煤矿提升机盘形制动器安全制动影响及解决方案研究

庄永尚 李鑫芝 陈韦龙

摘要：盘形制动器作为煤矿提升机的安全制动装置，在实际使用过程中存在的问题，会对煤矿提升机安全运行带来一定的影响。为此，本文首先分析煤矿提升机制动系统中的盘形制动器在实际运行过程中存在的问题，其次提出相应的解决方案，以供参考。

关键词：煤矿；盘形制动器；制动盘

DOI：10.12433/zgkjtz.20231940

近年来，随着煤矿井下开采深度的增加，对提升机的性能要求越来越高。为确保提升机在运行过程中平稳制动，相关人员对盘形制动器进行了广泛研究，并取得了一定成效。但在实际运行过程中仍存在一些问题，本文针对这些问题提出了相应的解决方案。

一、盘形制动器简介

盘形制动器是煤矿提升机安全制动的重要装置，在使用过程中会产生一定的制动效果，需要相关人员深入研究。

盘形制动器具有以下特点：第一，制动盘材料主要为碳钢或铸铁，摩擦副为盘式制动器。第二，制动盘表面通常会涂有一层金属粉末，具有良好的耐腐蚀性。第三，盘形制动器能适应不同的制动盘直径，从而提高制动性能。

在实际使用过程中，盘形制动器主要存在以下问题：第一，由于摩擦副表面的金属粉末容易在摩擦过程中脱落，造成制动盘表面出现裂纹，影响使用寿命。第二，由于盘形制动器的摩擦副存在磨损现象，制动器在运行过程中产生热量，造成制动盘表面温度过高，导致制动性能下降。第三，由于盘形制动器的制动效果与设计标准不符，导致煤矿提升机发生意外事故。

二、煤矿提升机盘型制动器安全制动影响与解决方案

（一）制动过程分析

提升机对制动力矩的要求为3～6t/s。为了确保提升机平稳制动，可将其分为减速阶段与减速停车阶段。在第一阶段的减速制动过程中，制动力矩为2t/s，如果不进行任何操作，将会延长制动距离。在第二阶段的减速制动过程中，摩擦片的制动力矩为3t/s，制动盘上的摩擦力会使摩擦片发生移动。与此同时，由于摩擦片与摩擦盘之间出现相对滑动现象，会导致制动力矩降低。

（二）影响制动效果的因素

制动效果会直接影响煤矿提升机的安全运行。要想提升机安全运行，必须确保制动系统正常工作，其影响因素包括：

第一，制动器自身的因素。制动盘、制动弹簧等配件都会直接影响制动器的制动效果。煤矿提升机盘型制动器自动效果的影响因素还包括以下几点：首先，温度因素。温度会使材料融化，导致摩擦副磨损加剧。因此，当煤矿提升机盘型制动器的制动效果受到温度影响时，需要采取措施。其次，磨损情况。磨损会增加摩擦副之间的间隙，影响提升机盘型制动器的制动效果，因此需要定期检查和维护制动系统，确保其正常工作，减少磨损。再次，气体泄漏。气体会通过密封垫和制动环等部件泄漏到空气中，降低制动效果。最后，其他因素。例如，零部件磨损或损坏、制动压力不足或过高等，需要及时更换或维修零部件，确保其正常工作。

第二，温度因素。温度是影响提升机盘型制动器自动效果的最重要因素之一。当温度升高时，制动器的油压也会升高，但如果温度过高，会导致油膜破裂，影响制动器的制动效果。

第三，油压、油质量、油量等。如果油压、油质量较差，会影响制动器的正常工作；当制动频率过高时，会导致油压不足，因此需要适当降低自动效果。当润滑不足时，盘型制动器的油膜可能不够牢固，影响制动效果，需要适当增加润滑次数和时间。同时，综合考虑多种因素的影响，确保盘型制动器的制动效果达到最佳状态。其中，油液浓度是影响提升机盘型制动器自动效果的重要因素。如果油液浓度不够，导致制动器液压压力不足。油液中的杂质堵塞液压泵的进油孔或其他零部件，液压系统出现问题，影响自动效果。当温度升高时，油压也会随之升高。另外，制造工艺对自动效果的影响也不可忽视。需要注意的是，油质量只是一个因素，并不能完全决定制动器的制动效果。在使用油时，要根据说明书的要求定期更换，确保油的质量和使用效果。

