鐘云濤

（江西銅業(yè)集團(tuán)有限公司 德興銅礦，江西 德興 334224）

關(guān)健詞：MCC400A自卸礦用車；前輪制動故障；前輪制動系統(tǒng)；制動盤；改進(jìn)方案

1 引言

目前德興銅礦共有中冶京誠湘潭分公司生產(chǎn)的MCC400A自卸礦用車11臺，主要用于礦石及剝離巖石土方的運(yùn)輸任務(wù)。MCC400A自卸礦用車的額定載重量為220t。礦用車自2013年在德興銅礦投入生產(chǎn)以來，由于作業(yè)環(huán)境存在全年降雨量較大、道路條件差、雨水偏酸性等不利情況，隨著運(yùn)行時間的增加，在設(shè)備載重運(yùn)行過程中前輪制動器故障現(xiàn)象頻發(fā)。此故障發(fā)生后，將導(dǎo)致制動器活塞密封漏油、制動卡鉗損壞，甚至引起電動輪前輪著火，會造成較大經(jīng)濟(jì)損失。前輪制動器作為礦用車制動系統(tǒng)的重要組成部分，能否正常工作將直接影響到礦車的行駛安全，因此，對前輪制動故障進(jìn)行分析及優(yōu)化改進(jìn)，對保障礦車的安全運(yùn)行具有非常重要的意義。

2 故障概述

2.1 故障部件

MCC400A自卸礦用車裝有全液壓控制的干盤行駛制動系統(tǒng)［2］，制動系統(tǒng)由恒壓變量柱塞泵提供的高壓油施加制動。制動系統(tǒng)的主要功能是減速或在盡可能短的距離內(nèi)停住卡車，確保自卸車的行駛安全。而制動器是制動系統(tǒng)中最重要的執(zhí)行部件［3］，將制動系統(tǒng)傳導(dǎo)過來的壓力油轉(zhuǎn)換成輪胎減速所需的制動力。

2.2 故障現(xiàn)象

MCC400A自卸礦車在使用過程中，前輪制動器故障頻發(fā)，主要故障現(xiàn)象有：制動片、制動盤異常磨損。通過對比額定載荷同為220t的小松830E自卸礦用車，MCC400A自卸礦車的前輪制動器故障率遠(yuǎn)高于小松自卸礦用車。據(jù)統(tǒng)計，MCC400A自卸礦車的前輪制動器平均故障檢修次數(shù)是4次/年。而在相同工況下運(yùn)行，且額定載荷相同的小松830E自卸礦用車的前輪制動器平均故障檢修次數(shù)是1次/年。通過對比發(fā)現(xiàn)，MCC400A自卸礦用車的前輪制動器故障率明顯高于830E礦車。且在對故障時間進(jìn)行統(tǒng)計、分析后，發(fā)現(xiàn)MCC400A礦車的前輪制動器故障發(fā)生時間呈現(xiàn)一定的周期性。如此可以推測MCC400A自卸礦車的制動系統(tǒng)可能存在設(shè)計上的缺陷。

3 前輪制動原理及結(jié)構(gòu)

3.1 制動系統(tǒng)概述

MCC400A自卸礦車的制動控制系統(tǒng)由兩臺恒壓變量柱塞泵提供所需液壓油。發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時，由裝在發(fā)動機(jī)后面的萬向驅(qū)動軸與泵驅(qū)動裝置輸入端相連，其輸出帶動兩個恒壓變量柱塞泵，為制動系統(tǒng)提供液壓高壓油。從恒壓變量柱塞泵輸出的高壓油通過高壓過濾器、轉(zhuǎn)向制動控制集成閥、進(jìn)入兩個制動蓄能器、輔助制動電磁閥和制動踏板閥，控制制動器的施加、釋放，完成制動動作。

