1前言
礦井提升設(shè)備的主要任務(wù)是沿井筒提升煤炭、矸石，下放材料，升降人員和設(shè)備，所以礦井提升設(shè)備是聯(lián)系井下與地面的重要設(shè)備，是聯(lián)系井上下的咽喉。保證礦井提升設(shè)備安全可靠的工作關(guān)系到人員安全和設(shè)備的安全，故我們有必要對(duì)礦井提升設(shè)備進(jìn)行安全性分析。
為了保證提升系統(tǒng)安全可靠工作，按照《煤礦安全規(guī)程》提升系統(tǒng)有防止過卷裝置、防止過速裝置、過負(fù)荷和欠壓保護(hù)裝置、限速裝置、深度指示器失效保護(hù)裝置、閘間隙保護(hù)裝置、松繩保護(hù)裝置、滿倉(cāng)保護(hù)裝置、減速功能保護(hù)裝置，這些保護(hù)發(fā)生作用最終得到安全停車的最后保障是制動(dòng)閘安全可靠的安全制動(dòng)工作。所以，制動(dòng)閘安全可靠是提升機(jī)安全可靠運(yùn)行的最后保證，也是提升機(jī)安全可靠運(yùn)行的基本保證。下面我們就主分析一下提升機(jī)制動(dòng)閘。
現(xiàn)在我國(guó)提升機(jī)制動(dòng)閘主要有兩種類型，塊閘制動(dòng)系統(tǒng)和盤閘制動(dòng)系統(tǒng)。塊閘制動(dòng)系統(tǒng)的不足之處在于產(chǎn)生的制動(dòng)力較小，制動(dòng)效果差，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，經(jīng)過的環(huán)節(jié)多，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)考察閘瓦和制動(dòng)輪同心度都不是太好，且有效接觸面積一般較小，近幾年因使用該類型制動(dòng)系統(tǒng)，已發(fā)生過多次提升安全事故。部分單位已率先要求淘汰塊閘制動(dòng)系統(tǒng)，本人也建議淘汰塊閘制動(dòng)系統(tǒng)。下面主要分析一下盤形制動(dòng)系統(tǒng)。
2?盤形制動(dòng)系統(tǒng)故障分析
2．1制動(dòng)系統(tǒng)主要測(cè)試內(nèi)容及要求
《煤礦機(jī)電設(shè)備完好標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定盤形閘制動(dòng)系統(tǒng)瓦間隙一般為1~1.5mm，最大不得超過2mm；安全制動(dòng)時(shí)空動(dòng)時(shí)間不得0.3s；豎井提升時(shí)無論工作閘或保險(xiǎn)閘工作時(shí)其制動(dòng)力矩不得小于最大靜負(fù)荷力矩的3倍；調(diào)繩時(shí)作用到單滾筒上的制動(dòng)力矩不得小于該滾筒所懸吊負(fù)荷力矩的1.2倍；正在使用中的制動(dòng)盤偏擺量≤1mm，新安裝的制動(dòng)盤偏擺量≤0.5mm；對(duì)于安全制動(dòng)減速度，上升提重載時(shí)，下放重載時(shí)。其它還包括“液壓站性能”、“閘瓦磨損及與制動(dòng)盤接觸情況”、“主軸竄動(dòng)量”等。
2．2引起盤形閘制動(dòng)失效的因素
2.2.1制動(dòng)力矩不足
制動(dòng)力矩可用下式表示：
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式中：－每個(gè)閘瓦作用于制動(dòng)盤上的正壓力，N；
－閘瓦與制動(dòng)盤之間的摩擦系數(shù)；
－制動(dòng)盤平均摩擦半徑，m；
－制動(dòng)盤閘上的個(gè)數(shù)。
從上式可以看出，提升機(jī)安裝好后，其制動(dòng)盤摩擦半徑和閘瓦個(gè)數(shù)是確定的，因而制動(dòng)力矩主要與作用在制動(dòng)盤上的正壓力和閘瓦與制動(dòng)盤之間的摩擦系數(shù)有關(guān)，而正壓力可用下式表示：
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式中：－碟形彈簧的剛度，N/m；
－彈簧在制動(dòng)器無液壓油時(shí)的預(yù)壓量，m；
