张伟旗

(江西铜业集团铜材有限公司， 江西 贵溪 335424)

大型矿山电动轮制动油路系统故障诊断与维修技术研究

张伟旗

(江西铜业集团铜材有限公司， 江西 贵溪 335424)

针对德兴铜矿大型电动轮制动油路系统故障进行深入的探析，结合矿山实际，摸索出一套行之有效的系统故障实用诊断与维修技术，可确保安全生产，提高电动轮开动率和完好率，其维修成本低，使用寿命长，在国内外同行业具有良好的推广前景和应用价值。

制动油路系统； 故障诊断与维修技术； 开动率； 完好率； 维修成本； 使用寿命

大型矿山电动轮汽车主要用来装载经爆破崩落的露天矿山或水电工程的土石方，因其具有机动灵活、爬坡能力强、转弯半径小、建设速度快、产量和承载效率高、运输成本低等明显的优越性，特别是适用于需要均衡配矿和多点作业的矿山，现已成为年开采量千万吨级以上特大型露天矿山或水电工程普遍使用的一种大型高效运输工具。而电动轮运行的好坏，势必直接影响到采掘工程的进度、质量及设备的安全运行，也是涉及矿山安全生产最关键的环节之一。

江铜德兴铜矿(简称德铜)铜厂和富家坞采区矿石采剥总量巨大，其日采选矿石产能13万t/d，年采剥总量达1.32亿t/a，故采用一系列配套的大型采矿设备，即70多台大型电动轮与10多台大型电铲配合进行铲装运输作业。然而，电动轮汽车工况极其恶劣，长期处于露天作业环境，日晒雨淋，装载任务繁重，作业条件苛酷且强度高[1]。因此，电动轮作业时零部件发生各种故障在所难免，且每次更换备件既费工又费时，维修工作强度大、时间长、成本高，影响汽车的安全运行，严重制约矿山生产的顺行。因此，有必要对其制动油路系统故障诊断与维修技术进行深入的探究、分析，对改善和提高电动轮的开动率和完好率，进一步强化露天矿的开采，意义极其重大。

1 系统主要结构原理及性能参数

1.1 系统主要结构原理

该制动油路系统主要由双油路踏板阀、制动分油器2个主阀部件组成，采用全液压制动。其具有行驶制动、二级制动和自动施加、停车制动、制动锁定等功能。双油路踏板阀是驾驶室内唯一部件，系统剩余部件即制动分油器、油路蓄能器和电气部件皆位于驾驶室后防风雨操纵箱中，诊断维修便利；制动分油器包含双油路分离单向阀、蓄能器排放阀、制动锁定阀、停车制动器及自动施加功能，所有部件都装在滤筒式阀中；驾驶室内有行驶制动踏板、制动锁定开关独立制动激发方式；其前轮3个卡钳分别将制动力施加到每个轮单独的盘上；后轮2个盘(电枢转速)，每盘一个卡钳；每个后外侧盘另有一个停车制动器卡钳。其中：

行驶制动油路主要功能是司机通过踩踏板(双油路制动阀)提供慢速调节施加制动压力，以精确地控制汽车缓慢地停车或尽快停车。该阀使用制动蓄能器内液压压力，其中有2个阀分别提供用于前、后制动器的压力；踩下踏板时，双油路踏板内的各阀同时从其各自蓄能器将油输送至车轮制动器，若踏板被踩下得越多，制动力则越大。

二级制动油路主要功能是可提供用于良好制动响应的快速油流和存储用于失灵时的备用制动能量。因该系统预设有多条油路，且均拥有独立的单向阀、蓄电器、油路调节器，可保证系统在部分油路故障的情况下能够安全停车，即实施二级制动[2]；若踏板阀卡住时，制动锁定成为辅助系统，即两条制动油路中的任何一条将成为辅助系统；当一条蓄能器油路中压力低于预设水平时，所有行驶制动器将被自动施加，它由位于制动集流块的自动施加阀PSI来完成，当低制动蓄能器压力<11375 kPa时，该阀移动，液压地开启制动踏板阀，且完全施加所有制动器。而制动系统供油或蓄能器油路故障时，单向阀可确保保持该能量。

