礦用膠輪車全液壓制動控制系統(tǒng)的模擬分析

祁 冀

（晉能控股煤業(yè)集團大斗溝煤業(yè)有限公司， 山西 大同 037001）

引言

礦用膠輪車屬于井下煤礦運輸中較重要的一種輔助運輸設(shè)備，其他設(shè)備與相比，具有運輸效率高、機動性能好、安全可靠等特點，有載人、工程類和運輸三類膠輪車。膠輪車車輛制動的好壞主要依靠于制動器，而制動器是讓車輛停止運動或有運動趨勢的配置，是保證車輛安全行駛的重要來源。濕式制動器含有壓縮彈簧、壓盤、動靜摩擦片、制動活塞及殼體等組成零件，在車輛制動進程中，以及油液的壓力作用下，活塞被推向壓盤，將產(chǎn)生的制動力借助于壓盤傳遞給動靜摩擦片，在許多動靜摩擦片的相互摩擦作用下，快速降低車輪的速度，完成制動動作。與傳統(tǒng)的干式制動器相比，濕式制動器在制動安全、制動效能及使用壽命上，都顯示出明顯的使用優(yōu)勢,可以保證膠輪車在惡劣的井下環(huán)境中行駛安全，從而減少安全事故的發(fā)生[1-4]。因此，本文主要對礦用膠輪車發(fā)動機啟動、行車制動過程中的充液動態(tài)性能進行研究分析，進而提高膠輪車整個液壓控制系統(tǒng)的工作性能。

1 膠輪車全液壓制動控制系統(tǒng)的研究

對于膠輪車全液壓控制系統(tǒng)，其工作流程是：依靠液壓泵為整個系統(tǒng)提供液壓油，經(jīng)過液壓泵加壓的液壓油，通過過濾器，傳輸給雙路充液閥，并將液壓油分為三路，一路向駐車制動蓄能器充液；另兩路向行車制動蓄能器充液，如果出現(xiàn)三個管路中有一個管路的油壓小于雙路充液閥額定下限充液壓力，將重新對其執(zhí)行充液動作，而當上升至額定上限充液壓力時，停止執(zhí)行充液動作。因此，蓄能器是整個控制系統(tǒng)較關(guān)鍵的一個安全元件，其中行車制動蓄能器含前橋和后橋制動器，對于前、后橋制動蓄能器都擁有獨立的制動回路，且每個回路依靠各自獨立的蓄能器為其提供液壓油；而雙路充液閥不僅可以向蓄能器充液，也可以保持蓄能器的壓力恒定，即保證在雙路充液閥額定上限和下限中充液壓力恒定。

本文設(shè)定系統(tǒng)充液前，駐車、前后橋行車三個蓄能器的壓力分別是5 MPa、6.5 MPa 和7.5 MPa；雙路充液閥額定上限、下限充液壓力分別為8.3 MPa 和6.4 MPa，對啟動發(fā)動機、行車制動過程中蓄能器的充液過程進行動態(tài)模擬分析。

1.1 發(fā)動機啟動充液動作模擬分析

在充液過程中，對駐車制動、前后橋行車制動三個蓄能器的壓力變化進行動態(tài)模擬分析，得到如圖1所示的曲線圖。

圖1 三個制動蓄能器的壓力動態(tài)變化曲線

從圖1 可以看出，在膠輪車發(fā)動機剛啟動時，雙路充液閥只向駐車蓄能器執(zhí)行充液動作，在駐車蓄能器達到6.5 MPa 的壓力前提下，前橋行車蓄能器在充液閥模塊作用下開始也執(zhí)行充液動作；緊接著，在駐車制動和前橋行車制動蓄能器同時達到7.5 MPa的壓力前提下，后橋行車蓄能器也開始執(zhí)行充液動作，等到這三個制動蓄能器都達到8.3 MPa 的壓力時，膠輪車液壓控制系統(tǒng)停止充液動作，可滿足設(shè)計使用要求。

1.2 行車制動蓄能器模擬分析

礦用膠輪車在正常行使時，其制動主要是依靠行車制動，且在實施制動時，制動蓄能器的壓力不斷變化，當出現(xiàn)兩個蓄能器的壓力小于雙路充液閥額定下限充液壓力的現(xiàn)象時，液壓控制系統(tǒng)還存在充液動作，因此，對膠輪車行車制動中的蓄能器壓力分析研究是很有必要的。

本研究是在兩個行車制動蓄能器的初始壓力都達到8.3 MPa，且在兩個蓄能器都充滿液壓油的前提下，對膠輪車每5 s 進行踩雙路制動閥踏板，連續(xù)三次執(zhí)行行車制動，其過程壓力變化曲線如圖2 所示。同時，監(jiān)測制動蓄能器的壓力變化情況，得到如圖3所示的曲線圖。

圖2 雙路制動閥腳踏板壓力變化曲線

圖3 行車制動動作下兩個蓄能器的壓力動態(tài)變化曲線

從圖2 和圖3 可以看出，在膠輪車實施制動前，前橋行車和后橋行車兩個蓄能器的壓力都是8.3 MPa，通過兩次踩雙路制動閥腳踏板動作后，兩個蓄能器的壓力均減小約0.8 MPa，第三次實施動作后，壓力減小至6.4 MPa，此種情況下，雙路制動充液閥對這兩個蓄能器又開始執(zhí)行充液動作，其壓力逐漸上升，達到壓力為8.3 MPa 的穩(wěn)定狀態(tài)。在整個實施制動的過程中，兩個蓄能器的壓力大致同步變化，僅在剛開始踩下雙路充液閥腳踏板時，后橋制動蓄能器相比于前橋蓄能器存在一個微小的波動變化，這是因為在雙路制動閥的液壓油推力作用下，前橋制動比后橋存在一個微小的延遲制動，這也滿足雙路制動閥的理論特征，符合要求。

1.3 充液過程中雙路充液閥進出口壓力分析

依據(jù)圖3 可知，當出現(xiàn)兩個蓄能器的壓力小于雙路充液閥額定下限充液壓力的情況時，液壓控制系統(tǒng)還伴隨有充液動作，當達到雙路充液閥額定上限充液壓力的現(xiàn)象時，停止充液動作。為了更加深入地分析雙路充液閥的性能，設(shè)定通過多次行車制動使發(fā)動機停止工作時，將雙路充液閥的壓力降為3MPa，開始啟動發(fā)動機，并保證以勻速轉(zhuǎn)速動作，得到充液動作中雙路充液閥的進出油口壓力變化情況，如圖4 所示。

圖4 雙路充液閥充液時進出油口壓力變化曲線

由圖4 可以看出，當進油口、出油口的壓力達到雙路充液閥額定上限充液壓力的現(xiàn)象時，液壓系統(tǒng)停止充液，且在整個充液動作過程中，進油口、出油口壓力相差約0.2 MPa，在雙路充液閥的允許范圍內(nèi)，滿足使用要求。

2 結(jié)論

為提高膠輪車整個液壓制動控制系統(tǒng)的工作性能，本文主要對礦用膠輪車發(fā)動機啟動、行車制動過程中充液動態(tài)性能進行研究分析，結(jié)論如下：膠輪車發(fā)動機啟動時，雙路充液閥最先對駐車制動蓄能器執(zhí)行充夜動作，再對行車制動蓄能器執(zhí)行充液動作，直至三個蓄能器的壓力達到雙路充液閥額定下限充液壓力，停止執(zhí)行充液動作。當膠輪車正行使時，雙路充液閥主要是對行車制動蓄能器執(zhí)行充液動作，而駐車制動蓄能器對行車制動的充液性能影響較小。