礦山提升系統(tǒng)制動力矩檢測方法的研究

肖慧明

（長沙礦山研究院有限責(zé)任公司，湖南 長沙 410012）

礦山企業(yè)中的提升設(shè)備制動系統(tǒng)是保證提升設(shè)備正常安全運行的關(guān)鍵部分，那么想要確保提升設(shè)備正常、安全的運行。需要采用科學(xué)有效的檢測方法。目前我國礦山制動系統(tǒng)還是會引起一些安全事故。為了避免事故的發(fā)生，必須要做好制動力矩的檢測工作。

1 礦山提升系統(tǒng)制動力矩檢測方法的重要性及標(biāo)準(zhǔn)要求

（1）重要性。為了指導(dǎo)礦山提升設(shè)備（含單繩纏繞式提升設(shè)備、礦用提升絞車及摩擦式提升設(shè)備）制動系統(tǒng)制動力矩現(xiàn)場檢測檢驗工作，保證制動系統(tǒng)制動力矩現(xiàn)場檢驗工作的順利進(jìn)行，確保檢驗現(xiàn)場人員的人身安全和設(shè)備安全。需依據(jù)AQ 2020-2008《金屬非金屬礦山在用纏繞式提升設(shè)備安全檢測檢驗規(guī)范》、AQ 2021-2008《金屬非金屬礦山在用摩擦式提升設(shè)備安全檢測檢驗規(guī)范》、AQ 2022-2008《金屬非金屬礦山在用提升絞車安全檢測檢驗規(guī)范》、AQ1014-2005《煤礦在用摩擦式提升設(shè)備系統(tǒng)安全檢測檢驗規(guī)范》及AQ1015-2005《煤礦在用纏繞式提升設(shè)備系統(tǒng)安全檢測檢驗規(guī)范》進(jìn)行檢測。

（2）標(biāo)準(zhǔn)要求。①纏繞式提升設(shè)備。提升設(shè)備的常用閘和保險閘制動時，所產(chǎn)生的制動力矩與實際提升最大靜荷重旋轉(zhuǎn)力矩之比K值不應(yīng)小于3；對于質(zhì)量模數(shù)小的絞車，上提重載保險閘的制動減速度超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值時，可將保險閘的K值適當(dāng)降低，但不應(yīng)小于2。在調(diào)整雙滾筒絞車滾筒旋轉(zhuǎn)的相對位置時，制動裝置在各滾筒閘輪上所發(fā)生的力矩不應(yīng)小于該滾筒上所懸重量形成的旋轉(zhuǎn)力矩的1.2倍。提升設(shè)備在制動狀態(tài)時所產(chǎn)生的制動力矩與實際提升最大靜荷重旋轉(zhuǎn)力矩之比K值，不應(yīng)小于3。鑿井時期升降物料用的提升設(shè)備，K值不應(yīng)小于2。對于雙卷筒提升設(shè)備，在調(diào)整雙卷筒旋轉(zhuǎn)相對位置時，每一卷筒制動裝置在制動盤或制動輪上所產(chǎn)生的力矩，不應(yīng)小于該卷筒所懸質(zhì)量(金屬繩質(zhì)量與提升容器質(zhì)量之和)形成的旋轉(zhuǎn)力矩的1.2倍。②摩擦式提升設(shè)備。提升設(shè)備的常用閘和保險閘制動時，所產(chǎn)生的制動力矩與實際提升最大靜荷重旋轉(zhuǎn)力矩之比K值不得小于3；對于質(zhì)量模數(shù)小的提升設(shè)備，上提重載保險閘的制動減速度超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的極限值時，可將保險閘的K值適當(dāng)降低，但不得小于2。

2 系統(tǒng)制動力矩的檢測方法

（1）定量測量。現(xiàn)場使提升設(shè)備制動系統(tǒng)的任1副或1組制動器處于制動狀態(tài)，其他閘松開，再通過纏繞在卷筒的鋼絲繩用手動葫蘆串聯(lián)靜態(tài)電阻應(yīng)變儀和拉壓力傳感器給其施力（施力方向應(yīng)保證是卷筒或摩擦輪圓周的切線方向），當(dāng)卷筒恰好發(fā)生滑動時，測量出該副/組制動器被拉動時的微應(yīng)變，并根據(jù)換算公式換算出對應(yīng)的力，即為該副/組制動器的制動力Fi，同樣的方法再對其他副/組的制動器的制動力Fi進(jìn)行測量。

計算公式：

式中：MZh—各點實測制動力矩之和，N·m；∑Fi—實測各副/組閘的制動力之和，N；n—分組實驗數(shù)；R—實驗時，F(xiàn)z的作用半徑，m。

（2）定性測量。①試驗前在樣機(jī)最大提升量的情況下，用靜態(tài)電阻應(yīng)變儀和拉壓力傳感器測量并計算出樣機(jī)最大靜荷重旋轉(zhuǎn)力矩。②再平均分配到各制動器上，算出每副/組制動器應(yīng)至少提供多大的制動力矩才能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，即每副/組制動器單獨制動時應(yīng)能制動住多少重量重物產(chǎn)生的拉力。③然后在提升鋼絲繩上懸掛略大于計算值的重物，再對每副/組制動器進(jìn)行試驗，觀察該副/組制動器是否制動住所懸掛的重物，如果每副/組制動器均能制動住所懸掛的重物，則說明所檢提升設(shè)備制動系統(tǒng)制動力矩符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

（3）現(xiàn)場試驗方式。①對提升容器進(jìn)行稱重。將滿載提升容器置于井底平巷，對稱重用的檢驗儀器包括拉壓力傳感器和靜態(tài)電阻應(yīng)變儀進(jìn)行使用前的檢查，儀器檢查正常后將滿載提升容器與金屬繩用拉壓力傳感器串接起來，把滿載提升容器置于井底斜坡上，將靜態(tài)電阻應(yīng)變儀接至拉壓力傳感器接口上，讀取此時相應(yīng)的微應(yīng)變，通過拉壓力標(biāo)定方程計算出滿載提升容器的重量，核算無誤后將滿載提升容器置于井底平巷，取下靜態(tài)電阻應(yīng)變器和拉壓力傳感器，檢查檢驗用的儀器正常后，最后將滿載提升容器與鋼絲繩連上。②對樣機(jī)的每副閘進(jìn)行試驗。將稱重后的滿載提升容器置于井底斜坡上，分別對樣機(jī)的每副閘進(jìn)行試驗，試驗后卷筒均未出現(xiàn)滑動，再計算出每副閘此時的制動力矩，每副閘制動力矩相加得出樣機(jī)常用閘和保險閘制動時產(chǎn)生的制動力矩M2，然后將M2與樣機(jī)實際提升最大靜荷重旋轉(zhuǎn)力矩M1之比得出制動力矩的倍數(shù)關(guān)系。

3 提升系統(tǒng)制動力矩檢測方法的研究

我國礦山提升系統(tǒng)制動力矩檢測方法簡單可行，為了檢測手段的多樣化。分析研究了三角型力矩頂桿檢測方法。如下圖：

圖1 三角型頂桿力矩

解釋上圖：1：三角型力矩頂桿；2：數(shù)字測力儀；3：壓力計傳感器；4：油壓千斤頂；5：提升設(shè)備

原理：M=F R(F代表一定壓力計測得的制動力；R作用半徑)

操作步驟：首先利用提升設(shè)備的所在位置，選取到擋繩板外40mm處為中心點。然后將擋繩板圓孔轉(zhuǎn)到可以操作儀器的明顯位置，再把提升設(shè)備斷電，讓提升設(shè)備進(jìn)行全面制動。其次，連接提升設(shè)備綜合測試儀的工作電源在擋繩板的圓孔位置進(jìn)行三角頂桿的安裝固定。在三角頂桿尾端的垂直下方放好油壓千斤頂。特別注意的是千斤頂需要保持水平穩(wěn)定的狀態(tài)，然后在千斤頂上放好力矩傳感器。在搖動千斤頂桿，保證千斤頂、傳感器、三角頂桿均勻受力。如遇不平穩(wěn)時發(fā)生傾斜懸空的狀態(tài)下需要利用斜鐵墊實后保持平穩(wěn)。連接力矩傳感器與提升設(shè)備測試儀的信號線纜，同時記錄提升設(shè)備綜合測試儀的數(shù)據(jù)，并實時存檔。然后將測試儀的工作電源關(guān)閉，再緩慢開啟千斤頂?shù)幕赜烷_關(guān)，使千斤頂達(dá)到零負(fù)荷的工作狀態(tài)。最后卸掉三角頂桿完成提升設(shè)備的力矩測試。整個操作流程就結(jié)束了，一定要注意每個細(xì)節(jié)的處理。

4 結(jié)語

針對制動力矩大小的檢測方法進(jìn)行具體的分析，科學(xué)地提出現(xiàn)場檢查的方法，實際運用于礦山企業(yè)的生產(chǎn)的發(fā)展具有重要意義。希望此方法能夠更加簡單方便使用，同時檢測結(jié)果更為準(zhǔn)確，在礦山行業(yè)中得到廣泛的推廣和應(yīng)用。