停车制动油路采用弹簧制动、液压解除方式。停车制动开关在ON位置，停车制动电磁线圈断电时，停车制动管路中的油压回到油箱，停车制动器内的弹簧施加制动；停车制动开关在OFF位置，停车制动电磁线圈通电时，油流从停车制动电磁线圈输向停车制动卡钳，以解除制动，可通过监控来确定汽车速度的车轮马达转速传感器，保护停车制动油路免受意外施加，汽车实际停住之前，将不施加停车制动；若供油压力下降，停车制动电磁线圈将保持通电，供油油路(压力下降的油路)仍向停车制动卡钳打开，为防止停车制动压力油回到供油油路，停车制动油路中的单向阀将油阻断，使停车制动保持在解除位置；若钥匙开关在OFF 位置(停车制动开关在ON或OFF位置)，车辆速度低于0.5 km/h前，将不施加停车制动；而若至电磁线圈的24 V电源中断，停车制动将在任何车速时，自动施加弹簧制动。

制动锁定油路主要是提供自动锁定功能，允许司机装卸载时松开制动踏板[3]，且主装置(制动阀)失灵时，能辅助停车。

警告油路中几个油压传感器、一个继电器和延迟定时器，用于检测制动系统故障。驾驶室内设有低压制动音响报警装置。

1.2 系统主要性能参数

730E型汽车发动机缸数：16；

额定制动马力：1491 kW、1900 rpm时；

转向/制动叶式泵：235 L/min、18960 kPa、1900 rpm；

油箱：垂直—圆柱形、非受压，工作容量731 L；

过滤装置：直列可更换滤芯；

吸油装置：单、全流式、100目；

转弯半径SAE：28.0 m；

行驶制动器：所有液压—卡钳式。

2 制动油路系统故障及维修技术

2.1 制动器未达到全压力

制动阀调制部分内部故障时，应立即拆卸、分解、清洗并排查制动阀；供油压力低时，应检查转向/制动泵系统或蓄能器；制动阀内的颈圈调整不合适时，则应立即按照有关技术要求调整颈圈。

2.2 一条制动油路有拖滞

制动阀分总成内阻塞时，应拆卸、分解阀后清洗，并及时修复；制动阀失去平衡时，应按有关技术要求调整平衡；执行机构柱塞损坏时，应立即更换柱塞；而制动阀损坏时，则必须修理或更换制动阀总成。

2.3 两条制动油路均拖滞

油箱管路有背压时，应排查其管路是否已损坏；而踏板定位螺钉未调正，或残留压力时，则必须用定位螺钉调整静区。

2.4 制动器被锁定，行驶或停车

停车制动电磁线圈不通电时，应立即检查至电磁线圈的电源；至油箱和压力油口的连接接反时，必须纠正液压系统管路；停车制动电磁线圈或电磁阀损坏时，应立即更换备件；而油箱管路堵塞或受到限制时，则应清理堵塞或消除限制。

2.5 制动阀内部磨损、划伤或损坏

2.5.1 执行机构零部件磨损或损坏

检查通过密封移动的执行机构柱塞，若看到有轴向槽或磨损明显，必须更换直径磨损<18.97 mm的柱塞；仔细检查各弹簧，若已开裂或断开，需立即更换新弹簧；若阀未达到合适的调节压力，则需更换所有调节器的弹簧；检查护罩或执行机构座的螺纹塞子，若有裂纹、破损或其他损坏时，必须立即更新；Glyde环总成被划破或损坏时，应更换新总成，且安装时应通过油箱口观察Glyde环总成，需使Glyde环逐渐地通过阀体的锐边，以防止损坏密封，必须确保执行机构柱塞被完全固定且到底。

