沃尔沃A40E铰卡驻车制动故障分析及处理

2019-05-23朱志兴石立岩

铜业工程 2019年2期

朱志兴，石立岩

（江西铜业集团有限公司城门山铜矿，江西九江 332100）

1 引言

城门山铜矿采矿场有沃尔沃A40E铰接式卡车（简称铰卡）17台，该铰卡在矿山领域具有无与伦比的优势，采用具有5种操作模式的6×4和6×6驱动系统，载重量为39吨。沃尔沃A40E铰卡具有先进的电子控制技术，通过计算机控制引入各类传感器元件的应用，车辆在运行过程中实现自动化控制。该铰接式卡车具有先进、安全的制动系统，为确保行车安全和对车辆保护，设计了多种制动方式，有发动机减速器制动、行车制动、装载与倾卸制动和驻车制动。

驻车制动制动器借助于弹簧力施加、靠压缩空气释放［1］。驻车制动主要用于停车制动，但沃尔沃铰卡从安全角度特殊的设计，当检测到铰卡运行中出现异常情况也可以自动施加，保证了设备可靠停车，确保了驾驶人员和设备安全。

2 驻车制动结构及工作原理

2.1 驻车制动器基本结构

沃尔沃A40E铰卡驻车制动器位于后车架前部，作用在中后桥传动轴的制动盘上。沃尔沃铰卡驻车制动器结构主要由两部分组成（如图1所示），一是制动卡钳，二是制动气缸。制动卡钳表面安装有两块摩擦衬片，依靠摩擦衬片合拢或松开来实现对传动轴制动盘的施加或释放。制动气缸依靠压缩空气推动弹簧带动连杆使得制动卡钳松开［2］。

图1 驻车制动器结构图

2.2 驻车制动器工作原理

沃尔沃铰卡驻车制动器是集机械、电子一体化控制单元，使得该驻车制动性能先进［3］、安全可靠。驻车制动器借助于弹簧力施加、靠压缩空气释放。弹簧释放后驻车制动施加，卡钳上的摩擦衬片锁住传动轴间的制动盘，铰卡可以实现平稳、安全停车。当通过空气压缩机里的压缩空气作用（如图2所示）在驻车制动器弹簧上（气压为5.6bar），弹簧被压缩，气缸活塞往回运动，带动制动卡钳开启，摩擦衬片从制动盘表面松开，即驻车制动释放，铰卡可以行驶。

图2 工作气路图

沃尔沃铰卡启动钥匙处于开位置时，电子元件接受电压。这给驻车制动开关SW5501馈电（如图3所示）。开关从施加位置移到释放位置时，会发送一个信号给V-ECU（车辆控制器）和T-ECU（变速箱控制器），系统于是检查制动环路中是否存在压力，如果两个制动环路中都有足够的压力，V-ECU和T-ECU会启动电磁阀MA5501和MA5502。这使得空气压缩驻车制动器中的弹簧，从而松开驻车制动器。当传感器SE5501接收到驻车制动环路中一个压力超过正常值时，驻车制动器被认为是松开。

图3 驻车制动电路控制原理图

驻车制动器开关位于驾驶室右侧举升操作手柄旁，当按下开关，纵向差速器锁也接通，确保铰卡停车稳定可靠。仪表板上的表示驻车制动器与纵向差速器锁作用同时控制灯会亮起。

2.3 驻车制动器工作气路

沃尔沃A40E铰卡安装了一台空气压缩机，该空气压缩机由发动机的动力齿轮驱动。压缩机通过发动机空气过滤器接受空气，在空气干燥器内产生压力。压力在再生箱内形成，进一步输出到储气罐中，之后有一个馈送器导管通往驻车制动器，还有一路管道通到顺序阀，提供压力给横向差速器、喇叭和座椅。当管路中的制动压力达到4.5bar，可正常提供驻车制动；当压力达到6.2～6.5bar时，顺序阀开启；当压力达到8.3～8.7bar时，空气干燥器中的压力调节器卸载压缩机，直到压力下降到8.1～7.3bar以下。

