煤矿用防爆胶轮运人车制动安全性的改进设计.pdf

扫码移动阅读 第 ４１ 卷 第 ３ 期 ２０２０ 年 ６ 月 煤矿机电 Ｃｏｌｌｉｅｒｙ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ＆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｏｌ.４１ Ｎｏ. ３ Ｊｕｎ. ２０２０ 李智伟. 煤矿用防爆胶轮运人车制动安全性的改进设计[Ｊ]. 煤矿机电ꎬ２０２０ꎬ４１３３２￣３４. ｄｏｉ１０. １６５４５/ ｊ. ｃｎｋｉ. ｃｍｅｔ. ２０２０. ０３. ００９ 煤矿用防爆胶轮运人车制动安全性的改进设计 李智伟 山西天地煤机装备有限公司ꎬ 山西 太原 ０３０００６ 摘 要 针对煤矿用防爆胶轮运人车在使用过程中存在的安全可靠性问题ꎬ通过对车辆制动系统 改进前后的组成及原理进行了分析ꎬ着重介绍了驾驶室和客厢门开启及关闭时车辆的制动状态ꎬ以 及客厢门关闭由驾驶员操纵ꎬ从而确保了乘坐人员上下车的安全ꎮ 同时ꎬ当司机开门下车时忘记拉 驻车制动阀情况下ꎬ车辆也处于制动状态ꎬ通过气液联动实现了驾驶室与客厢门与制动的互锁ꎬ提 高了防爆胶轮车的安全性能ꎮ 该运人车经改进投入实际运行后ꎬ取得了良好的效果ꎮ 关键词 驾驶室门ꎻ 安全ꎻ 紧急制动ꎻ 客厢门ꎻ 闭锁 中图分类号ＴＤ５２５ 文献标志码Ｂ 文章编号１００１ －０８７４２０２００３ －００３２ －０３ Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｂｒａｋｉｎｇ Ｓａｆｅｔｙ ｏｆ Ｃｏａｌ Ｍｉｎｅ Ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ￣Ｐｒｏｏｆ Ｒｕｂｂｅｒ￣Ｔｙｒｅｄ Ｃａｒｒｉｅｒ ＬＩ Ｚｈｉｗｅｉ Ｓｈａｎｘｉ Ｔｉａｎｄｉ Ｃｏａｌ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｃｏ. ꎬ Ｌｔｄ. ꎬ Ｔａｉｙｕａｎ ０３０００６ꎬ Ｃｈｉｎａ Ａｂｓｔｒａｃｔ Ａｉｍｉｎｇ ａｔ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｏｆ ｓａｆｅｔｙ ａｎｄ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ￣ｐｒｏｏｆ ｒｕｂｂｅｒ￣ｔｙｒｅｄ ｐａｓｓｅｎｇｅｒ ｃａｒｒｒｉｅｒ ｕｓｅｄ ｉｎ ｃｏａｌ ｍｉｎｅꎬ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｔｈｅ ｂｒａｋｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｂｅｆｏｒｅ ａｎｄ ａｆｔｅｒ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｈａｄ ｂｅｅｎ ａｎａｌｙｚｅｄꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ｂｒａｋｉｎｇ ｓｔａｔｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃａｒ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｃａｂ ａｎｄ ｐａｓｓｅｎｇｅｒ ｄｏｏｒ ｗａｓ ｏｐｅｎｅｄ ａｎｄ ｃｌｏｓｅｄꎬ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｈｅ ｃｌｏｓｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｐａｓｓｅｎｇｅｒ ｄｏｏｒ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｄｒｉｖｅｒꎬ ｈａｄ ｂｅｅｎ ｅｍｐｈａｔｉｃａｌｌｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄꎬ ｓｏ ａｓ ｔｏ ｅｎｓｕｒｅ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ａｎｄ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｃａｒ. Ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅꎬ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｄｒｉｖｅｒ ｆｏｒｇｅｔｓ ｔｏ ｐｕｌｌ ｔｈｅ ｐａｒｋｉｎｇ ｂｒａｋｅ ｖａｌｖｅ ｗｈｅｎ ｈｅ ｏｐｅｎｓ ｔｈｅ ｄｏｏｒ ａｎｄ ｇｅｔｓ ｏｆｆꎬ ｔｈｅ ｖｅｈｉｃｌｅ ｉｓ ａｌｓｏ ｉｎ ｂｒａｋｉｎｇ ｓｔａｔｅ. Ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｌｏｃｋ ｂｅｔｗｅｅｎ ｃａｂ ａｎｄ ｐａｓｓｅｎｇｅｒ ｄｏｏｒ ａｎｄ ｂｒａｋｉｎｇ ｈａｄ ｂｅｅｎ ｒｅａｌｉｚｅｄ ｂｙ ｇａｓ￣ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｌｉｎｋａｇｅꎬ ｗｈｉｃｈ ｃｏｕｌｄ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ￣ｐｒｏｏｆ ｒｕｂｂｅｒ ｔｙｒｅ ｖｅｈｉｃｌｅ.Ｔｈｅ ｖｅｈｉｃｌｅ ｈａｄ ｂｅｅｎ ｐｕｔ ｉｎｔｏ ａｃｔｕａｌ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ａｆｔｅｒ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔꎬ ａｎｄ ｇｏｏｄ ｒｅｓｕｌｔｓ ｈａｄ ｂｅｅｎ ａｃｈｉｅｖｅｄ. Ｋｅｙｗｏｒｄｓ ｃａｂｉｎ ｄｏｏｒꎻ ｓａｆｅｔｙꎻ ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ ｂｒａｋｉｎｇꎻ ｐａｓｓｅｎｇｅｒ ｃｏｍｐａｒｔｍｅｎｔ ｄｏｏｒꎻ ｂｌｏｃｋｉｎｇ ０ 引言 随着现代化矿井的不断完善ꎬ人们对防爆胶轮 运人车提出了更高的要求ꎬ特别是要保证乘坐人员 和驾驶员及车辆周边人员的安全ꎮ 这就要求防爆胶 轮运人车在系统的各个方面都应进行优化ꎬ特别是 对车辆的制动系统提出了更高的要求ꎬ其在各方面 都需要互锁联动ꎬ使车辆运行更可靠ꎬ制动更安全ꎬ 性能更优良ꎬ更能保证人员的安全[１￣２]ꎮ １ 防爆胶轮运人车制动系统的组成及原理 １. １ 系统组成 防爆胶轮运人车制动系统原理如图 １ 所示ꎮ 防 爆胶轮运人车制动系统主要由液压泵、充液阀、蓄能 