裝載機頻繁制動工況發生制動疲軟的原因

[轉自　工程機械與維修]

1. 故障現象

1 臺配置空氣干燥器使用了3000h的某型6t 裝載機，從礦山轉移到港口，由石料裝運工況轉變為短距離堆運礦粉工況。因短距離堆運礦粉工況需要高頻次、重復制動，出現了制動疲軟故障，影響該機正常使用。

2. 故障排查

（1）靜態測試

首先，啟動發動機后，觀察該裝載機儀表顯示制動系統氣壓值正常。其次，按照常規要求對制動液壓管路進行排氣，排氣過程中和結束后，添加同一牌號的制動液。再次，用專用壓力表測試、驗證制動氣壓符合設計要求。最后，驗證空壓機、腳制動閥、加力泵、制動夾鉗等完好，符合要求。

（2）動態測試

該裝載機靜態測試的各項測試結果均符合要求后，我們在堆運礦粉工況下進行短距離動態頻繁制動測試。在初始制動測試時，該裝載機制動性能完全符合要求。但隨著該裝載機鏟運作業測試時間的延長，發現儀表顯示的制動氣壓逐漸降低，裝載機制動疲軟問題隨即出現。延長該裝載機動態測試時間，儀表顯示制動氣壓逐漸提高，該裝載機制動疲軟故障逐漸消失，在頻繁制動條件下又能夠實現正常制動。繼續延長該裝載機動態測試驗證時間，則重新出現制動由正常到疲軟、再由疲軟到正常的交替循環過程。

（3）確定故障部位

上述排查后分析認為，該故障發生的原因可能是干燥器的結構存在問題。拆下干燥器、安裝油水分離器后，重新進行長時間、短距離堆運礦粉作業且進行頻繁制動，制動疲軟故障徹底消失。

3. 故障原因分析

（1）干燥器結構原理

干燥器結構如圖1 所示。空壓機運轉時，被壓縮的空氣經過一、二級過濾器去除水、油污等雜質，向儲氣筒和再生儲氣筒提供干凈的空氣。當儲氣筒的壓力達到卸荷閥開啟壓力810kPa 時，卸荷閥開啟并打開順序（邏輯）閥，此時空壓機在無負荷情況下運轉。

空壓機無負荷運轉后，再生儲氣筒儲存的壓縮空氣經過節流孔平穩地自動反吹，清理干燥器中的油、水及其他污物。與儲氣筒相比，再生儲氣筒容積較小，清理過程很快結束。清理結束后，再生儲氣筒內的壓力接近于0。實際上，當儲氣筒的壓力達到810kPa 時，因為在再生儲氣筒進氣口管路上的節流閥作用，此時再生儲氣筒的壓力會低于此壓力。在此后的過程中，如果司機不進行制動，空壓機將在卸載狀態下運轉。

因該作業工況需要頻繁制動，儲氣筒內的氣壓會迅速下降到750kPa 以下，此時卸荷閥、順序閥關閉，空壓機重新有負荷工作。因儲氣筒里的氣壓高于再生儲氣筒的壓力，空壓機重新供氣時，雖然在再生儲氣筒進氣管路上設有節流口，但是空壓機還是優先給再生儲氣筒供氣。

在此過程中，若裝載機繼續頻繁制動，儲氣筒內的氣壓會繼續下降，導致制動疲軟。當再生儲氣筒與儲氣筒內的氣壓基本相同時，空壓機才能給儲氣筒供氣。由此可知，再生儲氣筒雖然能夠自動清理干燥器，但是在頻繁制動的工況下會延緩空壓機給儲氣筒供氣時間。

（2）油水分離器結構原理

油水分離器結構如圖2 所示。其與干燥器的結構差異主要有2 點，一是油水分離器沒有再生儲氣筒，不具備自動清理功能。當儲氣筒的壓力下降到油水分離器不再卸荷時，空壓機直接給儲氣筒供氣，儲氣筒的壓力能夠很快的恢復到設定值。二是油水分離器的卸荷閥、順序閥結構原理與干燥器不相同。

雖然普通工況的裝載機制動頻次高于汽車及其他工程機械，但是應用干燥器技術的制動系統仍然可以滿足有效制動要求；而對于短途轉運、頻繁緊急制動作業工況的裝載機，因為干燥器的結構原因，就會出現周期性、短時間制動疲軟故障。

4. 改進措施

裝載機高頻次制動時，短時間內要消耗大量的壓縮空氣。為了有效保證制動，空壓機必須優先向儲氣筒供氣，然后給再生儲氣筒供氣。為此，我們在干燥器的再生儲氣筒進口管路上增加了單向閥及邏輯閥，邏輯閥的開啟壓力低于810kPa、高于680kPa，這樣就能保證空壓機優先向儲氣筒供氣。改進后干燥器結構如圖3 所示。

經實驗驗證，改進后的干燥器徹底杜絕了該裝載機頻繁制動工況產生的間歇性制動疲軟問題，該裝載機在各種工況下作業，其制動性能均保持正常。