礦井提升機(jī)緊急制動(dòng)試驗(yàn)研究

王永鋒

（陽(yáng)煤寺家莊有限責(zé)任公司， 山西 陽(yáng)泉 045300）

引言

煤礦提升機(jī)作為綜采工作面的關(guān)鍵運(yùn)輸設(shè)備，其主要功能是實(shí)現(xiàn)提升或運(yùn)送物料、作業(yè)人員的目的，該設(shè)備承擔(dān)著綜采生產(chǎn)的重要任務(wù)[1]。提升機(jī)的可靠性、安全性在一定程度上受其制動(dòng)性能所制約。在實(shí)際生產(chǎn)中，提升機(jī)遇到設(shè)備故障未及時(shí)采取緊急制動(dòng)措施的情況會(huì)對(duì)設(shè)備造成損壞，嚴(yán)重威脅著綜采工作面的安全生產(chǎn)和作業(yè)人員的人身安全。故，為了確保提升設(shè)備能夠穩(wěn)定、可靠運(yùn)行，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中需對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，根據(jù)工況優(yōu)化提升機(jī)的制動(dòng)系統(tǒng)并對(duì)其進(jìn)行有效控制。本文著重對(duì)提升機(jī)緊急制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)并驗(yàn)證其應(yīng)用效果。

1 提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)研究

目前應(yīng)用于綜采工作面制動(dòng)系統(tǒng)主要由液壓站和制動(dòng)器組成。制動(dòng)系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際工況產(chǎn)生液壓油控制盤(pán)式制動(dòng)器，從而完成了提升機(jī)的制動(dòng)。因此，提升機(jī)的制動(dòng)性能與液壓站和制動(dòng)器的性能相關(guān)。

1.1 液壓系統(tǒng)

制動(dòng)系統(tǒng)中的液壓系統(tǒng)主要有油源部分、集油路裝置以及出油過(guò)濾裝置。若在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中遇到緊急情況，制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)入緊急制動(dòng)過(guò)程通過(guò)控制電磁換向閥、直動(dòng)型電磁比例溢流閥得電和失電，完成緊急制動(dòng)過(guò)程[2]。制動(dòng)系統(tǒng)的液壓系統(tǒng)原理圖如圖1 所示。

1.2 制動(dòng)器

制動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛制動(dòng)器的類(lèi)型為盤(pán)式制動(dòng)器。盤(pán)式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

在實(shí)際生產(chǎn)中，制動(dòng)過(guò)程由多付盤(pán)式制動(dòng)器同時(shí)運(yùn)行，若其中的一套制動(dòng)器失效不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的制動(dòng)效果，僅失去部分正壓力[3]。因此，盤(pán)式制動(dòng)器的可靠性較高。為了確保制動(dòng)盤(pán)不會(huì)變形，在設(shè)計(jì)初期盤(pán)式制動(dòng)器均是成對(duì)安裝的。

圖1 制動(dòng)系統(tǒng)液壓系統(tǒng)原理圖

圖2 盤(pán)式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)示意圖

1.3 制動(dòng)性能的影響因素

經(jīng)研究可知，液壓系統(tǒng)對(duì)制動(dòng)性能的影響程度較大，具體影響制動(dòng)系統(tǒng)性能的因素包括有：彈簧蓄能器的彈簧剛度、液壓系統(tǒng)中混入的空氣含量、液壓管路的長(zhǎng)度、電磁換向閥閥口通流截面積、固有頻率、緊急制動(dòng)的油壓值。

2 提升機(jī)試驗(yàn)系統(tǒng)組成

本文以2JTP-1.2 型提升機(jī)為研究對(duì)象，建立提升機(jī)試驗(yàn)系統(tǒng)，分析在不同制動(dòng)油壓下通過(guò)傳感器對(duì)制動(dòng)壓力、閘瓦間隙、振動(dòng)加速度等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，進(jìn)而得出其在不同制動(dòng)油壓下的制動(dòng)性能。

本次試驗(yàn)的提升機(jī)系統(tǒng)主要由工控機(jī)柜、閘瓦在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、力傳感器、位移傳感器、偏擺傳感器、加速度傳感器、制動(dòng)油壓以及油溫等組成。其中，工控機(jī)柜可分為主控柜、制動(dòng)柜以及變頻電控柜實(shí)現(xiàn)對(duì)雙回路進(jìn)行供電，并實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)過(guò)電流、欠電壓的保護(hù)；測(cè)力傳感器安裝于油缸蓋與蝶形彈簧之間，監(jiān)測(cè)蝶形彈簧的受力情況；位移傳感器測(cè)量非接觸式位移傳感器監(jiān)測(cè)閘瓦與制動(dòng)盤(pán)之間的距離；加速度傳感器監(jiān)測(cè)提升機(jī)主軸裝置三個(gè)方向上的振動(dòng)情況；油壓傳感器檢測(cè)液壓管路中液壓油的壓力[4]。

