| 论文导读：随着防爆胶轮车在煤矿的广泛使用。制动系统作为防爆车辆的一个重要组成部分。要求防爆车辆的制动系统必须安全可靠。影响因素，煤矿防爆车辆制动系统影响因素研究。
关键词：煤矿，防爆车辆，制动系统，影响因素
随着防爆胶轮车在煤矿的广泛使用，对其使用安全性的要求也越来越高。制动系统作为防爆车辆的一个重要组成部分，其作用是使车辆能以合适的减速度减速行驶并停下。在下坡时能使车辆保持适当的的车速，可靠地停在坡道上；在紧急情况下能实现紧急制动，避免发生碰撞和事故。硕士论文，影响因素。由于车辆在煤矿井下运行条件恶劣，巷道路面崎岖不平，有时还必须通过有积水和煤泥的巷道，普通的蹄鼓制动器会出现遇水制动失效的问题。为了保证人员及车辆的安全，要求防爆车辆的制动系统必须安全可靠，制动器要有良好的防水性和防爆性。因此，防爆胶轮车的行车制动系统采用了气顶液动力制动系统，制动器为防爆湿式多盘制动器，以满足煤矿井下的特殊要求。
一、车辆制动时车轮的受力分析
车辆在一定的速度下开始制动直到停车的整个过程中，车辆本身受到的外力只有地面对轮胎产生的摩擦力和空气阻力，由于井下车辆行驶速度不高，空气阻力可忽略不计。以车辆在满载、水平干硬路面的条件为例，在实施制动的过程中，由车轮的力矩平衡得到Fb＝Mn/r。同时地面对车轮的制动力Fb受路面附着条件的限制，即Fbmax≤Gφ，其值取决于作用在轮胎上的垂直载荷及地面和轮胎间的附着系数φ的大小。当制动器作用在车轮上的制动力小于附着力时，地面与轮胎之间的摩擦力对车轮产生的力矩大于制动器的摩擦力矩而使车轮处于制动的滚动状态时，制动力Fb与制动器所产生的摩擦力矩成正比。当制动力达到极限值Fbmax≤Gφ时，车轮被抱死而在路面上滑动，产生拖痕，这时与制动器本身所产生的摩擦力矩无关。
二、影响车轮制动力矩的主要因素
通过以上分析，车辆的制动过程是一个车轮从滚动到抱死滑动的渐变过程，从纯滚动到边滚边滑再到抱死拖滑。在车轮的制动过程中，当车轮处于纯滚动时，地面对车轮的制动力矩与制动器产生的摩擦力矩相等，并且随着制动器摩擦力矩的增加成正比的增加，但制动力矩的增加不是无限的，它不会超过附着力所产生的力矩；也就是说，当地面对车轮的制动力增大到附着力时，车轮被抱死开始滑动，地面对车轮的制动力达到附着力的值后就不再增加了。因此，地面对车轮的制动力首先取决于制动器的制动力的大小，同时又受地面附着条件的限制。
（一）制动器的制动力矩
对于湿式多盘制动器，其制动力矩的计算公式为Mn=πP0μZk(D2-d2)/2式中：
D——制器摩擦片外径
d——制动器摩擦片内径
P0——制动器油液的压力
μ——制动器摩擦副的动摩擦系数
Z——制动器摩擦副的工作面数
k——压紧力损失系数
由上式可以看出，制动器的制动力矩由制动器本身的结构参数决定，即与摩擦片的尺寸及片数、动摩擦系数有关，并与制动系统的制动液压力成正比。对于气顶液制动系统来说，制动液的压力是由加力器的气压转化来的，因此制动液压力不仅要和加力器的参数相匹配，而且摩擦片材料本身所允许的挤压强度也应在其所允许的比压范围内。硕士论文，影响因素。合理确定摩擦片的材料、大小及摩擦副数，合理地选择加力器参数(增压比和排量)，使其和脚踏制动阀的工作压力相匹配，对于实现制动系统的比例制动是至关重要的。
（二）地面附着力
在车辆实施制动时，作用在车轮上制动力的最大值受到附着力的限制，而车轮对地面的附着力又与本身所受到的垂直载荷成正比，因此要求对前后轮所分配的轴荷要有适当的比例，才能充分利用附着力，产生最大的制动力。
影响车轮附着力的主要因素有以下几方面：
(1)路面状况。轮胎在软路面上的附着性能差于硬路面上的附着性能；
