CN111016854A - 一种用于煤矿整体式防爆车辆的液力-机械联合制动系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于煤矿井下辅助运输设备的技术领域，具体是一种用于煤矿整体式防爆车辆的液力‑机械联合制动系统。包括发动机后部连接有防爆离合器，防爆离合器后部连接有变速箱，变速箱通过前传动轴与液力缓速制动装置连接，液力缓速制动装置通过后传动轴与后桥连接，前桥和后桥的两端分别与两个湿式行驻一体制动器连接，液力缓速制动装置的换热器通过冷却液管与散热器连接，散热器通过膨胀水箱补水；湿式行驻一体制动器通过液压控制管路分别与机械制动驻车制动控制阀和机械制动行车制动控制阀连接，湿式行驻一体制动器还通过液压控制管路与切换阀连接，切换阀接液力制动控制系统，所述的液力缓速制动装置通过气动控制阀和气动控制管路接气源。

Description

一种用于煤矿整体式防爆车辆的液力-机械联合制动系统

技术领域

本发明属于煤矿井下辅助运输设备的技术领域，具体是一种用于煤矿整体式防爆车辆的液力-机械联合制动系统。

背景技术

随着我国采掘技术的快速发展，近水平煤层的采区正逐步减少，倾斜煤层逐渐增多，使无轨辅助运输车辆的行车坡度和坡道距离均逐渐增大。目前用于煤矿井下辅助运输的防爆车辆按车架型式分为铰接式防爆车辆和整体式防爆车辆，两种类型车辆的动力传动方式和制动系统均不同，整体式防爆车辆采用一体式车架，一般适应坡道小于10°，运输距离不超过500m，然而近年来在山西北部、山东兖州和甘肃等地许多矿井中，辅运坡道坡度达到10-14°，坡道距离超过2000m，对车辆制动性能形成严峻考验。

目前在用的整体式防爆车辆仅依靠单一的机械摩擦制动，在上述长距离大坡度条件下，势必造成制动时油液温升过快、无法及时带走制动摩擦热量，从而使制动器频繁出现过热、密封失效漏油、摩擦片过度磨损、制动效能下降等严重问题，给煤矿生产运行带来安全隐患。

发明内容

本发明为了解决现有煤矿整体式防爆车辆仅依靠单一的机械摩擦制动，在长距离大坡度运行条件下，持续制动造成制动器油液温升过快、无法及时带走制动摩擦热量，从而使制动器频繁出现过热、密封失效漏油、摩擦片过度磨损、制动效能下降等问题，提供一种用于煤矿整体式防爆车辆的液力-机械联合制动系统。

本发明采取以下技术方案：一种用于煤矿整体式防爆车辆的液力-机械联合制动系统，包括前置安装的发动机，发动机后部连接有防爆离合器，防爆离合器后部连接有变速箱，变速箱通过前传动轴与液力缓速制动装置连接，液力缓速制动装置通过后传动轴与后桥连接，前桥和后桥的两端分别与两个湿式行驻一体制动器连接，液力缓速制动装置的换热器通过冷却液管与散热器连接，散热器通过膨胀水箱补水；湿式行驻一体制动器通过液压控制管路分别与机械制动驻车制动控制阀和机械制动行车制动控制阀连接，湿式行驻一体制动器还通过液压控制管路与切换阀连接，切换阀接液力制动控制系统，所述的液力缓速制动装置通过气动控制阀和气动控制管路接气源。

进一步的，液力缓速制动装置包括控制阀、转子叶轮、工作腔盖子、壳体、定子叶轮、后盖、花键轴、次级齿轮、初级齿轮、连接法兰、主轴、储油池、换热器及工作腔，壳体与工作腔盖子之间形成工作腔，工作腔内设置有转子叶轮和定子叶轮，转子叶轮通过花键轴由次级齿轮驱动，次级齿轮与初级齿轮啮合，级齿轮通过主轴以及主轴两端的连接法兰与传动轴连接，工作腔与储油池连通，储油池上设置有与压缩空气连接的控制口，控制口上安装控制阀，所述的换热器安装在储油池一侧。液力缓速制动装置采用整体式设计，液力缓速制动装置主体和换热器部分设计为一个整体，液力缓速制动装置安装于车辆整体式车架，该液力缓速制动装置通过液力阻尼作用产生制动力，整体式防爆车辆由于其特殊的传动系统，导致传动轴转速低，产生的液力制动力偏小，且低转速时的制动力稳定性差，为解决该问题，在液力缓速制动装置内部进行了增速设计，使得液力缓速制动装置转子叶轮的输入转速数倍于传动轴转速。液力缓速制动装置共有两个连接法兰，前法兰通过传动轴与变速箱连接，后法兰通过传动轴与后驱动桥连接，变速箱前部与防爆离合器连接，防爆离合器前部连接有发动机，所述的液力缓速器是以油液为工作介质，通过将车辆动能通过液体阻尼转化为油液热能达到减速制动效果的柔性制动装置，液力缓速器通过气动控制制动功能的开启与关闭、制动扭矩的大小，通过油液阻尼作用产生制动力，通过水冷方式将制动产生的热量散出。

