礦井提升機盤式制動器設計

賈玉景，代穎軍

(1.湖州師范學院，浙江湖州 313000；2.上海航天動力技術研究所，浙江湖州 313000）

礦井提升機盤式制動器設計

賈玉景1，代穎軍2

(1.湖州師范學院，浙江湖州 313000；2.上海航天動力技術研究所，浙江湖州 313000）

介紹了礦井提升機盤式制動器的研究現狀、控制系統特點，設計一個盤式制動器，介紹其工作原理。制動系統的液壓油路，選用兩支路并聯供油，四油缸制動，一條支路設置單向節流閥，使該支路的制動稍微延后一些，實現了二級制動，工作更平穩。該盤式制動器為常閉式設計，安全可靠；制動器動作靈敏；安裝位置靈活，使用、調整、維修簡單。

盤式制動；液壓傳動；制動閘；制動管路

盤式制動器是礦井提升機的重要安全裝置，它具有慣量小、動作快、靈敏度高、制動力矩可調等優

點［1］。目前生產的礦井提升機大都采用盤式制動器，特別是在多繩摩擦提升機上幾乎全部采用盤式制動器。由于制動器制動性能與制動力矩有關，而制動力矩的大小又直接影響礦井提升的安全性，因此，國內外學者都十分重視對制動器制動性能的研究［1］。大多數研究僅考慮如何調定制動力矩以使系統緊急制動時不發生鋼絲繩滑動，而對制動器本身的摩擦制動特性研究甚少，這也是盤式制動器研究難以進一步深入下去的關鍵所在。

現有盤式制動器種類很多，按其結構類型可分為鉗盤式、全盤式、錐盤式和載荷自制盤式制動器4種；按驅動力源可分為電力液壓驅動、液壓驅動和氣壓驅動。

以上各類制動器在運行過程中，都有較好的液壓

系統和電力系統與之配合，以使制動系統安全可靠、操作方便、運行穩定，使提升機運行的安全性大大提高，能更好地保護工作人員的生命安全、減少安全事故發生和提高礦業生產效率。制動控制器一般可用繼電器控制、微機 (單片機）控制和PLC控制。繼電器控制的礦井提升機制動系統屬于“完全固定模式型”，其控制模式不可調，一旦繼電器出現故障，控制系統將完全癱瘓，制動器停止動作，甚至會造成嚴重的后果。而用PLC控制則有著繼電器所不能達到的眾多優點，所以更多采用安全可靠的PLC來控制盤式制動器［2］。

1 盤式制動器的工作原理與基本結構

1.1 結構組成

盤式制動器結構組成如圖1所示。

圖1 盤式制動器結構示意圖

盤式制動器主要由制動器架體、外缸筒、油缸、活塞、密封圈、蝶形彈簧、連接軸、制動襯墊、閘盤、液壓管路等部分組成。

1.2 工作原理

提升機制動器一般由執行系統、驅動系統、控制系統等組成，主要零部件有制動閘片、制動襯墊、制動缸體、活塞、碟形彈簧和液壓管路等。制動器通過碟形彈簧和液壓動力來驅動機械部件的運轉，達到制動的功能。泵體固定在制動器的底板上，部分制動器用一個泵體控制兩側的閘片；部分制動器用兩個泵體分別裝在制動盤的兩側，控制各自的閘片［3］。盤式制動器工作原理如圖2所示，提升機制動時，蝶形彈簧的預壓力迫使活塞向制動盤移動，將制動閘片推出，使閘片與卷筒的制動盤接觸，并產生正壓力，形成摩擦力而產生制動［4］。提升機制動系統松開閘時，油缸腔中充入壓力油，使活塞壓縮蝶形彈簧，并帶動閘片向后移動離開制動盤，解除制動力。這樣的工作方式安全可靠，保證提升機系統突然停電或發生其他意外時，制動器處于制動狀態，避免意外事故發生。制動閘片嵌合在泵體外部的槽中，并用壓板、螺釘固定。控制系統則是通過對驅動系統進行控制，使執行系統按照預定的要求進行操作。

圖2 盤式制動器工作原理圖

2 制動管路方案選擇

制動管路將液壓泵站提供的液壓油傳遞到制動油缸中，給活塞加壓，通過活塞壓縮蝶形彈簧，使制動器脫離制動狀態。制動系統的液壓油路設計方式有多種［1］。在此設計中，選用兩支路并聯供油，四油缸制動。其液壓油路布置如圖3所示，總管路分支為1、2兩個支路，每個液壓支路給斜對角的兩副制動油缸供油，兩個支路上接單向節流閥，使得1、2兩個支路所控制的制動油缸在制動的時候，支路2供油的一組制動油缸的制動會比支路1供油的一組制動油缸的制動稍微延后一些，這樣就實現了二級制動，設計上更加符合《煤礦安全規程》的要求。