器、脚踏制动阀、驻车制动阀、手压泵等组成ꎬ要完成 防爆人车的行车制动和驻车制动ꎬ同时其驻车制动 可作为应急制动[３￣４]ꎮ １ － 液压泵ꎻ２ － 溢流阀ꎻ３ － 充液阀ꎻ４ － 蓄能器ꎻ５ － 脚踏制动阀ꎻ ６ － 前轮行车制动器ꎻ７ － 后轮行驻一体制动器ꎻ８ － 驻车制动阀ꎻ ９ － 手动泵ꎮ 图 １ 防爆胶轮运人车制动系统原理 １. ２ 工作原理 液压泵由发动机驱动ꎮ 发动机启动后带动液压 泵运转ꎬ液压泵的压力油经充液阀后向两路蓄能器 充液ꎮ 充液阀为双路充液阀ꎬ其能控制向蓄能器充 液的速度及保证蓄能器的充液压力ꎮ 蓄能器的主要 作用是储存和释放制动所需的液压能ꎬ稳定制动油 压及保证连续行车制动时的大量供油ꎬ保证在动力 丧失后的制动次数ꎮ 前后行车制动使用各自独立的 蓄能器ꎬ两路蓄能器分别向脚踏制动阀的两个压力 口提供压力ꎬ保证前后轮行车制动的独立ꎮ 如果其 中一个制动回路失灵ꎬ另一个制动回路仍可以工作ꎮ 手动泵是当车辆发生故障需要拖车时解除驻车制 动ꎬ其压力油源与行车制动其中一路共用一个蓄能 器ꎮ 行车制动器采用液压制动ꎬ弹簧释放的形式ꎮ 当踩下双回路制动阀踏板时ꎬ两蓄能器中的压力油 经脚踏制动阀的上下两腔分别进入前后行车制动 器ꎬ作用到制动器活塞上ꎬ压紧摩擦片对车轮实施制 动ꎬ输出的制动压力与踩下的制动踏板的角度成比 例ꎮ 当放松脚踏板时ꎬ制动器内的高压油流回油箱ꎬ 解除制动ꎮ 驻车制动采用弹簧制动液压释放的安全 制动形式ꎬ通过驻车制动阀换向将蓄能器的高压油 通入后轮行驻一体制动器的驻车制动腔ꎬ压缩弹簧 解除车辆的制动ꎮ 需要驻车制动时ꎬ拉起驻车制动 阀换向ꎬ驻车制动器内的高压油流回油箱ꎬ制动器在 弹簧力的作用下ꎬ对车辆实施制动ꎮ 驻车制动阀集 成了一定值减压阀ꎬ其压力取决于驻车制动器设计 时设定的释放压力ꎬ可通过减压阀调整[５￣８]ꎮ ２ 防爆胶轮运人车制动系统的安全性改进原理 ２. １ 原制动系统存在的问题 目前ꎬ各煤矿对防爆胶轮车特别是防爆胶轮人 车的要求越来越高ꎬ尤其是在安全性能方面ꎮ 例如 乘坐人员在驾驶员不知情的情况下私自下车会带来 危险ꎬ在坡道上停车驾驶员由于疏忽忘拉手刹导致 车辆溜车ꎮ ２. ２ 优化改进措施 在制动系统及气动系统中增加元部件ꎬ既可改 善驾驶员的可操控性ꎬ又可提高车辆的安全可靠 性[９￣１２]ꎮ 主要改进措施为 １ 制动系统的改进ꎮ 在原制动系统原理的基 础上增加了气控换向阀及三通球阀ꎬ并将手动泵的 连接改变ꎬ如图 ２ 所示ꎮ １ － 液压泵ꎻ２ － 溢流阀ꎻ３ － 充液阀ꎻ４ － 蓄能器ꎻ５ － 脚踏制动阀ꎻ ６ － 前轮行车制动器ꎻ７ － 后轮行驻一体制动器ꎻ８ － 驻车制动阀ꎻ ９ － 气控换向阀ꎻ１０ － 三通球阀ꎻ１１ － 手动泵ꎮ 图 ２ 防爆胶轮人车制动系统改进后原理 ２ 气动系统改进ꎮ 在原车启动系统的基础上 增加了紧急制动阀、客厢门插锁按钮阀、驾驶室门闭 阀及客厢门插锁缸ꎬ如图 ３ 所示ꎮ １ － 储气罐ꎻ２ － 气压开关阀ꎻ３ － 紧急制动按钮阀ꎻ ４ － 客厢门插锁按钮阀ꎻ５ － 驾驶室门闭锁阀ꎻ６ － 客厢门插锁缸ꎮ 图 ３ 气动系统原理 ２. ３ 改进后工作原理 当车辆需要行驶时ꎬ首先将驻车制动阀扳到制 动释放位ꎬ同时将紧急制动按钮阀拉起ꎬ从蓄能器来 􀅱３３􀅱２０２０ 年第 ３ 期李智伟煤矿用防爆胶轮运人车制动安全性的改进设计 的高压油经驻车制动阀和气控换向阀后进入驻车制 动器ꎬ压缩弹簧解除制动ꎮ 而气控换向阀处于开位 时ꎬ先导控制口必须有气源输入ꎮ 气控换向阀的控 