进一步的，湿式行驻一体制动器包括缸体固定盘、驻车活塞、缸体、行车活塞、压盘、内齿圈、内齿圈固定板、浮动油封、轮毂、轮胎螺母、轮胎螺栓、动摩擦片、定摩擦片、行车活塞弹簧、行车制动油腔、解除驻车制动油腔和驻车活塞弹簧，缸体固定盘右侧与车桥桥壳固定连接，缸体固定盘左侧与缸体、内齿圈和内齿圈固定板通过长螺栓连接为一体，内齿圈固定板与轮毂之间设置有浮动油封，轮毂左侧通过轮胎螺栓和轮胎螺母与轮胎连接，轮毂右侧通过轴承与桥壳上主轴连接，轮毂上设置有外齿圈，轮毂通过外齿圈与动摩擦片连接，内齿圈通过齿圈与定摩擦片连接，动摩擦片和定摩擦片间隔组成摩擦片，摩擦片右侧依次设置行车活塞弹簧、压盘、行车活塞、驻车活塞及驻车活塞弹簧，缸体内设置有行车制动油腔，行车活塞安装在行车制动油腔内，缸体与驻车活塞之间的间隙为解除驻车制动油腔。湿式行驻一体制动器布置于整车四个轮边处，该制动器为全封闭湿式制动器，集成了行车制动和驻车制动功能，行车制动方式为液压制动，弹簧释放，驻车制动方式为弹簧制动，液压释放。制动器缸体固定盘与车桥桥壳刚性联接，轮毂与轮胎连接，制动器缸体与轮毂之间设置有定摩擦片、动摩擦片、行车制动活塞、驻车制动活塞及压盘等部件，制动器装配完成时，驻车制动弹簧推动驻车制动活塞及压盘左移，压紧摩擦片，实现驻车制动；行车时高压液压油进入解除制动油腔，推动驻车制动活塞右移，使摩擦片分离，解除驻车制动，车辆行驶；行车制动时液压油进入行车制动油腔，推动行车制动活塞和压盘左移，最终压紧摩擦片，实现车辆制动。上述部件均被封闭在油液中，达到散热和保护的作用。

液力制动控制系统包括储气罐、安全阀、旋扭开关阀、档位控制阀、液控气比例减压阀、单向阀I、单向阀II、调压阀I、调压阀II、梭阀I、梭阀II、控制阀、油气分离装置、排气管、排气阀、液力工作腔和油池，液控气比例减压阀的K口通过机械独立制动切换阀接机械制动控制系统，液控气比例减压阀的P口通过安全阀接储气罐，储气罐底部设置排水开关，液控气比例减压阀的A口接梭阀II的P1口，梭阀II的P2口接梭阀I的A口，梭阀I的P1口接调压阀I，调压阀I接档位控制阀的B口，调压阀I上并联有单向阀I，梭阀I的P2口接调压阀II，调压阀II接档位控制阀的A口，调压阀II上并联有单向阀II；档位控制阀的P口与旋扭开关阀的A口连接，旋扭开关阀的P口与储气罐连接；梭阀II的A口与控制阀的P口和K口连接，控制阀的A口接油池，控制阀的R口接油气分离装置的进口，油气分离装置的排气口上设置排气管，油气分离装置的出口通过排气阀接液力工作腔，液力工作腔与油池连接。

机械制动控制系统包括串联式双回路制动阀、蓄能器I、蓄能器II、充液阀、液压泵、单向阀III、驻车制动阀和手动泵，液压泵的压力油分成两路，一路与充液阀的P口连接，充液阀的两个出口A1和A2分别与蓄能器I及蓄能器II连接；另一路与安全阀的P口连接，安全阀的T口与分别接油箱以及串联式双回路制动阀的T1口，串联式双回路制动阀的A1口和A2口分别接前轮行车制动器和后轮行车制动器，串联式双回路制动阀的P2口通过单向阀III与驻车制动阀的P口连接，串联式双回路制动阀的A2口与机械独立制动切换阀的P口连接，机械独立制动切换阀的T口接油箱，机械独立制动切换阀的A口接液力制动控制系统。

