矿山提升系统制动力矩检测方法的研究

肖慧明

（长沙矿山研究院有限责任公司，湖南 长沙 410012）

矿山企业中的提升设备制动系统是保证提升设备正常安全运行的关键部分，那么想要确保提升设备正常、安全的运行。需要采用科学有效的检测方法。目前我国矿山制动系统还是会引起一些安全事故。为了避免事故的发生，必须要做好制动力矩的检测工作。

1 矿山提升系统制动力矩检测方法的重要性及标准要求

（1）重要性。为了指导矿山提升设备（含单绳缠绕式提升设备、矿用提升绞车及摩擦式提升设备）制动系统制动力矩现场检测检验工作，保证制动系统制动力矩现场检验工作的顺利进行，确保检验现场人员的人身安全和设备安全。需依据AQ 2020-2008《金属非金属矿山在用缠绕式提升设备安全检测检验规范》、AQ 2021-2008《金属非金属矿山在用摩擦式提升设备安全检测检验规范》、AQ 2022-2008《金属非金属矿山在用提升绞车安全检测检验规范》、AQ1014-2005《煤矿在用摩擦式提升设备系统安全检测检验规范》及AQ1015-2005《煤矿在用缠绕式提升设备系统安全检测检验规范》进行检测。

（2）标准要求。①缠绕式提升设备。提升设备的常用闸和保险闸制动时，所产生的制动力矩与实际提升最大静荷重旋转力矩之比K值不应小于3；对于质量模数小的绞车，上提重载保险闸的制动减速度超过标准规定的限值时，可将保险闸的K值适当降低，但不应小于2。在调整双滚筒绞车滚筒旋转的相对位置时，制动装置在各滚筒闸轮上所发生的力矩不应小于该滚筒上所悬重量形成的旋转力矩的1.2倍。提升设备在制动状态时所产生的制动力矩与实际提升最大静荷重旋转力矩之比K值，不应小于3。凿井时期升降物料用的提升设备，K值不应小于2。对于双卷筒提升设备，在调整双卷筒旋转相对位置时，每一卷筒制动装置在制动盘或制动轮上所产生的力矩，不应小于该卷筒所悬质量(金属绳质量与提升容器质量之和)形成的旋转力矩的1.2倍。②摩擦式提升设备。提升设备的常用闸和保险闸制动时，所产生的制动力矩与实际提升最大静荷重旋转力矩之比K值不得小于3；对于质量模数小的提升设备，上提重载保险闸的制动减速度超过标准规定的极限值时，可将保险闸的K值适当降低，但不得小于2。

2 系统制动力矩的检测方法

（1）定量测量。现场使提升设备制动系统的任1副或1组制动器处于制动状态，其他闸松开，再通过缠绕在卷筒的钢丝绳用手动葫芦串联静态电阻应变仪和拉压力传感器给其施力（施力方向应保证是卷筒或摩擦轮圆周的切线方向），当卷筒恰好发生滑动时，测量出该副/组制动器被拉动时的微应变，并根据换算公式换算出对应的力，即为该副/组制动器的制动力Fi，同样的方法再对其他副/组的制动器的制动力Fi进行测量。

计算公式：

式中：MZh—各点实测制动力矩之和，N·m；∑Fi—实测各副/组闸的制动力之和，N；n—分组实验数；R—实验时，Fz的作用半径，m。

（2）定性测量。①试验前在样机最大提升量的情况下，用静态电阻应变仪和拉压力传感器测量并计算出样机最大静荷重旋转力矩。②再平均分配到各制动器上，算出每副/组制动器应至少提供多大的制动力矩才能满足标准要求，即每副/组制动器单独制动时应能制动住多少重量重物产生的拉力。③然后在提升钢丝绳上悬挂略大于计算值的重物，再对每副/组制动器进行试验，观察该副/组制动器是否制动住所悬挂的重物，如果每副/组制动器均能制动住所悬挂的重物，则说明所检提升设备制动系统制动力矩符合标准要求。

（3）现场试验方式。①对提升容器进行称重。将满载提升容器置于井底平巷，对称重用的检验仪器包括拉压力传感器和静态电阻应变仪进行使用前的检查，仪器检查正常后将满载提升容器与金属绳用拉压力传感器串接起来，把满载提升容器置于井底斜坡上，将静态电阻应变仪接至拉压力传感器接口上，读取此时相应的微应变，通过拉压力标定方程计算出满载提升容器的重量，核算无误后将满载提升容器置于井底平巷，取下静态电阻应变器和拉压力传感器，检查检验用的仪器正常后，最后将满载提升容器与钢丝绳连上。②对样机的每副闸进行试验。将称重后的满载提升容器置于井底斜坡上，分别对样机的每副闸进行试验，试验后卷筒均未出现滑动，再计算出每副闸此时的制动力矩，每副闸制动力矩相加得出样机常用闸和保险闸制动时产生的制动力矩M2，然后将M2与样机实际提升最大静荷重旋转力矩M1之比得出制动力矩的倍数关系。

3 提升系统制动力矩检测方法的研究

我国矿山提升系统制动力矩检测方法简单可行，为了检测手段的多样化。分析研究了三角型力矩顶杆检测方法。如下图：

图1 三角型顶杆力矩

解释上图：1：三角型力矩顶杆；2：数字测力仪；3：压力计传感器；4：油压千斤顶；5：提升设备

原理：M=F R(F代表一定压力计测得的制动力；R作用半径)

操作步骤：首先利用提升设备的所在位置，选取到挡绳板外40mm处为中心点。然后将挡绳板圆孔转到可以操作仪器的明显位置，再把提升设备断电，让提升设备进行全面制动。其次，连接提升设备综合测试仪的工作电源在挡绳板的圆孔位置进行三角顶杆的安装固定。在三角顶杆尾端的垂直下方放好油压千斤顶。特别注意的是千斤顶需要保持水平稳定的状态，然后在千斤顶上放好力矩传感器。在摇动千斤顶杆，保证千斤顶、传感器、三角顶杆均匀受力。如遇不平稳时发生倾斜悬空的状态下需要利用斜铁垫实后保持平稳。连接力矩传感器与提升设备测试仪的信号线缆，同时记录提升设备综合测试仪的数据，并实时存档。然后将测试仪的工作电源关闭，再缓慢开启千斤顶的回油开关，使千斤顶达到零负荷的工作状态。最后卸掉三角顶杆完成提升设备的力矩测试。整个操作流程就结束了，一定要注意每个细节的处理。

4 结语

针对制动力矩大小的检测方法进行具体的分析，科学地提出现场检查的方法，实际运用于矿山企业的生产的发展具有重要意义。希望此方法能够更加简单方便使用，同时检测结果更为准确，在矿山行业中得到广泛的推广和应用。