矿用绞车盘形制动器液压系统问题与改进措施

段继红

摘要：针对同煤集团挖金湾虎龙沟煤业有限公司生产中矿用绞车盘形制动器液压系统出现的问题, 分析了盘形制动器的结构及工作原理, 以及JTP绞车盘形制动器在使用和维护中存在的问题, 从液压油管、液压缸密封和液压油三个方面给出了设计改造措施, 实践应用效果良好。

关键词：盘形制动器胶管密封圈氢化丁腈橡胶液压油

1 JTP矿用绞车盘形制动器简介

JTP矿用绞车被广泛应用于同煤集团挖金湾虎龙沟煤业有限公司矿山生产中，其制动部分为盘形制动器。盘形制动器是执行机构，其驱动和调节则由单独的液压站完成。

1）主要技术性能：提供平稳均匀的摩擦力，治污零部件互换性好；与电控和液压系统配合，使停车时减速度保持在0.05～0.3 m/s2；系统突然断电时，仍能保证大型机电设备平稳地减速停车；能满足井下防爆要求。

2）使用环境：工作环境温度不大于40℃；避免在锈蚀金属的气体及尘埃的环境中；无滴水、漏水的环境。

2 盘形制动器的结构及工作原理

1）盘形制动器的结构如图1所示。其中液压组件可单独整体拆下并更换。

2）盘形制动器的工作原理。盘形制动器工作原理是通过碟形弹簧制动（抱紧），通过液压压缩弹簧松开制动（松开），制动器为常闭状态，闸盘都是成对使用。制动力矩为：

式中：N为制动盘的正压力，N=F-p, F为碟形弹簧作用力，p为液压油压力；R为制动盘的平均摩擦半径；μ为闸瓦与制动盘间的摩擦因数；n为制动副数。

闸瓦与制动器摩擦产生制动力，调节闸瓦对制动盘的正压力来改变制动力，正压力由油压与碟形弹簧作用所得。工作时，油压达最大值，正压力为0，制动器处于松闸状态；当设备制动时，电液控制系统自动减小油压，正压力调整为最大值，实现制动要求。

JTP矿用绞车盘形制动器的主要特点是闸瓦不作用于制动轮上，而是作用在制动盘上。由于盘形制动器反应迅速、动作快，它的安全制动空行程不超过0.3 s，比油压块闸制动器安全制动空行程时间0.6 s缩短了一半。闸瓦为耐磨材料制成，摩擦因数大，耐磨性好[1-2]。

3 盘形制动器使用中存在问题

3.1 液压油管问题

由于采掘作业生产的特点是点多面广，一处作业面完成后要换到新的作业点继续采掘，相应的绞车要经常安装、拆除、安装、拆除等。在多次拆除、安装中发现，盘形制动器上的液压油管及接头损坏的非常频繁，分析原因是：由于该液压油管使用的是铜管，其长度及弯曲的形状在第一次安装时是一次成形的，其互换性差；同时在拆除过程中维修人员没有做记号和编号，导致安装时维修人员仅靠感觉进行安装。经多次拆除、安装后，液压油管的安装顺序混乱，已无法回到最初的顺序，甚至几台绞车的液压油管掺和到一起使用。另外液压油管在运输中因多种原因被损坏而需要进行维修或更换。

3.2 液压缸密封问题

盘形制动器在使用维护中发现液压缸的漏油现象比较频繁，初次安装虽没有问题，但使用一段时间和多次安装后出现漏油现象，经现场将液压缸拆开多次观察，主要由于液压缸上的骨架油封的唇口受到磨损所导致漏油。由此形成设备停车检修频繁、维修量大、周期短，劳动力和材料消耗多。盘形制动器液压缸密封圈使用的是YX形橡胶密封圈，也叫骨架油封[3]；分孔用和轴用两种，材料为丁腈橡胶（NBR）。因此造成了盘形制动器液压缸漏油，密封圈的消耗量大，液压油损耗较多，频繁影响生产，同时存在安全隐患。

