电力液压块式制动器在矿井提升机中的应用

刘坤良，徐永福，刘同欣，高志康

1洛阳矿山机械工程设计研究院有限责任公司 河南洛阳 471039

2矿山重型装备国家重点实验室 河南洛阳 471039

多绳摩擦式提升机根据传动形式带减速器分为Ⅰ型和Ⅱ型，其中Ⅰ型为单电动机带减速器传动，Ⅱ型为双电动机带减速器传动。Ⅱ型多绳摩擦式提升机由于自身结构原因，已逐渐退出市场，偶尔会有改造项目[1]。笔者以Ⅰ型多绳摩擦式提升机为例，对其传动系统进行介绍。

1 Ⅰ型多绳摩擦式提升机

Ⅰ型多绳摩擦式提升机的结构如图 1 所示。其由主电动机驱动，动力经弹性棒销联轴器、行星齿轮减速器、齿轮联轴器传递到提升机主轴，主轴装置带动钢丝绳上下运动，提升/下放矿石或人员。

图1 Ⅰ型多绳摩擦式提升机的结构Fig.1 Structure of I-typed multi-rope friction hoist

提升机在工作制动和安全制动时，盘形制动器利用压缩的碟簧产生作用在制动盘工作面上的正压力，通过闸瓦与制动盘之间的摩擦力进行抱闸制动。为了使制动盘不产生附加变形以及主轴不承受轴向附加力，盘形制动器成对布置在制动盘两侧。

提升机启动时，盘形制动器靠油压进行松闸。提升机制动时，考虑到电动机转速较高，电动机转子冲击惯量较大，为了减少对行星齿轮减速器齿面的冲击，在弹性棒销联轴器处配置了电动机制动器，吸收机械能并在摩擦副表面转化成热能向周围散发，对减速器起保护作用，辅助制动。

2 电动机制动器

2.1 传统电动机制动器

传统电动机制动器安装在提升机主电动机与行星减速器高速轴之间的弹性棒销联轴器下方，主要由支架、液压缸、活塞杆、螺母、弹簧、闸体、闸瓦等零部件组成，如图 2 所示。当提升机工作制动或安全制动时，制动器闸瓦抱在弹性棒销联轴器的外套上，吸收电动机转子的冲击惯量，减小对行星齿轮减速器齿面的冲击，对减速器起保护作用。

图2 传统电动机制动器的结构Fig.2 Structure of traditional motor brake

传统电动机制动器安装时，需与提升机制动系统液压管路中的主管路相连。当提升机主电动机启动时，油路系统油压升高，液压缸中活塞杆下移压缩弹簧，闸体和闸瓦垂直向下移动，直至脱离弹性棒销联轴器外套，实现松闸；当提升机工作制动或安全制动时，油路系统油压下降，液压缸中活塞杆在弹簧的作用下上移，闸体和闸瓦垂直向上移动，抱住弹性棒销联轴器外套，实现制动抱闸。无论是工作制动还是安全制动，传统电动机制动器均与提升机盘形制动器同步动作。

传统电动机制动器的制动方式为垂直移动式，对弹性棒销联轴器外套作用力F的方向如图 2 所示。由于提升机的工况为连续频繁正反转，传统电动机制动器也连续频繁对弹性棒销联轴器外套施加单侧垂直力，长时间运行会造成减速器输入端的油封失效，出现漏油现象，如图 3 所示。这也是传统电动机制动器自身结构的原因，无法避免。

图3 传统电动机制动器的现场应用Fig.3 Field application of traditional motor brake

2.2 电力液压块式制动器

电力液压块式制动器安装在提升机主电动机与行星减速器高速轴之间的弹性棒销联轴器的左右两侧，主要由推动器、三角杠杆、制动拉杆、制动弹簧、力矩调整螺母、制动臂、制动瓦、均等杠杆等组成，如图 4 所示。

