民营科技２０１６年第１期 科技论坛 多绳摩擦式矿井提升机机械制动装置 穆慧芳 （山西省潞安职业中等专业学校，山西长治０４７５０６） 摘要：目前许多煤矿矿井已经转向中、深部开采，矿井提升设备作为煤矿的关键设备，在矿井机械化生产中占有重要地位。制动 器是提升机（提升绞车）的重要组成部分之一，直接关系着提升机设备的安全运行。 关键词：提升机；盘式制动器；液压传动 １ 多绳摩擦式矿井提升机的机械制动装置 盘式制动器除需要满足安全规程对它的要求外，在结构设计 矿井提升机的制动装置，通称制动器，是提升机一个非常重 时还应考虑以下几点： １）制动时的摩擦力不应传递到活塞和油缸上，以免损伤活塞 要的组成部分。制动器由执行机构和传动机构两部分组成，执行 机构直接作用于制动轮或制动盘上产生制动力矩的部分，按其结 和油缸。在结构上闸瓦和衬板以及固定闸瓦和衬板的筒体不应和 构可分为盘式制动器和块式制动器等。传动机构是控制并调节制 动力矩的部分，新型号提升机采用油压盘式制动系统，旧型号提 升机采用油压或气压块式制动系统。随着多绳提升机及矿井提升 制动控制的发展，提升机的制动装置，既要求结构紧凑、重量轻、 安全可靠，也要求不仅仅作为简单的控制开车和停车机构，还应 是提升机自动调节系统中的一个调速机构。盘式制动装置就是在 这种生产需要的推动下发展起来的，并且已成功地应用与多绳 ＪＫＭ系列矿井提升机。 １．１制动系统的作用 保证提升容器按给定的状态运动，并在需要的位置制动—— 作制动；在可能造成事故的不正常丁作状态下，紧急制动以保 障人员和设备的安全——紧急制动；更换水平调节绳时，制动活 卷筒。 工作制动、紧急制动都可用手动或自动。手动操作时，由司 机；自动操作时，紧急制动由提升设备的保护装置进行，工作制动 由行程调节器进行。 １．２制动系统的要求 活塞刚性连接，以保证活塞除受轴向力作用外，不承受其他方向 的外力作用，而且闸瓦和衬板所受的摩擦力应经过简体直接传递 到支座上，这就要求简体和支座直接接触并应有相应的配合精 度，简体和支座要有足够的强度和刚度。为保证油缸不放生变形， 简体和油缸不应接触，而要留有足够的间隙。 ２）调整闸瓦间隙和更换闸瓦方便，特别是在调整闸瓦问隙 时，不应改变碟形弹簧原来的状态。 ３）各密封处必须密封可靠，并有渗漏油回路。 ＪＫＭ矿井提升机的盘式制动器如图２所示。它是由两个结构 完全相同的制动油缸组件组成的。制动油缸都用高强度螺栓紧固 在支架 ，整个制动器经过垫板用地脚螺钉同定在基础Ｉ 。一个 制动器南油缸、活塞、缸盖、闸瓦，带衬板的简体、连接轴、碟形弹 簧套，碟黄垫、连接螺栓、调整螺母、制动器体等组成。衬板两侧开 有燕尾槽，闸瓦可沿槽插入并用粘结剂粘牢，为了防止在运动中 闸瓦从槽中跑出，在衬板上下均设压板，它是用螺栓固定在衬板 上的。活塞与连接轴又是用连接螺栓连为一体的，这样只要活塞 运动就可带动连接轴、筒体、闸瓦一起在制动器体内移动。油缸与 １）提升机除有制动装置外，还装有定车装置，以便在调整卷 活塞间均采用了ＹＸ型密封圈进行密封。