淺談礦井提升機盤型制動器的故障及預防對策
盤型制動器一旦發生故障，輕則影響生產進度，重則導致惡性事故的發生。常見的盤型制動器故障主要表現為剎不住車或敞不開閘，導致其故障的原因多種多樣。筆者從盤型制動器工作原理的角度分析產生故障的原因，提出相應的預防對策及今后的維護措施，并列舉典型案例進行分析。
1、盤型制動器的工作原理
目前大多數新型礦井提升機的制動系統都使用盤型制動器，與塊式制動器相比，盤型制動器具有結構緊湊、動作靈敏、質量輕和散熱快等特點。
如圖1所示，F1為油壓力，F2為彈簧預壓縮力。顯而易見，盤型制動器是靠油壓力 F1松閘，彈簧預壓縮力 F2制動來實現其功能的。
油壓力
式中：p 為工作油壓，Pa；A 為盤型制動器中的液壓缸面積，m2。
彈簧預壓縮力
式中：K 為碟簧的剛度，N/m；Δ0為油壓力 p=0 時碟簧的預壓縮量，m。
圖1 盤型制動器工作原理
1. 制動盤 2. 閘瓦 3. 液壓缸 4. 活塞 5. 碟形彈簧
當油壓力 p=0 時，即 F1=0，閘瓦與制動盤之間的間隙 Δ=0，此時為全制動狀態。
由于存在活塞運動阻力和工作殘壓的作用，使得全制動狀態下盤型制動器輸出的正壓力
式中：C 為盤型制動器中活塞的運動阻力，N；p0為液壓系統中的殘壓，Pa。
當油壓力 p 增加到某一值 pn時，閘瓦脫離制動盤，閘瓦與制動盤之間的間隙 Δ> 0，兩者之間無正壓力存在，此時制動器處于完全松閘狀態。
此時滿足
其中
將式 (1) 和式 (5) 代入式 (4)，可得完全松閘狀態下
式中：F2′為油壓力 p=pn時碟簧的壓縮力，N；Δ′為油壓力 p=pn時碟簧的壓縮量，m。
盤型制動器的制動力矩是靠閘瓦沿軸向從兩側壓向制動盤而產生的，其計算公式為
式中：μ 為摩擦因數；R 為制動半徑，m；n 為閘瓦個數。
2 盤型制動器的常見故障類型及其制動失效原因
盤型制動器的大部分故障都是不能按照規定完成制動任務，或者制動效果達不到規定要求。通常盤型制動器的故障主要分為制動失效和松閘失效 2大類。
2.1 盤型制動器制動失效
盤型制動器制動失效，其主要原因是制動力矩不足。由式 (7) 可以看出，影響制動力矩的主要因素有以下 2 個。
(1) 制動器輸出的正壓力 FN不足 由式 (3) 可以看出，造成制動器輸出的正壓力不足的主要因素有：① 由于碟形彈簧反復拉伸和壓縮出現疲勞或斷裂，造成碟簧剛度 K 不足，導致正壓力 FN不足；②制動盤偏擺過大或閘瓦過度磨損，造成閘瓦與制動盤之間的間隙 Δ 過大，全制動時碟簧預壓縮量Δ0減小，導致輸出的正壓力 FN不足；③ 活塞密封圈老化、液壓油污染等造成活塞運動阻力 C 增加，導致正壓力FN不足；④ 油質污染或油路堵塞造成制動系統殘壓p0過大，導致制動器輸出正壓力 FN不足；⑤ 聯接襯板筒體和活塞的大螺栓出現松動，使得碟簧預壓縮量Δ0減小，導致產生的正壓力 FN不足。
(2) 閘瓦與制動盤之間的摩擦因數 μ 降低根據相關文獻資料及現場試驗數據可知，造成摩擦因數 μ 降低的主要因素有：① 制動盤或閘瓦表面被油污污染，主要原因是制動器液壓缸漏油，油管開焊、接頭松動漏油以及液壓缸內活塞密封圈老化造成的漏油；② 閘瓦接觸面發生變形，主要是由于工作溫度過高導致閘瓦過熱而燒流或變焦，從而影響摩擦因數μ；③ 摩擦因數的大小與物體的運動速度有關，當提升機高速運行時，會導致摩擦因數 μ 降低。
2.2 盤型制動器松閘失效
由式 (6) 可以看出，造成制動器松閘失效的主要因素有：
(1) 液壓站油壓 p 不足，不足以克服彈簧力 F2' 和活塞運動阻力 C；
(2)液壓缸配合過緊或卡缸造成活塞運動阻力 C劇烈增加，使制動器油壓力 F1無法克服運動阻力 C而敞不開閘。
3 預防對策
對設備進行維護保養，就是要通過設備運行過程中出現的蛛絲馬跡，在故障未出現前通過科學合理的維護，將故障消除在萌芽狀態。通過分析盤型制動器常見故障類型及原因，筆者提出日常維護過程中預防盤型制動器失靈的措施如下：
(1) 根據提升機的工作量，定期檢查閘瓦剩余厚度，小于 6 mm 時應立即更換。
(2) 盤型制動器的制動盤兩側不應有油污，每班至少檢查一次，發現油污應及時停車處理，以免影響閘瓦和制動盤之間的摩擦因數。
(3) 在提升機正常運轉時，若出現制動器液壓缸漏油的情況，應及時更換密封圈。
(4) 在下放重物的過程中應投入動力制動，不能單單依靠制動盤制動，否則會使閘瓦發熱，易造成閘瓦熱變形，降低閘瓦摩擦因數而影響制動力。
(5) 閘間隙保持在 1 mm 左右且應不大于 2 mm。對于未裝設閘間隙保護裝置的老設備應及時配置，當閘間隙超過規定值時，應能自動警報或自動斷電。閘間隙調整完畢后必得將定位螺栓鎖緊。
(6) 每半年過濾一次液壓油，保證油質清潔；每班檢查一次液壓油的油量，保證油量充足。
(7) 碟形彈簧的使用時間不應超出國家標準的規定，一般動作次數超過 50 萬次應予以更換。
(8) 裝設制動盤偏擺自動檢測裝置，在檢測到制動盤偏擺量大于 1 mm 時，應采用火焰法或車削法重新校正制動盤，使其偏擺量≤1 mm，滿足規程的相關要求。
對于達到使用年限或長期維護后仍然不能正常工作的盤型制動器裝置，應及時對其進行整體改造，更換全新的制動系統以滿足規程的各方面要求，保障礦井提升機的平安運行。
4 結語
礦井提升機盤型制動器的故障雖多種多樣，但只要合理使用，按照上述措施加強日常管理維護，就能及時了解盤型制動器的使用狀況和它在使用中存在的問題，做到心中有數，及時準確地排除隱患，從而保證礦井提升機平安可靠運行，防止事故的發生，確保礦山的平安生產。
