燕子山礦液壓防爆提升機盤形閘的改進與應用

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燕子山礦液壓防爆提升機盤形閘的改進與應用

趙穎超

(大同煤礦集團 燕子山礦，山西大同037000)

摘要介紹了大同煤礦集團燕子山礦石炭系液壓提升機盤形閘在使用及定期檢修中出現的問題，直接影響了提升機的正常、高效使用。為此，該礦對盤形制動器進行了改進，如重新設計制造盤形閘專用緊固裝置方便拆裝，對連接軸薄弱受力處重新設計結構以增強其抗拉強度，為了方便Y形密封的安裝為活塞加工倒角等。改進后,盤形閘檢修過程比改造前少用6 h，盤形閘連接軸的使用壽命較原設備壽命延長約2～3倍，并且再也沒有發生過盤形閘突然打不開現象，提高了提升機閘板制動的靈活性和設備的開機率，確保了暗斜井提升的安全性，節約了設備使用成本，減輕了檢修人員的勞動強度。

關鍵詞液壓提升機；盤形閘；緊固裝置；連接軸活塞

收稿日期：2015-02-15

作者簡介：趙穎超(1984—)，男，河北張家口人，2009年畢業于中國礦業大學，助理工程師，主要從事煤礦大型設備的技術管理工作

中圖分類號：TD534+.1

文獻標識碼：B

文章編號：1672-0652(2015)03-0026-03

AbstractIntroduces hydraulic hoist disk brake existed the problems in use and maintain in the Datong coal mine group Yanzishan mine carboniferous,which directly affects the efficient use of lifting machine.Therefor, the disc brake in coal mine was improved, such as redesigns and made the disc brake for special fastening device convenient dismounting,and redesigns the structure of weak stress at the connection shaft to increase its tensile strength, in order to facilitate the installation of the y-shaped sealing for the piston machining chamfering.By Improving, the process of disc brake maintenance than less with 6 h before modification, and to extend the service life of disc brake the connecting shaft about 2 ~ 3 times than the original equipment, and has never happened in the disc brake suddenly can't open phenomenon,to increase the flexibility of the hoisting machine disc braking and the open probability of equipment, ensure the security of the dark inclined, save the cost of the equipment used, reduce the labor intensity of the maintenance staff.

大同煤礦集團燕子山礦石炭系提升機2007年由同煤集團工程處移交至該礦使用，采用洛陽礦山機械廠生產的單滾筒液壓防爆型提升機，其滾筒直徑2.5 m，配用2臺200 kW鼠籠式防爆電動機，最大提升能力24 t. 該礦采用的液壓防爆絞車相比于其它類型普通絞車具有顯著的優勢和應用前景。燕子山礦液壓提升機經過5年的使用，在多次的定期檢修及處理故障中，陸續對盤形制動器進行改進，解決了生產實際中遇到的諸多問題，改進后的盤形閘在拆卸、安裝及使用中都有明顯效果。

1液壓防爆絞車的優勢

液壓防爆絞車是將液壓傳動技術應用于絞車而研制的新型絞車，與其他類型的絞車相比，液壓防爆絞車具有以下特點：

1) 采用液壓傳動。與傳統的電氣防爆絞車相比，防爆問題容易解決，尤其在煤礦井下等有瓦斯或易燃氣體的環境中，防爆十分可靠。

2) 調速平穩。可無級調速，且能在最高速度范圍內的任一速度下穩定運行。

3) 結構緊湊。占地面積小，用于礦山井下，可節省大量開拓費用。

4) 操縱簡單。通常司機只用1個手柄就能控制絞車的加速、減速、制動及停車。

5) 液壓防爆絞車的調速及控制大部分采用液壓方式，電控簡單，容易實現防爆。

6) 制動安全可靠。液壓防爆絞車的減速通過液壓系統實現，用于制動的盤形制動器在正常運行時只起終點定位作用，制動力矩符合《煤礦安全規程》要求。

2盤形閘動作原理

盤形制動器也稱盤形閘，其作用原理是壓力油進入制動油缸時，壓縮蝶形彈簧，使活塞左移，在兩個圓柱彈簧力的作用下，滑套連同閘瓦左移，閘瓦離開制動盤，解除制動。當壓力油回油箱時，蝶形彈簧在彈性力作用下推動活塞右移，使滑套及閘瓦壓向制動盤，絞車制動。

2.1專用緊固裝置的改進

絞車的維護及維修有一定的特殊性，其所用的工具也是專用工具，在提升機盤形閘更換閘瓦的過程中，發現其隨機附帶扳手存在著受力方向單一，扳手本身厚度太薄(δ=4 mm鋼板)，形狀為半月形，在用扳手松調螺母時，卡子與調整螺母的凹槽接觸面積太小，且只有2個接觸面。工作人員操作時難以保證用力與調整螺母持續垂直，只要發生不垂直，卡子就會脫扣，并且在狹小的場地中容易出現用不上力的現象。有時為了取這樣的一個調整螺母就用1 h多，不但嚴重超出了設備的正常檢修時間，還對調整螺母及卡子都產生一定的破壞性，隨著檢修次數的增加，工具的使用壽命也在減少。