本发明具备机械式摩擦制动和液力式阻尼制动两种制动功能，机械式摩擦制动通过机械摩擦力产生制动力，制动力的大小由脚踏制动阀输出的液压压力大小决定；液力式阻尼制动通过液力阻尼作用将车辆行驶动能转化为油液热能产生制动力，再通过水冷作用将热能散发出去，制动力的大小由气动控制阀输出的气动压力大小决定。该联合制动器系统设置有独立制动模式和联合制动模式两种工作模式，两者即可分别独立工作，也可联合协同工作。车辆在长距离大坡度下坡行驶工况，选择独立制动模式，单独使用液力制动，不需要使用机械摩擦制动，达到车辆坡道稳速行驶的效果，需要车辆停止时再短时间单独使用机械摩擦制动，从而保护机械制动器，同时可以根据不同坡度和需要的不同车速，变换不同的液力制动档位，液力制动为柔性制动功能，制动过程和制动档位变换更加平顺稳定。车辆在平路行驶快速制动时，选择联合制动模式，通过操纵脚踏制动阀即可同时控制机械制动和液力制动发挥作用，并且机械制动力和液力制动力均随着制动压力的增大而比例增大，整车制动力为机械制动力和液压制动力的和，可以达到最佳的制动效果。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1. 本发明所述的一种用于煤矿整体式防爆车辆的液力-机械联合制动系统，同时具备机械摩擦制动和液力缓速制动两种制动功能，两种制动功能协同配合作用，实现联合制动，提高整车制动效能、保护机械制动器、保证车辆坡道安全、稳速运行，解决目前煤矿车辆在长距离大角度坡道因频繁发生机械刚性制动器故障，易引发安全事故的问题。

2．车辆平路行驶时，液力-机械联合制动系统具有高制动率、足够的安全余量，实现更短的制动距离，制动时选择联合制动模式，液力制动与机械制动联动作用，用最短的距离完成制动。液力缓速制动装置的作用使行车制动器可以保持冷态，因而实现最大的制动效果。

3. 车辆长距离坡道下行时，液力缓速制动通过柔性稳速制动技术可以使车辆保持稳速行驶，无需脚踏机械刚性制动，不仅可以提高车辆行驶的安全性和稳定性，还能减轻驾驶员疲劳程度。

4. 液力缓速制动装置为无磨损产品，制动过程柔顺、平稳，更少的变速箱换挡降档需求，动力中断的减少使其对车辆的冲击更小，不会突然抱死，提高了整车驾驶的舒适性和平稳性，也有效缓解了驾驶员在煤矿井下下长坡时害怕发热导致刹车失灵、失效等的下坡驾驶的心理压力。

5. 车辆采用液力-机械联合制动系统后大幅地减少了刹车次数和时间，车辆的平均速度会提高，变速箱工作档位可减少使用90%，延长了使用寿命，降低了发动机的油耗。

附图说明

图1为本发明实现煤矿整体式防爆车辆液力-机械联合制动系统的原理图；

图2为液力缓速制动装置结构示意图；

图3为湿式行驻一体式制动器结构示意图；

图4为联合制动控制系统原理图；

图5为发动机与液力制动集成式冷却系统原理图；

图中，1、膨胀水箱，2、散热器，3、发动机，4、湿式行驻一体制动器，5、防爆离合器，6、变速箱，7、前传动轴，8、液力缓速制动装置，9、后传动轴，10、车架，11、后桥，12、机械独立制动切换阀，13、机械制动驻车制动控制阀，14、机械制动行车制动控制阀，15、前桥，16、液力制动控制阀，17、控制阀，18、转子叶轮，19、工作腔盖子，20、壳体，21、定子叶轮，22、排气阀，23、花键轴，24、次级齿轮，25、初级齿轮，26、连接法兰，27、主轴，28、储油池，29、换热器，30、液力工作腔，31、缸体固定盘，32、驻车活塞，33、缸体，34、行车活塞，35、压盘，36、内齿圈，37、内齿圈固定板，38、浮动油封，39、轮毂，40、轮胎螺母，41、轮胎螺栓，42、动摩擦片，43、定摩擦片，44、行车活塞弹簧，45、行车制动油腔，46、解除驻车制动油腔，47、驻车活塞弹簧，48、前轮制动器，49、后轮制动器，50、串联式双回路制动阀，51、蓄能器I，52、蓄能器II，53、充液阀，54、液压泵，55、单向阀III，56、驻车制动阀，57、手动泵，58、储气罐，59、排水开关，60、安全阀，61、旋扭开关阀，62、档位控制阀，63、液控气比例减压阀，64、单向阀I，66、单向阀II，65、调压阀I，67、调压阀II，68、梭阀I，69、梭阀II，70、控制阀，71、油气分离装置，72、排气管，73、油池，74、油管，75、节温器，76、水路管路，77、循环水泵。

