礦用卡車制動(dòng)器的配置、種類、工作原理及性能特點(diǎn)

2020-03-04 10:22:43 來(lái)源：第一工程機(jī)械網(wǎng) 瀏覽量：977

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　　礦用卡車(下文簡(jiǎn)稱礦卡)作為水利工程建設(shè)和煤炭、金屬、水泥等大型礦山的主力運(yùn)輸工具，在生產(chǎn)中有至關(guān)重要的作用，礦卡的使用性能直接影響甚至決定了生產(chǎn)效率。礦卡載重量和自重很大，往往達(dá)到幾十甚至幾百噸，而實(shí)際的使用工況尤其是路面條件差，多為非修繕?biāo)槭蛘咚缮⑸惩谅访?，運(yùn)行時(shí)可能經(jīng)常遇到轉(zhuǎn)彎、坡道等，如何在這樣的條件下保證安全運(yùn)行，這就要求作為保障的終端執(zhí)行部件制動(dòng)器要有卓越的制動(dòng)能力和絕對(duì)的可靠性。礦用卡車的制動(dòng)性能要求主要依據(jù)ISO3450輪胎式或高速橡膠履帶土方運(yùn)輸機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)性能和測(cè)試要求，對(duì)應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)是GB/T21152土方機(jī)械輪胎式機(jī)器制動(dòng)系統(tǒng)性能要求和試驗(yàn)方法。
　　國(guó)外礦卡主要生產(chǎn)企業(yè)有卡特、小松、沃爾沃、利勃海爾、別拉斯等，國(guó)內(nèi)企業(yè)有內(nèi)蒙古北方重型、三一重工、徐工集團(tuán)、中冶京誠(chéng)等，這些企業(yè)生產(chǎn)的全系列礦用卡車從載重量30噸到400噸共有近百種車型，這些礦卡的制動(dòng)配置主要以盤(pán)式制動(dòng)為主，下面將按照不同車型分類詳述。
　　礦卡盤(pán)式制動(dòng)一般是液壓實(shí)施的，其中液壓實(shí)施的又分為干盤(pán)制動(dòng)和濕盤(pán)制動(dòng)。
　　干盤(pán)式制動(dòng)
　　干盤(pán)式制動(dòng)因?yàn)槌杀据^低、安裝和維護(hù)方便、零部件重量輕和性能穩(wěn)定等諸多優(yōu)點(diǎn)，很多種經(jīng)典車型一直在使用，例如小松的630E、730E、830E系列和卡特的MT3700、MT4400、MT5500，勃海爾的T264、T274、T282和內(nèi)蒙古北方重型的NTE系列等車型。配置全干盤(pán)制動(dòng)的礦卡多為電驅(qū)動(dòng)，因?yàn)殡婒?qū)動(dòng)礦卡的電緩行功能(即車輛在高速運(yùn)行時(shí)通過(guò)電控和電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)把動(dòng)能轉(zhuǎn)化成電能再經(jīng)過(guò)電阻轉(zhuǎn)化為熱能消耗掉)能夠有效地降低車速(一般是降到5Km/h或者更低)，然后使用機(jī)械制動(dòng)把車輛停住。下面圖示了干盤(pán)制動(dòng)器的基本結(jié)構(gòu)原理，每套干盤(pán)制動(dòng)器配2片剎車片(序號(hào)5)，活塞(序號(hào)3)安裝在制動(dòng)器殼體(序號(hào)1)的座孔內(nèi)，制動(dòng)盤(pán)(序號(hào)6)安裝在車輪上并隨車輪同步轉(zhuǎn)動(dòng)，制動(dòng)器安裝在車橋上;實(shí)施制動(dòng)時(shí)液壓系統(tǒng)控制閥通過(guò)管路在制動(dòng)器殼體和活塞之間的空間充入液壓油，高壓油推動(dòng)制動(dòng)器活塞，活塞推動(dòng)剎車片夾緊制動(dòng)盤(pán)產(chǎn)生摩擦，摩擦力阻止車輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。
　　典型的干盤(pán)式制動(dòng)器
　　美國(guó)卡萊公司(CarlisleBrakeandFriction)生產(chǎn)的6活塞制動(dòng)器(用于前橋或者大噸位車型的后橋)，載重200噸級(jí)別或者更低噸位的車型后橋因?yàn)榘惭b空間所限制，一般每輪使用2套4活塞的制動(dòng)器。
