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礦用絞車盤形制動器液壓系統問題與改進措施

段繼紅

摘要：針對同煤集團挖金灣虎龍溝煤業有限公司生產中礦用絞車盤形制動器液壓系統出現的問題, 分析了盤形制動器的結構及工作原理, 以及JTP絞車盤形制動器在使用和維護中存在的問題, 從液壓油管、液壓缸密封和液壓油三個方面給出了設計改造措施, 實踐應用效果良好。

關鍵詞：盤形制動器膠管密封圈氫化丁腈橡膠液壓油

1 JTP礦用絞車盤形制動器簡介

JTP礦用絞車被廣泛應用于同煤集團挖金灣虎龍溝煤業有限公司礦山生產中，其制動部分為盤形制動器。盤形制動器是執行機構，其驅動和調節則由單獨的液壓站完成。

1）主要技術性能：提供平穩均勻的摩擦力，治污零部件互換性好；與電控和液壓系統配合，使停車時減速度保持在0.05～0.3 m/s2；系統突然斷電時，仍能保證大型機電設備平穩地減速停車；能滿足井下防爆要求。

2）使用環境：工作環境溫度不大于40℃；避免在銹蝕金屬的氣體及塵埃的環境中；無滴水、漏水的環境。

2 盤形制動器的結構及工作原理

1）盤形制動器的結構如圖1所示。其中液壓組件可單獨整體拆下并更換。

2）盤形制動器的工作原理。盤形制動器工作原理是通過碟形彈簧制動（抱緊），通過液壓壓縮彈簧松開制動（松開），制動器為常閉狀態，閘盤都是成對使用。制動力矩為：

式中：N為制動盤的正壓力，N=F-p, F為碟形彈簧作用力，p為液壓油壓力；R為制動盤的平均摩擦半徑；μ為閘瓦與制動盤間的摩擦因數；n為制動副數。

閘瓦與制動器摩擦產生制動力，調節閘瓦對制動盤的正壓力來改變制動力，正壓力由油壓與碟形彈簧作用所得。工作時，油壓達最大值，正壓力為0，制動器處于松閘狀態；當設備制動時，電液控制系統自動減小油壓，正壓力調整為最大值，實現制動要求。

JTP礦用絞車盤形制動器的主要特點是閘瓦不作用于制動輪上，而是作用在制動盤上。由于盤形制動器反應迅速、動作快，它的安全制動空行程不超過0.3 s，比油壓塊閘制動器安全制動空行程時間0.6 s縮短了一半。閘瓦為耐磨材料制成，摩擦因數大，耐磨性好[1-2]。

3 盤形制動器使用中存在問題

3.1 液壓油管問題

由于采掘作業生產的特點是點多面廣，一處作業面完成后要換到新的作業點繼續采掘，相應的絞車要經常安裝、拆除、安裝、拆除等。在多次拆除、安裝中發現，盤形制動器上的液壓油管及接頭損壞的非常頻繁，分析原因是：由于該液壓油管使用的是銅管，其長度及彎曲的形狀在第一次安裝時是一次成形的，其互換性差；同時在拆除過程中維修人員沒有做記號和編號，導致安裝時維修人員僅靠感覺進行安裝。經多次拆除、安裝后，液壓油管的安裝順序混亂，已無法回到最初的順序，甚至幾臺絞車的液壓油管摻和到一起使用。另外液壓油管在運輸中因多種原因被損壞而需要進行維修或更換。

3.2 液壓缸密封問題

盤形制動器在使用維護中發現液壓缸的漏油現象比較頻繁，初次安裝雖沒有問題，但使用一段時間和多次安裝后出現漏油現象，經現場將液壓缸拆開多次觀察，主要由于液壓缸上的骨架油封的唇口受到磨損所導致漏油。由此形成設備停車檢修頻繁、維修量大、周期短，勞動力和材料消耗多。盤形制動器液壓缸密封圈使用的是YX形橡膠密封圈，也叫骨架油封[3]；分孔用和軸用兩種，材料為丁腈橡膠（NBR）。因此造成了盤形制動器液壓缸漏油，密封圈的消耗量大，液壓油損耗較多，頻繁影響生產，同時存在安全隱患。

3.3 液壓油問題

由于地表絞車操作間為工業廢渣制作的空心磚搭建的臨時簡易房，房頂用石棉瓦覆蓋（原因是主要考慮絞車在該處使用期完成后要拆除），內外墻都未抹墻皮，鋼絲繩伸出的窗戶又不能裝玻璃。使屋內、屋外的溫度相差不大，冬季屋內又無任何取暖設施，同時油箱內部也沒有安裝加熱裝置，在實際使用中發現每年春、冬季盤形制動器的液壓系統故障率很高。由統計數據很明顯地看出，春、冬季盤形制動器的液壓系統故障率是其他季節的數倍，對設備運行及生產系統影響很大。