具体实施方式

结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。

本发明涉及的一种用于煤矿整体式防爆车辆的液力-机械联合制动系统，如图1所示，其特征在于该系统可以实现液力阻尼制动和机械摩擦制动两种功能，两种制动功能联合作用，可应用于煤矿整体式防爆车辆，有效提高车辆在不同运行工况下，尤其是在长距离大坡度条件下的整车制动安全性、可靠性、平顺性及操纵舒适性。系统主要包括用于实现液力阻尼制动的液力缓速制动装置、实现机械摩擦制动的湿式行驻一体式制动器、用于控制联合制动系统的液压控制系统及同时实现发动机冷却和液力制动冷却的集成式冷却系统。发动机3前置安装，发动机3后部连接有防爆离合器5，防爆离合器5后部连接有变速箱6，变速箱6通过前传动轴7与液力缓速制动装置8的前法兰连接，液力缓速制动装置8的后法兰通过后传动轴9与后桥11连接，前桥15、后桥11两端分别与两个湿式行驻一体制动器4连接，液力缓速制动装置8的热交换器通过冷却液管与散热器2连接，散热器2通过膨胀水箱1补水。联合制动系统设置有独立制动和联合制动两种工作模式，通过操纵切换阀12，选择独立工作模式时，司机通过操纵液力制动控制阀16控制液力制动系统，使液力缓速制动装置8产生液力制动力，该力通过传动轴、车桥传递至车轮，实现液力制动功能；司机通过操纵机械制动行车制动控制阀14、机械制动驻车制动控制阀13控制机械制动系统，使机械行驻一体式制动器4产生机械制动力（包括行车制动力和驻车制动力），该力直接作用于车轮，从而实现机械制动功能。通过操纵切换阀12，选择联合制动模式时，司机通过操纵机械制动行车制动控制阀14，即可同时控制液力制动功能和机械制动功能，两者协同配合作用。

车辆在下坡运行时，通过操纵切换阀12选择独立制动模式，单独使用液力制动功能，液力制动功能共有0档、1档、2档三个工作档位，分别实现0%、50%及100%制动力的输出，司机根据不同的坡度、需求的车速通过拨动液力制动控制阀16选择合适制动档位，并可实时变换制动档位。采用液力制动后，司机控制方向盘行驶即可，避免了长时间持续踩制动。当车辆需要停止时，通过脚踏机械制动行车制动控制阀14执行机械制动，实现车辆停止，避免了机械制动器的长时间持续使用，从而保护机械制动器，同时提高了制动平顺性和稳定性，降低了司机操作劳动强度。

车辆平路行驶快速制动时，通过操纵切换阀12选择联合制动模式，实现液力制动与机械制动联动控制、联合作用，制动时脚踏机械制动行车制动控制阀14，可以同时控制两种制动功能，且液力制动力和机械制动力均随着机械制动行车制动控制阀14的执行行程按比例增大或减小，两种制动力同时作用，实现以最小的制动距离和时间完成车辆制动，达到最好的制动效果，提高了制动安全性和可靠性。

如图2所示为液力缓速制动装置，其特征为先通过增速齿轮设计提高内部转子叶轮的转速，再将机械能转化为液体热能的柔性制动装置，主要包括控制阀17、转子叶轮18、工作腔盖子19、壳体20、定子叶轮21、后盖22、花键轴23、次级齿轮24、初级齿轮25、连接法兰26、主轴27、储油池28、换热器29及工作腔30。液力缓速制动装置内部设置有次级齿轮24和初级齿轮25，初级齿轮25通过主轴27、连接法兰25与传动轴连接，并同步转动，初级齿轮25通过齿轮啮合带动次级齿轮24转动，通过齿轮速比，使得次级齿轮24高速转动，液力缓速制动装置内部设置有两个叶轮，即一个驱动的转子叶轮18和一个固定的定子叶轮21，次级齿轮24通过花键轴23带动转子叶轮18转动，液力缓速制动装置启动时压缩空气通过控制口进入储油池28，将储油池28中的工作油液通过油路压入工作腔30内，转子叶轮18转动时带动油液绕轴线旋转；同时，油液沿叶片方向运动，甩向定子叶轮21。定子叶轮叶片对油液产生反作用，油液流出定子再转回来冲击转子叶轮18，这样就形成对转子的阻力矩，阻碍转子的转动，从而实现对车辆的减速制动作用。通过控制储油池28中压缩空气的压力高低可以控制进入工作腔30充油量，从而控制液力缓速制动装置输出的制动扭矩大小，最后压缩空气通过排气阀22排出。