　　為了增大制動(dòng)力矩經(jīng)常會(huì)在同一個(gè)車輪端安裝2套以上的制動(dòng)器，例如小松的830E車型前橋每個(gè)車輪使用了3套制動(dòng)器，卡特的MT4400和MT5500車型前橋每個(gè)車輪使用了4套制動(dòng)器。
　　濕式盤(pán)制動(dòng)
　　相比干盤(pán)式制動(dòng)，濕式盤(pán)制動(dòng)因?yàn)閯x車片的數(shù)量多、制動(dòng)摩擦面積大，制動(dòng)器使用強(qiáng)制循環(huán)冷卻散熱以保證穩(wěn)定性，所以能提供更大的制動(dòng)力矩;
　　該濕盤(pán)制動(dòng)器集合了行車和駐車功能一體，制動(dòng)器的殼體(序號(hào)2)使用螺栓(序號(hào)3)安裝在橋殼(序號(hào)1)上，驅(qū)動(dòng)盤(pán)(序號(hào)4)通過(guò)花鍵與摩擦片(序號(hào)6)嚙合并隨車輪(序號(hào)7)帶動(dòng)摩擦片同步轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)偶鋼片(序號(hào)9)與制動(dòng)器殼體通過(guò)花鍵嚙合連接，是不轉(zhuǎn)動(dòng)的。發(fā)動(dòng)機(jī)熄火車輛不工作時(shí)，彈簧力推動(dòng)駐車制動(dòng)活塞(序號(hào)10)，駐車制動(dòng)活塞再推動(dòng)行車制動(dòng)活塞(序號(hào)8)壓緊摩擦片和對(duì)偶鋼片產(chǎn)生摩擦力，這個(gè)摩擦力阻止驅(qū)動(dòng)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)盤(pán)再阻止車輪轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)施駐車制動(dòng)。車輛行走之前，液壓系統(tǒng)給制動(dòng)器殼體和駐車制動(dòng)活塞之間充壓力油，駐車制動(dòng)活塞受液壓力壓縮彈簧，這個(gè)時(shí)候行車制動(dòng)活塞也不再受駐車制動(dòng)活塞推動(dòng)，不再壓緊摩擦片和對(duì)偶鋼片，駐車制動(dòng)解除;車輛在行走過(guò)程中，需要制動(dòng)的時(shí)候行車制動(dòng)活塞與制動(dòng)器殼體之間充壓力油，行車制動(dòng)活塞受壓力壓緊摩擦片和對(duì)偶鋼片產(chǎn)生摩擦力，這個(gè)摩擦力阻止驅(qū)動(dòng)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)盤(pán)再阻止車輪轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)施行車制動(dòng)。
　　因?yàn)榈V車滿載時(shí)前后橋分擔(dān)的重量一般分別是總重量的33%和67%，使用濕盤(pán)制動(dòng)器比起干盤(pán)制動(dòng)能提供更大的制動(dòng)扭矩，所以最經(jīng)典的卡特777、特雷克斯TR100、三一的SRT95等這些車型使用了經(jīng)濟(jì)有效的前干盤(pán)后濕盤(pán)的制動(dòng)配置;
　　例如TR100車型前橋上使用了2套卡萊公司的J6型號(hào)制動(dòng)器，能夠提供的制動(dòng)力矩計(jì)算如下
　　T=K×P×Rf×i×NC×ND×NW
　　=1.378×110bar×428.8mm×1×1×2=129995Nm
　　其中，K是綜合了制動(dòng)器活塞面積和剎車片與制動(dòng)盤(pán)之間摩擦系數(shù)的綜合因數(shù)，是這個(gè)型號(hào)制動(dòng)器的固定性能參數(shù);P是制動(dòng)壓力油的壓強(qiáng);Rf是有效摩擦半徑;i是制動(dòng)盤(pán)安裝位置與車輪之間的傳動(dòng)比;NC是每個(gè)制動(dòng)盤(pán)上使用的制動(dòng)器數(shù)量;ND是每個(gè)車輪上使用的制動(dòng)盤(pán)的數(shù)量;NW是每車橋上參與制動(dòng)的車輪數(shù)量。
　　后橋2套濕盤(pán)制動(dòng)器能提供的制動(dòng)力矩計(jì)算如下：
　　T=μ×F×Rcp×2NE×NH
　　=0.12×260000×0.32×26×2=520000Nm
