莊永尚 李鑫芝 陳韋龍

摘要：盤形制動(dòng)器作為煤礦提升機(jī)的安全制動(dòng)裝置，在實(shí)際使用過程中存在的問題，會(huì)對(duì)煤礦提升機(jī)安全運(yùn)行帶來一定的影響。為此，本文首先分析煤礦提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)中的盤形制動(dòng)器在實(shí)際運(yùn)行過程中存在的問題，其次提出相應(yīng)的解決方案，以供參考。

關(guān)鍵詞：煤礦；盤形制動(dòng)器；制動(dòng)盤

DOI：10.12433/zgkjtz.20231940

近年來，隨著煤礦井下開采深度的增加，對(duì)提升機(jī)的性能要求越來越高。為確保提升機(jī)在運(yùn)行過程中平穩(wěn)制動(dòng)，相關(guān)人員對(duì)盤形制動(dòng)器進(jìn)行了廣泛研究，并取得了一定成效。但在實(shí)際運(yùn)行過程中仍存在一些問題，本文針對(duì)這些問題提出了相應(yīng)的解決方案。

一、盤形制動(dòng)器簡介

盤形制動(dòng)器是煤礦提升機(jī)安全制動(dòng)的重要裝置，在使用過程中會(huì)產(chǎn)生一定的制動(dòng)效果，需要相關(guān)人員深入研究。

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

在實(shí)際使用過程中，盤形制動(dòng)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(dòng)盤表面出現(xiàn)裂紋，影響使用壽命。第二，由于盤形制動(dòng)器的摩擦副存在磨損現(xiàn)象，制動(dòng)器在運(yùn)行過程中產(chǎn)生熱量，造成制動(dòng)盤表面溫度過高，導(dǎo)致制動(dòng)性能下降。第三，由于盤形制動(dòng)器的制動(dòng)效果與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不符，導(dǎo)致煤礦提升機(jī)發(fā)生意外事故。

二、煤礦提升機(jī)盤型制動(dòng)器安全制動(dòng)影響與解決方案

（一）制動(dòng)過程分析

提升機(jī)對(duì)制動(dòng)力矩的要求為3～6t/s。為了確保提升機(jī)平穩(wěn)制動(dòng)，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(dòng)過程中，制動(dòng)力矩為2t/s，如果不進(jìn)行任何操作，將會(huì)延長制動(dòng)距離。在第二階段的減速制動(dòng)過程中，摩擦片的制動(dòng)力矩為3t/s，制動(dòng)盤上的摩擦力會(huì)使摩擦片發(fā)生移動(dòng)。與此同時(shí)，由于摩擦片與摩擦盤之間出現(xiàn)相對(duì)滑動(dòng)現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)力矩降低。

（二）影響制動(dòng)效果的因素

制動(dòng)效果會(huì)直接影響煤礦提升機(jī)的安全運(yùn)行。要想提升機(jī)安全運(yùn)行，必須確保制動(dòng)系統(tǒng)正常工作，其影響因素包括：

第一，制動(dòng)器自身的因素。制動(dòng)盤、制動(dòng)彈簧等配件都會(huì)直接影響制動(dòng)器的制動(dòng)效果。煤礦提升機(jī)盤型制動(dòng)器自動(dòng)效果的影響因素還包括以下幾點(diǎn)：首先，溫度因素。溫度會(huì)使材料融化，導(dǎo)致摩擦副磨損加劇。因此，當(dāng)煤礦提升機(jī)盤型制動(dòng)器的制動(dòng)效果受到溫度影響時(shí)，需要采取措施。其次，磨損情況。磨損會(huì)增加摩擦副之間的間隙，影響提升機(jī)盤型制動(dòng)器的制動(dòng)效果，因此需要定期檢查和維護(hù)制動(dòng)系統(tǒng)，確保其正常工作，減少磨損。再次，氣體泄漏。氣體會(huì)通過密封墊和制動(dòng)環(huán)等部件泄漏到空氣中，降低制動(dòng)效果。最后，其他因素。例如，零部件磨損或損壞、制動(dòng)壓力不足或過高等，需要及時(shí)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(jī)盤型制動(dòng)器自動(dòng)效果的最重要因素之一。當(dāng)溫度升高時(shí)，制動(dòng)器的油壓也會(huì)升高，但如果溫度過高，會(huì)導(dǎo)致油膜破裂，影響制動(dòng)器的制動(dòng)效果。

