矿井提升机盘式制动器的可靠性

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摘要：制动器是一种直接作用于靠近设备工作的制动轮或制动盘上，可产生制动力矩使矿井提升机达到减速、停止或保持停止状态等功能的装置，按结构可分为块闸和盘闸俩种。目前，由于液压盘式制动器具有制动力矩易调整、结构紧凑、通用性好、安全可靠性高等优点，而被广泛采用。因此，针对盘式制动器工作可靠性的进行综合的分析和实时的监测，有助于提高矿井的提升安全。

关键词：矿井提升机；盘式制动器；可靠性；故障监控

中图分类号：TD7 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2012）0510155-01

0 引言

矿井提升设备在整个矿井生产中起到了提升运输的作用，它是连接地面与井下的一个桥梁。其中矿井提升机的主要任务是：①提升煤炭、矿石和矸石；②升降人员和设备；③下放材料和工具等。它能否安全工作，很大程度上要取决于设备保护设施制动装置的可靠性和完善性，而制动装置的核心部件就是制动器。目前被广泛采用的制动器类型为液压盘式制动器，它相对于传统的块式制动器而言，结构上更为紧密、制动力矩更方便调节、适合的矿机种类也更多，同时安全可靠性更高了。因此，提高矿井提升机的盘形制动器的可靠性和监测方法，使其达到减少维修量和延长使用寿命的目的，这对矿井的生产安全具有重要的现实意义。

1 制动器的可靠性理解

综合来讲，盘式制动器的可靠性的包含俩个因素：可维修因素和不可维修因素。可维修因素是指零件经过调整后可靠性仍可恢复到原有水平，如液压站零件产生故障；不可维修因素是指零件已经不能通过调整来达到原有水平，必须进行更换来实现，如制动弹簧失效后，可通过更换来解决问题。从实质上来说，制动器的工作可靠性是由固有可靠性和使用可靠性的组成的。其中固有可靠是指由制动器本身先天的性质决定的，例如起初制动器设计时的构造及制造时选用的材料等因素，它在产品出厂时就已经确定；使用可靠性则是指其在制造后由人为因素决定的性质，属于制动器的后天因素，例如工人对于机器的安装、维护及操作等因素。俩者在制动器的运行中是相互作用、相互制约的，从技术层面上来讲，制动器的工作可靠性可以看做是固有可靠性和使用可靠性的一个串联乘积，是一个一荣俱荣、一损俱损的关系，现场只有同时保证了固有可靠性和使用可靠性，整个机器的可靠性才能达到目标。可以通过以下这个公式来体制动器的可靠性：

即：Rw=R1*RA

式中Rw：制动器工作的可靠性；R1：制动器的固有可靠性；RA：制动器的使用可靠性。要确保制动系统经常处于安全可靠的运行状态，既要在设计计算时合理选择运行状态参数，保证R1，又要做好现场的维护保养和使用，确保RA。

2 制动器的故障模式和影响分析（FMEA）

所谓提升机制动器故障，就是指制动器未能达到设计规定的要求，因而完不成规定的制动任务或完成但效果不好。在提升机的实际运行中，盘式制动器不可避免地存在故障，凡是零件故障就都存在引发制动器的运行异常的可能性，而出现故障必然会产生后果，但是大多数故障产生的后果在可处理范围内，并不严重，只有其中一些故障会对制动器功能产生影响或造成损失。因此，仅仅对制动器故障的发生原因和方式分析还是不够的，还必须就故障的后续影响进行相关可靠性分析和评价，这就是所谓的故障模式和影响分析。实际运行中，规定时间内无法启动、预定时间内无法停车、制动能力降级或受阻三种故障属于最常见的运行故障，其中这里面制动能力降级或受阻引起的制动力矩不足的故障相比其他来说应该得到加倍地重视，因为此类故障对事故的引发更为直接，后果也更为严重，例如近些年来，现场由于盘式制动器未能刹住车而发生的事故屡见不鲜，这对矿井生产的安全造成了极大的威胁。

