礦井提升機盤形制動器的故障及預防對策

礦井提升機主要用于煤礦、金屬礦與非金屬礦提升、下(xià)放(fàng)人員(yuán)、材料和設備等，它是聯系井上和井下(xià)的重要交通運輸工(gōng)具，是礦山的咽喉設備。盤形制動器作爲礦井提升機安全制動系統的關鍵部件，其工(gōng)作可靠性直接關系着礦井提升機的安全性能，影響着礦山的安全生(shēng)産，盤形制動器一(yī)旦發生(shēng)故障，輕則影響生(shēng)産進度，重則導緻惡性事故的發生(shēng)。常見的盤形制動器故障主要表現爲刹不住車(chē)或敞不開(kāi)閘，導緻其故障的原因多種多樣。本文從盤形制動器工(gōng)作原理的角度分(fēn)析産生(shēng)故障的原因，提出相應的預防對策及今後的維護措施。

一(yī)、盤形制動器的工(gōng)作原理

　　目前大(dà)多數新型礦井提升機的制動系統都使用盤形制動器，與塊式制動器相比，盤形制動器具有結構緊湊、動作靈敏、質量輕和散熱快等特點。

　　如圖1所示，F1爲油壓力，F2爲彈簧預壓縮力。顯而易見，盤形制動器是靠油壓力F1松閘，彈簧預壓縮力F2制動來實現其功能的。

　　油壓力

　　式中(zhōng)：p 爲工(gōng)作油壓（Pa）;A爲盤形制動器中(zhōng)的液壓缸面積（㎡）。

　　彈簧預壓縮力

　　式中(zhōng)：K 爲碟簧的剛度（N/m）;Δ0爲油壓力 p=0 時碟簧的預壓縮量（m）。

　　當油壓力 p=0 時，即 F1=0，閘瓦與制動盤之間的間隙Δ=0，此時爲全制動狀态。

　　由于存在活塞運動阻力和工(gōng)作殘壓的作用，使得全制動狀态下(xià)盤形制動器輸出的正壓力

　　式中(zhōng)：C爲盤形制動器中(zhōng)活塞的運動阻力（N）;p0爲液壓系統中(zhōng)的殘壓（Pa）。

　　當油壓力p增大(dà)到某一(yī)值pn時，閘瓦脫離(lí)制動盤，閘瓦與制動盤之間的間隙Δ>0，兩者之間無正壓力存在，此時制動器處于完全松閘狀态。

　　此時滿足

　　其中(zhōng)

　　将式 (1) 和式 (5) 代入式 (4)，可得完全松閘狀态下(xià)

　　式中(zhōng)：F2′爲油壓力p=pn時碟簧的壓縮力（N）;Δ′爲油壓力p=pn時碟簧的壓縮量（m）。

　　盤形制動器的制動力矩是靠閘瓦沿軸向從兩側壓向制動盤而産生(shēng)的，其計算公式爲

　　式中(zhōng)：μ爲摩擦因數;R爲制動半徑（m）;n 爲閘瓦個數。

二、盤形制動器的常見故障類型及其制動失效原因

　　盤形制動器的大(dà)部分(fēn)故障都是不能按照規定完成制動任務，或者制動效果達不到規定要求。通常盤形制動器的故障主要分(fēn)爲制動失效和松閘失效 2大(dà)類。

2.1　盤形制動器制動失效

　　盤形制動器制動失效，其主要原因是制動力矩不足。由式(7)可以看出，影響制動力矩的主要因素有以下(xià) 2 個。

　　(1) 制動器輸出的正壓力FN不足。由式(3)可以看出，造成制動器輸出的正壓力不足的主要因素有：①由于碟形彈簧反複拉伸和壓縮出現疲勞或斷裂，造成碟簧剛度K不足，導緻正壓力FN不足。②制動盤偏擺過大(dà)或閘瓦過度磨損，造成閘瓦與制動盤之間的間隙Δ 過大(dà)，全制動時碟簧預壓縮量Δ0減小(xiǎo)，導緻輸出的正壓力FN不足。③活塞密封圈老化、液壓油污染等造成活塞運動阻力C增大(dà)，導緻正壓力FN不足。④油質污染或油路堵塞造成制動系統殘壓p0過大(dà)，導緻制動器輸出正壓力FN不足。⑤聯接襯闆筒體(tǐ)和活塞的大(dà)螺栓出現松動，使得碟簧預壓縮量Δ0減小(xiǎo)，導緻産生(shēng)的正壓力FN不足。