制動系統(tǒng)包括工作制動、裝載制動、駐車制動三種主要功能，以滿足自卸礦車正常工作中不同工況的需要。工作制動是通過控制雙油路踏板閥［4］的行程使行駛中的車輛減速或在最短的距離內(nèi)停車的一種制動功能。裝載制動是通過控制“裝載制動開關(guān)”使車輛在裝載或卸載過程中使其不能自動滑動的一種制動功能。駐車制動是通過操縱“駐車制動開關(guān)”使已經(jīng)停駛的車輛駐留原地不動的一種制動功能。

3.2 制動工作原理

可控制前輪制動器的是工作制動、裝載制動。這兩種制動形式的工作過程如下。

（1）工作制動：操作人員通過控制制動踏板行程來改變制動踏板閥閥芯的開啟量，從而控制系統(tǒng)和制動蓄能器的供油量，最終達(dá)到控制前后輪制動器制動力大小的目的。當(dāng)踏板被踩下時，雙油路踏板閥內(nèi)的各閥同時將各自蓄能器的油輸送至車輪制動器（以與兩個制動踏板行程成比例的壓力）。踏板被踩下得越多，制動力則越大，從而是操作人員有很強(qiáng)的控制感。正常情況下，在車輛速度低于5km/h時才能使用液壓制動，特殊、緊急情況下可使用工作制動實(shí)現(xiàn)緊急制動。

（2）裝載制動：裝載制動的主要功能是在卡車裝載或卸載時固定住卡車。制動器鎖定施加前、后輪制動器。在雙油路踏板閥故障或當(dāng)車速低于5km/h時，它還提供一種停住卡車的輔助方式。裝載制動時，打開儀表臺上的“裝載制動開關(guān)”，控制輔助制動集成閥組的裝載制動電磁閥的通斷，由系統(tǒng)及制動蓄能器供壓力油進(jìn)入轉(zhuǎn)向制動集成閥組后，經(jīng)過輔助制動集成閥組中的裝載制動電磁閥流入雙油路踏板閥先導(dǎo)腔，操作踏板柱塞下壓。在雙油路踏板閥中有2個閥，一個提供用于前制動器的壓力，另一個閥提供用于后制動器的壓力。當(dāng)踏板柱塞下壓時，提供前、后制動器壓力的兩個閥同時將動作，其壓力油輸送至制動器，前、后制動器同時工作（見圖1）。工作制動、裝載制動共用一套制動裝置。裝載制動主要是車輛在裝卸時使用，不能用作駐車制動，因?yàn)樵谑褂醚b載制動時，油壓有所消耗，如果發(fā)動機(jī)短時停機(jī)，使油壓下降，最終導(dǎo)致制動失效。

3.3 前輪制動器結(jié)構(gòu)

前輪制動器包括左、右前輪制動器（圖2）。左、右前輪制動器大小、結(jié)構(gòu)相同，對稱分布于左、右前輪，每邊前輪制動器總成右四副制動鉗，每副制動鉗包含三對活塞，進(jìn)入制動活塞腔內(nèi)的壓力油推動活塞壓制動蹄片，使其鉗住制動盤而起制動作用。

4 故障原因分析

根據(jù)MCC400A自卸礦車的前輪制動器結(jié)構(gòu)及工作原理，并通過對前輪制動器故障件的檢測分析，得出可能的故障原因如下。

圖1 裝載制動控制原理圖

圖2 前制動器總成

（1）制動盤與制動片的配合尺寸不合理，導(dǎo)致制動片、制動盤的異常磨損。礦車在釋放制動的情況下正常行駛，因前輪制動盤與制動片配合間隙過小，在釋放制動力的情況下，制動盤與制動片仍存在接觸摩擦［5］。為了證實(shí)上述推測，實(shí)驗(yàn)人員在確保安全的情況下，斷開了一臺MCC400A自卸礦車的前輪制動控制油路，保留后輪制動控制系統(tǒng)，使得礦車在使用工作制動、或裝載制動時只能施加后輪制動，而無法施加前輪制動。然后讓駕駛員操作該自卸礦車行駛一段距離，當(dāng)?shù)V車?yán)煤筝喼苿酉到y(tǒng)停車后，實(shí)驗(yàn)人員用測溫儀器檢測了此時礦車前輪制動盤的溫度，發(fā)現(xiàn)在釋放前輪制動的情況下，前制動盤仍然有80℃左右的溫度存在［6］，這就證明了上述推測是成立的，制動盤與制動片在前制動釋放的情況下仍存在接觸摩擦。