2.5.2 压差开关阀柱总成划伤或损坏

装在制动阀总成上的压差开关总成，可提供检测前、后部制动油路之间制动施加压力的不平衡及故障检测，如制动管路破裂、制动阀不正常、管路堵塞，制动排量过大或系统内有气等。阀柱总成有划伤或其它明显损坏，需检查阀体的阀柱腔，若密封损坏时，应更换整个压差开关总成；稍稍润滑阀柱总成或活塞，并分别小心地装入其各自腔内，若在其各自腔内不能自由平稳地滑动，仍有约束时，必须更换整个压差开关总成。

2.5.3 制动阀总成维修技术要点

制动阀通过自动施加阀，能机械地(制动踏板)或液压地启动，任意控制输送至前、后部行驶制动总成的压力，利用脚踏板施加压力，可调节零至最大制动力。若出现以下任何一种情况，如踏板执行机构中的凸轮过度摆动；有任何外部泄漏的迹象；阀处在解除位置且系统压力提供给P1和P2进油口时，油箱油口处内部泄漏必须<100 cc/min；系统压力为19300 kPa，阀先导或手动施加时，油箱油口泄漏必须<250 cc/min；踏板未回到完全松开位置；在中位位置阀时保持压力；完全踩下踏板时改变输出压力时，则必须卸下制动阀，及时修理或更换。

2.5.4 阀台加测试及其调压技术

为了进行台架测试、压差开关的操作及调整双控制踏板阀，测试设备配置图，如图1所示。可用安装和连接到车辆上的制动阀检查压力，拆下制动踏板总成、执行机构盖和护罩总成，可调整各制动油路的压力。

图1 测试设备配置图1.马达 2.泵 3.系统压力表 4.针阀 5.针阀 6.制动阀 7.前部制动压力表 8.截流阀 9.模拟制动容积 10.后部制动压力表 11.溢流阀

2.6 供油压力切断时，制动蓄能器排放快

蓄能器排放阀打开时，此时应关闭阀，检查预充压力；蓄能器预充压力低时，必须预充蓄能器；若一个制动油路中存在泄漏时，应立即进行排查，且修复液压系统管路；而制动阀失灵时，则应立即拆卸、分解、清洗后，再重新进行组装或更换。

2.7 施加或解除制动时，压差报警油路简短地起作用

制动阀失去平衡时，应按有关技术要求调整颈圈；压差开关损坏或调整不合适时，应检查压差开关的调整，必要时更换；蓄能器预充压力/泄漏时，必须检查蓄能器，必要时充压；制动阀分总成内故障时，应立即拆卸、分解、清洗并检查制动阀总成，或更换；一条制动油路中若有气时，应排放制动器；一条油路若存在小的泄漏时，应检查制动系统并修理泄漏处；而制动报警延迟定时器损坏时，则必须马上更换定时器。

2.8 压差报警油路不工作

低制动压力指示灯烧坏时，应立即更换灯泡；电气产生故障时，应仔细排查配线；压差开关损坏或调整不合适时，必须检查压差开关，若需要进行更换，且检查压差开关的调整；制动阀总成故障时，应拆卸、分解、清洗、检查或更换制动阀；而制动报警继电器损坏时，则应更换继电器。

2.9 施加制动时低制动压力报警

一条制动油路有泄漏或其它故障时，应检查制动系统并修理泄漏处；制动阀平衡未调整时，应按说明调整颈圈；而压差开关损坏或调整不合适时，则必须检查开关，若需要进行更换，或检查压差开关的调整。

2.10 低压报警或油路工作不正常

转向油路故障时，应检查转向油路压力；泵磨损时，应及时进行修理或更换泵；低制动压力报警灯烧坏时，应立即更换灯泡；电路为开路时，应仔细排查配线；而压力开关损坏时，则应更换压力开关。

