輪式裝載機制動系統(tǒng)原理和常見故障分析

柳 威，王 一，趙清晴

（煙臺港集團有限公司，山東煙臺 264001）

0 引言

目前常見的輪式裝載機制動系統(tǒng)主要分為兩類：①氣—液制動系統(tǒng)，常見于國產(chǎn)小噸位裝載機，例如臨工、雷沃、山工等5 t 以下裝載機；②全液壓濕式制動系統(tǒng)，常見于進口大噸位裝載機，例如沃爾沃、卡特等7.5 t 以上裝載機[1]。

1 氣—液制動系統(tǒng)工作原理和常見故障

1.1 工作原理

氣—液制動系統(tǒng)主要由空壓機、儲氣罐、腳制動閥、加力泵、車橋制動器、安全閥等部件組成。目前國內(nèi)小噸位裝載機普遍采用氣—液制動，只是在駐車制動方式和系統(tǒng)管路布局上略有不同，但基本工作原理都是一致的（圖1）。

圖1 氣—液制動系統(tǒng)原理

發(fā)動機帶動空氣壓縮機工作，將空氣壓縮加壓，經(jīng)油水分離器干燥后進入儲氣罐。油水分離器組合閥裝有泄壓閥，泄壓值一般在0.6～0.8 MPa。當儲氣罐中氣體壓力超過泄壓值時，泄壓閥打開進行泄壓，以維持制動系統(tǒng)的壓力穩(wěn)定[2]。當駕駛員踩下腳制動閥時，壓縮空氣由儲氣罐進入前后車橋的加力泵，高壓氣體推動加力泵一端的氣室活塞運動，帶動另一端的液壓總泵活塞運動，輸出高壓制動液推動車橋制動器的活塞，將制動片壓緊在制動盤上，實現(xiàn)車輪制動。當司機松開腳制動閥時，氣路斷開，加力泵氣室在回位彈簧的作用下，使氣室活塞、總泵活塞歸位，車橋制動器的剎車油回到加力泵油杯，摩擦片和制動盤分離，制動終止。

在氣—液制動系統(tǒng)中常見的駐車制動主要有鉗式制動和鼓式制動兩種形式，其工作原理都是通過將變速箱輸出軸抱死，以禁止其轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)駐車制動。當裝載機熄火停車后，駕駛員提起駐車制動閥，儲氣罐中高壓氣體通過加力泵將制動鉗與制動盤夾緊，或者通過氣缸將制動蹄撐開與制動鼓貼合，使傳動軸無法轉(zhuǎn)動。

1.2 常見故障分析

氣—液制動系統(tǒng)故障可分為氣路故障和油路故障，無論哪種故障都會影響裝載機的制動性能。司機在出車作業(yè)前，必須對制動系統(tǒng)氣壓、剎車油進行檢查，并測試車輛的制動性能，確認制動系統(tǒng)正常后方能出車作業(yè)。

1.2.1 氣路故障

（1）各支路氣管、接頭漏氣：氣管、接頭長期工作正常磨損會導(dǎo)致漏氣，此外，支路氣管線路安排不合理，氣管與其他部件接觸磨蹭同樣會導(dǎo)致氣管磨損漏氣。

（2）各氣路零部件漏氣：油水分離器（空氣干燥罐）、腳制動閥長期工作正常磨損后，也會造成漏氣，導(dǎo)致氣壓不足。

（3）氣管堵塞：在冬季氣溫較低的情況下，儲氣罐排水不及時，會使水流入氣管結(jié)凍，堵塞氣管，導(dǎo)致儲氣罐有壓力情況下車橋無法制動。因此，入冬前設(shè)備管理人員必須及時安排裝載機檢修或者更換干燥罐，以確保水汽能完全過濾，同時定期對儲氣罐排水檢查，以保證行車安全。

（4）空氣壓縮機損壞：空壓機在長時間高速運轉(zhuǎn)的情況下，氣泵內(nèi)閥片、活塞環(huán)會出現(xiàn)磨損，導(dǎo)致氣泵工作不良。此外，空濾清潔不及時、進氣管漏氣、機油不及時保養(yǎng)、更換，都會加劇氣泵活塞的磨損，降低氣泵工作壽命。

