礦井提升機盤式制動器故障分析與應對措施

孫陽陽

（山西地寶能源有限公司，山西太原030045）

礦井工作具有一定的危險性，隨著開挖深度的逐漸加深，井下作業區遠離地面，各種人員及物料的運輸需要借助機械設備來完成。在礦井提升系統中，盤式制動器的安全運行直接影響著礦井的生產安全，如若盤式制動器出現任何故障，則會影響井上、井下間各物質的運輸，嚴重的情況下，可能會導致煤礦開采停工。為此，煤礦企業相關人員需要注重對盤式制動器各種故障的分析，依據分析結果尋找解決策略。

1 礦井提升機盤式制動器相關介紹

1.1 制動器原理及特點

（1）原理。盤式制動器中的制動系統可以通過液壓站向制動器提供壓力油，以此驅動提升機運轉。在盤式制動器運轉時，依據礦井施工情況，液壓站會通過適當調整壓力的方式，致使制動器產生的制動力與其相反，當出現故障問題時，制動器產生的壓力會轉變為殘壓，此時盤式制動器會最大限度地利用所產生的制動力制動停車，盤式制動器結構圖如圖1所示。

圖1 盤式制動器結構圖

（2）特點。盤式制動器的作業面較平，且具有兩面傳熱的功能，其最大的特點是具有較為穩定的制動效能，在運轉過程中的圓盤旋轉冷卻速度快，可有效防止制動器出現變形的問題[1]。同時，盤式制動器結構簡單，具有自動調整制動間隙的功能，日常維修較為便利。

1.2 制動器的應用優勢

優勢：①制動面平整，結構緊湊，自由通風效果良好，且具有較好的傳熱性能，安裝過程中有助于確保閘瓦承載處于最佳狀態。②閘瓦、閘盤間的壓力分布均勻，二者發熱時可使得制動面逐漸趨于平整。③制動器表盤上的伸縮縫寬度適中，升溫能力較強，通風結構合理。同時，閘盤軸向熱伸長較小，致使閘塊空隙縮小。④盤式制動器的制動力距離能夠調節，且可調節的范圍較大，操作較為簡單。⑤制動器中的制動系統動作迅速、反應速度靈敏，空行程偏小，具有較好的通用性，在盤式閘數量發生改變的情況下，能夠滿足絞車的制動要求。⑥盤式制動器運轉時的安全性能較高，在礦井中的應用具有較高的可靠性。部分盤式閘因故障而失靈時可自動施閘，且其余盤式閘可正常運轉。提升機盤式制動器見圖2。

圖2 提升機盤式制動器圖

2 礦井提升機盤式制動器故障分析

2.1 碟形彈簧故障

碟形彈簧故障主要表現在其安裝與應用過程中，一方面，碟形彈簧的表面為凹凸狀，工作人員在對其進行安裝的過程中，容易將凹凸面的安裝方向弄錯。碟形彈簧的安裝方向固定，如若工作人員將其方向安裝錯誤，致使碟形彈簧的變形度較小，又或者是無任何變形現象，則會導致制動器失效。正確地安裝方向是其凹凸面相對應，且成對安裝，最靠近碟形彈簧蓋的端點處可使用單片，有助于碟形彈簧的變形程度達到最大化。另一方面，碟形彈簧使用有誤，相同規格的碟形彈簧，其厚度會有所不同，安裝不同厚度的碟形彈簧可使得制動器頂端與低端間距的誤差在0.8～1mm，誤差偏大會影響制動器的運行效果[2]。碟形彈簧見圖3。

圖3 碟形彈簧圖

2.2 閘盤污染故障

閘盤污染故障的主要表現有三：第一，制動器油缸泄漏造成閘盤被污染，致使摩擦系數下降，該表現在制動器運轉過程中最為常見；第二，油管漏油造成閘盤被污染，長時間的運行會使得油管出現老化或者是破損的問題，維修與更換不及時，便可出現漏油現象，如若油管內壓力較大，則會有大量油量漏出，加重閘盤被污染的程度，長此以往，可能引起重大的盤式制動器安全事故；第三，盤式制動器運行過程中，提升機的鋼絲繩所夾帶的油污會飛濺至閘盤之上，污染閘盤。

2.3 閘間隙超標故障

依據我國制定的《煤礦安全規定》，盤式制動器的閘瓦、閘盤之間的間隙應小于2mm，如若間隙超過2mm，則制動器會自動報警并閉鎖下次開車,針對于該故障的介紹以葛泉礦葛泉井主井提升機盤式制動器應用為例，該提升機的彈簧總壓縮量為9.8mm，油壓開閘力為45.1kN[3]。設X為最大靜負荷力矩，Y為制動力矩，k為碟簧剛度，x為碟簧變形量，kx為碟簧力，常規情況下Y/X≥3，當制動力值為36kN 時，間隙值為2mm，Y/X=3；當制動力值為40.5kN 時，間隙值為1mm，Y/X=3.4[4]。由此可知，盤式制動器閘瓦、閘間之間的間隙具有一定范圍，超出范圍則會引起閘間隙超標故障。