　　(2) 閘瓦與制動盤之間的摩擦因數μ 降低根據相關文獻資(zī)料及現場試驗數據可知(zhī)，造成摩擦因數μ 降低的主要因素有：①制動盤或閘瓦表面被油污污染，主要原因是制動器液壓缸漏油，油管開(kāi)焊、接頭松動漏油以及液壓缸内活塞密封圈老化造成的漏油。②閘瓦接觸面發生(shēng)變形，主要是由于工(gōng)作溫度過高導緻閘瓦過熱而燒流或變焦，從而影響摩擦因數μ。③摩擦因數的大(dà)小(xiǎo)與物(wù)體(tǐ)的運動速度有關，當提升機高速運行時，會導緻摩擦因數μ 降低。

2.2　盤形制動器松閘失效

　　由式(6)可以看出，造成制動器松閘失效的主要因素有：

　　(1)液壓站油壓p不足，不足以克服彈簧力F2'和活塞運動阻力C。

　　(2)液壓缸配合過緊或卡缸造成活塞運動阻力C劇烈增大(dà)，使制動器油壓力F1無法克服運動阻力C而敞不開(kāi)閘。

三、預防對策

　　對設備進行維護保養，就是要通過設備運行過程中(zhōng)出現的蛛絲馬迹，在故障未出現前通過科學合理的維護，将故障消除在萌芽狀态。通過分(fēn)析盤形制動器常見故障類型及原因，日常維護過程中(zhōng)預防盤形制動器失靈的措施如下(xià)：

　　(1) 按照《金屬非金屬礦山安全規程》的規定，定期檢測工(gōng)作制動和安全制動的工(gōng)作性能，驗算其制動力矩，并測定安全制動的速度。

　　(2) 盤形制動器的制動盤兩側不應有油污，每班至少檢查一(yī)次，發現油污應及時停車(chē)處理，以免影響閘瓦和制動盤之間的摩擦因數。

　　(3) 在提升機正常運轉時，若出現制動器液壓缸漏油的情況，應及時更換密封圈。

　　(4) 在下(xià)放(fàng)重物(wù)的過程中(zhōng)應投入動力制動，不能單單依靠制動盤制動，否則會使閘瓦發熱，易造成閘瓦熱變形，降低閘瓦摩擦因數而影響制動力。

　　(5) 閘間隙保持在1mm左右且應不大(dà)于2mm。對于未裝設閘間隙保護裝置的老設備應及時配置，當閘間隙超過規定值時，應能自動報警或自動斷電(diàn)。閘間隙調整完畢後必須将定位螺栓鎖緊。

　　(6) 每半年過濾一(yī)次液壓油，保證油質清潔;每年應對液壓站進行一(yī)次徹底清洗;每班檢查一(yī)次液壓油的油量，保證油量充足。

　　(7) 碟形彈簧的使用時間不應超出國家标準的規定，一(yī)般動作次數超過50萬次應予以更換。

　　(8) 裝設制動盤偏擺自動檢測裝置，在檢測到制動盤偏擺量大(dà)于1mm時，應采用火(huǒ)焰法或車(chē)削法重新校正制動盤，使其偏擺量≤1mm，滿足規程的相關要求。

　　(9) 定期檢測制動器的空動時間，對空動時間大(dà)于0.3s的要立即進行檢修。爲安全起見，應每半年檢測一(yī)次。檢修時，一(yī)要清除各部件表面鏽迹，二要檢查碟形彈簧表面是否有裂紋和變形，三要檢查液壓缸磨損情況，發現異常立即更換。

　　(10) 根據提升機的工(gōng)作量，定期檢查閘瓦剩餘厚度，小(xiǎo)于6mm時應立即更換。

　　對于達到使用年限或長期維護後仍然不能正常工(gōng)作的盤形制動器裝置，應及時對其進行整體(tǐ)改造，更換全新的制動系統以滿足規程的各方面要求，保障礦井提升機的安全運行。

結語

　　礦井提升機盤形制動器的故障雖多種多樣，但隻要合理使用，按照上述措施加強日常管理維護，就能及時了解盤形制動器的使用狀況和它在使用中(zhōng)存在的問題，做到心中(zhōng)有數，及時準确地排除隐患，從而保證礦井提升機安全可靠運行，防止事故的發生(shēng)，确保礦山的安全生(shēng)産。