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、下放人員、材料和設備等，它是聯(lián)系井上和井下的重要交通運輸工具，是礦山的咽喉設備。盤形制動器作為礦井提升機安全制動系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，其工作可靠性直接關(guān)系著礦井提升機的安全性能，影響著礦山的安全生產(chǎn)，盤形制動器一旦發(fā)生故障，輕則影響生產(chǎn)進度，重則導致惡性事故的發(fā)生。常見的盤形制動器故障主要表現(xiàn)為剎不住車或敞不開閘，導致其故障的原因多種多樣。本文從盤形制動器工作原理的角度分析產(chǎn)生故障的原因，提出相應的預防對策及今后的維護措施。

一、盤形制動器的工作原理

　　目前大多數(shù)新型礦井提升機的制動系統(tǒng)都使用盤形制動器，與塊式制動器相比，盤形制動器具有結(jié)構(gòu)緊湊、動作靈敏、質(zhì)量輕和散熱快等特點。

　　如圖1所示，F(xiàn)1為油壓力，F(xiàn)2為彈簧預壓縮力。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(xiàn)其功能的。

　　油壓力

　　式中：p 為工作油壓（Pa）;A為盤形制動器中的液壓缸面積（㎡）。

　　彈簧預壓縮力

　　式中：K 為碟簧的剛度（N/m）;Δ0為油壓力 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，此時為全制動狀態(tài)。

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

　　式中：C為盤形制動器中活塞的運動阻力（N）;p0為液壓系統(tǒng)中的殘壓（Pa）。

　　當油壓力p增大到某一值pn時，閘瓦脫離制動盤，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態(tài)。

　　此時滿足

　　其中

　　將式 (1) 和式 (5) 代入式 (4)，可得完全松閘狀態(tài)下

　　式中：F2′為油壓力p=pn時碟簧的壓縮力（N）;Δ′為油壓力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(cè)壓向制動盤而產(chǎn)生的，其計算公式為

　　式中：μ為摩擦因數(shù);R為制動半徑（m）;n 為閘瓦個數(shù)。

二、盤形制動器的常見故障類型及其制動失效原因

　　盤形制動器的大部分故障都是不能按照規(guī)定完成制動任務，或者制動效果達不到規(guī)定要求。通常盤形制動器的故障主要分為制動失效和松閘失效 2大類。

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 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由于碟形彈簧反復拉伸和壓縮出現(xiàn)疲勞或斷裂，造成碟簧剛度K不足，導致正壓力FN不足。②制動盤偏擺過大或閘瓦過度磨損，造成閘瓦與制動盤之間的間隙Δ 過大，全制動時碟簧預壓縮量Δ0減小，導致輸出的正壓力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，導致正壓力FN不足。④油質(zhì)污染或油路堵塞造成制動系統(tǒng)殘壓p0過大，導致制動器輸出正壓力FN不足。⑤聯(lián)接襯板筒體和活塞的大螺栓出現(xiàn)松動，使得碟簧預壓縮量Δ0減小，導致產(chǎn)生的正壓力FN不足。

　　(2) 閘瓦與制動盤之間的摩擦因數(shù)μ 降低根據(jù)相關(guān)文獻資料及現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)可知，造成摩擦因數(shù)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，油管開焊、接頭松動漏油以及液壓缸內(nèi)活塞密封圈老化造成的漏油。②閘瓦接觸面發(fā)生變形，主要是由于工作溫度過高導致閘瓦過熱而燒流或變焦，從而影響摩擦因數(shù)μ。③摩擦因數(shù)的大小與物體的運動速度有關(guān)，當提升機高速運行時，會導致摩擦因數(shù)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，使制動器油壓力F1無法克服運動阻力C而敞不開閘。

三、預防對策

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

　　(1) 按照《金屬非金屬礦山安全規(guī)程》的規(guī)定，定期檢測工作制動和安全制動的工作性能，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(cè)不應有油污，每班至少檢查一次，發(fā)現(xiàn)油污應及時停車處理，以免影響閘瓦和制動盤之間的摩擦因數(shù)。

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

　　(4) 在下放重物的過程中應投入動力制動，不能單單依靠制動盤制動，否則會使閘瓦發(fā)熱，易造成閘瓦熱變形，降低閘瓦摩擦因數(shù)而影響制動力。

　　(5) 閘間隙保持在1mm左右且應不大于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(guī)定值時，應能自動報警或自動斷電。閘間隙調(diào)整完畢后必須將定位螺栓鎖緊。

　　(6) 每半年過濾一次液壓油，保證油質(zhì)清潔;每年應對液壓站進行一次徹底清洗;每班檢查一次液壓油的油量，保證油量充足。

　　(7) 碟形彈簧的使用時間不應超出國家標準的規(guī)定，一般動作次數(shù)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于1mm時，應采用火焰法或車削法重新校正制動盤，使其偏擺量≤1mm，滿足規(guī)程的相關(guān)要求。

　　(9) 定期檢測制動器的空動時間，對空動時間大于0.3s的要立即進行檢修。為安全起見，應每半年檢測一次。檢修時，一要清除各部件表面銹跡，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(fā)現(xiàn)異常立即更換。

　　(10) 根據(jù)提升機的工作量，定期檢查閘瓦剩余厚度，小于6mm時應立即更換。

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

結(jié)語

　　礦井提升機盤形制動器的故障雖多種多樣，但只要合理使用，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存在的問題，做到心中有數(shù)，及時準確地排除隱患，從而保證礦井提升機安全可靠運行，防止事故的發(fā)生，確保礦山的安全生產(chǎn)。