礦山提升系統(tǒng)制動力矩檢測方法的研究

肖慧明

（長沙礦山研究院有限責任公司，湖南 長沙 410012）

礦山企業(yè)中的提升設備制動系統(tǒng)是保證提升設備正常安全運行的關鍵部分，那么想要確保提升設備正常、安全的運行。需要采用科學有效的檢測方法。目前我國礦山制動系統(tǒng)還是會引起一些安全事故。為了避免事故的發(fā)生，必須要做好制動力矩的檢測工作。

1 礦山提升系統(tǒng)制動力矩檢測方法的重要性及標準要求

（1）重要性。為了指導礦山提升設備（含單繩纏繞式提升設備、礦用提升絞車及摩擦式提升設備）制動系統(tǒng)制動力矩現(xiàn)場檢測檢驗工作，保證制動系統(tǒng)制動力矩現(xiàn)場檢驗工作的順利進行，確保檢驗現(xiàn)場人員的人身安全和設備安全。需依據(jù)AQ 2020-2008《金屬非金屬礦山在用纏繞式提升設備安全檢測檢驗規(guī)范》、AQ 2021-2008《金屬非金屬礦山在用摩擦式提升設備安全檢測檢驗規(guī)范》、AQ 2022-2008《金屬非金屬礦山在用提升絞車安全檢測檢驗規(guī)范》、AQ1014-2005《煤礦在用摩擦式提升設備系統(tǒng)安全檢測檢驗規(guī)范》及AQ1015-2005《煤礦在用纏繞式提升設備系統(tǒng)安全檢測檢驗規(guī)范》進行檢測。

（2）標準要求。①纏繞式提升設備。提升設備的常用閘和保險閘制動時，所產(chǎn)生的制動力矩與實際提升最大靜荷重旋轉(zhuǎn)力矩之比K值不應小于3；對于質(zhì)量模數(shù)小的絞車，上提重載保險閘的制動減速度超過標準規(guī)定的限值時，可將保險閘的K值適當降低，但不應小于2。在調(diào)整雙滾筒絞車滾筒旋轉(zhuǎn)的相對位置時，制動裝置在各滾筒閘輪上所發(fā)生的力矩不應小于該滾筒上所懸重量形成的旋轉(zhuǎn)力矩的1.2倍。提升設備在制動狀態(tài)時所產(chǎn)生的制動力矩與實際提升最大靜荷重旋轉(zhuǎn)力矩之比K值，不應小于3。鑿井時期升降物料用的提升設備，K值不應小于2。對于雙卷筒提升設備，在調(diào)整雙卷筒旋轉(zhuǎn)相對位置時，每一卷筒制動裝置在制動盤或制動輪上所產(chǎn)生的力矩，不應小于該卷筒所懸質(zhì)量(金屬繩質(zhì)量與提升容器質(zhì)量之和)形成的旋轉(zhuǎn)力矩的1.2倍。②摩擦式提升設備。提升設備的常用閘和保險閘制動時，所產(chǎn)生的制動力矩與實際提升最大靜荷重旋轉(zhuǎn)力矩之比K值不得小于3；對于質(zhì)量模數(shù)小的提升設備，上提重載保險閘的制動減速度超過標準規(guī)定的極限值時，可將保險閘的K值適當降低，但不得小于2。

2 系統(tǒng)制動力矩的檢測方法

（1）定量測量?，F(xiàn)場使提升設備制動系統(tǒng)的任1副或1組制動器處于制動狀態(tài)，其他閘松開，再通過纏繞在卷筒的鋼絲繩用手動葫蘆串聯(lián)靜態(tài)電阻應變儀和拉壓力傳感器給其施力（施力方向應保證是卷筒或摩擦輪圓周的切線方向），當卷筒恰好發(fā)生滑動時，測量出該副/組制動器被拉動時的微應變，并根據(jù)換算公式換算出對應的力，即為該副/組制動器的制動力Fi，同樣的方法再對其他副/組的制動器的制動力Fi進行測量。