如图3所示为机械式制动全封闭湿式行驻一体式制动器，其特征为可以实现行车制动和驻车制动两种功能，行车制动原理为液压制动，弹簧释放，驻车制动原理为弹簧制动，液压释放，两种功能均为在一个封闭的填充有油液的空间内，通过摩擦作用实现车辆制动功能，封闭空间、湿式油液可以避免制动器摩擦作用时产生火花到外部环境，起到防爆作用。同时起到保护和冷却的作用。主要包括缸体固定盘31、驻车活塞32、缸体33、行车活塞34、压盘35、内齿圈36、内齿圈固定板37、浮动油封38、轮毂39、轮胎螺母40、轮胎螺栓41、动摩擦片42、定摩擦片43、行车活塞弹簧44、行车制动油腔45、解除驻车制动油腔46、驻车活塞弹簧47。缸体固定盘31右侧与车桥桥壳连接，固定不动，缸体固定盘31左侧与缸体33、内齿圈36、内齿圈固定板37通过长螺栓连接为一体，内齿圈固定板37与轮毂39之间设置有浮动油封38，轮毂39右侧通过轮胎螺栓41、轮胎螺母40与轮胎连接，左侧通过轴承与桥壳上主轴连接，轮毂39上设计有外齿圈，通过齿圈与动摩擦片42连接，内齿圈36通过齿圈与定摩擦片43连接，摩擦片右侧依次为行车活塞弹簧44、压盘35、行车活塞34、驻车活塞32及驻车活塞弹簧47。

制动器装配时，驻车活塞弹簧47被压缩，产生的弹簧力向左推动驻车活塞32和压盘35，压紧摩擦片，产生驻车制动力；行车需解除制动时，高压液压油进入解除驻车制动油腔46，推动驻车活塞32向右移动，动摩擦片42与定摩擦片43分离，制动解除；行车制动时，高压液压油进入行车制动油腔45，推动行车活塞34、压盘35向左移动，压紧动摩擦片42与定摩擦片43，产生行车制动力，制动结束后高压液压油泄压，被压缩的行车活塞弹簧44产生的弹簧力推动行车活塞34向右移动，摩擦片分离，制动力消失。

图4所示为联合制动控制系统原理图，液力制动控制系统包括储气罐58、安全阀60、旋扭开关阀61、档位控制阀62、液控气比例减压阀63、单向阀I64、单向阀II66、调压阀I65、调压阀II67、梭阀I68、梭阀II79、控制阀70、油气分离装置71、排气管72、排气阀22、液力工作腔30和油池73，液控气比例减压阀63的K口通过机械独立制动切换阀12接机械制动控制系统，液控气比例减压阀63的P口通过安全阀60接储气罐58，储气罐58底部设置排水开关59，液控气比例减压阀63的A口接梭阀II79的P1口，梭阀II79的P2口接梭阀I68的A口，梭阀I68的P1口接调压阀I65，调压阀I65接档位控制阀62的B口，调压阀I65上并联有单向阀I64，梭阀I68的P2口接调压阀II67，调压阀II67接档位控制阀62的A口，调压阀II67上并联有单向阀II66；档位控制阀62的P口与旋扭开关阀61的A口连接，旋扭开关阀61的P口与储气罐58连接；梭阀II79的A口与控制阀70的P口和K口连接，控制阀70的A口接油池73，控制阀70的R口接油气分离装置71的进口，油气分离装置71的排气口上设置排气管72，油气分离装置71的出口通过排气阀22接液力工作腔30，液力工作腔30与油池73连接。

机械制动控制系统包括串联式双回路制动阀50、蓄能器I51、蓄能器II52、充液阀53、液压泵54、单向阀III55、驻车制动阀56和手动泵57，液压泵54的压力油分成两路，一路与充液阀54的P口连接，充液阀54的两个出口A1和A2分别与蓄能器I51及蓄能器II52连接；另一路与安全阀的P口连接，安全阀的T口与分别接油箱以及串联式双回路制动阀50的T1口，串联式双回路制动阀50的A1口和A2口分别接前轮行车制动器48和后轮行车制动器49，串联式双回路制动阀50的P2口通过单向阀III55与驻车制动阀56的P口连接，串联式双回路制动阀50的A2口与机械独立制动切换阀12的P口连接，机械独立制动切换阀12的T口接油箱，机械独立制动切换阀12的A口接液力制动控制系统。

