多功能湿式制动器以及配套液压制动控制系统设计

一、湿式制动器分类

湿式制动器是矿用无轨胶轮车的刹车制动的核心部件， 在车辆行驶安全上起着至关重要的作用，因此制动器及其制动控制系统越来受到人们的重视。湿式多盘制动器按照其工作原理分为三种，一种是依靠高压油推动活塞制动的普通型湿式制动器，第二种是卸载高压油依靠制动弹簧制动的失压型湿式制动器，第三种是依靠高压实施行车制动，制动弹簧实施驻车制动的多功能湿式制动器。

（1） 普通型湿式多盘制动器

普通型湿式制动器采用的是压力油通过高压油入口进入制动器制动腔体推动制动活塞压紧动静摩擦片产生摩擦力矩实施制动。这种制动器虽然在制动性能上较干式制动器有较大的优势，缺点是一旦液压系统出现故障无法提供高压油时，制动器就会有制动失效的风险。

（2） 失压型湿式多盘制动器

失压型湿式制动器在普通型湿式制动器的基础上进行了改进而来，车辆在正常行驶的情况下，高压油通过液压油入口进入制动器高压腔体推动活塞克服大弹簧的弹簧力，此时制动器处于非制动状态。当需要实施制动时，卸载制动器高压腔体内的高压油，在弹簧的作用下实施行车或驻车制动。它的优点是当液压系统或发动机出现故障无法提供高压油时，车辆会进行制动，保障人车安全。 缺点是失压型湿式制动器对弹簧的要求比较高，制动频繁的车辆一旦弹簧疲劳损坏，制动器就会失效，给车辆带来了安全隐患。

（3） 多功能湿式多盘制动器

多功能型湿式多盘制动器集合了普通型湿式制动器和失压型湿式制动器的优点， 图 1 为其结构原理图。行车制动时高压油进入其高压腔体作用在行车制动活塞上挤压动静摩擦片实施制动，驻车制动时则卸载其高压腔体内的液压油，在制动弹簧的作用下推动驻车制动活塞挤压动静摩擦片实施制动。在液压系统出现故障无法提供高压油时，可在弹簧力的作用下实施紧急制动。多功能湿式多盘制动器的结构特点大大降低了制动弹簧的使用频率，提高了制动器的可靠性，也无需安装其它的制动系统就可以实现行车、驻车和应急制动。

1-联结壳体； 2-O 型圈； 3-弹簧压板； 4-矩形截面弹簧； 5-方头平端紧定螺栓； 6-驻车制动活塞； 7-挡圈； 8-星型圈； 9-中间缸体； 10,13-星型圈； 11-挡圈； 12-行车制动活塞； 14-挡圈； 15-骨架油封；16-动摩擦片； 17-静摩擦片； 18-弹簧挡圈； 19-花键轴； 20-浮动油封；

图 1 多功能湿式多盘制动器

多功能湿式多盘制动器具有湿式制动器所有的优点外，它不需要第二套制动系统就可以实现行车制动、驻车制动和紧急制动，是普通型湿式多盘制动器和湿式多盘失压制动器的集成，有效的降低了制动弹簧的使用频率，制动性能安全可靠，使用寿命长，是矿用胶轮车的理想选择。

二、配套液压控制系统设计：

车辆制动性能的好坏不仅与制动器本身性能有关，其配套的液压制动控制系统性能的好坏也对其有着决定性的作用。一个好的液压制动控制系统可以使制动性能以及刹车舒适度都能得到良好体现。

根据相关标准可知，湿式制动器液压控制系统（如图2）的设计首先要在了解液压系统最小压力时能够使车辆满足制动距离和减速的制动要求上，然后对双路充液阀、双路制动阀、溢流阀、蓄能器、液压泵等关键元件计算选型。

图2

由于多功能湿式制动器有行车和驻车两个高压腔体，因此其配套的液压制动控制系统要同时具有通向行车制动的高压制动腔体管道和通向驻车制动的高压腔体的卸压管道，两种制动回路不能互相影响。多功能湿式制动器液压控制系统工作原理图如图4所示。