第三，油壓、油質(zhì)量、油量等。如果油壓、油質(zhì)量較差，會(huì)影響制動(dòng)器的正常工作；當(dāng)制動(dòng)頻率過高時(shí)，會(huì)導(dǎo)致油壓不足，因此需要適當(dāng)降低自動(dòng)效果。當(dāng)潤滑不足時(shí)，盤型制動(dòng)器的油膜可能不夠牢固，影響制動(dòng)效果，需要適當(dāng)增加潤滑次數(shù)和時(shí)間。同時(shí)，綜合考慮多種因素的影響，確保盤型制動(dòng)器的制動(dòng)效果達(dá)到最佳狀態(tài)。其中，油液濃度是影響提升機(jī)盤型制動(dòng)器自動(dòng)效果的重要因素。如果油液濃度不夠，導(dǎo)致制動(dòng)器液壓壓力不足。油液中的雜質(zhì)堵塞液壓泵的進(jìn)油孔或其他零部件，液壓系統(tǒng)出現(xiàn)問題，影響自動(dòng)效果。當(dāng)溫度升高時(shí)，油壓也會(huì)隨之升高。另外，制造工藝對(duì)自動(dòng)效果的影響也不可忽視。需要注意的是，油質(zhì)量只是一個(gè)因素，并不能完全決定制動(dòng)器的制動(dòng)效果。在使用油時(shí)，要根據(jù)說明書的要求定期更換，確保油的質(zhì)量和使用效果。

第四，制動(dòng)裝置與負(fù)載。煤礦提升機(jī)盤型制動(dòng)器制動(dòng)效果的影響因素有很多，包括制動(dòng)裝置和負(fù)載兩個(gè)方面。煤礦提升機(jī)盤型制動(dòng)器的自動(dòng)效果會(huì)受到制動(dòng)裝置的影響。如果制動(dòng)裝置的工作狀態(tài)良好，提升機(jī)盤型制動(dòng)器的自動(dòng)效果較好。當(dāng)盤型制動(dòng)器的制動(dòng)力過大時(shí)，會(huì)增加煤礦提升機(jī)的振動(dòng)和噪音，影響到礦井下的工作環(huán)境。如果制動(dòng)裝置與負(fù)載之間存在較大差異，就會(huì)產(chǎn)生較大的沖擊力矩和沖擊電流，影響制動(dòng)器的正常工作，因此，必須保證制動(dòng)裝置與負(fù)載之間保持平衡。

（三）盤形制動(dòng)器使用過程中存在的問題及解決方案

第一，盤形制動(dòng)器制動(dòng)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)制動(dòng)力矩與制動(dòng)器安裝面不一致的情況，本身又是一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，因此很難確保制動(dòng)力矩的準(zhǔn)確性。同時(shí)，由于在制動(dòng)時(shí)不能有效利用摩擦副之間的摩擦力，因此實(shí)際的制動(dòng)效果并不理想，給煤礦提升機(jī)運(yùn)行帶來一定影響，引發(fā)安全事故。針對(duì)該問題，適當(dāng)調(diào)整盤形制動(dòng)器，提高制動(dòng)效果。第二，由于提升機(jī)需要頻繁進(jìn)行制動(dòng)操作，會(huì)不可避免地導(dǎo)致摩擦副磨損，影響煤礦提升機(jī)的運(yùn)行，導(dǎo)致制動(dòng)效果降低，因此，必須更換磨損嚴(yán)重的制動(dòng)盤，提高制動(dòng)效果。第三，由于盤形制動(dòng)器是一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，如果不能確保安裝質(zhì)量，很難確保性能，所以要加強(qiáng)對(duì)安裝質(zhì)量的控制。

（四）制動(dòng)器的優(yōu)化方案

1.優(yōu)化制動(dòng)盤厚度

煤礦提升機(jī)盤形制動(dòng)器是一種常用的機(jī)械制動(dòng)裝置，可以使船只、飛機(jī)、汽車等機(jī)械設(shè)備停止運(yùn)行。在煤礦提升機(jī)盤形制動(dòng)器中，制動(dòng)盤是一個(gè)關(guān)鍵的部件，會(huì)使船只、飛機(jī)、汽車等機(jī)械設(shè)備停止運(yùn)行。通過分析摩擦材料與制動(dòng)盤厚度之間的關(guān)系，得出制動(dòng)盤厚度對(duì)制動(dòng)效果的影響較大。因此，通過優(yōu)化制動(dòng)盤厚度提升盤形制動(dòng)器的制動(dòng)效果。為了提高煤礦提升機(jī)盤形制動(dòng)器的安全性能，可以優(yōu)化制動(dòng)盤的厚度，具體方法是：第一，選擇合適的制動(dòng)材料，例如，銅、鋼或鋁合金，提高制動(dòng)盤的強(qiáng)度和耐磨性。第二，采用數(shù)控機(jī)床加工合適的制動(dòng)盤厚度，并進(jìn)行熱處理和表面處理，提高質(zhì)量和可靠性。第三，確定合適的制動(dòng)盤厚度，固定盤形制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)和尺寸，滿足不同的工況和安全需求。第四，定期檢查制動(dòng)器的性能和安全裝置，確保其正常工作。如果發(fā)現(xiàn)問題，應(yīng)及時(shí)更換制動(dòng)盤或進(jìn)行維修?？傊旱V提升機(jī)盤形制動(dòng)器優(yōu)化制動(dòng)盤厚度可以提高煤礦提升機(jī)的安全性能，提高生產(chǎn)效率和安全性。