－盤形閘中活塞運(yùn)動(dòng)阻力，N；
－盤形閘中殘壓，Pa；
－盤形閘中油缸面積，m2。
由公式可見，影響制動(dòng)力矩的主要因素有彈簧的預(yù)壓量、閘瓦間隙、碟形彈簧的剛度、活塞運(yùn)動(dòng)阻力、盤形閘中的殘壓、閘瓦與制動(dòng)盤之間的摩擦系數(shù)等，現(xiàn)分析如下：
2.2.1.1彈簧預(yù)壓量和閘瓦間隙
彈簧預(yù)壓量直接決定著閘瓦作用于制動(dòng)盤上正壓力的大小，制動(dòng)器在運(yùn)行一段時(shí)間后，閘瓦由于磨損將使得閘瓦間隙變大，碟形彈簧預(yù)壓量將隨著閘瓦間隙的增大而減小，制動(dòng)力也隨之減小。因此，閘瓦磨損的本質(zhì)是彈簧預(yù)壓量減小，并通過閘瓦間隙反映出來，閘瓦間隙將決定制動(dòng)力矩的大小。
2.2.1.2碟形彈簧疲勞或斷裂和壽命
施加于制動(dòng)盤上的正壓力是依靠碟形彈簧儲(chǔ)積的壓力勢(shì)能產(chǎn)生的。碟形彈簧在頻繁使用中由于金屬的疲勞現(xiàn)象引起使用應(yīng)力即剛度急劇下降，致使制動(dòng)力有較大的變化。由于盤形閘中碟形彈簧數(shù)量較多，一旦有一片碟形彈簧損壞，將會(huì)使整個(gè)制動(dòng)器失去制動(dòng)力。因此碟形彈簧是影響盤形閘能否正常工作的重要因素。
據(jù)設(shè)計(jì)資料介紹，提升機(jī)的雙盤形閘彈簧的使用壽命是按5×105循環(huán)次數(shù)設(shè)計(jì)的。在使用中應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際情況確定彈簧的使用壽命。可按下式計(jì)算：
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式中：－每年工作時(shí)間數(shù)，單位小時(shí)(h)；
－每小時(shí)提升次數(shù)； －每提升一次松閘次數(shù)。
2.2.1.3活塞卡缸
由于盤形閘在制動(dòng)過程中，活塞與液壓缸之間、筒體與制動(dòng)器之間的摩擦以及卡缸等原因使得運(yùn)動(dòng)阻力比理論值大，在其它影響因素不變的情況下，運(yùn)動(dòng)阻力的增大將導(dǎo)致制動(dòng)力矩的降低，若出現(xiàn)卡缸將使盤形閘制動(dòng)完全失效。
2.2.1.4工作腔殘壓
如果油質(zhì)差或被污染等因素使油路不暢或堵塞，將出現(xiàn)制動(dòng)器中油液不能完全回到油箱，從而使制動(dòng)器工作腔內(nèi)的殘壓較大。由于盤形閘是靠油液壓力松閘和碟形彈簧力制動(dòng)的，殘壓的增大將使制動(dòng)力矩降低。若出現(xiàn)油路堵塞，制動(dòng)器中的油液不能回油，使碟形彈簧儲(chǔ)存的能量無法釋放，從而導(dǎo)致盤形閘制動(dòng)失效。
2.2.1.5閘瓦摩擦系數(shù)過低
閘瓦摩擦系數(shù)通常認(rèn)為是一個(gè)常數(shù)，實(shí)際上不同的提升速度、溫升、正壓力對(duì)摩擦系數(shù)有不同的影響，另外閘瓦和制動(dòng)盤若被污染或閘瓦材質(zhì)差及閘瓦過熱，則摩擦系數(shù)將大降低，嚴(yán)重時(shí)將會(huì)使制動(dòng)失效。
2.2.1.6制動(dòng)盤偏擺度
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由于制動(dòng)盤本身誤差、安裝誤差、主軸軸向游隙及支撐系統(tǒng)誤差，制動(dòng)盤存在偏擺，使幾副閘不能同時(shí)作用或在一副閘中單面先接觸。制動(dòng)盤偏擺度過大，使閘瓦與制動(dòng)盤不能很好地貼合且接觸面積減小，并使閘瓦間隙不均勻，造成制動(dòng)力不穩(wěn)定并加劇提升機(jī)滾筒軸向受力，從而造成提升機(jī)運(yùn)行不穩(wěn)定和疲勞損壞，同時(shí)加劇制動(dòng)器內(nèi)碟形彈簧的疲勞。反之，制動(dòng)力的不穩(wěn)定和軸向力又加劇制動(dòng)盤的變形，使其偏擺度加大，可見制動(dòng)盤偏擺度將影響到制動(dòng)力矩。