在對液壓系統多次檢修后，分析主要還是液壓油的問題，盤形制動器液壓系統使用L-HM46GB11118.1-1994抗磨液壓油，正常工作油溫在10～60℃范圍內[4-5]。在使用油溫較低時（環境溫度低于零度），液壓油流動性差，潤滑性能降低，整個系統故障頻繁。因該礦正處在高海拔、冬季零度以下的環境中，這種環境對在地表房間沒有取暖設施的液壓系統來說是非常不利的，有時液壓系統都無法運行。

4 改進措施

4.1 液壓油管的改進措施

首先從管理人手，要求維修工在拆除銅管時必須做好記號，并進行編號，雖然加強了銅管的防護，但銅管的變形仍然存在。因此，用高強度液壓膠管代替液壓銅管進行試驗，得到了良好的效果。液壓膠管在量好尺寸后可在加工廠成批制作，互換性非常好，同時液壓膠管彈性好，在彈性極限內很容易彎成多種形狀。復雜現場安裝的適應性好，只要長度合適就可以互換使用，運輸時放入箱子里很容易防護，運輸過程沒有任何損失，很大程度上降低了管子的損耗和維修的勞動力，從而降低了使用成本。2017年底又在5臺絞車上使用了液壓膠管，效果都很好，2018年準備將全部所屬絞車盤形制動器的液壓銅管都改成高強度液壓膠管。

4.2 液壓缸密封的改進措施

密封圈廠家通過更換密封圈的材質，將盤形制動器液壓缸密封圈的材料改為氫化丁腈橡膠（HNBR）。HNBR可用于制造苛刻條件下使用的密封制品。HNBR耐磨性是NBR的2.8倍，耐酸、耐油性是NBR的5倍，在-40～+150℃溫度范圍內耐溫穩定性強，適用于該礦的工作現場。經過半年的試驗對數據統計發現，盤形制動器密封圈的更換數量僅為以往的1/6。統計數據充分說明，通過對密封圈材質改變試驗，收到了良好的效果。盤形制動器漏油現象大大減少，液壓油及密封圈的消耗得到有效降低，設備檢修周期得到延長，保證了生產及設備的長周期穩定運行。

4.3 液壓油的改進措施

針對液壓油的問題，在春、冬季低溫時期應選擇黏度較低的液壓油。為此規定盤形制動器液壓系統全年按如下要求更換液壓油，具體為：

1) 2017年4月—9月使用L-HM46 GB11118.1-1994抗磨液壓油。

2) 2017年10月—2018年3月使用L-HM32GB11118.1-1994抗磨液壓油。

2017年經實際應用，特別是經過2017年冬季到2018年春季之間近四個月的低溫天氣，盤形制動器的液壓系統運行穩定。收到了預期的效果。

5 結論

1）盤形制動器經過以上改造，故障率大大降低，設備運行平穩、可靠。

2）通過對液壓膠管與銅管、氫化丁腈橡膠（HNBR）與丁腈橡膠（NBR）性能和用途在實際運用中的對比及試驗，以及根據不同季節選擇使用不同黏度的液壓油，收到了良好的效果，解決了長期存在的問題。

參考文獻

[1]靳穎澤.TP1型盤形制動器在楊村煤礦副井提升機上的應用[J].煤礦機電, 2018 (6) :95-96;100.

[2]李進衛.特種橡膠的性能特點及其應用[J].化學工業, 2014, 32 (9) :38-43;50.

[3]仲偉.礦用絞車盤形制動器液壓系統問題與解決措施[J].礦山機械, 2012, 40 (1) :126.

[4]趙延增, 高光啟, 趙書平, 等.淺析DTL80/20/132X型大傾角下運帶式輸送機的設計及應用[J].濰坊學院學報, 2008 (4) :9-11.

[5]劉同義, 許同樂.常閉式盤式制動器液壓站液壓回路的分析與改進[J].機械工程師, 1999 (3) :20-21.

Problems and Improvement Measures of Hydraulic System of Disc Brake of Mine Winch

Duan Jihong

Abstract：In view of the problems existing in the hydraulic system of the disc brake of mining winch in the production of Dongjinwan Hulonggou Coal Industry Co., Ltd., the structure and working principle of the disc brake are analyzed.The problems existing in the operation and maintenance of JTP winch disc brake are put forward, and the design and transformation measures are given from three aspects: hydraulic tubing, hydraulic cylinder seal and hydraulic oil, and the practical application effect is good.

Keywords：disc brake, hose, sealing ring, hydrogenated nitrile rubber, hydraulic oil