矿井提升机制动机构存在的问题及改进对策研究

矿井提升机制动机构存在的问题及改进对策研究

许军

开滦能源化工股份有限公司范各庄矿业分公司，河北唐山 063000

摘要：国内矿井提升机主要有斜井和竖井两种，它是由卷轴驱动的钢丝绳驱动提升机，以达到上下输送的目的。由于我国工业技术发展较晚，很多先进的技术和机械设备都在矿企生产实践中应用的较浅，与国外先进技术水平的矿井相比，国内的矿井不管是在规模上还是在机械设备的使用上都比较小，提升机提升高度也较低，且对矿井作业的安全系数有很高的要求，因此，对提升机的安装和使用必须要给予足够的关注和重视，以保证矿企的顺利、安全、高效的生产。

关键词：矿井提升机；制动机构；问题；措施

引言：矿井提升机是连接地下与地表的重要交通工具。矿井提升机的控制系统是安装在地表的，它是由卷轴驱动的钢索驱动的，用于输送煤炭、物料或人员。由于国内矿井与世界先进矿山相比，其开采井类型相对较小，提升深度较浅，且井下作业条件较为恶劣，因此，在矿井井下作业时，必须满足井下作业条件。矿井提升机的刹车装置是矿井提升机的关键部件之一，其功能是使提升机减速或停转，而传统的提升机构的实施方式是在起升机上停车时，按下停止键，由继电器-接触器控制系统切断电动机的供电，并带动液压系统对卷轴进行机械摩擦，从而达到制动的目的。传统的制动器是由制动器直接对制动器或制动器进行制动力，而电机的制动器仅起到提升位置的锁止作用，即机械式抱死。采用电机刹车与卷轴刹车相结合，能有效地减少提升时的振动，从而提高停车定位精度。采用交流牵引器，可调整附加电阻的阻值进行速度控制，具有良好的调速效果，而且额外的电能损耗也很大。可控硅牵引系统是当前较为先进的电力牵引系统，受到电器部件的机械寿命、电气寿命、控制线路等因素的制约，在起升机构运行过程中经常会发生各种情况，使维护工作变得更加困难。

1制动机构的作用

制动器的主要部件为传动和执行机构，其传动装置的作用是对制动力矩进行控制和调整，而执行机构是直接作用于制动盘或制动轮的制动力矩。在矿井生产中，提升机的工作内容是运送人员、设备、材料、煤炭等，在传统的提升机械上，整个搬运过程不会产生任何的制动，而是要用脚踏刹车阀来控制。刹车装置仅在减速或停机状态下运行，减速时刹车装置运行，提升机减速，在起升机上停车时，刹车刹车，使提升机停止运转。在提升机减速、正常停车的过程中，停车的时间是由驾驶员的经验和摩擦力的大小决定的，并且对操作人员的操作有很高的要求。由于操作人员缺乏足够的经验，使其实际的泊车位置和理论上的位置相差很大。此外，在提升机的调绳、钢丝绳的更换和维修中，也会采用刹车装置。减速器和减速器的结合构成了一个驱动装置，它可以减少直流电机的电流，同时也可以增加一个减速器，减速器设置在电机和主轴的中间，起到减振和减振的作用。而耦合装置，则是用来提升和驱动提升机。由于技术的不断发展，许多提升机采用了液压盘式制动器，这种制动器可以根据制动器的副数来调整扭矩，从而达到较好的制动力。

2制动机构失效的原因

矿井提升机刹车装置由液压站、液压管路、盘式制动器三大部分构成。水力泵站故障的原因有：

(1)液压站的电液调压设备有问题，液压站的液压系统通常通过减压阀进行调整和控制，当压力过大时无法调整，应检查安全阀，检查其内部有无阻塞或其它问题。

(2)液压管道故障，最主要的原因是回油管阻塞，一般是回油过滤器堵塞，回油管的阀门损坏或打开过小，如果回油有逆压阀（平衡阀，顺序阀等），则是由于这些阀调整的打开压力过大，或者是回油节流阀调整孔太小，等等。