该液力-机械联合制动系统可实现独立制动和联合制动两种工作模式，独立制动模式为液力制动和机械制动分别独立工作，联合制动模式为液力制动和机械制动联合协同工作，具体为通过操纵机械独立制动切换阀12进行工作模式的切换，机械独立制动切换阀12处于如图所示的下位时，为独立制动工作模式，液力制动与机械制动分别独立工作，当操纵机械独立制动切换阀12动作至上位时，为联合制动工作模式，液力制动与机械制动联合协同工作。具体制动工作原理如下：

（1）机械制动系统原理：

液压泵54由发动机带动，发动机启动后，液压泵运转；充液阀53采用双回路充液阀，其主要作用是给蓄能器充液和控制其充液压力；蓄能器51.52的主要作用是储存和释放制动所需的液压能，稳定制动油压及保证连续踩踏制动时的大量供油，分别控制前轮和后轮的制动，相互独立；串联式双回路制动阀50的主要作用是控制从蓄能器中来的压力油按比例进入前后轮行车制动器，实现车辆制动，如果前轮或后轮其中一个制动回路失灵，另一个制动回路仍可以工作。前后轮制动器48.49均为湿式行驻一体式制动器，行车制动采用液压制动，弹簧释放的形式，驻车制动采用弹簧制动，液压释放的方式。

行车制动时，踩下双回路制动阀50踏板时，两蓄能器中的压力油经该阀的上下两腔分别进入前后行车制动器，作用到制动器行车制动活塞上，压紧摩擦片对车轮实施制动，输出的制动压力与踩下的制动踏板的角度成比例。当放松脚踏板时，制动器内的高压油流回油箱，解除制动。

解除驻车制动时，从蓄能器51引出一路压力油经单向阀55到驻车制动阀56，驻车制动阀56的输出压力为一定值，其作用到湿式行驻一体式制动器48.49的驻车制动活塞上。行驻一体式制动器在驻车制动阀没有压力输出时，处于弹簧制动状态，当动作驻车制动阀时，输出一定压力作用到驻车制动活塞上，压缩弹簧克服弹簧力，解除制动。

手动泵57是在车辆出现故障或动力缺失的情况下，手动解除驻车制动，使车辆拖行。

（2）液力制动系统原理

液力制动采用了气动控制，并可同时和机械制动实现联动。液力制动的关键元件为液力缓速制动装置，作用液力缓速制动装置上油量的多少决定了其制动力的大小。液力缓速制动装置油量的控制装置采用了气动控制。

液力缓速制动装置的控制装置采用了气动控制，由于进入到液力缓速制动装置的油液流量与控制气压的大小有关，手动控制采用了两档控制，自动联动控制采用了比例控制。

手动控制是在防爆车辆行驶过程中，只需要液力制动减速而不采取机械制动，该回路设置了气动旋扭开关阀61，打开旋扭阀为一档，操作档位控制阀62后，可以切换到二档。两档位主要靠两调压阀65、67设置不同的压力实现。具体工作原理如下：

储气罐中的压缩空气压力维持在0.6—0.8MPa，图示位置为液力缓速制动没有使用的状态，压缩空气在旋扭开关阀61处封死。当需要进行液力制动时，开启旋扭开关阀61，使其工作在左位，这时，压缩空气经P口到A口，档位控制阀在右位工作，P与A相通，并经调压阀67减压后到达梭阀68的P2口，减压阀67的调定压力为0.15MPa，为液力缓速制动装置工作的一档。压缩空气经梭阀A口经梭阀69的P2口到A6口后到达控制阀70的压力口P口，一路到达控制阀70的控制口K使控制阀工作在上位，压缩空气经P到A进入到油池73的控制口K，压缩油液，油液经油管74进入到液力缓速制动装置液力工作腔30。

进入液力工作腔30的油量通过控制口K压缩空气的压力决定。当需要加大制动力时，操作档位控制阀62，使其工作在左位，这时，压缩空气经旋扭开关阀61后，通过P口到达B，并经减压阀65到达梭阀68的P1，P1口到A口后经梭阀69的P2到A口，通过控制阀70进入到油池73的控制口K，减压阀65的调定压力为0.3MPa，使得进入到液力缓速制动装置的油量增多，而P2的压力通过单向阀66，档位控制阀A到R排气。

