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煤礦防爆車輛制動系統(tǒng)影響因素研究
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論文導讀：隨著防爆膠輪車在煤礦的廣泛使用。制動系統(tǒng)作為防爆車輛的一個重要組成部分。要求防爆車輛的制動系統(tǒng)必須安全可靠。影響因素，煤礦防爆車輛制動系統(tǒng)影響因素研究。
關(guān)鍵詞：煤礦，防爆車輛，制動系統(tǒng)，影響因素
隨著防爆膠輪車在煤礦的廣泛使用，對其使用安全性的要求也越來越高。制動系統(tǒng)作為防爆車輛的一個重要組成部分，其作用是使車輛能以合適的減速度減速行駛并停下。在下坡時能使車輛保持適當?shù)牡能囁�，可靠地停在坡道�?在緊急情況下能實現(xiàn)緊急制動，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行條件惡劣，巷道路面崎嶇不平，有時還必須通過有積水和煤泥的巷道，普通的蹄鼓制動器會出現(xiàn)遇水制動失效的問題。為了保證人員及車輛的安全，要求防爆車輛的制動系統(tǒng)必須安全可靠，制動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系統(tǒng)采用了氣頂液動力制動系統(tǒng)，制動器為防爆濕式多盤制動器，以滿足煤礦井下的特殊要求。
一、車輛制動時車輪的受力分析
車輛在一定的速度下開始制動直到停車的整個過程中，車輛本身受到的外力只有地面對輪胎產(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。以車輛在滿載、水平干硬路面的條件為例，在實施制動的過程中，由車輪的力矩平衡得到Fb=Mn/r。同時地面對車輪的制動力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。當制動器作用在車輪上的制動力小于附著力時，地面與輪胎之間的摩擦力對車輪產(chǎn)生的力矩大于制動器的摩擦力矩而使車輪處于制動的滾動狀態(tài)時，制動力Fb與制動器所產(chǎn)生的摩擦力矩成正比。當制動力達到極限值Fbmax≤Gφ時，車輪被抱死而在路面上滑動，產(chǎn)生拖痕，這時與制動器本身所產(chǎn)生的摩擦力矩無關(guān)。
二、影響車輪制動力矩的主要因素
通過以上分析，車輛的制動過程是一個車輪從滾動到抱死滑動的漸變過程，從純滾動到邊滾邊滑再到抱死拖滑。在車輪的制動過程中，當車輪處于純滾動時，地面對車輪的制動力矩與制動器產(chǎn)生的摩擦力矩相等，并且隨著制動器摩擦力矩的增加成正比的增加，但制動力矩的增加不是無限的，它不會超過附著力所產(chǎn)生的力矩;也就是說，當?shù)孛鎸囕喌闹苿恿υ龃蟮礁街r，車輪被抱死開始滑動，地面對車輪的制動力達到附著力的值后就不再增加了。因此，地面對車輪的制動力首先取決于制動器的制動力的大小，同時又受地面附著條件的限制。
(一)制動器的制動力矩
對于濕式多盤制動器，其制動力矩的計算公式為Mn=πP0μZk(D2-d2)/2式中：
D——制器摩擦片外徑
d——制動器摩擦片內(nèi)徑
P0——制動器油液的壓力
μ——制動器摩擦副的動摩擦系數(shù)
Z——制動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，制動器的制動力矩由制動器本身的結(jié)構(gòu)參數(shù)決定，即與摩擦片的尺寸及片數(shù)、動摩擦系數(shù)有關(guān)，并與制動系統(tǒng)的制動液壓力成正比。對于氣頂液制動系統(tǒng)來說，制動液的壓力是由加力器的氣壓轉(zhuǎn)化來的，因此制動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)，使其和腳踏制動閥的工作壓力相匹配，對于實現(xiàn)制動系統(tǒng)的比例制動是至關(guān)重要的。
(二)地面附著力
在車輛實施制動時，作用在車輪上制動力的最大值受到附著力的限制，而車輪對地面的附著力又與本身所受到的垂直載荷成正比，因此要求對前后輪所分配的軸荷要有適當?shù)谋壤�，才能充分利用附著力，產(chǎn)生最大的制動力。
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)，達到前后輪同時抱死的理想工況;