(3)电磁阀有问题，它是由线圈和阀体组成的。

(4)油压系统剩余压力太大，盘式制动器通过蝶簧的压力实现制动器的作用，当油泵供油为盘式制动器时，如果残余压超过0.5 Mpa，则液压站不给油，但在0.5 Mpa的情况下，油路就会向盘式制动器供油，从而导致盘式制动器刹车片松动，无法刹车。

(5)刹车失败，由于制动力扭矩不够，在制动器的正压不足时，会造成制动器故障。正压不充分是由于活塞的大螺栓和连接套筒的圆筒松动所致；油路阻塞或机油污染会造成刹车系统的剩余压力；液压油污染，活塞密封圈的老化，使活塞的移动阻力增加；刹车片磨损过大，刹车片偏转太大，造成两个部件间的空隙太大；由于弹簧的疲劳和断裂，造成了弹簧的刚性不足。制动盘与制动块间的摩擦力减小，也可引起制动盘的故障，这与物体的运动速度有关，制动片接触部位产生变形，刹车片上有机油或刹车盘表面受到污染。

3矿井提升制动机构的改进措施

3.1盘形制动器失效的改进措施

根据《金属非金属矿石安全规程》的相关要求，对矿井提升机械传动机构进行安全制动和工作制动性能的定期检查，并对其进行制动扭矩的计算，并测定其安全刹车速度。制动盘的污染是造成制动盘损坏的一个重要因素，所以每天都要对其进行一次检查，以保证制动盘表面干净，防止制动盘与刹车片间的摩擦系数增加。若在日常工作中发生泄漏，应立即更换密封环。矿井提升机在向下拉动重物时，应采用双效制动器，否则单靠刹车盘制动力，将使制动器产生热量，从而使制动器发生故障。液压油的更换周期为半年一次，为了保证液压油的纯度，在更换之前，必须对液压站进行全面的清洁，并在开始工作之前检查液压油的流量。盘簧的使用次数不得超过500,000次，否则会影响刹车的性能。定期检测刹车的空转时间，如果停机时间大于0.3秒就要进行检测，每隔半年要进行一次检测，检查表面有无变形、开裂、清洗零件表面的锈蚀、油缸的磨损情况，发现油缸磨损情况要及时更换。

3.2基于PLC+变频器设计控制制动系统

PLC的特点是抗干扰性、扩展性、程序移植性、稳定性和可靠性。采用 PLC+变频调速控制的制动系统由显示、控制、制动、辅助四部分组成。显示屏上显示的是转速值，深度值，电压值，电流值等。该控制装置由变频器及 PLC控制组成，该控制装置由 PLC发出控制命令来控制马达的速度，并要求在原来的基础上加入变频及加工变换功能。刹车系统由能量制动器和反馈制动器组成，节能制动器既可独立或与回馈装置相结合；反馈制动通过变频装置向电网反馈再生的能量。辅机主要包括打印机、 DCS系统、 PC监控系统等辅助设备。

结语

文章就矿井提升机械传动装置的几个问题进行了分析，并根据现场的使用情况，给出了相应的解决办法。提升机控制系统的改造，是在原有的电气控制系统基础上，增加了 PLC和变频调速，采用变频调速装置中的坡度调节，以提高提升机的定位精度。

参考文献：

[1]卢小哲.矿井提升机制动液压系统优化及性能测试[J].机械管理开发,2023,38(04):39-40+43.DOI:10.16525/j.cnki.cn14-1134/th.2023.04.016.

[2]吕国光.矿井提升机制动液压系统优化[J].机械管理开发,2023,38(04):58-60.DOI:10.16525/j.cnki.cn14-1134/th.2023.04.024.

[3]张丽枝.矿井提升机制动系统的联合模拟分析研究[J].机械管理开发,2022,37(09):90-91+94.DOI:10.16525/j.cnki.cn14-1134/th.2022.09.038.