CN112343939A - 全封闭湿式制动装置及其液压操作控制系统 - Google Patents

全封闭湿式制动装置及其液压操作控制系统 Download PDF

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Abstract

一种全封闭湿式制动装置及其液压操作控制系统，用于车辆刹车制动系统。由套装于制动活塞弹簧孔内的制动弹簧顶压摩擦动片和摩擦定片进行机械制动，通过液压液力解除制动；液压操作控制系由节流阀、驻车制动阀、行车紧急制动阀、蓄能器、压力表、充液阀、过滤器、油泵、吸油过滤器、空气过滤器、散热器、液压油箱组成，节流阀设置在前、后轮制动装置之间。本发明采用全封闭结构及油液冷却摩擦片技术，制动力调节方便，刹车距离易于控制调节，制动可靠性高，行车安全，可有效减缓车辆惯性，增加点刹效果，避免惯性前冲，提升司乘舒适性。可广泛应用于工程机械、运输车辆，特别是矿用地下运输车辆弹簧制动、液压解除、湿式液压制动刹车系统。

Description

全封闭湿式制动装置及其液压操作控制系统
技术领域
本发明涉及车辆制动安全技术领域，具体是一种用于工程机械、运输车辆，特别是矿用地下运输车辆的全封闭湿式制动装置及其液压操作控制系统。
背景技术
现行的车辆刹车制动方式主要为气动轮盘轮毂抱闸、钳蝶等干式制动技术，操作控制系统一般采用气动气缸控制，断气制动，通气解除。但在应用于重型运输车辆和长大坡道，以及地下矿山泥水毛路环境下，由于摩擦发热和泥水污染，极易导致制动失效，引发安全事故。
发明内容
为克服现有的外露干式轮盘制动技术的制动失效风险问题，本发明的发明目的在于提供一种全封闭湿式制动装置及其液压操作控制系统，以消除刹车制动失效风险，提高矿用运输车辆刹车制动的可靠性。
为实现上述发明目的，本发明全封闭湿式制动装置由套装于制动活塞弹簧孔内的制动弹簧顶压摩擦动片和摩擦定片进行机械制动，通过液压液力解除制动；所述液压操作控制系统在非制动工况下，制动回路为接通状态，液压操作控制系统向液压油腔供油，压力油驱动制动活塞克服制动弹簧的张力，迫使制动活塞向右移动，松开摩擦动片和摩擦定片解除制动；在行车紧急制动工况下，踩踏刹车踏板，操作行车紧急制动阀，断供制动回路压力油，制动弹簧压紧摩擦动片和摩擦定片进行制动；在驻车制动工况下，操作行车紧急制动阀的操作手柄，切断制动回路压力油，制动弹簧压紧摩擦动片和摩擦定片进行制动；
所述液压操作控制系统由制动装置、驻车制动阀、行车紧急制动阀和节流阀、蓄能器、充液阀组成制动控制回路；节流阀依次经驻车制动阀、行车紧急制动阀、蓄能器、压力表、充液阀、过滤器、油泵、吸油过滤器通过液压管路、接头与液压油箱连接，驻车制动阀、行车紧急制动阀、充液阀分别经散热器通过液压管路、接头与液压油箱连接，空气过滤器与液压油箱连接；所述节流阀设置在后轮的制动装置与前轮的制动装置之间，制动操作时后轮的制动装置快速响应，先于前轮的制动装置制动，并增加点刹制动效果，蓄能器缩短制动装置的刹车制动响应时间。
