矿井提升机盘式制动器的工作可靠性分析.pdf

. 4 4-煤矿机电2 0 0 7 年第1 期煤矿机电 矿井提升机盘式制动器的工作可靠性分析 徐刚， 张安宁， 梁超 安徽理工大学 机械工程系， 安徽淮南2 3 2 0 0 1 摘要 通过分析盘式闸制动系统的工作可靠性， 据此讨论影响制动器工作可靠性的主要因素 及 制动失效的原因。 关键词 提升机; 制动器; 可靠性分析 中图分类号 T D 5 3 4 十 . 5文献标识码 B文章编号 1 0 0 1 - 0 8 7 4 2 0 0 7 0 1 - 0 0 4 4 - 0 2 A n a ly s is o f Wo r k i n g R e l ia b i l it y o f D is k B r a k e in M in e H o is t e r X U G a n g , MA N G A n - n i n g , L I A N G C h a o M e c h a n i c a l E n g i n e e ri n g C o ll e g e o f A n H u i U n i v e r s it y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y H u a i n a n 2 3 2 0 0 1 , C h i n a A b s t r a c t T h e w o r k i n g r e li a b i l i ty o f d i s k b r a k e s y s t e m i s a n a l y z e d , t h r o u g h w h i c h t h e m a i n f a c t o r s i n fl u e n c i n g t h e r e l i a b i l i t y a n d t h e m a i n c a u s e s o f m a l f u n c t i o n o f t h e b r a k e a r e d i s c u s s e d . K e y w o r d s h o i s t ; b r a k e ; r e l i a b i l i t y a n a l y s i s 1 前言 矿井提升机制动装置由制动器和传动装置组 成。制动器的工作可靠性分为固有可靠性和使用可 靠性。使用可靠性体现出固有可靠性的发挥程度， 两者的串联关系体现出制动器工作的可靠性。即 R WR I R A 式中 R a ,一制动器的工作可靠性; R I 一制动器的固 有可靠性; R A 一制动器的 使用可靠性。 2 制动器的工作可靠性 1 固有可靠性凡 设计制造时， 通常以制动力矩作为尺度衡量制 动器的可靠性。制动器的固有可靠性主要由 制动弹 簧强度的可靠性R s 和盘闸 摩擦可靠性R ; 决定， 即 R , 二 R s R F 1 弹簧可靠性分析 盘式制动器采用n 片叠加的碟形弹簧。 如果多 片弹簧屈服或一片碟簧碎裂， 某碟簧系统的预压缩 产生松驰， 将导致弹簧压力减小。 在n 片弹簧中只要有r 片弹簧能够保证制动功 能， 则制动弹簧系统就不会出现失效现象。此系统 为r / n 表决系统。若n 片弹簧的可靠度均为R ， 则 制动弹簧系统的可靠度 R , 式中 C . -n 中 取 艺C R 1 一 R n - i [ 1 ] i 的组合数。 若单片弹簧寿命服从指数分布时， 其可靠度为 R ; t e 一 A t [ 2 ] 式中 A 一失效率。 则制动弹簧系统的可靠度为 R , t e 一 n A t [ 3 ] 2 摩擦可靠性分析 制动器的摩擦可靠性定义为“ 制动器摩擦力矩 大于提升机静力矩的能力’‘ 。制动力矩由n 副闸瓦 产生， 只要其中 仍有k 副闸能够产生大于静力矩的 制动力矩， 则表明制动器实际上还具有制动能力。 制动器的摩擦可靠性是以表决模型表现， 假设每副 闸的摩擦可靠性分布函数相同， 则制动器系统的摩 擦可靠度为 R F 叉C R n - n 1 一 R ‘ [ 4 ] 式中 R 一单副制动闸的摩擦可靠度。 