（5）加力泵氣室故障：氣室最常見損壞部位是活塞以及密封圈，剎車頻繁或駕駛員野蠻操作會導(dǎo)致密封圈磨損、活塞變形，導(dǎo)致剎車不良。此外，氣室彈簧疲勞斷裂會導(dǎo)致在氣壓、剎車油正常的情況下制動完全失靈。

1.2.2 油路故障

（1）剎車油不足：剎車油管破裂、接頭或油杯漏油都會導(dǎo)致剎車油不足，需要及時維修或添加。剎車油儲存在加力泵剎車油杯中，油杯一般為半透明塑料材料，并標有最低和最高液位線。駕駛員在每次出車前都需要對剎車油液位進行檢查，以確保制動系統(tǒng)正常。

（2）加力泵液壓總泵故障：液壓總泵腔體磨損、回油閥、出油閥損壞會導(dǎo)致液壓總泵失效?？偙没钊p會導(dǎo)致密封不嚴，液壓總泵內(nèi)剎車油進入氣室。長期密封不嚴會導(dǎo)致剎車油不足，液壓總泵銹蝕失效。

（3）車橋制動器漲剎車：加力泵總泵使用時間過長，液壓泵閥芯、彈簧不回位、泵腔銹蝕，都會造成前橋或者后橋兩輪漲剎車。同時，如果車橋制動器活塞的防塵圈破損，灰塵雜質(zhì)等會侵入沉積，導(dǎo)致活塞卡滯，車輪出現(xiàn)漲剎車的情況。如果長時間不用，制動器活塞受到雨雪侵蝕，也會出現(xiàn)銹蝕卡滯的情況，導(dǎo)致車輪漲剎車。所以對于氣—液制動系統(tǒng)的裝載機，如果長時間不使用，建議對車輛遮蓋封存，減少雨雪對制動系統(tǒng)部件的侵蝕，同時也要定期對車輛進行發(fā)動跑車，防止車橋制動器活塞銹蝕卡滯，導(dǎo)致出現(xiàn)漲剎車。

2 全液壓濕式制動系統(tǒng)工作原理和常見故障

2.1 工作原理

裝載機全液壓濕式制動系統(tǒng)通常包含制動液壓泵、蓄能器、制動閥、車橋制動器、駐車制動器、制動管路、各類傳感器和電磁閥等部件。蓄能器主要有氣囊式、隔膜式和活塞式三種形式，其作用都是儲存液壓油壓力，以供制動時使用。全液壓濕式制動系統(tǒng)一般采用雙單向回路設(shè)計，兩條制動回路相互獨立互不干擾，當其中一條制動回路出現(xiàn)故障失效時，另一條制動回路可以仍維持正常工作。其系統(tǒng)原理如圖2 所示。

圖2 全液壓濕式制動系統(tǒng)

制動液壓泵輸出的液壓油經(jīng)過充液閥控制，以穩(wěn)定的流量向蓄能器充壓。當蓄能器中的壓力達到上限時，充壓停止，此時制動液壓泵的出油主要在液壓系統(tǒng)循環(huán)散熱。當駕駛員踩下制動踏板時，制動閥閥芯移動，蓄能器進行壓力釋放，高壓液壓油經(jīng)制動閥進入前后橋濕式制動器，壓緊制動片，實現(xiàn)制動。在制動過程中蓄能器中的高壓液壓油被消耗。當蓄能器壓力低于設(shè)定值時，充液閥控制制動系統(tǒng)以設(shè)定流量進行充壓，從而形成充壓、制動、充壓的循環(huán)往復(fù)過程。當駕駛員松開腳制動踏板時，車橋制動器內(nèi)液壓油泄壓，制動片在回位彈簧的作用下分離，制動停止，車橋制動器內(nèi)的液壓油經(jīng)雙路控制閥流回液壓油箱[3]。