3 制动器工作可靠评定

在制动器中，除了液压站的动力部分是冷储备关系和多副盘形闸的制动力矩是表决状态关系即并联关系外，其他部分一般都为串联关系，由于功能关系的不统一增加了评价制动装置可靠性的难度。在实际工作中，制动器可靠性评定可以分为现场可靠性评定和理论可靠性评定。现场可靠性评定方法相对简单，是通过对现场运行提升机的寿命数据搜集和整理，对制动器的MTBF、^和寿命分布等参数进行全面性评定；理论可靠性评定则是依据计算方法对制动器关键单元的可靠性进行分析计算，相比现场可靠性评定方法而言比较抽象，但却起着指导性作用。

4 制动器维护可靠性评定

在平时对制动器的维护内容上，应与上述的制动器的三种故障模式保持一致，可分为：①闸瓦与闸盘的间隙调整维护；②闸盘的油污染控制维护；③液压站油压值整定及残压的限制维护。制动器的能否安全可靠的运行，就在于对闸瓦同步贴闸可靠性、闸盘污染可靠性和液压站残压可靠性三部分维护好与坏。所谓闸瓦同步贴闸可靠性，就是指制动器的所有制动闸与贴闸之间同步运行的能力好坏，如果贴闸同步能力效果不好，致使整个制动器对矿井提升机的制动力矩达不到设计时所设定的值，则固有可靠性就会小；而闸盘污染可靠性是指污染闸盘与闸瓦摩擦制动力矩不减值的能力；残压可靠性则是指液压站残压在保持小于残压规定允许的值的能力大小。维护可靠性就是指将这三项单元可靠性的进行串联组合，因此针对这三项的维护是相辅相成、缺一不可的，忽略其中的任何一项，或者任何一项工作不能达到维护效果，那么整个制动器的固有可靠性也不可能达到效果。

在收集的现场数据中，对闸盘发生污染的几率很小，特别是非人为因素引起的污染更少，这是由于不论在前期的结构设计还是在后期的维护中，这部分都作为重点来对待；而残压可靠性和液压系统的故障一般也是由非人为因素引起的，如电液阀调整不当、阀弹簧的抗疲劳能力降低等。因此，这里需要引起重视的就是上述维护内容的第一项，即闸瓦与闸盘的间隙调整维护。一般情况下，可以通过减小闸瓦间隙差别和油缸阻力差别来达到制动闸同步的目的，而同步能力大小可以通过调节贴闸上油压的离散大小来解决，离散的大小又决定同步贴闸的数目，油压越离散的程度越小，同步的贴闸越多，随之贴闸的可靠性也越高，反之亦然。

5 制动器的监测

如何让制动器在现场运行的安全没有故障，不仅要依靠合理的运行参数和做好现场的维护保养及使用，还需要依靠对其的进行实时监测，防止随时出现的故障。就国内现有的常规检测而言，检测力度和检测范围还远远不够，只能机器外部故障及损伤的作出简单的检测，而针对一些深于构造内部的损伤或因疲劳引起的零件效率降低甚至失效的问题，还不能很好的达到检测要求。因此，增强对制动器和液压传动装置工作的监测对整个矿井作业多的安全具有重要的意义。

国内常用监测方法有俩种：①PBM法：在极短的时间内，本方法就可以诊断出出例如蝶性弹簧断裂、闸瓦磨损、残压过高、油路不畅通和油缸受卡等故障，本方法是将该仪器与液压站油压制动阀的有效结合起来，使其具备监测制动力矩大小、监测闸瓦同步状态以、监测制动闸的空动时间以及闸瓦摩擦状态的功能。②补偿增压控制法：在现场运行中，为了避免盘形制动器制动力矩突然降低致使刹闸失灵的情况，采用盘形制动器来控制补偿增压，可以在极短时间内补偿制动力矩来达到及时刹车的目的，从而保证提升机工作可靠性。

6 结束语

盘式制动器以其具有制动力矩易调整、结构紧凑、通用性好、安全可靠性高等优点成为最为广泛地运用于煤矿提升机中的制动器类型。因此，了解、维护以及提高盘式制动器工作可靠性将有助于掌握设备的操作与运行规律，制定科学合理的维护制度，对矿井的安全生产提升有重要的实际意义。

参考文献：

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