多绳摩擦提升机毕业设计说明书

矿井液压提升机

第3章 制动器的工作可靠性评定

3.1 盘式制动器的安装要求及调整

3.1.1 盘式制动器的要求（包括零部件） 3.1.2 盘式制动器闸瓦间隙的调整

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0．5 mm)。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筒体上的销子直径，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，以免锈死不易取出。

（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）调整闸瓦间隙时，应根据实际情况首先将两个提升容器提至适当的位置（通常是将固定滚筒所带的重载容器放置于井底罐座上，或者将两个空载的容器提升至井筒中相遇的位置），用定车装置将滚筒锁住，然后向制动油缸充入压力油，使盘型制动器处于全松闸状态，用塞规测量闸瓦与制动盘之间的间隙。测量闸瓦间隙，一般将闸瓦间隙调整在1~1.5mm范围内。调整闸瓦间隙时，一副制动器的两个闸瓦应同时进行。调整好后，应进行闸的试运行，并重新测量闸瓦间隙，如有变化时应进一步调整。

（5）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：第一次充入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；第二充入最大工作油压值的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。

（6）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。这样既保证提升机运行的安全，又不影响矿井生产。

提升机的安全运行，很大程度上取决于制动器的工作可靠性。从狭义可靠性理解，盘式制动器包含不可维修因素,如制动弹簧失效之后，影响制动力矩，需要更新弹簧才能使制动器可靠性达到原有的水平。从广义可靠性理解，盘式制动器又含有可维修因素，如闸瓦磨损后产生的间隙增大，经调整便可达到原有可靠性；液压站零件发生故障，修理后也能

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使制动器可靠性达到设计水平。

由此可知，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。固有可靠性是有制动器设计制造及材料等因素所决定的，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，制动器的实际可靠性依然不会高。

制动器的固有可靠性和使用可靠性的串联乘积，体现了制动器的工作可靠性，即：

RW?RIRA

式中 RW—制动器的工作可靠性；

RI—制动器的固有可靠性； RA—制动器的使用可靠性。

3.2制动器的故障模式及可靠性图框

提升机制动器的故障，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。

制动系统的故障模式通常可从四个方面考虑；运行过程中的故障，规定时间内无法启动，预定时间内无法停车，制动能力降级或受阻。制动系统的各类故障大致表现为如下：

(1)闸瓦间隙超限； (2)制动器漏油； (3)活塞卡死； (4)弹簧疲劳或断裂； (5)闸瓦贴闸比良； (6)闸瓦不松闸； (7)残压过高； (8)最大油压过低； (9)油压不稳； (10)闸盘污染； (11)控制闸不灵； (12)电器故障； (13)制动力矩不足； (14)闸瓦不合闸； (15)闸瓦摩擦系数过低； (16)油温超限。

显然上述故障中的“闸瓦不合闸”和“制动力矩不足”等故障将直接引发制动器致命性故障，应倍加注意。近年在实际使用中，已多次发生盘式制动器刹不住车引发的“放大滑”事

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故，造成很大的经济损失。为保障盘式制动器的工作可靠性，现在已经研制出盘式制动器自适应控制补偿增压装置，能够在制动器制动力矩意外降低而刹不住车时，补偿制动力矩，增大制动力，确保提升机安全停车，这种补偿装置已在一些提升机上使用。

对于像制动装置这样复杂系统，为了说明子系统间的功能传输情况，可用可靠性图框表示系统状况。从图框中可以清楚地看出系统、子系统与元件之间的层次关系，系统及子系统之间的功能输入、输出、串联和并联关系。

盘式制动装置的可靠性图框如图3-1所示

RiRFRWk/nn副闸RiRiRiRDRbRrR?图3-1 制

动器的可靠性图框

Rt—弹簧可靠性；RF—摩擦可靠性；RW—维护可靠性；RD—电磁阀可靠性；

Rb—闸盘抗污染可靠性；Rr—液压站整定可靠性；R?—闸同步可靠性

3.3制动器的优化设计及工作可靠性评定

从图4-1可见，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、?和寿命分布做分析计算。显然，现场可靠性评定是具有全面性，方法简单；而理论可靠评定则过于抽象，但却有指导意义。

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3.3.1 设计变量

图3-2 与制动钳、制动盘和摩擦片相关的设计变量

液压盘式制动器的优化设计变量主要选择影响上述优化目标的主要零部件的主要尺寸参数，涉及手柄、制动泵、制动钳、摩擦片和制动盘等，① 制动钳结构参数Lq、Dq，见图4-2；② 制动盘结构参数Dzpo、hzp，见图4；③ 摩擦片结构参数bmp、Rmpi、Rmpo。 3.3.2 优化策略

方案优化在制动器开发中所处的位置及进行方案优化的主要流程见图4-3(图中虚框为方案优化阶段)，优化计算平台采用浙江大学机械设计研究所开发的广义优化系统平台，采用改进的差分进化(differential evolution，DE)算法进行优化。DE算法是一种类似于遗传算法的进化算法，但它不需要对变量进行二进制编码，只有交叉和遗传算子，没有变异算子，具有算法简单、收敛性好和全局搜索能力强等优点。DE算法[4]的基本过程如下：

(1) 初始种群 种群规模N，最优个体记为B。 优化计算流程及在产品设计中的位置如图4-3所示：

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