裝載機全液壓濕式制動系統(tǒng)為全封閉控制系統(tǒng)，相比傳統(tǒng)氣—液制動系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢：①無需空壓機氣路，系統(tǒng)介質(zhì)單一，而且獨立雙回路控制，可靠性較強；②液壓油的可壓縮性比空氣低得多，無需等待氣壓達到標準后再動車，制動響應(yīng)時間短；③蓄能器在發(fā)動機或液壓泵停止工作后仍然可以釋放壓力進行制動，操作安全性較高；④車橋制動器制動摩擦片位于封閉的冷卻油內(nèi)，不受外界天氣、灰塵、雜質(zhì)等環(huán)境因素影響，穩(wěn)定性強、使用壽命長[4]。雖然全液壓濕式制動系統(tǒng)優(yōu)勢突出，但相比傳統(tǒng)氣—液制動系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價高、故障診斷時間長的劣勢也很明顯。

2.2 常見故障分析

裝載機全液壓濕式制動系統(tǒng)故障率相對較低，但一旦出現(xiàn)故障，診斷比較費時。本文以常見的兩種故障進行分析研究。

2.2.1 系統(tǒng)制動壓力低

造成系統(tǒng)制動壓力低故障原因有很多，蓄能器、制動液壓泵、雙路制動閥等部件都是可能的故障點。

（1）對于蓄能器，可以通過在停車狀態(tài)下對蓄能器釋放壓力進行測試。如果無釋放壓力或者壓力低，說明蓄能器失效，需要更換。蓄能器屬于壓力容器，存在一定的危險性，對其進行拆檢維修需要由專業(yè)機構(gòu)和人員進行。

（2）制動液壓泵如果沒有異響，則需要對液壓泵壓力進行檢測。如果測試壓力低，需要對調(diào)節(jié)器等部件進行拆檢。

（3）如果制動液壓泵和蓄能器工作正常，系統(tǒng)仍存在制動壓力低報警，需要對系統(tǒng)控制閥進行檢查。控制閥控制著制動系統(tǒng)的壓力和流量，如果閥芯因為故障卡滯在某一位置，也會造成系統(tǒng)壓力低情況。

2.2.2 行車制動力不足

造成行車制動力不足的原因除了制動液壓泵、蓄能器、控制閥故障外，還有以下可能原因：

（1）剛維修安裝的車橋輪邊內(nèi)部充滿空氣，如果未進行排氣操作，會使輪邊制動器在制動時摩擦片無法壓實，造成車橋維修側(cè)制動力不足。

（2）裝載機在長時間高負荷作業(yè)時需要頻繁制動，輪邊制動器摩擦片會出現(xiàn)磨損情況。特別是前橋負荷載重較大，摩擦片磨損嚴重后會出現(xiàn)打滑的情況，導(dǎo)致行車制動力不足。

（3）車橋制動器使用是的液壓油，而車橋內(nèi)部差速器使用的是齒輪油，輪邊處有密封隔離。密封長時間在高溫、高壓油液的侵蝕下，會出現(xiàn)老化、密封性能降低等情況，使輪邊在制動時液壓油因為壓力較高而出現(xiàn)泄壓竄到車橋齒輪油中的情況，造成行車制動力不足。此時，需要對裝載機液壓油、車橋齒輪油油量油位進行檢查，并對輪邊制動器進行拆檢，定期更換密封。

3 結(jié)束語

氣—液制動系統(tǒng)和全液壓濕式制動系統(tǒng)各有優(yōu)劣。當制動出現(xiàn)故障時，要認真檢測排查故障點，分析故障原因。維修固然重要，但駕駛員的操作和保養(yǎng)習(xí)慣更為重要。作為一名設(shè)備管理者，要始終堅持“防大于修”的管理理念。駕駛員的良好操作和保養(yǎng)習(xí)慣，可以預(yù)防異常故障發(fā)生、避免故障擴大化、降低維修成本和故障率、延長裝載機的使用壽命、保障安全生產(chǎn)。