图4 电力液压块式制动器的结构Fig.4 Structure of electro-hydraulic blocked brake

电力液压块式制动器安装时，需要与提升机主控系统对接。当提升机主电动机启动时，推动器通电（见图 5），推动器中的电动机通电后带动叶轮旋转，产生油压，活塞和活塞杆在油压的作用下向上运动，活塞杆伸出至额定行程位置，利用三角杠杆迫使制动拉杆左移，进一步压缩制动弹簧，通过制动臂带动制动瓦块脱离弹性棒销联轴器，实现松闸；当提升机工作制动或安全制动时，推动器断电，推动器中的电动机断电后叶轮停止旋转，油压消失，活塞杆缩回至初始位置，在压缩的制动弹簧作用下，通过制动臂带动制动瓦块左右两侧同时抱住弹性棒销联轴器外套，实现抱闸。由于正压力左右对称，不会造成行星减速器高速轴侧油封失效，更好地保护减速器[2]。

图5 推动器的结构Fig.5 Structure of impeller

2.3 两者的对比分析

传统式电动机制动器与电力液压块式制动器的对比如表 1 所列。

表1 2 种电动机制动器的对比Tab.1 Comparison of two kinds of motor brake

由表 1 可知，电力液压块式制动器支持设定制动力矩，抱闸响应速度快，对弹性棒销联轴器无侧向力，对减速器输入轴端油封无损坏，同时价格低廉，可靠性较高，维护方便，多项指标优于传统电动机制动器。在新设计的Ⅰ型矿井提升机或老设备改造项目中，电力液压式制动器均已得到广泛应用，现场如图6 所示。

图6 电力液压块式制动器的现场应用Fig.6 Field application of electro-hydraulic blocked brake

3 电力液压块式制动器的安装调试

电力液压块式制动器的推动器尽量安装在背离主控操作台侧，安装符合 GB 6333—1986《电力液压块式制动器》和 JB 6406.2—1992《电力液压块式制动器技术条件》要求[3]。电力液压块式制动器的调试主要包括制动力矩的调整、瓦块退距（推动器补偿行程）的调整和瓦块退距均等的调整。

3.1 制动力矩的调整

制动器额定制动力矩在出厂时已经标注，现场可以根据实际需要，设定在额定制动力矩和 1/2 额定制动力矩之间，也可以通过弹簧座示值线查看力矩大小，如图 7 所示。Ⅰ型矿井提升机现多采用变频器驱动主电动机，变频器可以实现电动机平稳减速至零速悬停，由变频器零速信号控制推动器电动机，实现零速抱闸动作。制动力矩可以调整至额定力矩的 95%，以提高抱闸可靠性，减少对行星减速器齿面的冲击。

图7 制动力矩的调整Fig.7 Control of braking torque

3.2 瓦块退距 (推动器补偿行程) 调整

瓦块退距与推动器工作行程成正比关系：工作行程（h）=推动器额定行程（H）-推动器补偿行程（hb）。推动器补偿行程必须在推动器行程指示标尺所示区域（见图 8），否则有失去制动力矩的风险。

图8 瓦块退距的调整Fig.8 Control of bush withdrawal

调整方法如下：

（1）单独给推动器通电打开制动器；

（2）拧松两侧防松螺母，再逆时针旋转制动拉杆后闭合制动器；

（3）观察并测量此时推动器的补偿行程hb，严格对照说明书，如满足规定，则停止调整，反之则重复以上步骤，直至符合要求。

3.3 瓦块退距均等的调整

通电打开制动器，观察闸瓦与弹性棒销联轴器外套的间隙，如发现两侧不均等，则需进行调整。

调整方法如下：

（1）调松间隙较小一侧的锁紧螺母 1 和锁紧螺母2，如图 9 所示；

图9 瓦块退距均等的调整Fig.9 Control of identical bush withdrawal

（2）顺时针旋转连接螺栓，使其下落，观察两侧间隙均等后停止旋转；

（3）将锁紧螺母锁紧。

4 结语

带减速器的矿井提升机采用电力液压块式制动器代替传统电动机制动器，使得弹性棒销联轴器的制动方式由单侧垂直制动改为水平左右双侧对称制动，消除了对弹性棒销联轴器的单侧不平衡力，解决了因单侧推力导致的减速器输入轴端油封失效漏油现象。从成本、维护及可靠性分析，电力液压块式制动器优于传统电动机制动器，并已广泛应用于中信重工Ⅰ型矿井提升机产品上；对老旧提升机设备改造时，可参考此种制动器。