2.11 即使系统压力正确，低压报警打开

电气系统短路，应仔细排查配线；而压力开关损坏时，则必须更换压力开关。

2.12 控制器操作时有尖噪音或输出压力正确却不能施加制动

控制器的操作快，说明是正常的；若制动阀总成损坏时，必须立即更换制动阀总成；液压油太热时，应检查整个液压系统，且排查是否阻塞等；或制动管路堵塞，连接不正确时，则应排查液压系统管路。

2.13 踏板保持稳定时，制动压力偏差过大

制动阀总成内污染时，必须立即拆卸、分解、清洗，或进行更换；制动阀总成损坏时，必须修理或更换制动阀总成。

2.14 泵循环太频繁或低发动机RPM时低压报警

部件内部泄漏过大时，应排查所有转向和制动系统部件；蓄能器预充压力太高或太低时，应检查蓄能器预充压力；制动阀安装不正确时，必须纠正液压系统管路；制动阀总成内部泄漏时，应更换制动阀总成；而泵磨损时，则必须进行修理或更换泵。

2.15 左右侧液压制动蓄能器壳、橡胶件、气囊损伤及高压测试泄漏

安装于驾驶室后部制动器控制舱内制动集流块处的左右侧液压制动蓄能器，结构完全相同，它们分别为后部行驶制动器的操作和启动前部行驶制动器提供所需的压力。若蓄能器壳有裂纹、凹陷或损坏，易造成气囊毁坏或损坏新密封，或所有橡胶件存在擦伤、开裂、变形、孔、气泡或类似缺陷时，必须及时修复或更换；把气囊充气到正常尺寸，用肥皂液冲洗气囊时，若肥皂液起泡，需报废气囊，测试后，要马上把气囊弄干并放气；应检查提升阀是否正常起作用，切忌采用焊接、机加工或电镀方式修理壳体，来补救损坏区域，以免削弱壳体、加压时严重伤害人员；组装过程中，若未正确地润滑壳体时，会导致气囊的严重划破或损坏；而加注氮气时，若不慢慢地进行，其气囊会遭受永久性的损坏，气囊下端星状破裂就是由充气太快造成的特有的损坏。

高压测试泄漏前，必须把蓄能器牢固地安装到固定夹具上，若氮气压力>827 kPa，不要操作蓄能器；蓄能器压力的突然下降，或充气阀的突然释放，会有射出的危险，易造成严重的人身伤害或死亡；排放氮气时，必须戴上防护面具，确保只转动充气阀上小的旋转六角螺母，若转动整个充气阀总成，易导致阀总成被蓄能器内的氮气压力压出来；必须杜绝通过异物压下阀芯，排放预充压力，否则高压会撕裂橡胶阀座。

2.16 ROCKWELL轮速前后盘制动损伤

(1)柱塞防尘板破裂、损坏或变形

如图2所示，为半制动卡钳示意图。柱塞防尘板有任何物理性破裂、损坏，或因过热而导致材料的硬化、裂开或变形，都会使脏物进入柱塞腔，易损坏柱塞、筒壁表面光洁度及密封；若柱塞防尘板硬度低且易弯，无硬化或开裂痕迹，可清洗密封待用。

图2 半制动卡钳分解图1.壳 2.排气阀 3.横通管 4.T形接头 5.弯接头 6.固定螺栓 7.端盖 8.端盖 9.制动衬带 10.柱塞防尘板密封 11.柱塞 12.柱塞O形圈 13.支撑环 14.制动器安装螺栓 15.垫圈

(2)柱塞、回位销、密封槽及壳体腔划伤、磨损或裂纹清洗柱塞时，其表面通常会出现小裂纹或划痕，可采用手工弥补方式，先用粒度180的氧化铝或金铡砂布，再用更细级别砂布，直到获得与原表面相似的表面；必须避免大范围的磨光，不得超过其各自磨损极限即柱塞最小外径为91.923/66.5 mm，柱塞总成的安装图如图3所示。

