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【摘 要】 矿井提升机液压制动系统可靠性直接关系着该系统运行的安全性，与整个矿业的发展是息息相关的，本文主要就矿井提升机液压制动系统可靠性相关问题进行了分析研究。
【关键词】 矿井提升机液压制动系统；可靠性
一、矿井提升机液压制动系统的概述
提升机液压制动系统主要由液压站，制动系统以及电控装置组成。液压站为整个提升机液压制动系统提供液压力。执行机构采用盘形制动系统，执行儿件采用盘形制动器，盘形制动器在自然状态下靠蝶形弹簧产生制动力压紧闸瓦，即自然状态为抱紧闸瓦的制动状态，靠油液压力压缩蝶形弹簧，从而松闸。采用此种结构可以提高提升机的安全制动效果，即在断电或系统中无油压的自然状态时一制动滚筒，待通电或无异常时一，系统供油，油液压力抵消蝶形弹簧力，制动器松闸使提升机正常土作。电控装置控制系统制动动作的执行，可以检测制动状况，在箕斗空载和有重物时一执行合适的制动操作，整个提升机制动系统采用可编程控制器PLC控制。此外，为防止系统需要回油时一不回油，即防止无法准确制动的安全隐患，增加了安全系数的设计。
二、液压盘式制动系统原理及其作用
1、液压盘式制动器的工作原理和作用
目前，国内外矿山提升机的制动系统主要是采用液压盘式制动装置，液压盘式制动系统由盘式制动器、液压站与其电控系统组成。其中，盘式制动器是运用最普遍的矿井提升机制动器，它是近20年来研究应用于矿井提升机上的新型制动器，具有灵敏度高、动作快、惯量小、制动力矩可调性好等诸多优点，目前大多数矿井提升机均采用盘式制动器，特别是在多绳磨擦提升机上，几乎全部采用盘式制动器。盘式制动器的基本原理是靠碟形弹簧产生制动力，通过闸力抱紧提升机闸盘而实现制动。在制动状态时，利用碟型簧组的弹簧力进行上闸制动；在提升机启动时，靠液压系统的油压松闸，使提升机可以启动[1]。其结构如图1所示。
盘式制动器的工作原理是：当闸油压压力P=0时，即F1=0时，闸力N=Nmax=F2，此时闸瓦和制动盘之间的间隙△=0，这是制动器处于全制动状态。反之，当闸油压P=Pmax时，即F1>F2时，活塞6压缩蝶形弹簧4，此时制动闸闸瓦和提升机制动盘之间的间隙△>0，这是制动器处于全松闸状态。当油压力为某一值P1时，F1=F2，这时N=0，闸瓦与制动盘刚刚贴上，但无压力。所以当油压力为某一值P1在0-Pmax之间变化时，由于F2不变，所以F1不变，使正压力N随油压力P而变化。盘式制动器有以下几个方面的作用。①当提升机由运行状态转为停止状态时，能够通过提升机制动盘，利用闸力可靠地实现提升机制动。②当提升机进行减速或者运输重物时，可以运用闸力进行提升机的控制，使提升机在适当的速度下运行。③在提升机出现超速、提升故障灯紧急事故情况时，能使提升机安全制动，迅速停车，避免造成设备和人员伤亡的事故。
三、矿井提升机液压制动器的故障分析
盘式制动器的常见故障有：制动器闸瓦间隙超标；闸瓦与制动盘接触面积超标；制动器动作时间超标；制动力不足；制动减速度超标等制动器未能达到设计规定的要求。并不是所有盘式制故障都会造成严重后果，但每一个小故障都可能导致安全事故。在生产实际中，制动力矩不足将直接引发制动器致命性故障，会导致盘式制动器刹不住车引发的“滑车”，造成较大的安全事故。具体如下表：
故障 产生原因
制动器不松闸 液压站没油
油压过低
制动器卡缸
制动器不制动 液压站或制动器损坏
制动性能衰退（制动力小，制动时间长，制动距离长） 超负荷使用，超速运行
闸瓦磨损造成的闸瓦间隙过大
闸瓦和制动盘上有油，造成摩擦系数降低
蝶形弹簧出现问题，如长时间使用
造成老化，导致弹簧刚度降低
闸瓦磨损不均匀，磨损太快 制动器安装不正
制动盘偏摆过大
空动时间过长 闸瓦间隙过大
制动器油缸阻力过大
密封圈损坏
四、盘式制动器可靠性探讨
1、盘式制动器可靠性降低的原因
盘式制动器设计结构方面的问题，影响制动的可靠性。由于盘式制动器外簧复位、对桦困难、漏油容易污染闸盘等前腔进油结构存在的问题，降低了闸瓦与闸盘之间的摩擦系数，降低了制动力。
油液污染液压制动系统，造成制动可靠性降低。由于污染物由油箱盖、检查口等部位侵人液压系统，或在加工、安装或检修盘式制动器过程中未彻底清洗而造成液压油的污染，进入液压系统的污染物容易造成阀芯的堵塞，影响制动的可靠性。由于密封圈磨损严重而产生的胶状悬浮物等液压系统内形成的污染，也容易造成阀芯堵塞，影响制动的可靠性[2]。