制口与气动系统中的 Ｋ 口连接ꎮ 拉开紧急制动按 钮阀ꎬ且驾驶室门闭锁阀处于上位ꎮ 该阀是由驾驶 室门控制的ꎬ只要将驾驶室门关闭ꎬ该阀就动作ꎮ 同 时ꎬ客厢门插锁按钮阀处于上位ꎬ该阀由驾驶员控 制ꎮ 这时从储气罐出来的高压压缩空气经气压开关 阀、紧急制动按钮阀、客厢门插锁按钮阀、驾驶室门 闭阀后到达 Ｋ 口ꎬ即控制气控换向阀动作ꎬ此时即 可解除制动ꎬ车辆可正常行驶[１３￣１４]ꎮ 如果驾驶室门没关好或客厢门没锁紧时ꎬＫ 口 控制气会经过驾驶室门闭锁阀或客厢门插锁按钮阀 排气ꎬ气控换向阀换向至图 １ 位置ꎬ制动器的液压油 经该阀回油箱卸荷ꎬ弹簧制动ꎬ车辆处于制动状态ꎮ ３ 防爆胶轮人车制动系统改进后的效果分析 通过对防爆胶轮运人车制动系统及气动系统的 改进ꎬ车辆的安全性得到了提高 １ 只有当驾驶员进入ꎬ且将客厢门锁紧后ꎬ拉 驻车制动阀到解除位ꎬ才能解除制动ꎮ ２ 客厢内人员需要下车时ꎬ只有驾驶员操作客 厢门插锁按钮阀才能开启门ꎬ避免了驾乘人员未经 驾驶员许可私自上下车导致的不安全状况ꎮ ３ 驾驶员离开驾驶室未关门时ꎬ车辆处于制动 状态ꎬ避免了因车辆意外溜车而引起的事故ꎮ ４ 在遇到紧急情况时ꎬ驾驶员可按下紧急制动 按钮阀对车辆实施紧急制动ꎬ操作方便ꎬ避免驾驶员 因紧张不易操纵驻车制动阀而引起的事故ꎮ ４ 结论 防爆胶轮运人车在现代化煤矿中的普及ꎬ其安 全性越来越严格ꎮ 防爆胶轮运人车制动系统的不断 改进ꎬ不仅有利于驾驶员操纵ꎬ还能有效提高车辆的 安全性能ꎬ避免了由于操纵不便或未按规程执行等 导致安全事故的发生ꎬ可有效地减少安全事故ꎮ 参考文献 [ １] 雷天觉. 液压工程设计手册[Ｍ]. 北京机械工业出版社ꎬ １９９０. [ ２] 张光裕. 工程机械底盘构造与设计[Ｍ]. 北京中国建筑工业 出版社ꎬ１９８６. [ ３] 诸文农. 底盘设计[Ｍ]. 北京机械工业出版社ꎬ１９８６. [ ４] 高梦熊. 地下装载机[Ｍ]. 北京冶金工业出版社ꎬ２００２. [ ５] 瞿爱琴ꎬ王同建ꎬ宁悦. 行走机械全液压制动系统的设计[Ｊ]. 吉林大学学报工学版ꎬ２００２ꎬ３２３７０￣７２. [ ６] 唐云娟. 装载机全液压制动系统的改进设计[Ｊ]. 工程机械ꎬ ２００８ꎬ３９６４９￣５２. [ ７] 王新. 湿式制动器在防爆胶轮车中的应用分析[Ｊ]. 煤矿机 械ꎬ２００８ꎬ２９１２１８１￣１８３. [８] 徐新跃. 全液压湿式制动技术在装载机上的应用[Ｊ]. 建筑机 械化ꎬ２００８８２９￣３０. [ ９] 陈永峰. ＷＣ５Ｅ 型防爆胶轮车全液压制动系统设计研究[Ｊ]. 煤矿机械ꎬ２０１０ꎬ３１３２６￣２８. [１０] 毕胜. ＣＰＣＤ 型叉车全液压制动系统的改进设计[Ｊ]. 工程机 械ꎬ２０１０ꎬ４１５４５￣４７. [１１] 权明玉. 湿盘式制动系统的故障分析[Ｊ]. 工程机械与维修ꎬ ２０１０３１６４￣１６５. [１２] 侯友山ꎬ石博强ꎬ于淼ꎬ等. ＴＬ３４５Ｊ 铰接式自卸车液压系统设 计[Ｊ]. 机床与液压ꎬ２００９３８９￣９２. [１３] 刘兴德ꎬ周常有. 防溜车制动系统设计[Ｊ]. 吉林化工学院学 报ꎬ２０１１９４０￣４２. [１４] 赵瑞萍. 全液压制动系统在轻型防爆胶轮车上的应用[Ｊ]. 液 压气动与密封ꎬ２０１３４４４￣４６. 作者简介李智伟１９８７ꎬ男ꎬ助理研究员ꎮ ２０１１ 年毕业于太原 理工大学车辆工程专业学士学位ꎬ现主要从事煤矿辅助运输设备 研发工作ꎮ 收稿日期２０１９ －０５ －２５ꎻ责任编辑姚克 􀅱４３􀅱煤矿机电２０２０ 年第 ４１ 卷