所述全封闭湿式制动装置通过制动缸座与车桥端部连接固定，并通过回转体与轮胎钢圈连接固定；所述制动缸座的左端与制动缸体通过螺栓连接固定，右端与车桥连接固定，制动活塞套装于制动缸体内，制动弹簧套装于制动活塞的弹簧孔内，由制动缸座压紧；摩擦动片的内孔花键槽套装于回转体的右端花键轴上，摩擦定片的外圆花键槽套装于制动缸体的左端花键孔内，摩擦动片和摩擦定片间隔放置，轴向可以自由滑动，右端摩擦定片由制动活塞压紧，左端摩擦定片由制动缸盖压紧，制动缸盖通过螺栓与制动缸体连接固定；浮动轴套套装于制动缸座的内孔中，与制动缸座通过螺栓连接固定；浮动轴套与回转体之间安装有轴承，轴承的内圈套装于浮动轴套上，轴承的内圈通过锁紧螺母与浮动轴套的轴肩轴向固定，轴承的外圈套装于回转体的内圆柱孔中，轴承的外圈通过顶紧套与回转体内孔台阶轴向固定；半轴套装于浮动轴套的内孔中，其左端法兰通过螺栓与回转体连接固定，并通过顶紧套压紧轴承的外圈实现轴向固定，半轴的右端与车桥传动轴连接进行动力输出，驱动车轮行走；回转体的右端套装于制动缸体内，回转体的左端法兰盘通过螺栓与轮胎钢圈连接固定随车轮转动。
所述浮动轴套的外圆柱面设有用于制动缸座与浮动轴套之间密封的密封圈一；制动缸座的外圆柱面设有用于制动缸座与制动缸体之间密封的密封圈二；制动活塞的外圆柱面设有用于制动缸体与制动活塞之间密封的密封圈三，以及用于制动缸体与液压油腔之间密封的密封圈四；制动缸盖的右端面设有用于制动缸体与制动缸盖之间密封的密封圈五，制动缸盖的内柱面设有用于制动缸盖与回转体之间密封的密封圈六；回转体的左端面设有用于回转体与半轴之间密封的密封圈七。
所述制动活塞的外圆柱左端面与制动缸体的内圆柱右端面之间的空腔为液压油腔，其两端由密封圈三、密封圈四密封，液压油腔通过制动缸体的油道和油口接头与液压操作控制系统连通。
所述制动活塞与浮动轴套之间、回转体与浮动轴套之间的油腔为冷却油腔，在冷却油腔内注入冷却油，可对轴承进行润滑，对摩擦动片和摩擦定片进行冷却；冷却油腔中的冷却油由密封圈一、密封圈二、密封圈五、密封圈六、密封圈七和油堵进行密封。
所述全封闭湿式制动装置为通用型结构，可用于非驱动转向桥，或用于转向驱动桥、非转向驱动桥；用于非驱动转向桥时，可省去半轴，制动缸座直接与转向节连接；用于转向驱动桥时，半轴的右端与车桥传动轴万向节连接，制动缸座与转向节连接；用于非转向驱动桥时，可省去转向节，制动缸座与桥壳端面法兰盘连接。
所述液压操作控制系统的液压回路包括转向回路和制动回路；转向回路自充液阀后经方向机至转向油缸；制动回路自充液阀后经蓄能器、行车紧急制动阀、驻车制动阀、节流阀至制动装置；所述行车紧急制动阀采用脚踏式控制阀，驻车制动阀采用手动式操作控制阀。
本发明与现有技术相比，利用弹簧顶压摩擦片制动，液压液力解除制动原理，采用全封闭结构及油液冷却摩擦片技术，制动力调节方便，刹车距离易于控制调节，极大地提高了制动可靠性，确保了行车安全；油液冷却方式可避免摩擦片发热，提高摩擦片使用寿命；采用全封闭结构，用以替代现行外露气动轮盘、轮毂抱闸、钳蝶等干式制动形式，可防止泥水污染，以及制动片摩擦发热导致的制动失效风险，能有效解决现行外露干式轮盘制动技术问题，制动安全可靠，免维护；采用通用型结构设计，适用于转向和非转向以及驱动和非驱动车桥。本发明的液压操作控制系统，可实现后轮先行制动，前轮延缓制动，较之一般液压制动控制系统前、后轮同时制动，可有效减缓车辆惯性，增加点刹效果，避免惯性前冲，提升司乘舒适性。可广泛应用于工程机械、运输车辆，特别是矿用地下运输车辆弹簧制动、液压解除、湿式液压制动刹车系统。
附图说明
图1为本发明全封闭湿式制动装置的结构简图。