3 驻车制动的故障与诊断

3.1 故障现象

随着沃尔沃A40E铰卡运行时间超出15000h后，驻车制动故障越来越频繁［4］。主要故障现象是驻车制动器在铰卡运行过程中突然自动施加，这一故障在现场运行中频频出现，既严重影响行驶安全，也影响了设备利用率。通过每次原因查找总结，可以判断驻车制动器施加主要由该系统其它故障导致自动施加。

3.2 气路原因及排除

根据驻车制动工作原理可知，如果系统工作气压达不到要求，无法克服制动器内部弹簧张紧力［5］，致使驻车制动自动释放，铰卡传动轴被锁住。

（1）首先最直观且最容易检查发现就是工作气路气管是否出现破损泄压。气管破损可以通过听气流的声音发现故障部位。因为气管为橡胶管，所以可用快速接头连接恢复。

（2）空气压缩压机故障。若压缩机活塞严重磨损会导致排气量不足，系统压力无法建立。打开出气口管接头，若有串入机油现象，则判断为缸体出现磨损。如果机油通过气管进入阀芯，导致发卡不保压，或者储气罐及气管漏气导致系统气压低，则需更换压缩机或清洗气阀。

（3）其它工作机构漏气。发动机排气制动也是依靠气缸推动作用，与驻车制动器是共用压缩机。通过启动检查一级排气制动装置，若出现漏气情况也会导致气压偏低，更换气缸密封。

3.3 液压制动系统原因及排除

沃尔沃A40E铰卡驻车制动器具有安全保护作用，当V-ECU检测到行车制动［6］压力达不到标准要求时，V-ECU会发出信号，驻车制动器紧急自动施加。

（1）制动泵工作压力不够。该泵为液压柱塞泵，主要故障为柱塞或配流盘磨损内泄。通过外部检查，当踩刹车踏板压力显示指针不回最高位置，则可能制动泵存在故障。也可以测量M21和M22的主液压油压力，正常值为235±5bar。若压力小于170bar就会出现驻车制动自动施加。当前后制动回路都低于临界值，制动压力低于17MPA。如果泵出现磨损内泄，更换或维修。

（2）蓄能器压力不足故障。蓄能器在制动系统主要是系统保压和缓和脉冲作用。沃尔沃铰卡蓄能器分为前牵引单元和后挂车两组独立蓄能器。可以通过踩刹车踏板检查中央仪表盘牵引机单元制动回油压和挂车单元制动回油压是否偏低，若出现踩刹车指针回位较慢，则可能蓄能器不保压。也可以测压表测量前蓄能器测压口M15及后蓄能器测压口M16的压力，正常值为141±7bar，目前蓄能器故障主要是进行更换。

3.4 电气控制系统及排除

为确保行车驾驶安全，当其它系统出现异常情况需要紧急制动时发送信号到V-ECU控制器，V-ECU控制器发送信号，驻车制动会自动施加，驻车制动器作为安全停车最后保障。

（1）驾驶室座椅传感器失效。当驾驶员座椅底下传感器无感应信号，车辆控制系统默认为无人操作，保证铰卡行车安全驻车制动会紧急自动施加。打开电源，若驻车制动自动施加后能够释放，传感器感应没有接到信号，与驾驶员坐式有关。若不能正常释放，首先检查是否因为传感器失效，再次检查RE5502继电器是否脱落或接触不良。

（2）装载与倾卸制动压力传感器故障。测量位于装载与倾斜制动阀块的监测两制动油压的传感器SE5201和SE5202（如图4所示），测量针脚1对地∞Ω，针脚3到EB18和EB19为0Ω，针脚2对地0Ω。传感器的电压随油压的升高而增加。测量驻车制动压力传感器SE5501，针脚1对地∞Ω，针脚2到EB5为0Ω，针脚4对地0Ω。传感器的电压随油压的升高而增加。如果检测到电阻值异常可以通过更换传感器检查排除故障。