(3)輪胎的型號及參數(shù)。
三、輕型防爆膠輪車制動系統(tǒng)分析
為了滿足井下車輛對制動系統(tǒng)的特殊要求，如防爆性、防水性、熱穩(wěn)定性和制動可靠性，制動系統(tǒng)采用了工程機械中廣泛使用的氣頂液式動力制動系統(tǒng)，車輪制動器采用防爆型濕式多盤制動器。
氣罐中的壓縮空氣經(jīng)減壓閥到腳踏制動閥，司機通過踏下腳踏板使壓縮空氣通過腳踏制動閥進入加力器氣缸腔中，經(jīng)過加力器的增壓把氣壓轉(zhuǎn)化為液壓力，高壓制動液進入制動器中，推動制動器活塞，使鋼片和粉片相互壓緊產(chǎn)生摩擦力，從而實現(xiàn)制動。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閥處排到大氣中，制動液返回到加力器油腔中，解除制動。制動器制動力的大小與腳踏板的行程成正比，即為比例制動。碩士論文，影響因素。碩士論文，影響因素。
通過對現(xiàn)場的使用情況分析，現(xiàn)有的氣頂液制動系統(tǒng)應(yīng)在以下方面改進和完善：
(1)合理確定腳踏制動閥、加力器和制動器之間的參數(shù)，使之相互匹配，實現(xiàn)比例制動，這樣可有效減緩車輛在制動時受到的沖擊載荷，避免半軸螺栓和前輪制動器靜殼連接螺栓的切斷;
(2)在氣頂液制動系統(tǒng)中，加力器的參數(shù)及其結(jié)構(gòu)、制動液的選擇以及加力器中的密封件與制動液的相容性和可靠性，都是應(yīng)該考慮的重要問題。
(3)為了提高制動系統(tǒng)工作的可靠性，避免當動力裝置失效或一側(cè)管路泄漏時，制動作用喪失的情況發(fā)生，制動系統(tǒng)宜采用獨立的雙回路系統(tǒng)，當其中的一套管路失效后，另一套管路仍能實現(xiàn)車輛的及時制動。盤式制動器應(yīng)為安全型制動器即彈簧制動，液壓釋放。當動力喪失后，制動器中的彈簧立即動作，抱死車輪使車輛及時停車;當故障處理后，制動系統(tǒng)能立即恢復正常工作，車輛可正常行駛。對于氣頂液制動系統(tǒng)，當采用獨立的雙回路系統(tǒng)時，必須使用兩獨立的氣罐，分別給各自的加力器提供壓縮氣體，實現(xiàn)分別獨立制動，保證制動的可靠性。如果采用常壓式全液壓動力制動系統(tǒng)，在系統(tǒng)中需設(shè)置蓄能器，以保證在發(fā)動機或油泵、系統(tǒng)管路出現(xiàn)故障后，仍能靠蓄能器中液壓能進行有效制動，從而提高了制動的安全可靠性;
(4)為了保證車輛正常行駛時車輪能自由轉(zhuǎn)動，制動器中的鋼片和粉片之間必須保持一定的間隙，此間隙應(yīng)當在一合理的數(shù)值范圍內(nèi)。在使用中因不斷磨損會增大此間隙，由于磨損量不同，導致各制動器產(chǎn)生作用的時間不同，無法實現(xiàn)各制動器的同步制動，會使車輛在制動時發(fā)生偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象，同時也會增大所需制動液的流量，當超過加力器的額定排量時，會出現(xiàn)制動失靈的問題。因此對于盤式制動器應(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)車輛在多次制動后，制動器的溫度會升高，這將影響車輛的制動性能，因此應(yīng)增加制動器的潤滑油的冷卻回路，降低制動器的溫度。
四、結(jié)論
通過對車輪制動過程及受力狀況分析，可知車輪制動力的大小主要由制動器產(chǎn)生的制動力決定，但同時又受到地面附著力的限制，因此要合理確定制動器的制動力及其結(jié)構(gòu)參數(shù)，使之與制動系統(tǒng)相匹配。碩士論文，影響因素。通過對防爆車輛制動系統(tǒng)的分析，明確在設(shè)計防爆車輛的制動系統(tǒng)時，要充分考慮井下車輛的使用條件，合理選擇制動系統(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：
1、王望予主編.汽車設(shè)計.北京：機械工業(yè)出版社，2004.
2、曹金海主編.礦山機械底盤設(shè)計.北京：機械工業(yè)出版社，1989.
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