图2为图1的主视图。
图3为图1的左视图。
图4为图1的俯视图。
图5为本发明用于非转向驱动桥的连接安装示意图。
图6为本发明液压操作控制原理图。
具体实施方式
如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，本发明全封闭湿式制动装置及其液压操作控制系统应用弹簧顶压摩擦制动，液压液力解除制动原理，采用液压操纵控制技术，实现车辆行车紧急制动和驻车制动。
本发明全封闭湿式制动装置主要由制动缸座1-1、制动活塞1-2、制动弹簧1-3、制动缸体1-4、摩擦动片1-5、摩擦定片1-6、制动缸盖1-7、浮动轴套1-8、轴承1-9、锁紧螺母1-10、顶紧套1-11、回转体1-12、半轴1-13、连接螺栓1-14、油口接头1-31等组成。制动装置通过制动缸座1-1与车桥端部连接固定，并通过回转体1-12与轮胎钢圈1-41连接固定，用于车轮的制动和制动解除。
全封闭湿式制动装置的制动缸座1-1的左端与制动缸体1-4通过螺栓连接固定，右端与车桥连接固定，制动活塞1-2套装于制动缸体1-4内，制动弹簧1-3套装于制动活塞1-2的弹簧孔内，由制动缸座1-1压紧；摩擦动片1-5的内孔花键槽套装于回转体1-12的右端花键轴上，摩擦定片1-6的外圆花键槽套装于制动缸体1-4的左端花键孔内，摩擦动片1-5和摩擦定片1-6间隔放置，轴向可以自由滑动，右端摩擦定片1-6由制动活塞1-2压紧，左端摩擦定片1-6由制动缸盖1-7压紧，制动缸盖1-7通过螺栓与制动缸体1-4连接固定；浮动轴套1-8套装于制动缸座1-1的内孔中，与制动缸座1-1通过螺栓连接固定；浮动轴套1-8与回转体1-12之间安装有轴承1-9，轴承1-9的内圈套装于浮动轴套1-8上，轴承1-9的内圈通过锁紧螺母1-10与浮动轴套1-8的轴肩轴向固定，轴承1-9的外圈套装于回转体1-12的内圆柱孔中，轴承1-9的外圈通过顶紧套1-11与回转体1-12内孔台阶轴向固定；半轴1-13套装于浮动轴套1-8的内孔中，其左端法兰通过螺栓与回转体1-12连接固定，并通过顶紧套1-11压紧轴承1-9的外圈实现轴向固定，半轴1-13的右端与车桥传动轴连接进行动力输出，驱动车轮行走；回转体1-12的右端套装于制动缸体1-4内，回转体1-12的左端法兰盘通过连接螺栓1-14与轮胎钢圈1-41连接固定随车轮转动。
所述浮动轴套1-8的外圆柱面设有密封圈一1-21，用于制动缸座1-1与浮动轴套1-8之间的密封；制动缸座1-1的外圆柱面设有密封圈二1-22，用于制动缸座1-1与制动缸体1-4之间的密封；制动活塞1-2的外圆柱面设有密封圈三1-23与密封圈四1-24，用于制动缸体1-4与制动活塞1-2之间的密封，以及用于制动缸体1-4与液压油腔1-32之间的密封；制动缸盖1-7的右端面设有密封圈五1-25，用于制动缸体1-4与制动缸盖1-7之间的密封，制动缸盖1-7的内柱面设有密封圈六1-26，用于制动缸盖1-7与回转体1-12之间的密封；回转体1-12的左端面设有密封圈七1-27，用于回转体1-12与半轴1-13之间的密封。
所述制动活塞1-2的外圆柱左端面与制动缸体1-4的内圆柱右端面之间的空腔为液压油腔1-32，其两端由密封圈三1-23、密封圈四1-24密封，液压油腔1-32通过制动缸体1-4的油道和油口接头1-31与液压操作控制系统连通，用以控制行车、驻车制动和解除制动。
