礦井提升機主要用于煤礦、金屬礦與非金屬礦提升、下放人員、材料和設備等，它是聯系井上和井下的重要交通運輸工具，是礦山的咽喉設備。盤形制動器作為礦井提升機安全制動系統的關鍵部件，其工作可靠性直接關系着礦井提升機的安全性能，影響着礦山的安全生産，盤形制動器一旦發生故障，輕則影響生産進度，重則導緻惡性事故的發生。常見的盤形制動器故障主要表現為刹不住車或敞不開閘，導緻其故障的原因多種多樣。本文從盤形制動器工作原理的角度分析産生故障的原因，提出相應的預防對策及今後的維護措施。

一、盤形制動器的工作原理

　　目前大多數新型礦井提升機的制動系統都使用盤形制動器，與塊式制動器相比，盤形制動器具有結構緊湊、動作靈敏、質量輕和散熱快等特點。

　　如圖1所示，F1為油壓力，F2為彈簧預壓縮力。顯而易見，盤形制動器是靠油壓力F1松閘，彈簧預壓縮力F2制動來實現其功能的。

　　油壓力

　　式中：p 為工作油壓（Pa）;A為盤形制動器中的液壓缸面積（㎡）。

　　彈簧預壓縮力

　　式中：K 為碟簧的剛度（N/m）;Δ0為油壓力 p=0 時碟簧的預壓縮量（m）。

　　當油壓力 p=0 時，即 F1=0，閘瓦與制動盤之間的間隙Δ=0，此時為全制動狀态。

　　由于存在活塞運動阻力和工作殘壓的作用，使得全制動狀态下盤形制動器輸出的正壓力

　　式中：C為盤形制動器中活塞的運動阻力（N）;p0為液壓系統中的殘壓（Pa）。

　　當油壓力p增大到某一值pn時，閘瓦脫離制動盤，閘瓦與制動盤之間的間隙Δ>0，兩者之間無正壓力存在，此時制動器處于完全松閘狀态。

　　此時滿足

　　其中

　　将式 (1) 和式 (5) 代入式 (4)，可得完全松閘狀态下

　　式中：F2′為油壓力p=pn時碟簧的壓縮力（N）;Δ′為油壓力p=pn時碟簧的壓縮量（m）。

　　盤形制動器的制動力矩是靠閘瓦沿軸向從兩側壓向制動盤而産生的，其計算公式為

　　式中：μ為摩擦因數;R為制動半徑（m）;n 為閘瓦個數。

二、盤形制動器的常見故障類型及其制動失效原因

　　盤形制動器的大部分故障都是不能按照規定完成制動任務，或者制動效果達不到規定要求。通常盤形制動器的故障主要分為制動失效和松閘失效 2大類。

2.1　盤形制動器制動失效

　　盤形制動器制動失效，其主要原因是制動力矩不足。由式(7)可以看出，影響制動力矩的主要因素有以下 2 個。

　　(1) 制動器輸出的正壓力FN不足。由式(3)可以看出，造成制動器輸出的正壓力不足的主要因素有：①由于碟形彈簧反複拉伸和壓縮出現疲勞或斷裂，造成碟簧剛度K不足，導緻正壓力FN不足。②制動盤偏擺過大或閘瓦過度磨損，造成閘瓦與制動盤之間的間隙Δ 過大，全制動時碟簧預壓縮量Δ0減小，導緻輸出的正壓力FN不足。③活塞密封圈老化、液壓油污染等造成活塞運動阻力C增大，導緻正壓力FN不足。④油質污染或油路堵塞造成制動系統殘壓p0過大，導緻制動器輸出正壓力FN不足。⑤聯接襯闆筒體和活塞的大螺栓出現松動，使得碟簧預壓縮量Δ0減小，導緻産生的正壓力FN不足。

　　(2) 閘瓦與制動盤之間的摩擦因數μ 降低根據相關文獻資料及現場試驗數據可知，造成摩擦因數μ 降低的主要因素有：①制動盤或閘瓦表面被油污污染，主要原因是制動器液壓缸漏油，油管開焊、接頭松動漏油以及液壓缸内活塞密封圈老化造成的漏油。②閘瓦接觸面發生變形，主要是由于工作溫度過高導緻閘瓦過熱而燒流或變焦，從而影響摩擦因數μ。③摩擦因數的大小與物體的運動速度有關，當提升機高速運行時，會導緻摩擦因數μ 降低。

2.2　盤形制動器松閘失效

　　由式(6)可以看出，造成制動器松閘失效的主要因素有：

　　(1)液壓站油壓p不足，不足以克服彈簧力F2'和活塞運動阻力C。

　　(2)液壓缸配合過緊或卡缸造成活塞運動阻力C劇烈增大，使制動器油壓力F1無法克服運動阻力C而敞不開閘。

三、預防對策

　　對設備進行維護保養，就是要通過設備運行過程中出現的蛛絲馬迹，在故障未出現前通過科學合理的維護，将故障消除在萌芽狀态。通過分析盤形制動器常見故障類型及原因，日常維護過程中預防盤形制動器失靈的措施如下：

　　(1) 按照《金屬非金屬礦山安全規程》的規定，定期檢測工作制動和安全制動的工作性能，驗算其制動力矩，并測定安全制動的速度。

　　(2) 盤形制動器的制動盤兩側不應有油污，每班至少檢查一次，發現油污應及時停車處理，以免影響閘瓦和制動盤之間的摩擦因數。

　　(3) 在提升機正常運轉時，若出現制動器液壓缸漏油的情況，應及時更換密封圈。

　　(4) 在下放重物的過程中應投入動力制動，不能單單依靠制動盤制動，否則會使閘瓦發熱，易造成閘瓦熱變形，降低閘瓦摩擦因數而影響制動力。

　　(5) 閘間隙保持在1mm左右且應不大于2mm。對于未裝設閘間隙保護裝置的老設備應及時配置，當閘間隙超過規定值時，應能自動報警或自動斷電。閘間隙調整完畢後必須将定位螺栓鎖緊。

　　(6) 每半年過濾一次液壓油，保證油質清潔;每年應對液壓站進行一次徹底清洗;每班檢查一次液壓油的油量，保證油量充足。

　　(7) 碟形彈簧的使用時間不應超出國家标準的規定，一般動作次數超過50萬次應予以更換。

　　(8) 裝設制動盤偏擺自動檢測裝置，在檢測到制動盤偏擺量大于1mm時，應采用火焰法或車削法重新校正制動盤，使其偏擺量≤1mm，滿足規程的相關要求。

　　(9) 定期檢測制動器的空動時間，對空動時間大于0.3s的要立即進行檢修。為安全起見，應每半年檢測一次。檢修時，一要清除各部件表面鏽迹，二要檢查碟形彈簧表面是否有裂紋和變形，三要檢查液壓缸磨損情況，發現異常立即更換。

　　(10) 根據提升機的工作量，定期檢查閘瓦剩餘厚度，小于6mm時應立即更換。

　　對于達到使用年限或長期維護後仍然不能正常工作的盤形制動器裝置，應及時對其進行整體改造，更換全新的制動系統以滿足規程的各方面要求，保障礦井提升機的安全運行。

結語

　　礦井提升機盤形制動器的故障雖多種多樣，但隻要合理使用，按照上述措施加強日常管理維護，就能及時了解盤形制動器的使用狀況和它在使用中存在的問題，做到心中有數，及時準确地排除隐患，從而保證礦井提升機安全可靠運行，防止事故的發生，确保礦山的安全生産。