液压站中电磁换向阀存在问题，导致制动失灵。如果电磁换向阀的阀芯被卡住，会造成系统液压油无法及时回到油箱，从而导致盘式制动器中碟型弹簧处于受压状态，其弹簧力无法全部施加在提升机卷筒制动盘上，无法进行制动器的安全制动，从而降低了制动力。
2、加强盘式制动器可靠性的具体措施
2.1注重盘式制动器可靠性的评定
制动装置各单元之间常常表现为串联关系，只有液压站的动力部分是冷储备关系，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现场可靠性评定和理论可靠性评定。现场可靠性评定是通过收集现场运行提升机的寿命数据，对制动器的MTBF、λ和寿命分布等参数进行估计；理论可靠性评定则是根据可靠性计算方法，对制动器关键单元的可靠性做分析计算。显然，现场可靠性评定更具有全面性，方法简单；而理论可靠性评定则过于抽象，但却具有一定的指导意义。 2.2制动器维护可靠性评定
维护良好的制动器一般情况下都能够发挥应有的功能，而维护不善的制动器则往往潜伏事故隐患。从制动器的故障模式分析可以看到，保证制动器的固有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液压站油压值整定及残压限制。在以上三项维护工作中，如有一项维护工作没做好，都会影响制动器的固有可靠性发挥。因此，维护可靠性是这三项单元可靠性的串联组合，即闸瓦同步贴闸可靠性、闸盘污染可靠性与液压站残压可靠性三者的乘积[3]。贴闸可靠性是指制动器所有制动闸同步贴闸的能力；若贴闸同步能力差，则制动力矩达不到设计值，固有可靠性保障能力差。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；残压可靠性则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，所以发生非人为污染的概率特别小。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相关。因此，维护可靠性的重点在于闸瓦间隙调整而影响的贴闸可靠性。
2.3通过改进闸系统结构设计，加强提升机日常维护保养工作，避免非人为因素对闸盘造成污染，保证制动系统的可靠性。加强液压系统故障检查排除，可以提高液压系统残压可靠性。因此调整闸瓦间隙，提高贴闸可靠性是维护制动可靠性的重点。一般情况下，应尽量使所有制动闸闸瓦间隙保持一致，以保证制动的同步性，各制动闸闸瓦间隙存在差别，或制动器油缸阻力差别容易造成制动闸的不同步，即影响贴闸可靠性。制动闸的贴闸可靠性取决于贴闸油压的离散程度，贴闸油压离散程度越大，贴闸同步性就越差，贴闸可靠性也越低，反之，贴闸油压离散程度越小，同步贴闸数目越大，贴闸可靠性也越高。因此，调整制动闸闸瓦间隙，最大限度地降低贴闸油压离散程度，从而提高贴闸可靠性，保证提升机的制动性能。
2.4制动器与液压系统的监测
为了进一步提高制动器与液压传动装置的可靠性，加强监测功能是必要的。如果制动器和液压系统出现故障，特别是液压的残压以及油污染会导致电磁换向阀的卡住等，都会造成严重后果。监测用的常用方法有：①PBM监测方法：利用该仪器与液压站油压制动阀联合使用，监测制动力矩，闸瓦间隙和闸瓦同步状态，而且还具有检测制动闸空动时间，闸瓦摩擦；能够识别譬如蝶性弹簧断裂失效，闸瓦磨损，残压过高，油路不畅通和油缸受卡等故障。②盘形制动器控制补偿增压装置：为了保证盘形制动器的工作可靠性，利用盘形制动器控制补偿增压，能够在制动器制动力矩意外降低而刹不住闸时，补偿制动力矩，增大制动力，从而确保提升机安全可靠。
五、结束语
总而言之，矿井提升机液压制动系统可靠性主要是针对制动正压力、闸瓦间隙、弹簧性能制动力矩、制动盘偏摆、制动器卡缸和空动时间等方面进行研究，只有确保上述各个方面的性能可靠性得到有效保障，就能够有效提升矿井提升机液压制动系统的可靠性，从而更好地促进，矿井提升机液压制动系统的发展和进步，最终使得矿业能够获得长久的可持续发展。
参考文献：
[1]冯新军，王丽格，李跃鹏，王进才，王海涛.矿井提升机液压制动系统优化改造[J].煤矿安全，2010，07：62-64.
[2]王志强.矿井提升机液压制动系统的故障分析与处理[J].金属矿山，1996，10：29-31.