所述制动活塞1-2与浮动轴套1-8之间、回转体1-12与浮动轴套1-8之间的油腔为冷却油腔1-33，在冷却油腔1-33内注入冷却油，可对轴承1-9进行润滑，对摩擦动片1-5和摩擦定片1-6进行冷却；冷却油腔1-33中的冷却油由密封圈一1-21、密封圈二1-22、密封圈五1-25、密封圈六1-26、密封圈七1-27和油堵1-28进行密封。
全封闭湿式液压制动装置采用通用型结构设计，既可用于非驱动转向桥，也可用于驱动转向桥和非转向驱动桥。用于驱动转向桥时，半轴1-13右端与车桥传动轴万向节1-42连接，制动缸座与转向节1-43连接；用于非驱动转向桥时，可省去半轴1-13，制动缸座1-1直接与转向节1-43连接；用于非转向驱动桥时，则省去转向节1-43，制动缸座1-1与桥壳端面法兰盘1-44连接。
本发明的液压操作控制系统进行制动操作时，后轮的制动装置5-1快速响应，先行制动；前轮的制动装置5-1由于节流阀5-2的节流作用，延缓制动，可增加点刹效果，减缓车辆惯性，避免操作人员惯性前冲，提升制动操作体验。主要由制动装置5-1、节流阀5-2、驻车制动阀5-3、行车紧急制动阀5-4、蓄能器5-5、压力表5-6、充液阀5-7、过滤器5-8、油泵5-9、吸油过滤器5-10、空气过滤器5-11、散热器5-12、液压油箱5-13等液压元器件和液压管路组成，各液压元件通过液压管路、接头连接组成液压操作控制系统，其中，油泵5-9为动力元件，制动装置5-1为液压执行元器件，驻车制动阀5-3和行车紧急制动阀5-4为液压控制元件，其它则为辅助功能元器件。所述液压操作控制系统的节流阀5-2依次经驻车制动阀5-3、行车紧急制动阀5-4、蓄能器5-5、压力表5-6、充液阀5-7、过滤器5-8、油泵5-9、吸油过滤器5-10通过液压管路、接头与液压油箱5-13连接，驻车制动阀5-3、行车紧急制动阀5-4、充液阀5-7分别经散热器5-12通过液压管路、接头与液压油箱5-13连接，空气过滤器5-11与液压油箱5-13连接；所述节流阀5-2设置在后轮的制动装置5-1与前轮的制动装置5-1之间，用于控制前、后轮制动顺序和增加点刹制动效果，制动操作时后轮的制动装置5-1快速响应，先于前轮的制动装置5-1制动，蓄能器5-5可缩短制动装置5-1的刹车制动响应时间。所述液压操作控制系统的液压回路包括转向回路和制动回路；转向回路自充液阀5-7后经方向机至转向油缸，用于控制和驱动车辆转向；制动回路自充液阀5-7后经蓄能器5-5、行车紧急制动阀5-4、驻车制动阀5-3、节流阀5-2至制动装置5-1，用于控制和驱动车辆制动；行车紧急制动阀5-4采用脚踏式控制阀，驻车制动阀5-3采用手动式操作控制阀。
液压操作控制系统在非制动工况下，制动回路为接通状态，压力油驱动制动活塞1-2克服制动弹簧1-3张力，松开摩擦动片1-5、摩擦定片1-6解除制动；在行车紧急制动工况下，踩踏刹车踏板，操作行车紧急制动阀5-4，断供制动回路压力油，制动弹簧1-3的力压紧摩擦动片1-5、摩擦定片1-6进行制动；在驻车制动工况下，操作行车紧急制动阀5-4的操作手柄，切断制动回路压力油，制动弹簧1-3的力压紧摩擦动片1-5、摩擦定片1-6进行制动。

Claims (7)

