浅谈盘闸制动系统工作可靠性

刘　英

摘要：针对目前提升机盘式制动系统易出现的故障及隐患首先给出了制动器工作可靠性的一些概念然后从理论和实践两方面探讨了盘式闸制动系统的工作可靠性分析了影响可靠性的相关因素提出了提高设备安全运行的维护意见。

关键词：盘式闸制动系统 测试 可靠性

0 引言

目前矿井提升机普遍采用的盘式闸制动器可靠性的理解可包含2个方面[1]:狭义上理解盘式制动器包含不可维修因素广义上理解盘式制动器又含有可维修因素。制动器的工作可靠性是固有可靠性和使用可靠性的综合反映。固有可靠性是由制动器设计、制造及材料等因素决定的在制动器产品出厂时便已明确使用可靠性则是安装、维护及操作等因素决定的它反映了制动器固有可靠性在实际运行中的发挥程度。因此固有可靠性的体现受使用可靠性的限制；固有可靠性再高使用可靠性却较低制动器的实际工作可靠性依然不会高。制动器的固有可靠性和使用可靠性的乘积体现了制动器的工作可靠性即工作可靠性。

Rw=RlRa

式中Rl、Ra———制动器的固有可靠性、使用可靠性。

制动装置各单元之间常常表现为串联关系而多副盘形闸的制动力矩则是表决状态关系(或简化为并联关系)这些复杂的功能关系使制动装置的可靠性评定比较复杂。在实际工作中制动装置可靠性评定分为理论可靠性评定和现场可靠性评定。

1 理论可靠性评定

当前提升机制动器多以制动力矩来衡量其可靠性制动闸的制动可靠性 Rb=RsRf

式中Rs、Rf———弹簧可靠性、摩擦可靠性。

1.1 弹簧可靠性分析 盘式制动器的压力弹簧由n片碟形弹簧迭加而成弹簧的系统等效刚度是单片弹簧的1/n。碟簧系统中若有弹簧失效整个系统的弹簧总压力会减小压力减小的幅度取决于碟簧失效的片数及失效形式。若碟形弹簧系统一片碟簧失效制动器便存在不可靠隐患尽管此时制动器还有能力刹车停车。

碟形弹簧的可靠性评定应以实验室试验数据为基础。将各分布函数线性化处理对子样试验数据用线性化分布函数去拟合在满足显著水平的条件下选取相关系数r最大值的一个作为母体的分布函数并且由分布函数计算分布函数的估计值。

1.2 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”。由于提升机制动器的制动力矩设计取有一定的储备系数因而制动力矩一般都大于静力矩。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示的记作k/n(G)。

假设每副闸的摩擦可靠性分布函数相同系统的摩擦可靠度

Rf=∑ n-k i=0 CinRn-i(1-R)i R=R(t)RμRδ

式中R——单副制动闸的摩擦可靠度；

R(t)、Rμ、Rδ——摩擦可靠度、摩擦系数可靠度、闸瓦间隙可靠度。

若摩擦系数变化呈现正态分布规律则Rμ=-1(μ-μ0σμ)

式中μ、σμ、μ0———摩擦系数平均值、摩擦系数标准差、制动器设计所取用的摩擦系数值。

一般情况下都把闸瓦间隙调整为1mm左右。

在制动器设计过程中碟形弹簧的预紧量计算是按闸瓦间隙量为1~1·5mm进行的。若实际间隙超过此值产生制动正压力下降的问题。因为碟簧正压力值的变化与闸瓦间隙成正比关系所以闸瓦间隙的可靠度。

Rδ=-1(δ-δ0σδ)

式中δ、σδ、δ0———闸瓦间隙的平均值、闸瓦间隙的标准差、闸瓦间隙设计值。

2 现场可靠性评定

2.1 制动器的故障模式 根据现场试验总结制动器的故障模式从制动器的故障模式分析不难看出保证制动器固有的可靠性的主要维护工作包括:①制动闸瓦与闸盘间隙的调整；②闸盘污染控制；③制动器内部各部件的维护水平；④液压站油压值整定及残压限制。

在以上4项维护工作中若有一项维护工作未做好都会影响制动器的固有可靠性发挥。因此维护可靠性是这4项单元可靠性的串联组合即RM=RbRdRnRh式中Rb、Rd、Rn、Rh———闸瓦同步贴闸可靠性、闸盘污染可靠性、制动器内部维护可靠性、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能力差则制动力矩达不到设计值固有可靠性保障能力差。

2.2 可靠性评定 闸盘污染可靠性是指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、活塞不出现损坏的能力；残压可靠性是指液压站残压不超过规定值的能力。由于当前维护工作和结构设计中对闸盘污染都给予高度重视所以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制动器内部维护通过制定切实可行的维护制度来保障。因此维护可靠性的重点在于闸瓦间隙调整而影响贴闸可靠性。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贴闸油压越集中同步贴闸数目越大贴闸可靠性也越高；反之贴闸油压愈分散贴闸同步性愈差贴闸可靠性也愈低。若在合闸过程中瞬时贴闸的闸瓦数为i则贴闸可靠性

Rb=i/n

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Rb=∑ni=1Rbint

式中nt——贴闸序列子样数。

提升机盘式制动装置的可靠性研究内容丰富还有很多内容需深入探讨和研究。研究结果有利于现场工程技术人员了解设备运行的可靠性规律制定科学的设备维护制度增强规范性克服盲目性以保证设备安全高效运行。

参考文献：

[1]葛仕荣.矿井提升机可靠性技术[M].北京:中国矿业大学出版社1994.

[2]顾履平.实用可靠性技术[M].北京:机械工业出版社1992.

[3]王家栋.矿井提升技术性能测定与分析[M].北京:中国矿业大学出版社1993.