油缸与调整螺母之间是 筒位置时使用。 间隙配合，制动器体与调整螺母之间使用螺纹连接，旋转调整螺 ２）全部制动力矩Ｍ 不得小于提升机最大设计静载荷所需要 母即可调整闸瓦间隙。油缸盖使用螺栓拧紧在油缸上的。为防止 转矩的３倍，即：Ｍ ３Ｍ 。 粉尘进入，整个制动油缸组件用后端盖密封。 ３）一副制动器的制动力矩Ｍ应大于调绳力矩Ｍ 的１．２倍， 即：Ｍ １．２Ｍｊ 。 ４）紧急制动时，对于提升重物，减速度必须小于５ｍ／ｓ２，对于下 放重物，减速度应大于１．５ｍ／ｓ 。 ５）对于摩擦轮式提升机，紧急制动时的减速度不应使钢丝绳 在摩擦轮上产生滑动。 ６）紧急制动闸必须采用配重式或弹簧式的制动装置。 ２盘式制动器的结构及布置 盘式制动器与一般常见的块式制动器不同，它是沿制动盘轴 向产生制动力，而块式制动器是沿径向布置于制动盘周边上的。 为使制动盘不产生附加变形，主轴不产生附加轴向力，盘式制动 器都成对使用。根据所求得的制动力矩的大小，每台提升机可以 同时布置２、４、６副，或更多，如图所示。 图２盘式制动器的结构及布置 １一闸瓦２一压板３一筒体４一通气螺检５－制动器体 ６一调整螺母７一连接螺栓８一后盖９一油缸盖１Ｏ一油缸 １１－弹簧垫１２一碟形弹簧１３一螺栓１４一垫片 为确保制动器装置正常工作，该制动器上还设有闸瓦间隙和 碟簧疲劳指示器，当闸瓦磨损超过规定值和碟形弹簧疲劳或断裂 时，可分别发出故障讯号输入电控保护回路，导致上一次提升结 束后，下一次提升不能开始，必须进行闸瓦间隙调整或更换碟形 弹簧后，才能恢复工作。正常工作时，闸瓦与制动盘的松闸闸瓦间 隙（向制动器输入调定的最大油压时的间隙）一般调到１ｒａｍ，若闸 瓦磨损量达ｌｍｍ时，最大松闸间隙变成２ｍｍ，这是，闸瓦间隙指 示器中行程开关动作，发出报警讯号。碟簧疲劳指示器的动作间 隙一般调到ｌｍｍ。 制动力的调节是靠Ｙ腔内油压的变化来实现的。当Ｙ腔内油 图１盘形制动器布置图 科技论坛 民营科技２０１６年第１期 压达到最大值时，制动器处于全松闸状态；反之，当油压降到最小 工作条件下所需制动力 值时，则处于全制动状态。制动和松闸过程中的可控级数一般能 根据《煤矿安全规程》第３９８条规定，制动器最大工作静态制 达到２０级以上，从而保证了提升机制动时的平稳和调速性能。 动力 ３盘式制动器的选择 Ｍｚ＞３Ｍｉｍａｘ＝３７４．２２ＫＮ·ｉｎ （１） 盘式制动器的工作原理是用油压松闸，以弹簧力制动，如图３ 式中Ｍ．眦一最大静载荷力矩，且Ｍ ＝Ｆ．￣Ｒ＝８９．１× 所示当向Ｙ腔给人压力油后，使活塞带动简体，衬板和闸瓦一起 １．４＝１２４．７４ＫＮ·ｍ 往左运动，压缩碟行弹簧，形成松闸。当油压下降时，在弹簧力的 因制动系统采用６副盘式制动闸，故每一副制动闸的制动力 作用下，使活塞通过联结轴推动简体闸瓦向右运动，达到制动的 矩为 目的。 Ｍ＝ Ｍｚ＝６２．３７ＫＮ·ｍ （２） ｂ．盘式制动器正压力的计算。 因为所有盘闸在提升机卷筒上产生的制动力矩 Ｍｚ＝２Ｎ Ｒ ＝０．