煤礦提升機盤形制動器安全制動影響及解決方案研究

莊永尚 李鑫芝 陳韋龍

摘要：盤形制動器作為煤礦提升機的安全制動裝置，在實際使用過程中存在的問題，會對煤礦提升機安全運行帶來一定的影響。為此，本文首先分析煤礦提升機制動系統中的盤形制動器在實際運行過程中存在的問題，其次提出相應的解決方案，以供參考。

關鍵詞：煤礦；盤形制動器；制動盤

DOI：10.12433/zgkjtz.20231940

近年來，隨著煤礦井下開采深度的增加，對提升機的性能要求越來越高。為確保提升機在運行過程中平穩制動，相關人員對盤形制動器進行了廣泛研究，并取得了一定成效。但在實際運行過程中仍存在一些問題，本文針對這些問題提出了相應的解決方案。

一、盤形制動器簡介

盤形制動器是煤礦提升機安全制動的重要裝置，在使用過程中會產生一定的制動效果，需要相關人員深入研究。

盤形制動器具有以下特點：第一，制動盤材料主要為碳鋼或鑄鐵，摩擦副為盤式制動器。第二，制動盤表面通常會涂有一層金屬粉末，具有良好的耐腐蝕性。第三，盤形制動器能適應不同的制動盤直徑，從而提高制動性能。

在實際使用過程中，盤形制動器主要存在以下問題：第一，由于摩擦副表面的金屬粉末容易在摩擦過程中脫落，造成制動盤表面出現裂紋，影響使用壽命。第二，由于盤形制動器的摩擦副存在磨損現象，制動器在運行過程中產生熱量，造成制動盤表面溫度過高，導致制動性能下降。第三，由于盤形制動器的制動效果與設計標準不符，導致煤礦提升機發生意外事故。

二、煤礦提升機盤型制動器安全制動影響與解決方案

（一）制動過程分析

提升機對制動力矩的要求為3～6t/s。為了確保提升機平穩制動，可將其分為減速階段與減速停車階段。在第一階段的減速制動過程中，制動力矩為2t/s，如果不進行任何操作，將會延長制動距離。在第二階段的減速制動過程中，摩擦片的制動力矩為3t/s，制動盤上的摩擦力會使摩擦片發生移動。與此同時，由于摩擦片與摩擦盤之間出現相對滑動現象，會導致制動力矩降低。

（二）影響制動效果的因素

制動效果會直接影響煤礦提升機的安全運行。要想提升機安全運行，必須確保制動系統正常工作，其影響因素包括：

第一，制動器自身的因素。制動盤、制動彈簧等配件都會直接影響制動器的制動效果。煤礦提升機盤型制動器自動效果的影響因素還包括以下幾點：首先，溫度因素。溫度會使材料融化，導致摩擦副磨損加劇。因此，當煤礦提升機盤型制動器的制動效果受到溫度影響時，需要采取措施。其次，磨損情況。磨損會增加摩擦副之間的間隙，影響提升機盤型制動器的制動效果，因此需要定期檢查和維護制動系統，確保其正常工作，減少磨損。再次，氣體泄漏。氣體會通過密封墊和制動環等部件泄漏到空氣中，降低制動效果。最后，其他因素。例如，零部件磨損或損壞、制動壓力不足或過高等，需要及時更換或維修零部件，確保其正常工作。

第二，溫度因素。溫度是影響提升機盤型制動器自動效果的最重要因素之一。當溫度升高時，制動器的油壓也會升高，但如果溫度過高，會導致油膜破裂，影響制動器的制動效果。

第三，油壓、油質量、油量等。如果油壓、油質量較差，會影響制動器的正常工作；當制動頻率過高時，會導致油壓不足，因此需要適當降低自動效果。當潤滑不足時，盤型制動器的油膜可能不夠牢固，影響制動效果，需要適當增加潤滑次數和時間。同時，綜合考慮多種因素的影響，確保盤型制動器的制動效果達到最佳狀態。其中，油液濃度是影響提升機盤型制動器自動效果的重要因素。如果油液濃度不夠，導致制動器液壓壓力不足。油液中的雜質堵塞液壓泵的進油孔或其他零部件，液壓系統出現問題，影響自動效果。當溫度升高時，油壓也會隨之升高。另外，制造工藝對自動效果的影響也不可忽視。需要注意的是，油質量只是一個因素，并不能完全決定制動器的制動效果。在使用油時，要根據說明書的要求定期更換，確保油的質量和使用效果。