液压制动控制系统的关键元器件有液压齿轮定量泵、双路充液阀、双路制动阀、蓄能器、手柄阀、湿式制动器以及液压油源等。双路充液阀可以同时给两个行车蓄能器充液。双路充液阀对两路蓄能器进行独立充液互不影响，即使两路蓄能器其中的一路出现故障也不影响另一路蓄能器压力的保持和切换。双路充液阀具有一个额定上限和一个额定下限充液压力，相关参数在出厂前就被设定好了。市场上目前有一款国内厂家开发的充液中心模块（如图3），其参数可以根据湿式制动器要求进行调整设置。

如图3

当双路充液阀向行车蓄能器充液过程中，任意一路行车蓄能器的压力达到其设定的额定上限充液压力时，该路就停止充液，另一路行车蓄能器继续进行充液，直到其蓄能器压力也达到设定的额定上限压力后，双路充液阀停止充液，此时双路充液阀的液压油经过旁通口返回油箱。

双路制动阀的工作原理是，它分别对前桥和后桥制动单独控制，两路油液压力互不影响。在车辆正常行驶状态下，双路制动阀的两个工作油口关闭处于卸压状态，行车制动器高压腔体处于无油压状态。在需要行车制动时，踏下双路制动阀的脚踏板，双路制动阀的两个工作油口打开，分别向前后桥制动器高压腔体充液加压，在行车制动活塞的推动下实施制动。当脚踏板踩到某一位置停止时，双路制动阀会将工作油口的压力大小自动调节到相应的数值，对整车的制动力的大小实施控制。双路制动阀也会根据自身的反馈作用给脚踏板所处的位置提供对应的反馈作用力，这能够使得车辆司机可以感受到制动的反馈作用力， 从而更好的把握车辆的制动力的大小。

1-双路制动阀； 2-双路充液阀； 3-行车制动蓄能器； 4-手柄阀； 5-驻车制动蓄能器

图 4 液压制动控制系统原理图

手柄阀一般是一个二位三通换向阀， 如图5，它和双路制动阀不同的是，在车辆正常行驶时，手柄阀的工作油口是处在高压充液状态，需要减压阀对压力进行调整。 此时驻车制动高压腔体保持在设定的压力值。当实施驻车制动时，拉起手柄阀的手柄，此时手柄阀的工作油口关闭，其下游的高压油回油箱。

图5

整个液压制动控制系统的工作过程是，由液压泵提供液压油给整个液压控制系统，液压油经过液压泵加压，经过过滤器，然后再输送到双路充液阀，双路充液阀把液压油分成三路，分别向两个行车制动蓄能器和驻车制动蓄能器充液，如果三个管路中任意一路的油压低于设定额定下限充液压力时，双路充液阀将对其重新充液，直到其压力上升到设定的额定上限充液压力。前后桥制动分别有各自独立的制动回路，每一回路都有相互独立的蓄能器为其提供液压油。 当驾驶员踏下双路制动阀的脚踏板时，两个行车蓄能器分别向前后桥行车制动高压腔体输入高压油，对车辆实施行车制动。当放开脚踏板时，行车制动高压腔体内的液压油通过双路制动阀的 T 口回油箱，卸载液压油解除制动。在未实施停车制动时，驻车蓄能器向前后桥制动器提供高压油来克服制动弹簧的弹力。当需要驻车制动时，拉起手柄阀的手柄，此时驻车制动高压腔体的高压油通过手柄阀回油箱，由制动弹簧力实施驻车制动，按下手柄阀的手柄，驻车蓄能器通过手柄阀向驻车高压腔体注入高压油克服弹簧弹力，驻车制动解除。当双路充液阀出现故障时，液压泵下游的溢流阀可以把过压的液压油通过溢流阀回油箱以保证液压泵的压力不致过高。由于蓄能器各自独立控制其制动单元， 即使液压系统出现故障无法提供高压油时，驻车制动会立即实施紧急刹车制动使车辆停下来保证人车安全。双路制动阀分别独立控制前后桥行车制动回路，即使其中一路出现失压也不会影响另一路行车制动。

总的来说，多功能湿式制动器和液压制动控制系统相互配合，能充分发挥制动器制动性能并提高车辆的安全系数。