第四，制动装置与负载。煤矿提升机盘型制动器制动效果的影响因素有很多，包括制动装置和负载两个方面。煤矿提升机盘型制动器的自动效果会受到制动装置的影响。如果制动装置的工作状态良好，提升机盘型制动器的自动效果较好。当盘型制动器的制动力过大时，会增加煤矿提升机的振动和噪音，影响到矿井下的工作环境。如果制动装置与负载之间存在较大差异，就会产生较大的冲击力矩和冲击电流，影响制动器的正常工作，因此，必须保证制动装置与负载之间保持平衡。

（三）盘形制动器使用过程中存在的问题及解决方案

第一，盘形制动器制动时，会出现制动力矩与制动器安装面不一致的情况，本身又是一个整体结构，因此很难确保制动力矩的准确性。同时，由于在制动时不能有效利用摩擦副之间的摩擦力，因此实际的制动效果并不理想，给煤矿提升机运行带来一定影响，引发安全事故。针对该问题，适当调整盘形制动器，提高制动效果。第二，由于提升机需要频繁进行制动操作，会不可避免地导致摩擦副磨损，影响煤矿提升机的运行，导致制动效果降低，因此，必须更换磨损严重的制动盘，提高制动效果。第三，由于盘形制动器是一个整体结构，如果不能确保安装质量，很难确保性能，所以要加强对安装质量的控制。

（四）制动器的优化方案

1.优化制动盘厚度

煤矿提升机盘形制动器是一种常用的机械制动装置，可以使船只、飞机、汽车等机械设备停止运行。在煤矿提升机盘形制动器中，制动盘是一个关键的部件，会使船只、飞机、汽车等机械设备停止运行。通过分析摩擦材料与制动盘厚度之间的关系，得出制动盘厚度对制动效果的影响较大。因此，通过优化制动盘厚度提升盘形制动器的制动效果。为了提高煤矿提升机盘形制动器的安全性能，可以优化制动盘的厚度，具体方法是：第一，选择合适的制动材料，例如，铜、钢或铝合金，提高制动盘的强度和耐磨性。第二，采用数控机床加工合适的制动盘厚度，并进行热处理和表面处理，提高质量和可靠性。第三，确定合适的制动盘厚度，固定盘形制动器的结构和尺寸，满足不同的工况和安全需求。第四，定期检查制动器的性能和安全装置，确保其正常工作。如果发现问题，应及时更换制动盘或进行维修。总之，煤矿提升机盘形制动器优化制动盘厚度可以提高煤矿提升机的安全性能，提高生产效率和安全性。

2.改善摩擦材料

煤矿提升机盘形制动器是一种广泛应用于提升机的安全制动装置，它通过对制动轮施加外力使其转动，实现安全制动的目的。安全制动的关键是选择合适的摩擦材料改善摩擦性能。为进一步提高制动器的制动效果，可以选择具有较高导热性能的材料作为摩擦材料。使用石墨烯作为摩擦材料可以有效降低制动器工作温度，提升抗腐蚀性能，延长使用寿命。常用的摩擦材料包括钢带、纤维、橡胶等。其中，钢带和橡胶的摩擦性能较好，但需要定期维护。建议使用一些新型材料，例如，陶瓷、金属等，它们具有更高的摩擦性能和稳定性，可以较好地保护制动器表面。

在煤矿提升机的盘形制动器中，应根据提升机的不同高度、重量和负载等因素，选择适合的摩擦材料。例如，在较低高度下，选择钢带作为安全制动材料；在较重负载下，选择橡胶作为改善摩擦性能的材料；在较高高度下，选择钢带和陶瓷作为安全制动材料。选择合适的摩擦材料可以提高制动器的安全性和可靠性，延长提升机的使用寿命。

3.改进结构设计

根据相关研究表明，在摩擦系数相同的情况下，新型盘形制动器与传统盘形制动器相比，制动盘的磨损情况更为严重。为此，可以通过优化制动盘结构设计改善磨损情况。传统的盘型制动器存在磨损快、寿命短等问题，因此需要改进和优化。改进的结构设计包括：第一，采用多个摩擦结构，提高制动器的使用寿命和可靠性。传统的盘型制动器采用一个摩擦副作为主要摩擦副，但多个摩擦副可以降低磨损速度，延长使用寿命。第二，增加缓冲结构，提高制动时的平稳性。传统的盘型制动器采用一个缓冲器实现平稳制动，但多个缓冲器会增加成本。第三，增加安全装置，提高制动时的安全性。传统的盘型制动器只能实现对提升机的制动保护，但多个安全装置可以全面保护提升机，提高安全性。第四，采用多层复合结构，提高制动器的抗热衰减能力。传统的盘型制动器采用单层或两层制动盘，但多层复合结构可以增加摩擦力，提高制动效果。第五，采用智能控制系统，提高制动效率和稳定性。传统的盘型制动器采用机械控制方式，但多个机械控制元件会增加系统的复杂程度，影响系统控制精度和稳定性。因此，煤矿提升机盘型制动器安全制动改进结构设计需要综合考虑多种因素，包括摩擦副、缓冲结构、安全装置、抗热衰减能力等方面。在设计过程中，要充分考虑实际的应用需求和技术发展趋势，以提高安全性和可靠性为目标进行设计和优化。