2.改善摩擦材料

煤礦提升機(jī)盤形制動(dòng)器是一種廣泛應(yīng)用于提升機(jī)的安全制動(dòng)裝置，它通過對(duì)制動(dòng)輪施加外力使其轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)安全制動(dòng)的目的。安全制動(dòng)的關(guān)鍵是選擇合適的摩擦材料改善摩擦性能。為進(jìn)一步提高制動(dòng)器的制動(dòng)效果，可以選擇具有較高導(dǎo)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(dòng)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(hù)。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(wěn)定性，可以較好地保護(hù)制動(dòng)器表面。

在煤礦提升機(jī)的盤形制動(dòng)器中，應(yīng)根據(jù)提升機(jī)的不同高度、重量和負(fù)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(dòng)材料；在較重負(fù)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(dòng)材料。選擇合適的摩擦材料可以提高制動(dòng)器的安全性和可靠性，延長提升機(jī)的使用壽命。

3.改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)相關(guān)研究表明，在摩擦系數(shù)相同的情況下，新型盤形制動(dòng)器與傳統(tǒng)盤形制動(dòng)器相比，制動(dòng)盤的磨損情況更為嚴(yán)重。為此，可以通過優(yōu)化制動(dòng)盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改善磨損情況。傳統(tǒng)的盤型制動(dòng)器存在磨損快、壽命短等問題，因此需要改進(jìn)和優(yōu)化。改進(jìn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括：第一，采用多個(gè)摩擦結(jié)構(gòu)，提高制動(dòng)器的使用壽命和可靠性。傳統(tǒng)的盤型制動(dòng)器采用一個(gè)摩擦副作為主要摩擦副，但多個(gè)摩擦副可以降低磨損速度，延長使用壽命。第二，增加緩沖結(jié)構(gòu)，提高制動(dòng)時(shí)的平穩(wěn)性。傳統(tǒng)的盤型制動(dòng)器采用一個(gè)緩沖器實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)制動(dòng)，但多個(gè)緩沖器會(huì)增加成本。第三，增加安全裝置，提高制動(dòng)時(shí)的安全性。傳統(tǒng)的盤型制動(dòng)器只能實(shí)現(xiàn)對(duì)提升機(jī)的制動(dòng)保護(hù)，但多個(gè)安全裝置可以全面保護(hù)提升機(jī)，提高安全性。第四，采用多層復(fù)合結(jié)構(gòu)，提高制動(dòng)器的抗熱衰減能力。傳統(tǒng)的盤型制動(dòng)器采用單層或兩層制動(dòng)盤，但多層復(fù)合結(jié)構(gòu)可以增加摩擦力，提高制動(dòng)效果。第五，采用智能控制系統(tǒng)，提高制動(dòng)效率和穩(wěn)定性。傳統(tǒng)的盤型制動(dòng)器采用機(jī)械控制方式，但多個(gè)機(jī)械控制元件會(huì)增加系統(tǒng)的復(fù)雜程度，影響系統(tǒng)控制精度和穩(wěn)定性。因此，煤礦提升機(jī)盤型制動(dòng)器安全制動(dòng)改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要綜合考慮多種因素，包括摩擦副、緩沖結(jié)構(gòu)、安全裝置、抗熱衰減能力等方面。在設(shè)計(jì)過程中，要充分考慮實(shí)際的應(yīng)用需求和技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，以提高安全性和可靠性為目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化。