第四，制動裝置與負載。煤礦提升機盤型制動器制動效果的影響因素有很多，包括制動裝置和負載兩個方面。煤礦提升機盤型制動器的自動效果會受到制動裝置的影響。如果制動裝置的工作狀態良好，提升機盤型制動器的自動效果較好。當盤型制動器的制動力過大時，會增加煤礦提升機的振動和噪音，影響到礦井下的工作環境。如果制動裝置與負載之間存在較大差異，就會產生較大的沖擊力矩和沖擊電流，影響制動器的正常工作，因此，必須保證制動裝置與負載之間保持平衡。

（三）盤形制動器使用過程中存在的問題及解決方案

第一，盤形制動器制動時，會出現制動力矩與制動器安裝面不一致的情況，本身又是一個整體結構，因此很難確保制動力矩的準確性。同時，由于在制動時不能有效利用摩擦副之間的摩擦力，因此實際的制動效果并不理想，給煤礦提升機運行帶來一定影響，引發安全事故。針對該問題，適當調整盤形制動器，提高制動效果。第二，由于提升機需要頻繁進行制動操作，會不可避免地導致摩擦副磨損，影響煤礦提升機的運行，導致制動效果降低，因此，必須更換磨損嚴重的制動盤，提高制動效果。第三，由于盤形制動器是一個整體結構，如果不能確保安裝質量，很難確保性能，所以要加強對安裝質量的控制。

（四）制動器的優化方案

1.優化制動盤厚度

煤礦提升機盤形制動器是一種常用的機械制動裝置，可以使船只、飛機、汽車等機械設備停止運行。在煤礦提升機盤形制動器中，制動盤是一個關鍵的部件，會使船只、飛機、汽車等機械設備停止運行。通過分析摩擦材料與制動盤厚度之間的關系，得出制動盤厚度對制動效果的影響較大。因此，通過優化制動盤厚度提升盤形制動器的制動效果。為了提高煤礦提升機盤形制動器的安全性能，可以優化制動盤的厚度，具體方法是：第一，選擇合適的制動材料，例如，銅、鋼或鋁合金，提高制動盤的強度和耐磨性。第二，采用數控機床加工合適的制動盤厚度，并進行熱處理和表面處理，提高質量和可靠性。第三，確定合適的制動盤厚度，固定盤形制動器的結構和尺寸，滿足不同的工況和安全需求。第四，定期檢查制動器的性能和安全裝置，確保其正常工作。如果發現問題，應及時更換制動盤或進行維修。總之，煤礦提升機盤形制動器優化制動盤厚度可以提高煤礦提升機的安全性能，提高生產效率和安全性。

2.改善摩擦材料

煤礦提升機盤形制動器是一種廣泛應用于提升機的安全制動裝置，它通過對制動輪施加外力使其轉動，實現安全制動的目的。安全制動的關鍵是選擇合適的摩擦材料改善摩擦性能。為進一步提高制動器的制動效果，可以選擇具有較高導熱性能的材料作為摩擦材料。使用石墨烯作為摩擦材料可以有效降低制動器工作溫度，提升抗腐蝕性能，延長使用壽命。常用的摩擦材料包括鋼帶、纖維、橡膠等。其中，鋼帶和橡膠的摩擦性能較好，但需要定期維護。建議使用一些新型材料，例如，陶瓷、金屬等，它們具有更高的摩擦性能和穩定性，可以較好地保護制動器表面。

在煤礦提升機的盤形制動器中，應根據提升機的不同高度、重量和負載等因素，選擇適合的摩擦材料。例如，在較低高度下，選擇鋼帶作為安全制動材料；在較重負載下，選擇橡膠作為改善摩擦性能的材料；在較高高度下，選擇鋼帶和陶瓷作為安全制動材料。選擇合適的摩擦材料可以提高制動器的安全性和可靠性，延長提升機的使用壽命。