（2）施加裝載制動時，前輪制動同時施加，增加了前輪制動的使用頻率，加速了前輪制動片、制動盤的磨損。對比與MCC400A礦車額定載荷、前后輪制動器型號規(guī)格、及控制壓力基本相同的小松83OE型礦車，830E礦車在施加裝載制動時，只施加后輪制動器，且在滿載的情況下，仍能為礦車提供足夠的制動力，固定住礦車。為了證實(shí)MCC400A礦車的后輪制動器提供的制動力足以固定住重載時的礦車，實(shí)驗(yàn)人員在確保安全的情況下，斷開礦車的前輪制動器控制油路，使得礦車在使用裝載制動時，前輪制動無法施加。然后觀察滿載的礦車在只施加后輪制動的情況下，能否按要求固定住礦車。最終實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，即使在只有后輪制動施加的情況下，滿載狀態(tài)的礦車依舊能被固定住。由此證明，MCC400A礦車在使用裝載制動時，同時施加的前輪制動力是冗余的，施加后輪制動所提供的制動力足以滿足固定住礦車的需求。

5 優(yōu)化改進(jìn)方案及效果

5.1 改進(jìn)方案

根據(jù)故障分析結(jié)果，針對MCC400A礦車前輪制動系統(tǒng)提出以下改進(jìn)措施：

（1）重新設(shè)計前輪制動盤與制動片的配合尺寸。根據(jù)科學(xué)的計算、分析，調(diào)整制動盤與制動片的配合間隙，防止礦車在正常行駛中制動盤與制動片發(fā)生接觸摩擦，改善前輪制動盤、制動片的異常磨損情況。具體調(diào)整方案如下。

在不修改制動片尺寸的情況下，將原制動盤的厚度調(diào)整到合適尺寸，以確保在制動活塞縮回時，制動片與制動盤處于非接觸的狀態(tài)。同時增大的間隙量也不會影響活塞伸出時，制動盤與制動片產(chǎn)生的摩擦力。

（2）重新設(shè)計裝載制動控制系統(tǒng)，切斷作用在前輪制動的制動壓力，使得裝載制動施加時，只是控制后輪制動器作用。具體設(shè)計方案如下。

更改裝載制動電磁閥控制雙油路踏板閥的油路，將連接在雙油路踏板閥的一端改接到后制動器的控制油路上。這樣，原本流入雙油路踏板閥先導(dǎo)腔的壓力油經(jīng)裝載制動電磁閥控制后，進(jìn)入后輪工作制動器（見圖3）。

圖3 改造后的裝載制動控制原理圖

5.2 實(shí)施效果

采用上述方案對MCC400A自卸礦車的前輪制動系統(tǒng)改進(jìn)后，對前輪制動盤、制動片的使用情況進(jìn)行了為期兩年的跟蹤記錄。結(jié)果表明前輪制動盤、制動片未再出現(xiàn)異常磨損情況，MCC400A自卸礦車的前輪制動器平均故障檢修次數(shù)由4次/年下降到0.5次/年。前輪制動盤、制動片的使用周期已達(dá)到正常標(biāo)準(zhǔn)。

6 結(jié)語

通過重新設(shè)計前輪制動盤與制動片的配合尺寸、裝載制動控制系統(tǒng)方案實(shí)施的成效來看，前輪制動盤、制動片異常磨損情況得到了有效的改善，

前輪制動故障率的降低，確保了礦車的行駛安全。生產(chǎn)廠家對MCC400A型2代自卸礦車的前輪制動控制系統(tǒng)改進(jìn)后，經(jīng)過兩年的運(yùn)行測試，前輪制動器使用正常，沒有再出現(xiàn)前輪制動盤、制動片異常磨損的情況，改進(jìn)效果明顯。