３７； （３） 式中 一闸瓦与闸盘的摩擦系数，其值可进行实测，一般取 １１一制动副数，根据标准的提升机查表去ｎ＝６。 则 Ｎ＝ ”一 ２Ｎ Ｒ ２ ０ ３７ １ ７ ６ ＝４９５７８７．７Ｎ×．× 一 ‘ ｍ＝ 一 ×． （４） ／ 确定最大的工作油压Ｐ，并依靠调整溢流阀的定压弹簧压紧 可以保证油压在不超过Ｐ的范围内变化。 调节制动力矩的原理如图３所示，当闸瓦与制动盘接触时， 程度，安全制动时，安全电磁铁１ｌ断电，电液调压装置中的滑阀处 活塞就同时受弹簧的作用力Ｆ２和制动油产生的压力Ｆ１的作用， 于最上面的位置，切断了压力油的通路，并使所有盘式制动器油 则一个制动器的闸瓦压向制动盘的正压力为：Ｎ＝Ｆ２一Ｆ１ 缸中的压力油分别金国“Ａ”管和“Ｂ”管，与“Ａ”管相连的制动器通 当油压Ｐ＝０时，即ＦＩ＝０，Ｎ＝Ｎｍａｘ＝Ｆ２，此时为全制动状态； 管相连的制动器通 当油压Ｐ＝Ｐｍａｘ时，Ｆ１＞Ｆ２，闸瓦间隙大于零，为全松闸状态； 过安全阀直接回油，很快的抱闸。同时，与…Ｂ’过安全阀的节流阀，以较缓慢的速度回油，产生二级制动力矩。并 正压力Ｎ的变化只受油压力Ｐ的影响，即：Ｎ＝ Ｐ； 可用调节安全伐的节流杆位置，来改变二级制动特性。节流杆在 而闸瓦与制动盘的摩擦系数 一般不变，故正压力的变化 上面时，只是一级制动。 就反映了制动力的变化。 图３盘式制动器调节制动力原理图 １一活塞２一碟形弹簧３一闸瓦 ｃ．实际正压力的计算。 Ｚ 塞 ｐ／ｋＰａ 图４正压力Ｎ与油压Ｐ的关系 图４为正压力Ｎ随油压Ｐ变化的试验曲线。由图中可以看 出： １）正压力随油压力Ｐ的增加而减小，其变化过程可以近似的 图５液压站液压系统图 １一油箱２一网式过滤器３、４一油泵、电动机 看成线性关系。 ５一压力继电器６一纸质过滤器７一电磁调压装置 ２）松闸过程和制动过程所得曲线不重合，这是由．于在松闸过 ８一手动换向阀９一电磁阀ｌＯ一可调节流阀１１－安全电磁阀 程中活塞所克服的摩擦阻力方向不同所致。松闸时油缸壁及密封 １２一弹簧蓄力器１３一压力表１４一制动器油缸 圈对活塞的阻力与碟形弹簧的方向一致，所以在相同的油压情况 ４结论 下（与制动过程相比）制动盘正压力较大；反之，在制动过程活塞 液压盘式制动器作为最新一种制动器，具有许多优点，所以 所受摩擦阻力与碟形弹簧作用力方向不一致，则制动盘上的正压 它在现代多种类型提升机中获得广泛的应用。它具有制动力大、 力较小。 工作灵活性稳定、敏感度高等特点，对生产安全具有重要意义。 ３）松闸与只制动的不可控区（两曲线不重合度）较小，说明有 参考文献 较高的控制灵活性。 ［１】潘英．矿井提升机械设计［Ｍ］．北京：中国矿业大学出版社，２０００． 盘式制动器主要参数的计算 ［２】洪晓华，．矿井运输提升【Ｍ】．北京：中国矿业大学出版社， 计算条件： Ｒ＝Ｉ．４ｍ Ｆｊ￣＝１５７８２７Ｎ ：０．７５ Ｒ １．７ｍ Ｆ￣＝８９．１ＫＮ ２００５． ａ．制动力矩的计算。 ［３】生产监督管理总局．煤矿安全规程［Ｍ］．北京：煤炭工业 出版社．２００９．