3.改進結構設計

根據相關研究表明，在摩擦系數相同的情況下，新型盤形制動器與傳統盤形制動器相比，制動盤的磨損情況更為嚴重。為此，可以通過優化制動盤結構設計改善磨損情況。傳統的盤型制動器存在磨損快、壽命短等問題，因此需要改進和優化。改進的結構設計包括：第一，采用多個摩擦結構，提高制動器的使用壽命和可靠性。傳統的盤型制動器采用一個摩擦副作為主要摩擦副，但多個摩擦副可以降低磨損速度，延長使用壽命。第二，增加緩沖結構，提高制動時的平穩性。傳統的盤型制動器采用一個緩沖器實現平穩制動，但多個緩沖器會增加成本。第三，增加安全裝置，提高制動時的安全性。傳統的盤型制動器只能實現對提升機的制動保護，但多個安全裝置可以全面保護提升機，提高安全性。第四，采用多層復合結構，提高制動器的抗熱衰減能力。傳統的盤型制動器采用單層或兩層制動盤，但多層復合結構可以增加摩擦力，提高制動效果。第五，采用智能控制系統，提高制動效率和穩定性。傳統的盤型制動器采用機械控制方式，但多個機械控制元件會增加系統的復雜程度，影響系統控制精度和穩定性。因此，煤礦提升機盤型制動器安全制動改進結構設計需要綜合考慮多種因素，包括摩擦副、緩沖結構、安全裝置、抗熱衰減能力等方面。在設計過程中，要充分考慮實際的應用需求和技術發展趨勢，以提高安全性和可靠性為目標進行設計和優化。

4.閘瓦間隙

煤礦提升機盤型制動器安全制動閘瓦間隙是指閘瓦與制動盤之間的距離，應根據提升機的具體情況進行調整，保證安全運行。一般情況下，閘瓦與制動盤的間隙應在0.05mm以內，但也會因使用情況而異。安全制動閘瓦間隙的選擇，有如下要求：調整時，必須使制動器在使用過程中的自由行程達到最小值；當制動閘瓦與制動盤的間隙為0.5mm時，自由行程不小于1mm；當自由行程在0.5～2mm之間時，制動閘瓦與制動盤間隙應符合規定。當閘瓦的實際工作位置不在自由行程范圍內時，應進行調整。調整方法是：將制動盤和制動閘均置于自由行程內，然后將兩塊閘瓦同時壓入，使兩者之間的間隙等于2mm。調整閘瓦時，應松開所有螺栓，并將其保持在適當位置上。為了防止閘瓦損壞和保證安全制動，必須經常檢查閘瓦的磨損情況。當發現閘瓦磨損不均勻、閘瓦鼓起或有裂紋時，應及時更換。在更換制動器時，必須檢查制動器的摩擦襯墊、制動裝置的摩擦襯墊和液壓控制機構的壓力是否符合規定；在新舊制動器安裝前，應檢查摩擦襯墊是否損壞；安裝后按規定調整。

5.制動器智能監測

盤型制動器在制動系統中占有重要地位，它是汽車安全行駛的重要保障。制動系統中的制動鼓和制動盤通過摩擦產生壓力，壓力傳遞到制動蹄，使車輪產生制動力矩，導致車輛停止運行。目前，汽車上使用的制動器有盤式、鼓式和摩擦式三種，其中以盤式制動器應用較廣泛。

盤型制動器因其結構簡單、制動靈敏、維修方便等特點，廣泛應用于汽車上。現在汽車上的盤式制動器主要有鼓式和摩擦式兩種。鼓式制動器通過在制動盤與摩擦片之間增加一塊鼓形凸臺，會增大摩擦片與制動盤接觸面積，從而提高制動效能。但由于鼓形凸臺的存在，導致盤形制動器摩擦片產生“爬行”現象。因此，需要進行實時監測，采用盤型制動器監測系統，當出現“爬行”現象時及時發現并預警，預防事故的發生。

在智能監測系統中，能將傳感器的誤差降低到1%?？梢栽诒P形制動器中安裝傳感器，在制動器工作過程中通過感受壓力，實現準確的數值傳達。在制動過程中，根據傳感器傳輸的數值設定監測狀態，將煤礦提升機盤型制動器的故障狀態用F表示，正常狀態用A表示，在智能監測的終端上顯示的相應煤礦提升機盤形制動器狀態就會更加直觀。

三、結語

綜上所述，要提高盤形制動器的制動效果和制動盤磨損程度，首先，應提高對盤形制動器的重視程度；其次，做好制動盤和制動器的日常維護工作；最后，選擇合適的制動器，定期檢查和維護。只有這樣，才能不斷提高盤形制動器的制動效果，確保煤礦提升機的安全運行，從而為煤礦企業創造更大的經濟效益和社會效益。

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作者簡介：莊永尚（1986），男，山東省龍口市人，本科，助理工程師，主要研究方向為礦山機電；李鑫芝（1987），男，山東省龍口市人，本科，助理工程師，主要研究方向為采礦工程；陳韋龍（1987），男，山東省龍口市人，本科，工程師，主要研究方向為礦山機電。