当不需要液力缓速制动装置工作时，关掉旋扭开关阀61，控制阀70压力口P4的压缩空气经梭阀69、梭阀68、单向阀64、档位控制阀62及旋钮开关阀61排气。同时控制阀70控制口K的压力消失，控制阀70在弹簧作用力下到下位，控制口K的压缩空气经控制阀70的A4到R4，进入到油气分离装置71，油气分离装置内部设置了气体流动的特殊的管道，压缩空气流经它后，空气中的油液分离进入壳体，干净的压缩空气经排气管72排入大气，减少了对环境的污染。

液力缓速制动装置的最高点设置了排气阀22，壳体内的空气经排气阀22进入到油气分离装置71，进行油气分离后的压缩空气汇流到排气管72，排入大气。

（3）液力-机械联合制动系统原理

通过操作切换阀12，切换至联合制动模式后，当踩下制动阀进行机械制动时，当制动阀出口压力达到液控气比例减压阀63的设定开启压力后，液力制动也开始同时起作用。液控气比例阀63的输出压力A的气压值与控制油K的值在设定范围内成比例变化，这样，A口压缩空气经梭阀69的P1口到A口，经控制阀70的P、A油池73的控制口K，按比例的将油液输入到液力缓速制动装置液力工作腔30，使液力缓速制动装置输出比例的制动力矩，自动的实现了机械和液力制动的联动。

图5所示为发动机与液力制动集成式冷却系统原理图，其特征在于利用发动机冷却和液力缓速制动装置冷却错峰使用的特点，将发动机系统冷却与液力缓速制动装置冷却集成设计为一套紧凑型冷却系统。循环水泵77由发动机带动，发动机启动后，循环水泵77运转，散热器2内部的冷却液从P1口出，通过发动机3的P2口进入发动机内部，对发动机进行冷却，冷却后冷却液从发动机3的P3口出，通过液力缓速制动装置8的P4口进入液力制动装置，对液力缓速制动装置8进行冷却，冷却后冷却液从P5口出，通过水路管路76到达节温器75的P6口，如果到达P6口的水温小于节温器75设定的开启温度，节温器75不开启，冷却液由节温器75的P8口出，再次通过发动机3的P2口进入发动机内部，进行小循环冷却，如果到达P6口的水温大于节温器75设定的开启温度，节温器75开启，冷却液由节温器75的P7口出，通过散热器2的P9口进入散热器，冷却液经由散热器降温后，再次从P1口出，通过发动机3的P2口进入发动机内部，进行大循环冷却。散热器2冷却液通过膨胀水箱1进行冷却液的补充。

Claims (4)

1.一种用于煤矿整体式防爆车辆的液力-机械联合制动系统，其特征在于：包括前置安装的发动机（3），发动机（3）后部连接有防爆离合器（5），防爆离合器（5）后部连接有变速箱（6），变速箱（6）通过前传动轴（7）与液力缓速制动装置（8）连接，液力缓速制动装置（8）通过后传动轴（9）与后桥（11）连接，前桥（15）和后桥（11）的两端分别与两个湿式行驻一体制动器（4）连接，液力缓速制动装置（8）的换器热通过冷却液管与散热器（2）连接，散热器（2）通过膨胀水箱（1）补水；湿式行驻一体制动器（4）通过液压控制管路分别与机械制动驻车制动控制阀（13）和机械制动行车制动控制阀（14）连接，湿式行驻一体制动器（4）还通过液压控制管路与切换阀（12）连接，切换阀（12）接液力制动控制系统。

2.根据权利要求1所述的用于煤矿整体式防爆车辆的液力-机械联合制动系统，其特征在于：所述的液力缓速制动装置（8）包括控制阀（17）、转子叶轮（18）、工作腔盖子（19）、壳体（20）、定子叶轮（21）、排气阀（22）、花键轴（23）、次级齿轮（24）、初级齿轮（25）、连接法兰（26）、主轴（27）、储油池（28）、换热器（29）及液力工作腔（30），壳体（20）与工作腔盖子（19）之间形成液力工作腔（30），工作腔（30）内设置有转子叶轮（18）和定子叶轮（21），转子叶轮（18）通过花键轴（23）由次级齿轮（24）驱动，次级齿轮（24）与初级齿轮（25）啮合，级齿轮（25）通过主轴（27）以及主轴（27）两端的连接法兰（26）与传动轴连接，液力工作腔（30）与储油池（28）连通，储油池（28）上设置有与压缩空气连接的控制口，控制口上安装控制阀（17），所述的换热器（29）安装在储油池（28）一侧。