(2)车轮所受的垂直载荷。载荷越大，车轮所产生的附着力也越大。合理地分配前后轴的制动力，可以充分利用前后轴的车轮附着力，使车轮处于将滑移而未滑移的临界状态，达到前后轮同时抱死的理想工况；
(3)轮胎的型号及参数。
三、轻型防爆胶轮车制动系统分析
为了满足井下车辆对制动系统的特殊要求，如防爆性、防水性、热稳定性和制动可靠性，制动系统采用了工程机械中广泛使用的气顶液式动力制动系统，车轮制动器采用防爆型湿式多盘制动器。
气罐中的压缩空气经减压阀到脚踏制动阀，司机通过踏下脚踏板使压缩空气通过脚踏制动阀进入加力器气缸腔中，经过加力器的增压把气压转化为液压力，高压制动液进入制动器中，推动制动器活塞，使钢片和粉片相互压紧产生摩擦力，从而实现制动。放松脚踏板，在弹簧力作用下，加力器内的压缩空气从单管路气制动阀处排到大气中，制动液返回到加力器油腔中，解除制动。制动器制动力的大小与脚踏板的行程成正比，即为比例制动。硕士论文，影响因素。硕士论文，影响因素。
通过对现场的使用情况分析，现有的气顶液制动系统应在以下方面改进和完善：
(1)合理确定脚踏制动阀、加力器和制动器之间的参数，使之相互匹配，实现比例制动，这样可有效减缓车辆在制动时受到的冲击载荷，避免半轴螺栓和前轮制动器静壳连接螺栓的切断；
(2)在气顶液制动系统中，加力器的参数及其结构、制动液的选择以及加力器中的密封件与制动液的相容性和可靠性，都是应该考虑的重要问题。
(3)为了提高制动系统工作的可靠性，避免当动力装置失效或一侧管路泄漏时，制动作用丧失的情况发生，制动系统宜采用独立的双回路系统，当其中的一套管路失效后，另一套管路仍能实现车辆的及时制动。盘式制动器应为安全型制动器即弹簧制动，液压释放。当动力丧失后，制动器中的弹簧立即动作，抱死车轮使车辆及时停车；当故障处理后，制动系统能立即恢复正常工作，车辆可正常行驶。对于气顶液制动系统，当采用独立的双回路系统时，必须使用两独立的气罐，分别给各自的加力器提供压缩气体，实现分别独立制动，保证制动的可靠性。如果采用常压式全液压动力制动系统，在系统中需设置蓄能器，以保证在发动机或油泵、系统管路出现故障后，仍能靠蓄能器中液压能进行有效制动，从而提高了制动的安全可靠性；
(4)为了保证车辆正常行驶时车轮能自由转动，制动器中的钢片和粉片之间必须保持一定的间隙，此间隙应当在一合理的数值范围内。在使用中因不断磨损会增大此间隙，由于磨损量不同，导致各制动器产生作用的时间不同，无法实现各制动器的同步制动，会使车辆在制动时发生偏转现象，同时也会增大所需制动液的流量，当超过加力器的额定排量时，会出现制动失灵的问题。因此对于盘式制动器应设置间隙调整装置，保证间隙在规定的范围内；
(5)车辆在多次制动后，制动器的温度会升高，这将影响车辆的制动性能，因此应增加制动器的润滑油的冷却回路，降低制动器的温度。
四、结论
通过对车轮制动过程及受力状况分析，可知车轮制动力的大小主要由制动器产生的制动力决定，但同时又受到地面附着力的限制，因此要合理确定制动器的制动力及其结构参数，使之与制动系统相匹配。硕士论文，影响因素。通过对防爆车辆制动系统的分析，明确在设计防爆车辆的制动系统时，要充分考虑井下车辆的使用条件，合理选择制动系统的形式，合理确定各元件的性能参数，使之相互匹配。硕士论文，影响因素。应从系统上来保证制动系统的安全可靠性，满足防爆车辆在井下使用的特殊要求。
参考文献：
1王望予主编.汽车设计.北京：机械工业出版社，2004.
2曹金海主编.矿山机械底盘设计.北京：机械工业出版社，1989.
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