3.3 液压油问题

由于地表绞车操作间为工业废渣制作的空心砖搭建的临时简易房，房顶用石棉瓦覆盖（原因是主要考虑绞车在该处使用期完成后要拆除），内外墙都未抹墙皮，钢丝绳伸出的窗户又不能装玻璃。使屋内、屋外的温度相差不大，冬季屋内又无任何取暖设施，同时油箱内部也没有安装加热装置，在实际使用中发现每年春、冬季盘形制动器的液压系统故障率很高。由统计数据很明显地看出，春、冬季盘形制动器的液压系统故障率是其他季节的数倍，对设备运行及生产系统影响很大。

在对液压系统多次检修后，分析主要还是液压油的问题，盘形制动器液压系统使用L-HM46GB11118.1-1994抗磨液压油，正常工作油温在10～60℃范围内[4-5]。在使用油温较低时（环境温度低于零度），液压油流动性差，润滑性能降低，整个系统故障频繁。因该矿正处在高海拔、冬季零度以下的环境中，这种环境对在地表房间没有取暖设施的液压系统来说是非常不利的，有时液压系统都无法运行。

4 改进措施

4.1 液压油管的改进措施

首先从管理人手，要求维修工在拆除铜管时必须做好记号，并进行编号，虽然加强了铜管的防护，但铜管的变形仍然存在。因此，用高强度液压胶管代替液压铜管进行试验，得到了良好的效果。液压胶管在量好尺寸后可在加工厂成批制作，互换性非常好，同时液压胶管弹性好，在弹性极限内很容易弯成多种形状。复杂现场安装的适应性好，只要长度合适就可以互换使用，运输时放入箱子里很容易防护，运输过程没有任何损失，很大程度上降低了管子的损耗和维修的劳动力，从而降低了使用成本。2017年底又在5台绞车上使用了液压胶管，效果都很好，2018年准备将全部所属绞车盘形制动器的液压铜管都改成高强度液压胶管。

4.2 液压缸密封的改进措施

密封圈厂家通过更换密封圈的材质，将盘形制动器液压缸密封圈的材料改为氢化丁腈橡胶（HNBR）。HNBR可用于制造苛刻条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℃温度范围内耐温稳定性强，适用于该矿的工作现场。经过半年的试验对数据统计发现，盘形制动器密封圈的更换数量仅为以往的1/6。统计数据充分说明，通过对密封圈材质改变试验，收到了良好的效果。盘形制动器漏油现象大大减少，液压油及密封圈的消耗得到有效降低，设备检修周期得到延长，保证了生产及设备的长周期稳定运行。

4.3 液压油的改进措施

针对液压油的问题，在春、冬季低温时期应选择黏度较低的液压油。为此规定盘形制动器液压系统全年按如下要求更换液压油，具体为：

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

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

2017年经实际应用，特别是经过2017年冬季到2018年春季之间近四个月的低温天气，盘形制动器的液压系统运行稳定。收到了预期的效果。

5 结论

1）盘形制动器经过以上改造，故障率大大降低，设备运行平稳、可靠。

2）通过对液压胶管与铜管、氢化丁腈橡胶（HNBR）与丁腈橡胶（NBR）性能和用途在实际运用中的对比及试验，以及根据不同季节选择使用不同黏度的液压油，收到了良好的效果，解决了长期存在的问题。

参考文献

[1]靳颖泽.TP1型盘形制动器在杨村煤矿副井提升机上的应用[J].煤矿机电, 2018 (6) :95-96;100.

[2]李进卫.特种橡胶的性能特点及其应用[J].化学工业, 2014, 32 (9) :38-43;50.

[3]仲伟.矿用绞车盘形制动器液压系统问题与解决措施[J].矿山机械, 2012, 40 (1) :126.

[4]赵延增, 高光启, 赵书平, 等.浅析DTL80/20/132X型大倾角下运带式输送机的设计及应用[J].潍坊学院学报, 2008 (4) :9-11.

[5]刘同义, 许同乐.常闭式盘式制动器液压站液压回路的分析与改进[J].机械工程师, 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