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礦用絞車盤形制動(dòng)器液壓系統(tǒng)問題與改進(jìn)措施

段繼紅

摘要：針對(duì)同煤集團(tuán)挖金灣虎龍溝煤業(yè)有限公司生產(chǎn)中礦用絞車盤形制動(dòng)器液壓系統(tǒng)出現(xiàn)的問題, 分析了盤形制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)及工作原理, 以及JTP絞車盤形制動(dòng)器在使用和維護(hù)中存在的問題, 從液壓油管、液壓缸密封和液壓油三個(gè)方面給出了設(shè)計(jì)改造措施, 實(shí)踐應(yīng)用效果良好。

關(guān)鍵詞：盤形制動(dòng)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(dòng)器簡(jiǎn)介

JTP礦用絞車被廣泛應(yīng)用于同煤集團(tuán)挖金灣虎龍溝煤業(yè)有限公司礦山生產(chǎn)中，其制動(dòng)部分為盤形制動(dòng)器。盤形制動(dòng)器是執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其驅(qū)動(dòng)和調(diào)節(jié)則由單獨(dú)的液壓站完成。

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

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

2 盤形制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)及工作原理

1）盤形制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)如圖1所示。其中液壓組件可單獨(dú)整體拆下并更換。

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

式中：N為制動(dòng)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(dòng)盤的平均摩擦半徑；μ為閘瓦與制動(dòng)盤間的摩擦因數(shù)；n為制動(dòng)副數(shù)。

閘瓦與制動(dòng)器摩擦產(chǎn)生制動(dòng)力，調(diào)節(jié)閘瓦對(duì)制動(dòng)盤的正壓力來改變制動(dòng)力，正壓力由油壓與碟形彈簧作用所得。工作時(shí)，油壓達(dá)最大值，正壓力為0，制動(dòng)器處于松閘狀態(tài)；當(dāng)設(shè)備制動(dòng)時(shí)，電液控制系統(tǒng)自動(dòng)減小油壓，正壓力調(diào)整為最大值，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)要求。

JTP礦用絞車盤形制動(dòng)器的主要特點(diǎn)是閘瓦不作用于制動(dòng)輪上，而是作用在制動(dòng)盤上。由于盤形制動(dòng)器反應(yīng)迅速、動(dòng)作快，它的安全制動(dòng)空行程不超過0.3 s，比油壓塊閘制動(dòng)器安全制動(dòng)空行程時(shí)間0.6 s縮短了一半。閘瓦為耐磨材料制成，摩擦因數(shù)大，耐磨性好[1-2]。

3 盤形制動(dòng)器使用中存在問題

3.1 液壓油管問題

由于采掘作業(yè)生產(chǎn)的特點(diǎn)是點(diǎn)多面廣，一處作業(yè)面完成后要換到新的作業(yè)點(diǎn)繼續(xù)采掘，相應(yīng)的絞車要經(jīng)常安裝、拆除、安裝、拆除等。在多次拆除、安裝中發(fā)現(xiàn)，盤形制動(dòng)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(zhǎng)度及彎曲的形狀在第一次安裝時(shí)是一次成形的，其互換性差；同時(shí)在拆除過程中維修人員沒有做記號(hào)和編號(hào)，導(dǎo)致安裝時(shí)維修人員僅靠感覺進(jìn)行安裝。經(jīng)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(tái)絞車的液壓油管摻和到一起使用。另外液壓油管在運(yùn)輸中因多種原因被損壞而需要進(jìn)行維修或更換。

3.2 液壓缸密封問題

盤形制動(dòng)器在使用維護(hù)中發(fā)現(xiàn)液壓缸的漏油現(xiàn)象比較頻繁，初次安裝雖沒有問題，但使用一段時(shí)間和多次安裝后出現(xiàn)漏油現(xiàn)象，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)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(dǎo)致漏油。由此形成設(shè)備停車檢修頻繁、維修量大、周期短，勞動(dòng)力和材料消耗多。盤形制動(dòng)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(dòng)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(chǎn)，同時(shí)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(yè)廢渣制作的空心磚搭建的臨時(shí)簡(jiǎn)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(nèi)外墻都未抹墻皮，鋼絲繩伸出的窗戶又不能裝玻璃。使屋內(nèi)、屋外的溫度相差不大，冬季屋內(nèi)又無任何取暖設(shè)施，同時(shí)油箱內(nèi)部也沒有安裝加熱裝置，在實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)每年春、冬季盤形制動(dòng)器的液壓系統(tǒng)故障率很高。由統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)很明顯地看出，春、冬季盤形制動(dòng)器的液壓系統(tǒng)故障率是其他季節(jié)的數(shù)倍，對(duì)設(shè)備運(yùn)行及生產(chǎn)系統(tǒng)影響很大。

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

4 改進(jìn)措施

4.1 液壓油管的改進(jìn)措施

首先從管理人手，要求維修工在拆除銅管時(shí)必須做好記號(hào)，并進(jìn)行編號(hào)，雖然加強(qiáng)了銅管的防護(hù)，但銅管的變形仍然存在。因此，用高強(qiáng)度液壓膠管代替液壓銅管進(jìn)行試驗(yàn)，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(shí)液壓膠管彈性好，在彈性極限內(nèi)很容易彎成多種形狀。復(fù)雜現(xiàn)場(chǎng)安裝的適應(yīng)性好，只要長(zhǎng)度合適就可以互換使用，運(yùn)輸時(shí)放入箱子里很容易防護(hù)，運(yùn)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(dòng)力，從而降低了使用成本。2017年底又在5臺(tái)絞車上使用了液壓膠管，效果都很好，2018年準(zhǔn)備將全部所屬絞車盤形制動(dòng)器的液壓銅管都改成高強(qiáng)度液壓膠管。

4.2 液壓缸密封的改進(jìn)措施

密封圈廠家通過更換密封圈的材質(zhì)，將盤形制動(dòng)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(nèi)耐溫穩(wěn)定性強(qiáng)，適用于該礦的工作現(xiàn)場(chǎng)。經(jīng)過半年的試驗(yàn)對(duì)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，盤形制動(dòng)器密封圈的更換數(shù)量?jī)H為以往的1/6。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)充分說明，通過對(duì)密封圈材質(zhì)改變?cè)囼?yàn)，收到了良好的效果。盤形制動(dòng)器漏油現(xiàn)象大大減少，液壓油及密封圈的消耗得到有效降低，設(shè)備檢修周期得到延長(zhǎng)，保證了生產(chǎn)及設(shè)備的長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行。

4.3 液壓油的改進(jìn)措施

針對(duì)液壓油的問題，在春、冬季低溫時(shí)期應(yīng)選擇黏度較低的液壓油。為此規(guī)定盤形制動(dòng)器液壓系統(tǒng)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(jīng)實(shí)際應(yīng)用，特別是經(jīng)過2017年冬季到2018年春季之間近四個(gè)月的低溫天氣，盤形制動(dòng)器的液壓系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。收到了預(yù)期的效果。

5 結(jié)論

1）盤形制動(dòng)器經(jīng)過以上改造，故障率大大降低，設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)、可靠。

2）通過對(duì)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(shí)際運(yùn)用中的對(duì)比及試驗(yàn)，以及根據(jù)不同季節(jié)選擇使用不同黏度的液壓油，收到了良好的效果，解決了長(zhǎng)期存在的問題。

參考文獻(xiàn)

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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