1.一种全封闭湿式制动装置及其液压操作控制系统，其特征在于：所述全封闭湿式制动装置由套装于制动活塞（1-2）弹簧孔内的制动弹簧（1-3）顶压摩擦动片（1-5）和摩擦定片（1-6）进行机械制动，通过液压液力解除制动；所述液压操作控制系统在非制动工况下，制动回路为接通状态，液压操作控制系统向液压油腔（1-32）供油，压力油驱动制动活塞（1-2）克服制动弹簧（1-3）的张力，迫使制动活塞（1-2）向右移动，松开摩擦动片（1-5）和摩擦定片（1-6）解除制动；在行车紧急制动工况下，踩踏刹车踏板，操作行车紧急制动阀（5-4），断供制动回路压力油，制动弹簧（1-3）压紧摩擦动片（1-5）和摩擦定片（1-6）进行制动；在驻车制动工况下，操作行车紧急制动阀（5-4）的操作手柄，切断制动回路压力油，制动弹簧（1-3）压紧摩擦动片（1-5）和摩擦定片（1-6）进行制动；
所述液压操作控制系统由制动装置（5-1）、驻车制动阀（5-3）、行车紧急制动阀（5-4）和节流阀（5-2）、蓄能器（5-5）、充液阀（5-7）组成制动控制回路；节流阀（5-2）依次经驻车制动阀（5-3）、行车紧急制动阀（5-4）、蓄能器（5-5）、压力表（5-6）、充液阀（5-7）、过滤器（5-8）、油泵（5-9）、吸油过滤器（5-10）通过液压管路、接头与液压油箱（5-13）连接，驻车制动阀（5-3）、行车紧急制动阀（5-4）、充液阀（5-7）分别经散热器（5-12）通过液压管路、接头与液压油箱（5-13）连接，空气过滤器（5-11）与液压油箱（5-13）连接；所述节流阀（5-2）设置在后轮的制动装置（5-1）与前轮的制动装置（5-1）之间，制动操作时后轮的制动装置（5-1）快速响应，先于前轮的制动装置（5-1）制动，并增加点刹制动效果，蓄能器（5-5）缩短制动装置（5-1）的刹车制动响应时间。
2.根据权利要求1所述的全封闭湿式制动装置及其液压操作控制系统，其特征在于：所述全封闭湿式制动装置通过制动缸座（1-1）与车桥端部连接固定，并通过回转体（1-12）与轮胎钢圈（1-41）连接固定；所述制动缸座（1-1）的左端与制动缸体（1-4）通过螺栓连接固定，右端与车桥连接固定，制动活塞（1-2）套装于制动缸体（1-4）内，制动弹簧（1-3）套装于制动活塞（1-2）的弹簧孔内，由制动缸座（1-1）压紧；摩擦动片（1-5）的内孔花键槽套装于回转体（1-12）的右端花键轴上，摩擦定片（1-6）的外圆花键槽套装于制动缸体（1-4）的左端花键孔内，摩擦动片（1-5）和摩擦定片（1-6）间隔放置，轴向可以自由滑动，右端摩擦定片（1-6）由制动活塞（1-2）压紧，左端摩擦定片（1-6）由制动缸盖（1-7）压紧，制动缸盖（1-7）通过螺栓与制动缸体（1-4）连接固定；浮动轴套（1-8）套装于制动缸座（1-1）的内孔中，与制动缸座（1-1）通过螺栓连接固定；浮动轴套（1-8）与回转体（1-12）之间安装有轴承（1-9），轴承（1-9）的内圈套装于浮动轴套（1-8）上，轴承（1-9）的内圈通过锁紧螺母（1-10）与浮动轴套（1-8）的轴肩轴向固定，轴承（1-9）的外圈套装于回转体（1-12）的内圆柱孔中，轴承（1-9）的外圈通过顶紧套（1-11）与回转体（1-12）内孔台阶轴向固定；半轴（1-13）套装于浮动轴套（1-8）的内孔中，其左端法兰通过螺栓与回转体（1-12）连接固定，并通过顶紧套（1-11）压紧轴承（1-9）的外圈实现轴向固定，半轴（1-13）的右端与车桥传动轴连接进行动力输出，驱动车轮行走；回转体（1-12）的右端套装于制动缸体（1-4）内，回转体（1-12）的左端法兰盘通过螺栓与轮胎钢圈（1-41）连接固定随车轮转动。
