受到的沖擊載荷，避免半軸螺栓和前輪制動(dòng)器靜殼連接螺栓的切斷;
(2)在氣頂液制動(dòng)系統(tǒng)中，加力器的參數(shù)及其結(jié)構(gòu)、制動(dòng)液的選擇以及加力器中的密封件與制動(dòng)液的相容性和可靠性，都是應(yīng)該考慮的重要問題。
(3)為了提高制動(dòng)系統(tǒng)工作的可靠性，避免當(dāng)動(dòng)力裝置失效或一側(cè)管路泄漏時(shí)，制動(dòng)作用喪失的情況發(fā)生，制動(dòng)系統(tǒng)宜采用獨(dú)立的雙回路系統(tǒng)，當(dāng)其中的一套管路失效后，另一套管路仍能實(shí)現(xiàn)車輛的及時(shí)制動(dòng)。盤式制動(dòng)器應(yīng)為安全型制動(dòng)器即彈簧制動(dòng)，液壓釋放。當(dāng)動(dòng)力喪失后，制動(dòng)器中的彈簧立即動(dòng)作，抱死車輪使車輛及時(shí)停車;當(dāng)故障處理后，制動(dòng)系統(tǒng)能立即恢復(fù)正常工作，車輛可正常行駛。對(duì)于氣頂液制動(dòng)系統(tǒng)，當(dāng)采用獨(dú)立的雙回路系統(tǒng)時(shí)，必須使用兩獨(dú)立的氣罐，分別給各自的加力器提供壓縮氣體，實(shí)現(xiàn)分別獨(dú)立制動(dòng)，保證制動(dòng)的可靠性。如果采用常壓式全液壓動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)，在系統(tǒng)中需設(shè)置蓄能器，以保證在發(fā)動(dòng)機(jī)或油泵、系統(tǒng)管路出現(xiàn)故障后，仍能靠蓄能器中液壓能進(jìn)行有效制動(dòng)，從而提高了制動(dòng)的安全可靠性;
(4)為了保證車輛正常行駛時(shí)車輪能自由轉(zhuǎn)動(dòng)，制動(dòng)器中的鋼片和粉片之間必須保持一定的間隙，此間隙應(yīng)當(dāng)在一合理的數(shù)值范圍內(nèi)。在使用中因不斷磨損會(huì)增大此間隙，由于磨損量不同，導(dǎo)致各制動(dòng)器產(chǎn)生作用的時(shí)間不同，無法實(shí)現(xiàn)各制動(dòng)器的同步制動(dòng)，會(huì)使車輛在制動(dòng)時(shí)發(fā)生偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象，同時(shí)也會(huì)增大所需制動(dòng)液的流量，當(dāng)超過加力器的額定排量時(shí)，會(huì)出現(xiàn)制動(dòng)失靈的問題。因此對(duì)于盤式制動(dòng)器應(yīng)設(shè)置間隙調(diào)整裝置，保證間隙在規(guī)定的范圍內(nèi);
(5)車輛在多次制動(dòng)后，制動(dòng)器的溫度會(huì)升高，這將影響車輛的制動(dòng)性能，因此應(yīng)增加制動(dòng)器的潤滑油的冷卻回路，降低制動(dòng)器的溫度。
四、結(jié)論
通過對(duì)車輪制動(dòng)過程及受力狀況分析，可知車輪制動(dòng)力的大小主要由制動(dòng)器產(chǎn)生的制動(dòng)力決定，但同時(shí)又受到地面附著力的限制，因此要合理確定制動(dòng)器的制動(dòng)力及其結(jié)構(gòu)參數(shù)，使之與制動(dòng)系統(tǒng)相匹配。碩士論文，影響因素。通過對(duì)防爆車輛制動(dòng)系統(tǒng)的分析，明確在設(shè)計(jì)防爆車輛的制動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，要充分考慮井下車輛的使用條件，合理選擇制動(dòng)系統(tǒng)的形式，合理確定各元件的性能參數(shù)，使之相互匹配。碩士論文，影響因素。應(yīng)從系統(tǒng)上來保證制動(dòng)系統(tǒng)的安全可靠性，滿足防爆車輛在井下使用的特殊要求。
參考文獻(xiàn)：
1、王望予主編.汽車設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.
2、曹金海主編.礦山機(jī)械底盤設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1989.
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