3 提升機(jī)緊急制動(dòng)試驗(yàn)研究

3.1 試驗(yàn)方案

本次試驗(yàn)著重探討不同制動(dòng)油壓下制動(dòng)器所產(chǎn)生的制動(dòng)力、閘瓦與制動(dòng)盤(pán)之間距離的變化情況以及提升機(jī)主軸裝置三個(gè)方向的振動(dòng)情況[5]。為完成上述試驗(yàn)，設(shè)定制動(dòng)器制動(dòng)盤(pán)的運(yùn)行速度為2.4 m/s，監(jiān)測(cè)制動(dòng)油壓為1 MPa、2 MPa 以及2.5 MPa 下制動(dòng)壓力、閘瓦間隙以及主軸裝置的振動(dòng)加速度變化情況。

3.2 試驗(yàn)結(jié)果

3.2.1 制動(dòng)油壓與制動(dòng)壓力的關(guān)系

提升機(jī)緊急制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)器中共有兩個(gè)閘瓦，故對(duì)兩個(gè)閘瓦的制動(dòng)力進(jìn)行監(jiān)測(cè)。不同制動(dòng)油壓下閘瓦1、閘瓦2 制動(dòng)力的變化情況如圖3 所示。

如圖3 所示，制動(dòng)油壓對(duì)閘瓦1 的制動(dòng)力幾乎沒(méi)有影響，而對(duì)閘瓦2 的影響較大。造成上述問(wèn)題的主要原因?yàn)椋涸陂l瓦1 在緊急制動(dòng)過(guò)程中，油壓直接將至最低，此時(shí)制動(dòng)壓力增加到最大值；而閘瓦2 在緊急制動(dòng)過(guò)程中，油壓首先降低至緊急制動(dòng)油壓，達(dá)到保壓延時(shí)的效果，此時(shí)所產(chǎn)生的正壓力隨著制動(dòng)油壓的增大而減小。

3.2.2 制動(dòng)油壓與閘瓦間隙的關(guān)系

不同制動(dòng)油壓下閘瓦1、閘瓦2 間隙的變化曲線(xiàn)如圖4 所示。

圖3 不同制動(dòng)油壓下制動(dòng)力的變化情況

圖4 不同制動(dòng)油壓下閘瓦間隙的變化情況

如圖4 所示，閘瓦1 與閘瓦2 的間隙隨著制動(dòng)油壓的變化曲線(xiàn)相一致。系統(tǒng)從3.2 s 時(shí)開(kāi)始緊急制動(dòng)操作，閘瓦1 的間隙從1.3 mm 左右降至0.1 mm左右；而閘瓦2 的間隙從1.9 mm 降至0 mm。說(shuō)明，制動(dòng)油壓對(duì)系統(tǒng)閘瓦間隙的影響較小。

3.2.3 制動(dòng)油壓與主軸振動(dòng)情況的關(guān)系

不同制動(dòng)油壓下，提升機(jī)主軸裝置振動(dòng)加速度變化情況如圖5 所示。

圖5 不同制動(dòng)油壓下主軸振動(dòng)加速度變化情況

由于系統(tǒng)在緊急制動(dòng)過(guò)程中存在受力不均衡的現(xiàn)象，從而在其主軸裝置上呈現(xiàn)出一定的振動(dòng)現(xiàn)象。如圖5 所示，隨著制動(dòng)油壓的增大，主軸裝置在X軸、Y軸方向加速度的振動(dòng)變化情況相似且幅值均在減小。

4 結(jié)語(yǔ)

提升機(jī)作為綜采工作面的關(guān)鍵運(yùn)輸設(shè)備，承擔(dān)著物料及作業(yè)人員在地面- 工作面之間的往返運(yùn)送任務(wù)。提升機(jī)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中的安全性和可靠性的影響因素眾多，不僅與其控制系統(tǒng)的可靠性相關(guān)，還與設(shè)備本身的可靠性相關(guān)。緊急制動(dòng)是提升機(jī)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中不可避免的工況，而確保系統(tǒng)能夠在緊急制動(dòng)的工況下穩(wěn)定運(yùn)行是非常有必要的。經(jīng)本文試驗(yàn)研究，可知制動(dòng)油壓對(duì)閘瓦制動(dòng)力、主軸振動(dòng)情況有影響，而對(duì)閘瓦間隙的影響較小。本次試驗(yàn)結(jié)果為優(yōu)化提升機(jī)的緊急制動(dòng)性能提供了理論支撐。