礦井提升機(jī)盤(pán)形制動(dòng)器的故障及預(yù)防對(duì)策

礦井提升機(jī)主要用于煤礦、金屬礦與非金屬礦提升、下放人員、材料和設(shè)備等，它是聯(lián)系井上和井下的重要交通運(yùn)輸工具，是礦山的咽喉設(shè)備。盤(pán)形制動(dòng)器作為礦井提升機(jī)安全制動(dòng)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(jī)的安全性能，影響著礦山的安全生產(chǎn)，盤(pán)形制動(dòng)器一旦發(fā)生故障，輕則影響生產(chǎn)進(jìn)度，重則導(dǎo)致惡性事故的發(fā)生。常見(jiàn)的盤(pán)形制動(dòng)器故障主要表現(xiàn)為剎不住車(chē)或敞不開(kāi)閘，導(dǎo)致其故障的原因多種多樣。本文從盤(pán)形制動(dòng)器工作原理的角度分析產(chǎn)生故障的原因，提出相應(yīng)的預(yù)防對(duì)策及今后的維護(hù)措施。

一、盤(pán)形制動(dòng)器的工作原理

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

　　如圖1所示，F(xiàn)1為油壓力，F(xiàn)2為彈簧預(yù)壓縮力。顯而易見(jiàn)，盤(pán)形制動(dòng)器是靠油壓力F1松閘，彈簧預(yù)壓縮力F2制動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)其功能的。

　　油壓力

　　式中：p 為工作油壓（Pa）;A為盤(pán)形制動(dòng)器中的液壓缸面積（㎡）。

　　彈簧預(yù)壓縮力

　　式中：K 為碟簧的剛度（N/m）;Δ0為油壓力 p=0 時(shí)碟簧的預(yù)壓縮量（m）。

　　當(dāng)油壓力 p=0 時(shí)，即 F1=0，閘瓦與制動(dòng)盤(pán)之間的間隙Δ=0，此時(shí)為全制動(dòng)狀態(tài)。

　　由于存在活塞運(yùn)動(dòng)阻力和工作殘壓的作用，使得全制動(dòng)狀態(tài)下盤(pán)形制動(dòng)器輸出的正壓力

　　式中：C為盤(pán)形制動(dòng)器中活塞的運(yùn)動(dòng)阻力（N）;p0為液壓系統(tǒng)中的殘壓（Pa）。

　　當(dāng)油壓力p增大到某一值pn時(shí)，閘瓦脫離制動(dòng)盤(pán)，閘瓦與制動(dòng)盤(pán)之間的間隙Δ>0，兩者之間無(wú)正壓力存在，此時(shí)制動(dòng)器處于完全松閘狀態(tài)。

　　此時(shí)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(shí)碟簧的壓縮力（N）;Δ′為油壓力p=pn時(shí)碟簧的壓縮量（m）。

　　盤(pán)形制動(dòng)器的制動(dòng)力矩是靠閘瓦沿軸向從兩側(cè)壓向制動(dòng)盤(pán)而產(chǎn)生的，其計(jì)算公式為

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

二、盤(pán)形制動(dòng)器的常見(jiàn)故障類(lèi)型及其制動(dòng)失效原因

　　盤(pán)形制動(dòng)器的大部分故障都是不能按照規(guī)定完成制動(dòng)任務(wù)，或者制動(dòng)效果達(dá)不到規(guī)定要求。通常盤(pán)形制動(dòng)器的故障主要分為制動(dòng)失效和松閘失效 2大類(lèi)。

2.1　盤(pán)形制動(dòng)器制動(dòng)失效

　　盤(pán)形制動(dòng)器制動(dòng)失效，其主要原因是制動(dòng)力矩不足。由式(7)可以看出，影響制動(dòng)力矩的主要因素有以下 2 個(gè)。

　　(1) 制動(dòng)器輸出的正壓力FN不足。由式(3)可以看出，造成制動(dòng)器輸出的正壓力不足的主要因素有：①由于碟形彈簧反復(fù)拉伸和壓縮出現(xiàn)疲勞或斷裂，造成碟簧剛度K不足，導(dǎo)致正壓力FN不足。②制動(dòng)盤(pán)偏擺過(guò)大或閘瓦過(guò)度磨損，造成閘瓦與制動(dòng)盤(pán)之間的間隙Δ 過(guò)大，全制動(dòng)時(shí)碟簧預(yù)壓縮量Δ0減小，導(dǎo)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(yùn)動(dòng)阻力C增大，導(dǎo)致正壓力FN不足。④油質(zhì)污染或油路堵塞造成制動(dòng)系統(tǒng)殘壓p0過(guò)大，導(dǎo)致制動(dòng)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(dòng)，使得碟簧預(yù)壓縮量Δ0減小，導(dǎo)致產(chǎn)生的正壓力FN不足。