計算公式：

式中：MZh—各點實測制動力矩之和，N·m；∑Fi—實測各副/組閘的制動力之和，N；n—分組實驗數(shù)；R—實驗時，F(xiàn)z的作用半徑，m。

（2）定性測量。①試驗前在樣機最大提升量的情況下，用靜態(tài)電阻應變儀和拉壓力傳感器測量并計算出樣機最大靜荷重旋轉(zhuǎn)力矩。②再平均分配到各制動器上，算出每副/組制動器應至少提供多大的制動力矩才能滿足標準要求，即每副/組制動器單獨制動時應能制動住多少重量重物產(chǎn)生的拉力。③然后在提升鋼絲繩上懸掛略大于計算值的重物，再對每副/組制動器進行試驗，觀察該副/組制動器是否制動住所懸掛的重物，如果每副/組制動器均能制動住所懸掛的重物，則說明所檢提升設備制動系統(tǒng)制動力矩符合標準要求。

（3）現(xiàn)場試驗方式。①對提升容器進行稱重。將滿載提升容器置于井底平巷，對稱重用的檢驗儀器包括拉壓力傳感器和靜態(tài)電阻應變儀進行使用前的檢查，儀器檢查正常后將滿載提升容器與金屬繩用拉壓力傳感器串接起來，把滿載提升容器置于井底斜坡上，將靜態(tài)電阻應變儀接至拉壓力傳感器接口上，讀取此時相應的微應變，通過拉壓力標定方程計算出滿載提升容器的重量，核算無誤后將滿載提升容器置于井底平巷，取下靜態(tài)電阻應變器和拉壓力傳感器，檢查檢驗用的儀器正常后，最后將滿載提升容器與鋼絲繩連上。②對樣機的每副閘進行試驗。將稱重后的滿載提升容器置于井底斜坡上，分別對樣機的每副閘進行試驗，試驗后卷筒均未出現(xiàn)滑動，再計算出每副閘此時的制動力矩，每副閘制動力矩相加得出樣機常用閘和保險閘制動時產(chǎn)生的制動力矩M2，然后將M2與樣機實際提升最大靜荷重旋轉(zhuǎn)力矩M1之比得出制動力矩的倍數(shù)關系。

3 提升系統(tǒng)制動力矩檢測方法的研究

我國礦山提升系統(tǒng)制動力矩檢測方法簡單可行，為了檢測手段的多樣化。分析研究了三角型力矩頂桿檢測方法。如下圖：

圖1 三角型頂桿力矩

解釋上圖：1：三角型力矩頂桿；2：數(shù)字測力儀；3：壓力計傳感器；4：油壓千斤頂；5：提升設備

原理：M=F R(F代表一定壓力計測得的制動力；R作用半徑)

操作步驟：首先利用提升設備的所在位置，選取到擋繩板外40mm處為中心點。然后將擋繩板圓孔轉(zhuǎn)到可以操作儀器的明顯位置，再把提升設備斷電，讓提升設備進行全面制動。其次，連接提升設備綜合測試儀的工作電源在擋繩板的圓孔位置進行三角頂桿的安裝固定。在三角頂桿尾端的垂直下方放好油壓千斤頂。特別注意的是千斤頂需要保持水平穩(wěn)定的狀態(tài)，然后在千斤頂上放好力矩傳感器。在搖動千斤頂桿，保證千斤頂、傳感器、三角頂桿均勻受力。如遇不平穩(wěn)時發(fā)生傾斜懸空的狀態(tài)下需要利用斜鐵墊實后保持平穩(wěn)。連接力矩傳感器與提升設備測試儀的信號線纜，同時記錄提升設備綜合測試儀的數(shù)據(jù)，并實時存檔。然后將測試儀的工作電源關閉，再緩慢開啟千斤頂?shù)幕赜烷_關，使千斤頂達到零負荷的工作狀態(tài)。最后卸掉三角頂桿完成提升設備的力矩測試。整個操作流程就結(jié)束了，一定要注意每個細節(jié)的處理。

4 結(jié)語

針對制動力矩大小的檢測方法進行具體的分析，科學地提出現(xiàn)場檢查的方法，實際運用于礦山企業(yè)的生產(chǎn)的發(fā)展具有重要意義。希望此方法能夠更加簡單方便使用，同時檢測結(jié)果更為準確，在礦山行業(yè)中得到廣泛的推廣和應用。