4.閘瓦間隙

煤礦提升機(jī)盤型制動(dòng)器安全制動(dòng)閘瓦間隙是指閘瓦與制動(dòng)盤之間的距離，應(yīng)根據(jù)提升機(jī)的具體情況進(jìn)行調(diào)整，保證安全運(yùn)行。一般情況下，閘瓦與制動(dòng)盤的間隙應(yīng)在0.05mm以內(nèi)，但也會(huì)因使用情況而異。安全制動(dòng)閘瓦間隙的選擇，有如下要求：調(diào)整時(shí)，必須使制動(dòng)器在使用過程中的自由行程達(dá)到最小值；當(dāng)制動(dòng)閘瓦與制動(dòng)盤的間隙為0.5mm時(shí)，自由行程不小于1mm；當(dāng)自由行程在0.5～2mm之間時(shí)，制動(dòng)閘瓦與制動(dòng)盤間隙應(yīng)符合規(guī)定。當(dāng)閘瓦的實(shí)際工作位置不在自由行程范圍內(nèi)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整方法是：將制動(dòng)盤和制動(dòng)閘均置于自由行程內(nèi)，然后將兩塊閘瓦同時(shí)壓入，使兩者之間的間隙等于2mm。調(diào)整閘瓦時(shí)，應(yīng)松開所有螺栓，并將其保持在適當(dāng)位置上。為了防止閘瓦損壞和保證安全制動(dòng)，必須經(jīng)常檢查閘瓦的磨損情況。當(dāng)發(fā)現(xiàn)閘瓦磨損不均勻、閘瓦鼓起或有裂紋時(shí)，應(yīng)及時(shí)更換。在更換制動(dòng)器時(shí)，必須檢查制動(dòng)器的摩擦襯墊、制動(dòng)裝置的摩擦襯墊和液壓控制機(jī)構(gòu)的壓力是否符合規(guī)定；在新舊制動(dòng)器安裝前，應(yīng)檢查摩擦襯墊是否損壞；安裝后按規(guī)定調(diào)整。

5.制動(dòng)器智能監(jiān)測(cè)

盤型制動(dòng)器在制動(dòng)系統(tǒng)中占有重要地位，它是汽車安全行駛的重要保障。制動(dòng)系統(tǒng)中的制動(dòng)鼓和制動(dòng)盤通過摩擦產(chǎn)生壓力，壓力傳遞到制動(dòng)蹄，使車輪產(chǎn)生制動(dòng)力矩，導(dǎo)致車輛停止運(yùn)行。目前，汽車上使用的制動(dòng)器有盤式、鼓式和摩擦式三種，其中以盤式制動(dòng)器應(yīng)用較廣泛。

盤型制動(dòng)器因其結(jié)構(gòu)簡單、制動(dòng)靈敏、維修方便等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于汽車上?，F(xiàn)在汽車上的盤式制動(dòng)器主要有鼓式和摩擦式兩種。鼓式制動(dòng)器通過在制動(dòng)盤與摩擦片之間增加一塊鼓形凸臺(tái)，會(huì)增大摩擦片與制動(dòng)盤接觸面積，從而提高制動(dòng)效能。但由于鼓形凸臺(tái)的存在，導(dǎo)致盤形制動(dòng)器摩擦片產(chǎn)生“爬行”現(xiàn)象。因此，需要進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，采用盤型制動(dòng)器監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，當(dāng)出現(xiàn)“爬行”現(xiàn)象時(shí)及時(shí)發(fā)現(xiàn)并預(yù)警，預(yù)防事故的發(fā)生。

在智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，能將傳感器的誤差降低到1%?？梢栽诒P形制動(dòng)器中安裝傳感器，在制動(dòng)器工作過程中通過感受壓力，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的數(shù)值傳達(dá)。在制動(dòng)過程中，根據(jù)傳感器傳輸?shù)臄?shù)值設(shè)定監(jiān)測(cè)狀態(tài)，將煤礦提升機(jī)盤型制動(dòng)器的故障狀態(tài)用F表示，正常狀態(tài)用A表示，在智能監(jiān)測(cè)的終端上顯示的相應(yīng)煤礦提升機(jī)盤形制動(dòng)器狀態(tài)就會(huì)更加直觀。

三、結(jié)語

綜上所述，要提高盤形制動(dòng)器的制動(dòng)效果和制動(dòng)盤磨損程度，首先，應(yīng)提高對(duì)盤形制動(dòng)器的重視程度；其次，做好制動(dòng)盤和制動(dòng)器的日常維護(hù)工作；最后，選擇合適的制動(dòng)器，定期檢查和維護(hù)。只有這樣，才能不斷提高盤形制動(dòng)器的制動(dòng)效果，確保煤礦提升機(jī)的安全運(yùn)行，從而為煤礦企業(yè)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)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?yàn)榈V山機(jī)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?yàn)椴傻V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?yàn)榈V山機(jī)電。