　　(2) 閘瓦與制動(dòng)盤(pán)之間的摩擦因數(shù)μ 降低根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)資料及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)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(dòng)盤(pán)或閘瓦表面被油污污染，主要原因是制動(dòng)器液壓缸漏油，油管開(kāi)焊、接頭松動(dòng)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(guò)高導(dǎo)致閘瓦過(guò)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(yùn)動(dòng)速度有關(guān)，當(dāng)提升機(jī)高速運(yùn)行時(shí)，會(huì)導(dǎo)致摩擦因數(shù)μ 降低。

2.2　盤(pán)形制動(dòng)器松閘失效

　　由式(6)可以看出，造成制動(dòng)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(yùn)動(dòng)阻力C。

　　(2)液壓缸配合過(guò)緊或卡缸造成活塞運(yùn)動(dòng)阻力C劇烈增大，使制動(dòng)器油壓力F1無(wú)法克服運(yùn)動(dòng)阻力C而敞不開(kāi)閘。

三、預(yù)防對(duì)策

　　對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，就是要通過(guò)設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的蛛絲馬跡，在故障未出現(xiàn)前通過(guò)科學(xué)合理的維護(hù)，將故障消除在萌芽狀態(tài)。通過(guò)分析盤(pán)形制動(dòng)器常見(jiàn)故障類(lèi)型及原因，日常維護(hù)過(guò)程中預(yù)防盤(pán)形制動(dòng)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(cè)工作制動(dòng)和安全制動(dòng)的工作性能，驗(yàn)算其制動(dòng)力矩，并測(cè)定安全制動(dòng)的速度。

　　(2) 盤(pán)形制動(dòng)器的制動(dòng)盤(pán)兩側(cè)不應(yīng)有油污，每班至少檢查一次，發(fā)現(xiàn)油污應(yīng)及時(shí)停車(chē)處理，以免影響閘瓦和制動(dòng)盤(pán)之間的摩擦因數(shù)。

　　(3) 在提升機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，若出現(xiàn)制動(dòng)器液壓缸漏油的情況，應(yīng)及時(shí)更換密封圈。

　　(4) 在下放重物的過(guò)程中應(yīng)投入動(dòng)力制動(dòng)，不能單單依靠制動(dòng)盤(pán)制動(dòng)，否則會(huì)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(dòng)力。

　　(5) 閘間隙保持在1mm左右且應(yīng)不大于2mm。對(duì)于未裝設(shè)閘間隙保護(hù)裝置的老設(shè)備應(yīng)及時(shí)配置，當(dāng)閘間隙超過(guò)規(guī)定值時(shí)，應(yīng)能自動(dòng)報(bào)警或自動(dòng)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(guò)濾一次液壓油，保證油質(zhì)清潔;每年應(yīng)對(duì)液壓站進(jìn)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(shí)間不應(yīng)超出國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，一般動(dòng)作次數(shù)超過(guò)50萬(wàn)次應(yīng)予以更換。

　　(8) 裝設(shè)制動(dòng)盤(pán)偏擺自動(dòng)檢測(cè)裝置，在檢測(cè)到制動(dòng)盤(pán)偏擺量大于1mm時(shí)，應(yīng)采用火焰法或車(chē)削法重新校正制動(dòng)盤(pán)，使其偏擺量≤1mm，滿足規(guī)程的相關(guān)要求。

　　(9) 定期檢測(cè)制動(dòng)器的空動(dòng)時(shí)間，對(duì)空動(dòng)時(shí)間大于0.3s的要立即進(jìn)行檢修。為安全起見(jiàn)，應(yīng)每半年檢測(cè)一次。檢修時(shí)，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(jī)的工作量，定期檢查閘瓦剩余厚度，小于6mm時(shí)應(yīng)立即更換。

　　對(duì)于達(dá)到使用年限或長(zhǎng)期維護(hù)后仍然不能正常工作的盤(pán)形制動(dòng)器裝置，應(yīng)及時(shí)對(duì)其進(jìn)行整體改造，更換全新的制動(dòng)系統(tǒng)以滿足規(guī)程的各方面要求，保障礦井提升機(jī)的安全運(yùn)行。

結(jié)語(yǔ)

　　礦井提升機(jī)盤(pán)形制動(dòng)器的故障雖多種多樣，但只要合理使用，按照上述措施加強(qiáng)日常管理維護(hù)，就能及時(shí)了解盤(pán)形制動(dòng)器的使用狀況和它在使用中存在的問(wèn)題，做到心中有數(shù)，及時(shí)準(zhǔn)確地排除隱患，從而保證礦井提升機(jī)安全可靠運(yùn)行，防止事故的發(fā)生，確保礦山的安全生產(chǎn)。