[3]刘李昌.矿井提升机制动系统可靠性研究[J].科技创新与应用，2012，05：46.
【关键词】 矿井提升机液压制动系统；可靠性
一、矿井提升机液压制动系统的概述
提升机液压制动系统主要由液压站，制动系统以及电控装置组成。液压站为整个提升机液压制动系统提供液压力。执行机构采用盘形制动系统，执行儿件采用盘形制动器，盘形制动器在自然状态下靠蝶形弹簧产生制动力压紧闸瓦，即自然状态为抱紧闸瓦的制动状态，靠油液压力压缩蝶形弹簧，从而松闸。采用此种结构可以提高提升机的安全制动效果，即在断电或系统中无油压的自然状态时一制动滚筒，待通电或无异常时一，系统供油，油液压力抵消蝶形弹簧力，制动器松闸使提升机正常土作。电控装置控制系统制动动作的执行，可以检测制动状况，在箕斗空载和有重物时一执行合适的制动操作，整个提升机制动系统采用可编程控制器PLC控制。此外，为防止系统需要回油时一不回油，即防止无法准确制动的安全隐患，增加了安全系数的设计。
二、液压盘式制动系统原理及其作用
1、液压盘式制动器的工作原理和作用
目前，国内外矿山提升机的制动系统主要是采用液压盘式制动装置，液压盘式制动系统由盘式制动器、液压站与其电控系统组成。其中，盘式制动器是运用最普遍的矿井提升机制动器，它是近20年来研究应用于矿井提升机上的新型制动器，具有灵敏度高、动作快、惯量小、制动力矩可调性好等诸多优点，目前大多数矿井提升机均采用盘式制动器，特别是在多绳磨擦提升机上，几乎全部采用盘式制动器。盘式制动器的基本原理是靠碟形弹簧产生制动力，通过闸力抱紧提升机闸盘而实现制动。在制动状态时，利用碟型簧组的弹簧力进行上闸制动；在提升机启动时，靠液压系统的油压松闸，使提升机可以启动[1]。其结构如图1所示。
盘式制动器的工作原理是：当闸油压压力P=0时，即F1=0时，闸力N=Nmax=F2，此时闸瓦和制动盘之间的间隙△=0，这是制动器处于全制动状态。反之，当闸油压P=Pmax时，即F1>F2时，活塞6压缩蝶形弹簧4，此时制动闸闸瓦和提升机制动盘之间的间隙△>0，这是制动器处于全松闸状态。当油压力为某一值P1时，F1=F2，这时N=0，闸瓦与制动盘刚刚贴上，但无压力。所以当油压力为某一值P1在0-Pmax之间变化时，由于F2不变，所以F1不变，使正压力N随油压力P而变化。盘式制动器有以下几个方面的作用。①当提升机由运行状态转为停止状态时，能够通过提升机制动盘，利用闸力可靠地实现提升机制动。②当提升机进行减速或者运输重物时，可以运用闸力进行提升机的控制，使提升机在适当的速度下运行。③在提升机出现超速、提升故障灯紧急事故情况时，能使提升机安全制动，迅速停车，避免造成设备和人员伤亡的事故。
三、矿井提升机液压制动器的故障分析
盘式制动器的常见故障有：制动器闸瓦间隙超标；闸瓦与制动盘接触面积超标；制动器动作时间超标；制动力不足；制动减速度超标等制动器未能达到设计规定的要求。并不是所有盘式制故障都会造成严重后果，但每一个小故障都可能导致安全事故。在生产实际中，制动力矩不足将直接引发制动器致命性故障，会导致盘式制动器刹不住车引发的“滑车”，造成较大的安全事故。具体如下表：
故障 产生原因
制动器不松闸 液压站没油
油压过低
制动器卡缸
制动器不制动 液压站或制动器损坏
制动性能衰退（制动力小，制动时间长，制动距离长） 超负荷使用，超速运行
闸瓦磨损造成的闸瓦间隙过大
闸瓦和制动盘上有油，造成摩擦系数降低
蝶形弹簧出现问题，如长时间使用
造成老化，导致弹簧刚度降低
闸瓦磨损不均匀，磨损太快 制动器安装不正
制动盘偏摆过大
空动时间过长 闸瓦间隙过大
制动器油缸阻力过大
密封圈损坏
四、盘式制动器可靠性探讨
1、盘式制动器可靠性降低的原因
盘式制动器设计结构方面的问题，影响制动的可靠性。由于盘式制动器外簧复位、对桦困难、漏油容易污染闸盘等前腔进油结构存在的问题，降低了闸瓦与闸盘之间的摩擦系数，降低了制动力。
油液污染液压制动系统，造成制动可靠性降低。由于污染物由油箱盖、检查口等部位侵人液压系统，或在加工、安装或检修盘式制动器过程中未彻底清洗而造成液压油的污染，进入液压系统的污染物容易造成阀芯的堵塞，影响制动的可靠性。由于密封圈磨损严重而产生的胶状悬浮物等液压系统内形成的污染，也容易造成阀芯堵塞，影响制动的可靠性[2]。
