提升机制动系统工作可靠性技术研究

摘要：提升机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。该文针对目前提升机盘式制动系统易出现的故障及隐患,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；可靠性

Abstract: the working reliability of hoist brake is inherent reliability and use the comprehensive reflection of reliability. Reliability is inherent by brake design, manufacture and material of factors determine, in the brake products have made clear when it, use reliability is installation, maintenance and operation, factors, it reflects the inherent in actual operation reliability of the degree of play. This article in view of the current disc brake systems are vulnerable to hoist the fault occurred and potential problems, this paper analyzes the impact of the reliability related factors, put forward to improve the safe running of the equipment maintenance opinion.

Keywords: disc brake; Braking system; reliability

中图分类号：TD534 文献标识码：A文章编号：

0、引言

盘式制动器的故障，是指制动器未能达到设计规定的要求(如制动力矩不足或制动减速超限)，因而完不成规定的制动任务或完成的不好。盘式制动器有许多故障，但并不是所有故障都会造成严重后果，仅是其中一些故障会影响制动器功能或造成事故损失。因此，在分析制动器故障的同时，还需要对故障的影响或后果进行评价，这称为故障模式和影响分析(FMEW )。

制动系统中包括功能件、组件和零件。所谓功能件是指由几个到几百个零件组成的，具有独立功能的子系统，例如液压站、盘闸、控制台；组件是由两个以上的零部件构成的并在子系统中保持特定功能的部件，如电磁阀、电液调压装置；零件是指无法继续分解的具有设计规定的单个部件。一般情况下，零件故障都可能导致制动器的故障。

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。

一、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、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。

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1 mm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•5 mm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。

二、现场可靠性评定

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、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。

盘式制动器闸瓦间隙的调整

三、装配盘式制动器闸瓦时的有关要求和调整方法如下：

1、闸瓦与制动盘的间隙：新的为1mm；使用中的不大与2mm。安全规定闸盘偏摆最大1.5mm(规程要求0.5mm)。由于偏摆大造成闸开关误动作，无法正常生产。经多次调试效果不理想，有的不得不降低动作范围。

2、安装闸瓦时，应首先检查和实验闸瓦衬板中部的孔和简体上的销子直径，它们的配合必须是滑动配合。如装配时太紧，必须将衬板孔修刮，否则以后去下来是很困难的。同时将它们清洗后其滑动面要涂上防锈漆，以免锈死不易取。

3、为了使闸瓦获得良好的摩擦接触面，应将试装后的闸瓦取下，以衬板为基准刨削闸瓦，直到刨平为止。

4、为了避免损坏活塞上的密封圈而产生的漏油现象，盘式制动器在安装或大修后第一次调整闸瓦间隙时，必须首先将调整螺栓向前拧入，使闸瓦与制动盘贴合，然后分三级进行调整：第一次充人等于最大工作油压值的1/3的油压，制动器盘式弹簧受油压作用被压缩一个距离，随之将调整螺栓向前拧入一些，推动闸瓦向前移，直到与制动盘相贴合；第二充人最大工作油压值的2/3的油压，调整方法与第一次相同；最后充入最大工作油压值油液，调整到使闸瓦与制动盘保持1mm间隙为止。

5、更换闸瓦时要注意不要全部换掉，那样会造成由于新闸瓦接触面积小而影响制动力距，应逐步地交替更换，即先更换一副制动器的两个闸瓦，让它们工作一段时间，使其接触面积达到要求之后，再更换另一副制动器的闸瓦。

四、结语

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] 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.

[2]顾履平.实用可靠性技术[M].北京:机械工业出版社,1992.

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。