為了在今后的檢修中，更加及時、快速地打開調整螺母對盤形閘進行檢修，采用δ=20 mm厚的鋼板作為緊固裝置骨架，在骨架周圍均布6個M12的內螺栓孔，用來固定6個卡緊螺栓，卡死調整螺母對應的6個凹槽，以防止緊固裝置打滑脫落。緊固裝置設計2層階梯，第一層厚δ=18 mm，其上均布6個螺栓孔，第二層厚δ=2 mm，內徑小于第一層，主要用來卡住調整螺母，以防緊固裝置與調整緊固裝置外焊接2個把手，作為緊固裝置受力部分使調整螺母旋轉。另外，扳手采用δ=10 mm，寬22 mm的鋼板，方便延伸力臂。如果直接作用于扳手上的力不夠，還可以用1英寸鋼管延長力臂，減小作用力，達到快速省力的效果，也可以延伸力矩扳手，實現調整螺母緊固力數字化。螺母發生偏斜，影響拆裝，損壞螺紋，見圖1.

a) 調整螺栓示意圖　　　b) 外接套管示意圖

卡緊螺栓也經過特殊加工，主要解決了一般螺栓用于此場合一次后就會發生螺紋擠壓變形，導致螺栓無法正常取出的缺點。具體措施為：將下部螺紋全部抹除，在扳動調整螺母時，即使卡緊螺母頭因受力發生微小變形，也因為其表面光滑無螺紋能很好取出。緊固裝置改造前后示意圖見圖2.

a) 卡緊螺栓b) 改造前緊固裝置c) 改造后緊固裝置

圖2緊固裝置改造前后示意圖

2.2連接軸的改進

在對液壓提升機的例行檢查中，連續兩次發現了盤形閘其中1副閘盤有打不開的現象。在提升機運行時，提升或下放加、減速變慢達不到最大速度，并且輪轂溫度過高，該副閘板磨損較其它嚴重。經過仔細檢查，確定此現象為連接軸斷裂所導致，經過技術認定為連接軸在設計上存在一定的缺陷，如果不解決這一缺陷，其它5副閘盤也會出現同樣的故障，使盤形閘不起作用，提升機將無法起動，進而燒毀主電機，給石炭系提升帶來重大機電事故。具體改造如下：

連接軸的原設計為一般機械結構件的設計方式，在軸肩處加工了1個4×2的退刀槽。正是這個退刀槽的設計，導致了連接軸此處受力過大。而由于盤形閘的工件特性決定了連接軸將經常處于反復被拉升狀態。這種長期有周期地拉升經過一段時間就因零件彈性變形應力集中產生了疲勞現象，使連接軸在退刀槽處斷裂。

為了避免這種現象，采用了倒角結構代替退刀槽結構，使此拉桿軸基本成T字形。將軸肩處的退刀槽改為R0.5的倒角，使其在受力時起到1個應力分散的作用，不僅改變了軸的應力點過于集中現象，而且縮短了軸肩處的力臂，被動增大了所承受的作用力。連接軸改進前后示意圖見圖3.

該礦也將這一改進應用到其它閘盤上，經過一段時間的使用，該連接軸與使用相同時間的無改進連接軸對比，變形明顯減小。連接軸在加工時只需更換一次刀具即可實現，其壽命的增加和檢修次數的減少為企業帶來了顯著的效益。

2.3活塞的改進

在處理盤形閘故障過程當中需要拆卸盤形閘中的液壓件，更換完畢后，發現盤形閘存在嚴重漏油現象。經過分析并對比實際情況，確定為其中液壓活塞安裝的Y形密封和骨架密封在設計時沒有考慮到其特殊性，活塞邊角為直角設計，在裝配過程中很容易損壞密封的邊緣導致密封損壞，盤形閘漏油。

此設計缺陷致使更換盤形閘時，因為密封安裝的原因，需要進行多次密封件安裝、配件組裝、絞車試運行，且有漏油現象，重新拆卸安裝的過程中，打開盤形閘費時費力，做大量無用功。

a) 有退刀槽的連接軸　　　　　b) R=0.5的連接軸

經過分析，該礦對活塞進行了改進，經試驗效果良好，裝配過程中一次裝配成功率達100%. 具體操作是對活塞與Y形密封、骨架密封裝配的第一接觸面加工1個1.5×30°的倒角，這樣在裝配時兩密封的內徑大于活塞端部直徑，形成了1個間隙配合，使裝配能夠順利進行，同時也保護了2個密封內圈的完好性。改進后，檢修一次盤形閘由需要12 h到現在不到6 h就可全部檢修完畢，試車時沒有任何漏油現象發生。活塞改進前后示意圖見圖4.

改進前　　　　　　　　　改進后

3結論及經濟效益

1) 自行設計制作的緊固裝置具有結構簡單、受力均勻等特點，檢修人員在使用時也沒有因為場地原因出現失誤操作，減輕了檢修人員的勞動強度。

2) 倒角代替退刀槽結構，避免了連接軸斷裂事故，保證了提升機閘板制動的靈活性，保障了暗斜井提升的安全性。

3) 直角改為倒角結構，縮短了檢修盤形閘更換密封的時間，提高了密封的使用壽命。

4) 改進后，檢修時間縮短了約3/5，檢修質量也得到了保證，提高了設備的開機率。

5) 減少了盤形閘連接軸、緊固裝置及密封等零配件的消耗量，節約了設備使用成本。

Improvement and Application on the Hydraulic Disc Brake of

Explosion-proof Hoist in Yanzishan Coal Mine

ZHAO Yingchao

Key wordsHydraulic hoist;Disc brake;Fastening device;The connecting shaft piston