3.根据权利要求2所述的全封闭湿式制动装置及其液压操作控制系统，其特征在于：所述浮动轴套（1-8）的外圆柱面设有用于制动缸座（1-1）与浮动轴套（1-8）之间密封的密封圈一（1-21）；制动缸座（1-1）的外圆柱面设有用于制动缸座（1-1）与制动缸体（1-4）之间密封的密封圈二（1-22）；制动活塞（1-2）的外圆柱面设有用于制动缸体（1-4）与制动活塞（1-2）之间密封的密封圈三（1-23），以及用于制动缸体（1-4）与液压油腔（1-32）之间密封的密封圈四（1-24）；制动缸盖（1-7）的右端面设有用于制动缸体（1-4）与制动缸盖（1-7）之间密封的密封圈五（1-25），制动缸盖（1-7）的内柱面设有用于制动缸盖（1-7）与回转体（1-12）之间密封的密封圈六（1-26）；回转体（1-12）的左端面设有用于回转体（1-12）与半轴（1-13）之间密封的密封圈七（1-27）。
4.根据权利要求1所述的全封闭湿式制动装置及其液压操作控制系统，其特征在于：所述制动活塞（1-2）的外圆柱左端面与制动缸体（1-4）的内圆柱右端面之间的空腔为液压油腔（1-32），其两端由密封圈三（1-23）、密封圈四（1-24）密封，液压油腔（1-32）通过制动缸体（1-4）的油道和油口接头（1-31）与液压操作控制系统连通。
5.根据权利要求1所述的全封闭湿式制动装置及其液压操作控制系统，其特征在于：所述制动活塞（1-2）与浮动轴套（1-8）之间、回转体（1-12）与浮动轴套（1-8）之间的油腔为冷却油腔（1-33），在冷却油腔（1-33）内注入冷却油，可对轴承（1-9）进行润滑，对摩擦动片（1-5）和摩擦定片（1-6）进行冷却；冷却油腔（1-33）中的冷却油由密封圈一（1-21）、密封圈二（1-22）、密封圈五（1-25）、密封圈六（1-26）、密封圈七（1-27）和油堵（1-28）进行密封。
6.根据权利要求1所述的全封闭湿式制动装置及其液压操作控制系统，其特征在于：所述全封闭湿式制动装置为通用型结构，可用于非驱动转向桥，或用于转向驱动桥、非转向驱动桥；用于非驱动转向桥时，可省去半轴（1-13），制动缸座（1-1）直接与转向节（1-43）连接；用于转向驱动桥时，半轴（1-13）的右端与车桥传动轴万向节（1-42）连接，制动缸座（1-1）与转向节（1-43）连接；用于非转向驱动桥时，可省去转向节（1-43），制动缸座（1-1）与桥壳端面法兰盘（1-44）连接。
7.根据权利要求1所述的全封闭湿式制动装置及其液压操作控制系统，其特征在于：所述液压操作控制系统的液压回路包括转向回路和制动回路；转向回路自充液阀（5-7）后经方向机至转向油缸；制动回路自充液阀（5-7）后经蓄能器（5-5）、行车紧急制动阀（5-4）、驻车制动阀（5-3）、节流阀（5-2）至制动装置（5-1）；所述行车紧急制动阀（5-4）采用脚踏式控制阀，驻车制动阀（5-3）采用手动式操作控制阀。
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