2.4 盤形閘設計故障

盤式制動器在運行過程中，故障問題在所難免，故障頻發的原因與制動器盤形閘及附件設計缺少科學性有關。盤式制動器的運行涉及多種設備構件，如若因設計不科學而導致油缸后移、油泥堵塞等問題的出現，又或者是基礎構件安裝錯誤等，其盤形閘可能會優先出現故障，影響制動器的正常運行。除此之外，如若盤式制動器的活塞設計缺少科學性，則其制動力的距離會縮短，制動時閘瓦與滾筒制動盤之間會出現間隙，此時制動器的制動力應當為零。制動器中設有碟形彈簧構件，其變形后所產生的彈力可轉化成為制動正壓力，解決制動力距離不足的故障。

3 礦井提升機盤式制動器故障解決

3.1 加強監測制動正壓力

針對制動正壓力的監測方法分兩種，一種是直接測量法，即通過傳感器碟簧座的安裝，對碟形彈簧的變形性能進行測量。傳感碟簧座的外部構造有內、外凹槽，其中外凹槽內部設有碟簧，內槽里面的圓周設有應變片，蝶形彈簧的彈力以及變形程度均是由應變片的變形量進行的監測，此種監測屬于動態監測，制動器運轉時，閘盤所受的制動正壓力值與碟形彈簧力值相同，以此測量出制動力距。另一種是間接測量法，制動正壓力值由液壓缸的油壓計算得出。根據位移傳感器與油壓，測量繪制完成油壓曲線與閘間隙曲線，并觀察、計算得出抱閘壓油及開閘壓油，隨后依據蝶形彈簧確認制動正壓力值。

3.2 加強盤式制動器維修

礦井施工中，隨著地下煤礦開挖深度的逐漸加深，施工過程中施工人員及施工物料的運送難度增加，此時需要提升機盤式制動器提供幫助。盤式制動器主要是由液壓控制，基本的零部件包括分泵、制動鉗、制動盤以及油管等，具有重量輕、構造簡單、散熱快以及調整便利等特點，長時間的運行會產生一定損耗，需要工作人員注重日常維修，利用先進的動態監測系統對氣閘間隙與制動正壓力進行實時監測，依據監測結果定期開展檢修工作，工作具體內容包括更換蝶形彈簧片與密封件、調整間隙以及緊固防旋轉螺釘等，有助于延長盤式制動器的使用壽命，提高其運行安全[5]。

3.3 加強閘間隙監測管控

針對于盤式制動器閘間隙的監測，常用的監測設備是電渦流非接觸位移傳感器，該設備的應用可將閘間隙的監測誤差控制在2%以內，設備安裝的具體位置需要與合閘時探頭的初始位置相距5～8mm，如若超出或者是低于此范圍，則監測系統會自動開啟報警功能。盤式制動器在礦井中的應用具有嚴格的規定與要求，其閘瓦、閘盤之間的間隙范圍應控制在1.2～1.5mm，如若二者之間的間隙超出該范圍，則會對制動器的制動力距離產生不良影響，致使制動力距離縮短[6]。

3.4 注重改進制動器結構

礦井施工中，盤式制動器的使用需要依據現場實際施工情況，對其內部各構件進行適當調整。例如，利用增加活塞凹臺法，擰緊定螺栓，確保活塞和制動液壓缸之間留有空隙，此時的碟簧彈片處于未壓縮狀態，表示盤式制動器運行正常。結構形式改進法，操作簡單，費用偏低，應用經濟實惠，有助于盤式制動器部分故障的解決。

4 礦井提升機盤式制動器實驗案例

（1）實驗目的：主要是對后置盤式制動器性能的測量，實驗過程中記錄不同控制壓力下，后置式制動器閘間的運行軌跡，計算出其形成差值以及制動力矩，以此確保盤式制動器安全運行。

（2）實驗設備：提升機系統平臺、操作臺、液壓系統、電機控制開關以及制動器裝置等。

（3）實驗過程：首先，當盤式制動器在自由狀態下時，調整其比例溢流閥，通過逐漸增加供油壓力的方式，讀取壓力值；其次，將液壓站供油壓力調至7.4MPa，10min 后觀察制動器是否出現漏油故障；最后，將液壓站供油壓力調整至6.2MPa，此時蝶形彈簧被壓縮，閘間出現后移，測量制動器性能。

通過實驗可知，當油壓設計值為6.2MPa時，盤式制動器閘瓦的行程差值較大，提升機盤式制動器在運行過程中出現的各類故障問題，如前置油缸后置，會對后置盤式制動器的運行性能產生不良影響，需要礦井人員引起重視。

5 結束語

礦井提升機盤式制動器的應用，影響著煤礦生產各環節的順利推進。為此，盤式制動器具有“礦井咽喉”之稱，如若在人員或物料運輸中盤式制動器突然出現故障，則可能會引發嚴重的墜罐事故，危害礦井人員生命安全，增加煤礦企業的經濟損失。常見的盤式制動器故障有碟形彈簧故障、閘盤污染故障、閘間隙超標故障以及盤型閘設計故障等，需要煤礦企業通過加強監測制動正壓力、加強盤式制動器維修、加強閘間隙監測管控以及注重改進制動器結構等措施給予解決。