单副闸摩擦可靠性影响因素比较多， 诸如弹簧 寿命、 闸瓦摩擦系数特性、 闸瓦间隙随机性等， 单副 2 0 0 7 年第1 期煤矿机电 4 5煤矿机电 闸摩擦可靠度为 R R 小 凡 R S [ 5 ] 式中 R 约 一弹簧可靠度; 凡一摩 擦系 数可 靠度; R .5 -闸瓦间隙可靠度。 在设计制动器时， 闸瓦与闸盘摩擦系数一般取 0 . 3 5 - 0 . 4 。 然而， 实际 工作中闸 瓦的 摩擦系数并非 恒 定 值。 若 摩 擦系 数 变 化 呈 现 正 态 分 布 规 律， 则R ,, 为 能力。 残压可靠性则是指液压站残压不超过规定值 的能力。由于对闸盘污染给予高度重视， 发生人为 污染的概率非常小。 残压可靠性与液压系统故障和 电液阀调整、 阀弹簧的抗疲劳能力有关。 一般情况下制动闸不同步的原因在于闸瓦间隙 差别和油缸阻力差别。贴闸油压离散程度能够反映 制动闸的贴闸可靠性。 若在合闸过程中， 瞬时贴闸的闸瓦数为i ， 则贴 闸可靠性为衡量贴闸可靠性高低的指标可用每个瞬 间贴闸可靠度的平均值来表达， 即 [ 9 ] R 邢艺11 n一1 ， 拼 一料。 、「 ，， rt} 甲l L DJ 气 式中运 一闸 瓦 摩擦系数平均值; 。 。 一摩擦系数标准差; N ro 一制动器设计所取用的摩擦系数值。 盘式制动器闸瓦与制动盘之间的间隙一般调整 为一 l m m 。受维修人员调整水平、 闸瓦磨损等因素 影响， 闸瓦间隙呈随机正态分布。闸瓦间隙的可靠 度可表达为 R 6 R S 。 一 ‘导，〔7 〕 式中 S 一闸瓦间隙的 平均值; ， 一闸瓦间隙的标准差; 8 a 一闸瓦间隙设计值。 2 使用可靠性R 制动器日 常维护中应检查 1 制动器的各闸瓦同时贴闸及松闸时的间隙 值是否符合规定; 2 液压站油压值及残压值是否符合要求; 3 闸瓦与闸盘之间是否有油、 污水等的污染; 4 电气维护、 检查是否到位。 使用可靠性是这4 项单元可靠性的串联组合， 即 RR b R d R n R h「 8 ] 式中 R b 一闸瓦同步贴闸可靠性; R d 一闸 盘 污染可 靠性; R一制动器内 部维护可靠性; R h 一液压站残压可靠性。 贴闸可靠性是指制动器所有制动闸同步贴闸的 能力， 若贴闸同步能力差， 则制动力矩达不到设计 值。闸盘污染可靠性指的是污染闸盘与闸瓦摩擦制 动力矩不减值的能力。制动器内 部维护可靠性是指 制动器内部维护状态良 好， 弹簧、 活塞不出现损坏的 式中 n ; 一贴闸序列子样数。 3 结语 对提升机盘式制动装置可靠性的研究， 有利于 了解设备运行的规律， 制定科学的维护制度。在日 常维修保养过程中， 主要采取以 下措施 ①按要求调 整闸瓦间隙、 残压值、 油压值等; ②将闸瓦同步贴闸 能力调整到最佳状态; ③加强日 常检查， 及时更换闸 瓦及液压元件密封圈等。不要一次全部更换闸瓦， 以免因接触面积小影响制动力矩， 定期对液压系统 进行检查维修、 消除堵塞、 泄漏现象， 及时清除油、 污 水等的污染; ④加强对电控系统的检查维护工作; ⑤ 安装监控装置， 对制动器工作状态进行监测监控， 以 便及时发现隐患， 杜绝事故， 保证设备安全高效运 行。 参考文献 [ 1 ] 葛世荣 矿井提升机可靠性技术〔 M] . 北京 中国矿业大学出 版， 1 9 9 4 [ 2 」 黄小军. 矿井提升机安全监护系统的研究【 D ] . 徐州 中国矿 业大学， 2 0 0 0 [ 3 〕 顾覆平， 等. 实用可靠性技术〔 M ] . 北京 机械工业出版社， 1 9 9 2 [ 4 〕 封士彩， 朱松青. 矿井提升机盘形闸制动失效分析【 J l . 煤矿 机电， 2 0 0 2 2 [ 5 」 刘立群. 矿井提升机盘式制动器的工作可 靠性分析仁 J l . 煤炭 技术， 2 0 0 4 1 [ 6 」 王国 华. 矿井提升机盘式制动器工作可靠 性浅析【 J ] . 江西煤 炭科技， 2 0 0 5 2 作 者 简 介 徐刚 1 9 7 3 一 ， 男， 安 徽理 工 大 学 机 械 工 程系 在 读 硕士研 究生。主要从事机械设计及理论方面的 研究。 收稿日 期 2 0 0 6 - 0 7 - 0 3 ; 责任编辑 陈 锡强