3.根据权利要求2所述的用于煤矿整体式防爆车辆的液力-机械联合制动系统，其特征在于：所述的湿式行驻一体制动器（4）包括缸体固定盘（31）、驻车活塞（32）、缸体（33）、行车活塞（34）、压盘（35）、内齿圈（36）、内齿圈固定板（37）、浮动油封（38）、轮毂（39）、轮胎螺母（40）、轮胎螺栓（41）、动摩擦片（42）、定摩擦片（43）、行车活塞弹簧（44）、行车制动油腔（45）、解除驻车制动油腔（46）和驻车活塞弹簧（47），缸体固定盘（31）右侧与车桥桥壳固定连接，缸体固定盘（31）左侧与缸体（33）、内齿圈（36）和内齿圈固定板（37）通过长螺栓连接为一体，内齿圈固定板（37）与轮毂（39）之间设置有浮动油封（38），轮毂（39）左侧通过轮胎螺栓（41）和轮胎螺母（40）与轮胎连接，轮毂（39）右侧通过轴承与桥壳上主轴连接，轮毂（39）上设置有外齿圈，轮毂（39）通过外齿圈与动摩擦片（42）连接，内齿圈（36）通过齿圈与定摩擦片（43）连接，动摩擦片（42）和定摩擦片（43）间隔组成摩擦片，摩擦片右侧依次设置行车活塞弹簧（44）、压盘（35）、行车活塞（34）、驻车活塞（32）及驻车活塞弹簧（47），缸体（33）内设置有行车制动油腔（45），行车活塞（34）安装在行车制动油腔（45）内，缸体（33）与驻车活塞（32）之间的间隙为解除驻车制动油腔（46）。

4.根据权利要求1或2或3所述的用于煤矿整体式防爆车辆的液力-机械联合制动系统，其特征在于：所述的液力制动控制系统包括储气罐（58）、安全阀（60）、旋扭开关阀（61）、档位控制阀（62）、液控气比例减压阀（63）、单向阀I（64）、单向阀II（66）、调压阀I（65）、调压阀II（67）、梭阀I（68）、梭阀II（79）、控制阀（70）、油气分离装置（71）、排气管（72）、排气阀（22）、液力工作腔（30）和油池（73），液控气比例减压阀（63）的K口通过机械独立制动切换阀（12）接机械制动控制系统，液控气比例减压阀（63）的P口通过安全阀（60）接储气罐（58），储气罐（58）底部设置排水开关（59），液控气比例减压阀（63）的A口接梭阀II（79）的P1口，梭阀II（79）的P2口接梭阀I（68）的A口，梭阀I（68）的P1口接调压阀I（65），调压阀I（65）接档位控制阀（62）的B口，调压阀I（65）上并联有单向阀I（64），梭阀I（68）的P2口接调压阀II（67），调压阀II（67）接档位控制阀（62）的A口，调压阀II（67）上并联有单向阀II（66）；档位控制阀（62）的P口与旋扭开关阀（61）的A口连接，旋扭开关阀（61）的P口与储气罐（58）连接；梭阀II（79）的A口与控制阀（70）的P口和K口连接，控制阀（70）的A口接油池（73），控制阀（70）的R口接油气分离装置（71）的进口，油气分离装置（71）的排气口上设置排气管（72），油气分离装置（71）的出口通过排气阀（22）接液力工作腔（30），液力工作腔（30）与油池（73）连接；

机械制动控制系统包括串联式双回路制动阀（50）、蓄能器I（51）、蓄能器II（52）、充液阀（53）、液压泵（54）、单向阀III（55）、驻车制动阀（56）和手动泵（57），液压泵（54）的压力油分成两路，一路与充液阀（54）的P口连接，充液阀（54）的两个出口A1和A2分别与蓄能器I（51）及蓄能器II（52）连接；另一路与安全阀的P口连接，安全阀的T口与分别接油箱以及串联式双回路制动阀（50）的T1口，串联式双回路制动阀（50）的A1口和A2口分别接前轮行车制动器（48）和后轮行车制动器（49），串联式双回路制动阀（50）的P2口通过单向阀III（55）与驻车制动阀（56）的P口连接，串联式双回路制动阀（50）的A2口与机械独立制动切换阀（12）的P口连接，机械独立制动切换阀（12）的T口接油箱，机械独立制动切换阀（12）的A口接液力制动控制系统。

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