图3 柱塞总成的安装1.制动器壳 2.回位销垫圈 3.O形圈 4.回位销螺母 5.柱塞密封总成 6.防尘板 7.柱塞总成

柱塞表面光洁度对提供正常的密封表面及磨损寿命至关重要。若其恶化，利用细钢丝刷通过适度的动力磨光不能复原时，应立即更换柱塞；柱塞表面的划伤、过度磨损、裂纹和表面光洁度恶化，易造成密封损坏和漏油，或因制动油过量和长时间加热造成的漆膜形成的痕迹及柱塞密封的老化。

回位销有裂痕或磨损时，轻微的裂痕可用手工方式磨掉，若后续检查合格，仍可再用，除非确实必要，必须避免回位销的二次加工，有毛刺的螺纹可用3/8- 24 UNF三板牙修理，对弯曲、倾斜或严重磨损的回位销，则必须更换；因夹具总成和回位销在柱塞回位机构的操作中是关键零件，任何情况下，不可把销夹在台钳上或用钳子夹紧，必须正确使用；而销的表面，通常仅显示非常缓慢的磨损变化率，销和夹具一般将维持至多次制动衬带更换和制动器大修。

密封槽必须感觉光滑，无损坏密封或划伤柱塞的缺口或锋利的凸台，其表面必须无凹点或划痕，否则，易损坏密封或划伤柱塞；筒壁光洁度虽不像柱塞表面光洁度那么关键，也必须非常小心地对腔入口附近的表面进行手工磨光，以避免将壳体腔磨损至极限即最大内径为92.176/66.8 mm；通常不需要动力磨光，且切不可将动力磨光作为标准大修步骤，唯有腔壁光洁度呈现过度恶化时，方可使用动力磨光或珩磨。

(3)制动衬带或制动盘磨损

衬带磨损到最大磨损极限时，易造成制动器温度过高，弹簧永久变形，衬带垫板颜色变蓝，若未及时更换，会导致制动失效和重大设备事故。摩擦材料磨损至最小厚度3.22/7.8 mm时，应更换制动衬带，但之前需将制动器壳和衬带定位板擦干净，用少量石油基清洗液如柴油清洗防尘板后擦干，再修整磨光制动器，磨光顺序一般为：前、后、前、后、前、后和前；若原衬带可用时，应检查同一卡钳内新旧衬带不可混淆，衬带背板是否开裂或板装入端盖处过度沉陷；测量制动盘厚度磨损表面的20%～25%磨损低于磨损极限28.7/22.3 mm，必须更换制动盘。

2.17 ROCKWELL盘式停车制动器损伤

(1)壳体缸筒壁划伤或锈蚀

对缸筒壁上深度≤0.05 mm的划伤或锈蚀，可采用300～500目湿、干式砂纸或砂布进行磨光处理，而若过度地局部磨光缸筒壁，易导致液体泄漏，损坏超过该磨损极限时，则必须更换壳体；若壳体的入口和排放阀孔的螺纹损坏，必要的话，则使用相应大小的丝锥攻丝之后，要确保开口和液压管路中所有的金属碎片和残渣都被清除，若螺纹不可使用，则必须更换壳体。

(2)衬套磨损或损坏

应定期检查停车制动器衬套是否磨损，一定要在衬套材料已磨损至固定螺钉顶部之前更换衬套，可用塞尺测量活塞与停车制动盘表面之间间隙A，见图4。若间隙≤0.76 mm，应更换衬套，若使用超过该磨损极限，将造成制动动作的减小，导致盘的损坏；对此，可在发动机工作且停车制动开关关闭(制动解除)情况下，用一把长塞尺检查内、外侧衬套之衬套至盘的间隙，内侧和外侧衬套的合适间隙为0.635～1.524 mm，若衬套至盘的间隙不合适，则需重复该步骤，或有必要在盘上加垫片，以获得合适的间隙。