液压站中电磁换向阀存在问题，导致制动失灵。如果电磁换向阀的阀芯被卡住，会造成系统液压油无法及时回到油箱，从而导致盘式制动器中碟型弹簧处于受压状态，其弹簧力无法全部施加在提升机卷筒制动盘上，无法进行制动器的安全制动，从而降低了制动力。
2、加强盘式制动器可靠性的具体措施
2.1注重盘式制动器可靠性的评定
制动装置各单元之间常常表现为串联关系，只有液压站的动力部分是冷储备关系，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现场可靠性评定和理论可靠性评定。现场可靠性评定是通过收集现场运行提升机的寿命数据，对制动器的MTBF、λ和寿命分布等参数进行估计；理论可靠性评定则是根据可靠性计算方法，对制动器关键单元的可靠性做分析计算。显然，现场可靠性评定更具有全面性，方法简单；而理论可靠性评定则过于抽象，但却具有一定的指导意义。 2.2制动器维护可靠性评定
维护良好的制动器一般情况下都能够发挥应有的功能，而维护不善的制动器则往往潜伏事故隐患。从制动器的故障模式分析可以看到，保证制动器的固有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液压站油压值整定及残压限制。在以上三项维护工作中，如有一项维护工作没做好，都会影响制动器的固有可靠性发挥。因此，维护可靠性是这三项单元可靠性的串联组合，即闸瓦同步贴闸可靠性、闸盘污染可靠性与液压站残压可靠性三者的乘积[3]。贴闸可靠性是指制动器所有制动闸同步贴闸的能力；若贴闸同步能力差，则制动力矩达不到设计值，固有可靠性保障能力差。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；残压可靠性则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，所以发生非人为污染的概率特别小。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相关。因此，维护可靠性的重点在于闸瓦间隙调整而影响的贴闸可靠性。
2.3通过改进闸系统结构设计，加强提升机日常维护保养工作，避免非人为因素对闸盘造成污染，保证制动系统的可靠性。加强液压系统故障检查排除，可以提高液压系统残压可靠性。因此调整闸瓦间隙，提高贴闸可靠性是维护制动可靠性的重点。一般情况下，应尽量使所有制动闸闸瓦间隙保持一致，以保证制动的同步性，各制动闸闸瓦间隙存在差别，或制动器油缸阻力差别容易造成制动闸的不同步，即影响贴闸可靠性。制动闸的贴闸可靠性取决于贴闸油压的离散程度，贴闸油压离散程度越大，贴闸同步性就越差，贴闸可靠性也越低，反之，贴闸油压离散程度越小，同步贴闸数目越大，贴闸可靠性也越高。因此，调整制动闸闸瓦间隙，最大限度地降低贴闸油压离散程度，从而提高贴闸可靠性，保证提升机的制动性能。
2.4制动器与液压系统的监测
为了进一步提高制动器与液压传动装置的可靠性，加强监测功能是必要的。如果制动器和液压系统出现故障，特别是液压的残压以及油污染会导致电磁换向阀的卡住等，都会造成严重后果。监测用的常用方法有：①PBM监测方法：利用该仪器与液压站油压制动阀联合使用，监测制动力矩，闸瓦间隙和闸瓦同步状态，而且还具有检测制动闸空动时间，闸瓦摩擦；能够识别譬如蝶性弹簧断裂失效，闸瓦磨损，残压过高，油路不畅通和油缸受卡等故障。②盘形制动器控制补偿增压装置：为了保证盘形制动器的工作可靠性，利用盘形制动器控制补偿增压，能够在制动器制动力矩意外降低而刹不住闸时，补偿制动力矩，增大制动力，从而确保提升机安全可靠。
五、结束语
总而言之，矿井提升机液压制动系统可靠性主要是针对制动正压力、闸瓦间隙、弹簧性能制动力矩、制动盘偏摆、制动器卡缸和空动时间等方面进行研究，只有确保上述各个方面的性能可靠性得到有效保障，就能够有效提升矿井提升机液压制动系统的可靠性，从而更好地促进，矿井提升机液压制动系统的发展和进步，最终使得矿业能够获得长久的可持续发展。
参考文献：
[1]冯新军，王丽格，李跃鹏，王进才，王海涛.矿井提升机液压制动系统优化改造[J].煤矿安全，2010，07：62-64.
[2]王志强.矿井提升机液压制动系统的故障分析与处理[J].金属矿山，1996，10：29-31.
[3]刘李昌.矿井提升机制动系统可靠性研究[J].科技创新与应用，2012，05：46.