　　其中，μ是制動(dòng)器中摩擦片與對(duì)偶鋼片之間的摩擦系數(shù)，這是由摩擦片使用的材料和環(huán)境溫度決定的;F是活塞對(duì)摩擦片的正壓力;Rcp是有效摩擦半徑;NE是每套制動(dòng)器中摩擦片的數(shù)量，每一片摩擦片有2個(gè)面參與制動(dòng);NH是每臺(tái)車使用濕盤(pán)制動(dòng)器的數(shù)量。
　　而小松的930E、960E和卡特793、795車型整車四個(gè)輪都是使用全濕盤(pán)制動(dòng)器，這樣的高端配置近些年來(lái)在載重300噸以上的超大型礦卡上越來(lái)越受到重視，國(guó)內(nèi)中冶京誠(chéng)的MCC600D和湘電集團(tuán)SF35100也是整車前后輪都配置了全濕盤(pán)制動(dòng)器;其優(yōu)勢(shì)是實(shí)現(xiàn)的制動(dòng)力矩大，車輛制動(dòng)效率高。制動(dòng)器總成是主機(jī)廠自己研發(fā)設(shè)計(jì)制造的，制動(dòng)器中的關(guān)鍵核心零件剎車片(包括紙基摩擦片、對(duì)偶鋼片和減震片)一般使用美國(guó)卡萊(CarlisleBrakeandFriction)公司制造的。
　　這些車型濕盤(pán)制動(dòng)器與TR100后輪濕盤(pán)制動(dòng)器的制動(dòng)力矩計(jì)算方法是一樣的。
　　礦用卡車的駐車制動(dòng)器都是彈簧實(shí)施、液壓釋放的，即車輛停止時(shí)靠制動(dòng)器內(nèi)的彈簧推動(dòng)活塞和剎車片夾緊制動(dòng)盤(pán)實(shí)施駐車制動(dòng)，車輛行駛前靠液壓系統(tǒng)提供的壓力油推動(dòng)活塞壓縮彈簧，剎車片脫離開(kāi)制動(dòng)盤(pán)解除駐車制動(dòng);下面是2種典型的，即單一式和多片式駐車制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)原理：
　　單盤(pán)式駐車制動(dòng)器在卡特MT系列電驅(qū)動(dòng)礦卡、小松630E730E830E車型、國(guó)內(nèi)內(nèi)蒙古北方重型的NTE系列車型、中冶京誠(chéng)和湘潭電機(jī)等各家電驅(qū)動(dòng)礦卡上應(yīng)用廣泛，例如MT4400礦卡使用了2套美國(guó)卡萊G2-7型干盤(pán)駐車制動(dòng)器，全新?tīng)顟B(tài)時(shí)最終實(shí)現(xiàn)的制動(dòng)力矩按如下方法計(jì)算：
　　T=K×Rf×NC×ND×i
　　=56.98×266.7×2×31.8=966501Nm
　　其中，K是這個(gè)型號(hào)的制動(dòng)器施加給制動(dòng)盤(pán)的摩擦力;Rf是有效摩擦半徑;
　　NC是每個(gè)制動(dòng)盤(pán)上使用的制動(dòng)器數(shù)量;ND是每個(gè)車輪上使用的制動(dòng)盤(pán)的數(shù)量;i是制動(dòng)盤(pán)安裝位置與車輪之間的傳動(dòng)比。
　　多片式駐車制動(dòng)器在結(jié)構(gòu)上因?yàn)閯x車片的數(shù)量多、面積大所以能提供更大的制動(dòng)力矩，在小松的860E、930E、960E車型上使用，制動(dòng)力矩計(jì)算方法與濕盤(pán)式行車制動(dòng)器計(jì)算方法相同。
　　盤(pán)式行車制動(dòng)器，其液壓油的供給是由安裝在駕駛室底板上的制動(dòng)踏板閥控制油路的通斷和壓力大小的;如果車輛配置了全干盤(pán)制動(dòng)，因?yàn)閱未沃苿?dòng)需要的液壓油排量較小，制動(dòng)踏板閥即可以控制;如果使用了濕盤(pán)制動(dòng)器，推動(dòng)活塞需要的液壓油量比較大，需要有大排量的繼動(dòng)閥來(lái)配合。
　　結(jié)束語(yǔ)：
　　礦用卡車作為一種特殊而又重要的運(yùn)輸工具，制動(dòng)器的合理配置和使用是安全生產(chǎn)的保障，盤(pán)式制動(dòng)在各種車型上得到了廣泛有效的應(yīng)用。本文對(duì)礦卡制動(dòng)器的介紹可以為礦卡制造業(yè)和用戶提供基本參考。
                

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