图4 停车制动器磨损极限检查1.活塞 2.制动器衬套 3.固定螺钉 4.制动盘

2.18 电动轮制动油路系统漏油

某些制动系统故障，如制动松软、制动解除慢或顶部显示面板上的低制动压力报警灯异常工作，通常是因制动部件内部损坏而导致泄漏的，如安装衬带前，必须彻底检查制动卡钳的状况，是否有油液泄漏或渗漏的痕迹，若制动钳有裂纹、活塞刮伤或变形时，必须拆下制动器，进行分解、检查、修理或更换新备件；进油接头、密封件松脱或损坏时，应立即修理、拧紧或更换新备件；由于后制动器的工作强度、工作时间及工作温度皆大于前制动器，其制动活塞质量问题至关重要，可采用经表面渗碳处理过耐磨性、导向性好的进口备件，替代尚未经表面渗碳处理的国产备件，其拉伤少，漏油少，制动装置使用寿命长；若制动盘变形，打滑致使制动盘温度剧增，导致制动活塞密封件破损或性能下降而漏油时，宜通过加减制动盘调整垫片，适时调整制动盘的位置，确保制动盘处在两制动卡钳正中位置，免受轴向力，不易变形[4]；而轮毂或踏板座四周漏油时，一般是由异常磨损或制动阀顶部密封损坏所致，必须立即更换备件。

然而，应特别注意的是，制动油路液压压力是由排放集流块处的转向油路提供的。转向油路中内部泄漏过大，也会成为制动油路中故障原因之一，必须在对制动油进行故障诊断前，确保转向油路泄漏不大；通过拆下排放集流块上的制动供油管路，且用塞子塞住制动供油管路且盖住排放集流块上油口，可将转向油路与制动油路隔开。

3 结语

影响大型电动轮汽车制动油路系统的可靠运行和使用寿命的外因很多，对关键零部件实施重点维护保养、定期检修、及时监控和适时更新，十分必要。因此，针对该系统故障诊断及维修技术进行深入的探析，为确保矿山安全运行，提高设备开动率和完好率，减轻维修工作强度，提高能耗成本水平，延长使用寿命，提供了强有力的技术保障，其技术经济和环保效益十分显著。

[1] 张伟旗.大型矿用电动轮巨型轮胎技术装备创新及损坏形式探究处理[J].中国矿山工程，2012，(4)：37-41.

[2] 罗春雷，赵遵平，张友林.220 t电传动矿用自卸车全液压制动系统设计[J].工程机械，2008，(3)：66-68.

[3] 胡江平，杨务滋，彭国普，等.300 t矿用自卸车全液压湿式制动系统研究[J].郑州大学学报(工学版)，2011，(03)：68-71.

[4] 李名君.电动轮汽车后制动系统漏油原因及预防措施[J].矿山机械，2012，(7)：138-139.

Faults Diagnosis and Maintenance Technology Research of Brake Oil System of Electric Wheels of Large-scale Mining

ZHANG Wei-qi

(JCC Copper Products Co., Ltd. Guixi 335424, China)

The paper deeply analyses faults of brake oil system of electric wheels in Dexing copper mine, combined with the mining actual operation, puts forward a set of effective fault diagnosis system and maintenance technology, which can ensure safety production, improve the serviceability rate and actuate rate of the electric wheel, the maintenance costs is low and has long serving life. The system has a good promotion prospects and application reference value for the same industry at home and abroad.

brake oil system；fault diagnosis and maintenance technology；actuate rate；serviceability rate；maintenance cost；serving life

2013-11-18

张伟旗(1965-)，男，江西余江人，高级工程师，大学本科，主要从事矿山机械、铜加工、有色冶金、机电设备工程等技术研究工作，现为中国机械工程学会高级会员。

TD63

B

1003-8884(2014)05-0012-06