圖3 制動系統盤式制動閘分布及液壓管路布置

3 盤式制動器的性能要求

隨著科技的進步，盤式制動器設計也在向著安全可靠、運行穩定、操作方便、故障率小、實用性強和應用廣泛的方向發展。

驅動方面。對于液壓驅動的制動器，采用雙液壓站、雙油路，具備雙液壓站并聯運行、單液壓站之間互相備用等運行方式。這樣不但有了良好的液壓回油油路，使液壓油流動通暢，不易受阻，而且當其中一個液壓站出現問題停止工作時，另一個液壓站會馬上響應，進行制動或松閘，以保障提升機設備安全制動和正常運行［5］。

制動方面。結構的設計要求越來越高，在制動力矩方面，要求靜態制動安全系數大于等于3倍的最大靜張力。這樣可使正常停車時制動穩定、安全，在制動時，提升吊籠加速度值適中，沖擊力小，運行平穩。在施工安全方面，具有各種載荷和提升狀態下的無滑繩設計，即當吊籠突然下墜或緊急制動時，要達到應有的制動效果，保障施工人員的生命安全。在制動平穩和運行可靠方面，具有恒減速和恒力矩的安全制動，系統可根據工況自動切換，能夠在不同載荷、不同運行方向、不同位置情況下，自動實現預定減速度的安全制動。

監測方面。要求制動系統具有自動測試、監測重要液壓閥和儲能器的功能，并為每個制動器配置模擬氣隙傳感器，準確在線監測閘片氣隙，以便及時發現制動潛在問題；具有友好的人機界面，顯示系統各種重要參數，如油壓、閘氣隙、彈簧疲勞、油位、油溫、制動狀態和故障信息等，并可方便地進行系統測試。機械結構方面，采用組合閥塊，使液壓站器件連接簡單，結構優化，易于維護。

4 結論

(1）該制動器為常閉式設計，提升機不工作狀態，制動器處于制動狀態，防止意外事故發生，安全可靠。

(2）制動器靠特制碟簧施加制動力，液壓驅動松閘。制動器制動動作靈敏，制動閘片閉合時間短。

(3）制動閘片材料選用石棉硬質摩擦襯墊，摩擦因數穩定，不損傷制動盤且對水介質和鹽霧不敏感。

(4）安裝位置靈活，使用、調整、維修簡單。

［1］聞邦椿.機械設計手冊:第3卷［M］.5版.北京:機械工業出版社，2010.

［2］程廣振，鄭運廷.托輥加工專用機PLC控制系統設計［J］.機械設計與制造，2006(1）:152-153.

［3］許福玲，陳堯明.液壓與氣壓傳動［M］.3版.北京:機械工業出版社，2007.

［4］濮良貴，紀名剛.機械設計［M］.8版.北京:高等教育出版社，2006.

［5］程廣振，江桂蘭.礦井提升機潤滑油壓力和油箱液位指示報警系統的設［J］.工礦自動化，2010(9）:97－99.

［6］賈玉景.回轉工作臺槽輪分度機構設計［J］.機床與液壓，2011，39(8）:56－57.

Design of Disc Brake for Mine Hoist

JIA Yujing1，DAIYingjun2
(1.Huzhou Teachers College，Huzhou Zhejiang 313000，China；2.Shanghai Institute of Space Power Technology，Huzhou Zhejiang 313000，China）

The research status and the features of the disc brakes ofmine hoist were described.A kind of disc brake was designed.The hydraulic circuit of the braking system was chose two-way parallel oil supply and four oil cylinder brake.In one oil-way，a one-way throttle was set，making the oil-way brake slightly delayed，so two stage braking was achieved and work wasmore stable.This disc brake is normally closed，it is safe and reliable，sensitive in action and has flexible installation location.It is easy to use，adjust and maintain.

Disc brake；Hydraulic transmission；Brake；Brake lines

TH136

A

1001－3881(2014）10－057－2

10.3969/j.issn.1001-3881.2014.10.017

2013－04－22

賈玉景 (1962—），學士，副教授，主要從事力學、機械設計與控制方面的教學和科研工作。E－mail:jyjng@126.com。