4.闸瓦间隙

煤矿提升机盘型制动器安全制动闸瓦间隙是指闸瓦与制动盘之间的距离，应根据提升机的具体情况进行调整，保证安全运行。一般情况下，闸瓦与制动盘的间隙应在0.05mm以内，但也会因使用情况而异。安全制动闸瓦间隙的选择，有如下要求：调整时，必须使制动器在使用过程中的自由行程达到最小值；当制动闸瓦与制动盘的间隙为0.5mm时，自由行程不小于1mm；当自由行程在0.5～2mm之间时，制动闸瓦与制动盘间隙应符合规定。当闸瓦的实际工作位置不在自由行程范围内时，应进行调整。调整方法是：将制动盘和制动闸均置于自由行程内，然后将两块闸瓦同时压入，使两者之间的间隙等于2mm。调整闸瓦时，应松开所有螺栓，并将其保持在适当位置上。为了防止闸瓦损坏和保证安全制动，必须经常检查闸瓦的磨损情况。当发现闸瓦磨损不均匀、闸瓦鼓起或有裂纹时，应及时更换。在更换制动器时，必须检查制动器的摩擦衬垫、制动装置的摩擦衬垫和液压控制机构的压力是否符合规定；在新旧制动器安装前，应检查摩擦衬垫是否损坏；安装后按规定调整。

5.制动器智能监测

盘型制动器在制动系统中占有重要地位，它是汽车安全行驶的重要保障。制动系统中的制动鼓和制动盘通过摩擦产生压力，压力传递到制动蹄，使车轮产生制动力矩，导致车辆停止运行。目前，汽车上使用的制动器有盘式、鼓式和摩擦式三种，其中以盘式制动器应用较广泛。

盘型制动器因其结构简单、制动灵敏、维修方便等特点，广泛应用于汽车上。现在汽车上的盘式制动器主要有鼓式和摩擦式两种。鼓式制动器通过在制动盘与摩擦片之间增加一块鼓形凸台，会增大摩擦片与制动盘接触面积，从而提高制动效能。但由于鼓形凸台的存在，导致盘形制动器摩擦片产生“爬行”现象。因此，需要进行实时监测，采用盘型制动器监测系统，当出现“爬行”现象时及时发现并预警，预防事故的发生。

在智能监测系统中，能将传感器的误差降低到1%。可以在盘形制动器中安装传感器，在制动器工作过程中通过感受压力，实现准确的数值传达。在制动过程中，根据传感器传输的数值设定监测状态，将煤矿提升机盘型制动器的故障状态用F表示，正常状态用A表示，在智能监测的终端上显示的相应煤矿提升机盘形制动器状态就会更加直观。

三、结语

综上所述，要提高盘形制动器的制动效果和制动盘磨损程度，首先，应提高对盘形制动器的重视程度；其次，做好制动盘和制动器的日常维护工作；最后，选择合适的制动器，定期检查和维护。只有这样，才能不断提高盘形制动器的制动效果，确保煤矿提升机的安全运行，从而为煤矿企业创造更大的经济效益和社会效益。

参考文献：

[1]周慧.煤矿立井提升机新型盘形制动器的应用分析[J].机械管理开发，2021，36（08）：131-132.

[2]王晓花.煤矿提升机盘形制动器安全制动影响因素及解决措施[J].机械管理开发，2021，36（03）：276-277.

[3]冯欣.立井提升机新型盘形制动器应用探讨[J].煤炭与化工，2020，43（12）：83-84+87.

[4]宁雪艳.煤矿提升机制动系统电控装置设计[J].能源与环保，2020，42（10）：155-158.

[5]曹艳军.矿用提升机盘形制动器制动安全分析[J].能源与节能，2020（05）：89-90.

作者简介：庄永尚（1986），男，山东省龙口市人，本科，助理工程师，主要研究方向为矿山机电；李鑫芝（1987），男，山东省龙口市人，本科，助理工程师，主要研究方向为采矿工程；陈韦龙（1987），男，山东省龙口市人，本科，工程师，主要研究方向为矿山机电。