盘闸制动系统工作可靠性的探讨.pdf

2 0 0 4年第 8 期 煤 矿 机 械 4 5 文章 编号 1 0 0 3 ． O 7 9 4 2 ,O O 4 0 8 0 0 4 5 ． 0 2 盘 J ,- i 制 动 系 统 工 作 可 靠 性 的 探 讨 张 于 贤 。 王红 桂林 电子工 业学 院 ，广西 桂林 5 4 1 0 0 4 摘要 针对 目前提 升机 盘式制动 系统 易出现 的故障及 隐 患， 首先 给 出 了制动 器 工作 可靠性 的一些概念 。 然后 从理论和 实践 两方面探 讨 了盘式 闸制动 系统的工作 可靠性 ， 分析 了影 响可靠性 的 相 关 因素 。 提 出了提 高设备安 全运行的维护意见 。 关键词 盘 式 闸制动 系统 ；测试 ；可靠性 中图号 T D 5 3 4 文献标识码 A 1 引 言 目前 ， 矿 井提 升机普 遍采 用 的盘式 闸制 动器 可 靠性 的理解可包含 2个方 面⋯ 狭义上理解 ， 盘式制 动 器包 含不可维修 因素 ， 广 义上 理解 ， 盘式制 动器又 含 有可维修 因素。 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 由制动 器设计 、 制造 及材料等 因素决 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 际工作可靠性依 然不会高 。制动器 的固有 可靠 性和使用可靠性的乘积， 体现了制动器的工作可靠 性 ， 即工作 可靠性 R。 Rl R。 式中 R 。 、 R 。 制动器 的固有可靠性、 使用可靠 性 。 制动 装置 各单元 之 间常常表 现 为串联关 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 为理 论可靠性评定 和现场可靠 性评定 。 2理论可靠性评定 当前 ， 提升 机制 动器 多 以制 动力矩 来衡量 其可 靠性 ， 制动 闸的制动可靠性 Rh R。 Rf ， 式 中 R。 、 R， 弹簧可靠性 、 摩擦可靠性 。 1 弹簧可靠性 分析 盘式 制动 器 的压 力 弹簧 由 n片 碟形 弹簧 迭 加 而成 ， 弹簧 的 系统 等效 刚 度 是单 片 弹 簧 的 1 ／ n 。碟 簧 系统 中若有弹簧 失效 ， 整个 系统 的弹簧 总 压力会 减小 ， 压力减小 的幅度 取 决 于碟簧 失效 的 片数及 失 效形式 。若碟形 弹簧 系统 一片碟 簧失 效 ， 制 动器 便 存在不可靠 隐患 ， 尽 管 此时制 动 器还 有 能力刹 车 停 车。 碟形弹簧 的可靠性评定 应 以实验室试 验数据为 基础。将 各分布 函数 线性 化 处理 ， 对 子样 试 验数 据 用线性化分布函数去拟合， 在满足显著水平的条件 下选取相关系数 r 最 大值 的一个作为母体 的分布 函 数 ， 并且 由分布函数计算分布 函数 的估计值 。 下面 以实例说 明碟形 弹簧的可靠性评 定。 在实验室 里对 8片 弹簧 在加速 寿命试验 中进行 试验 ， 直到每一片都发生失效 ， 以疲劳循 环数表示 寿 命 ， 对其寿命进行 中位 值计算 ， 并作线 性 化 回归 ， 利 用威布尔分布准则计算其失效概率 ， 其可靠度 R t e x p [ 一 ] 经计算 和查 t 的 威尔 分布 表得 ， 弹簧 的 可靠 性 寿命 的下 限值为 3 8 5 0 ， 上 限值为 3 0 2 5 6 。因此 ， 在 置信度 0 ． 9 5的情况下 ， 弹 簧 的可信 度 R0 ． 9的寿 命 区间为 [ 3‘8 5 0 ， 3 0 2 5 6 ] 。 2 摩擦可靠性分 析 制动器的摩擦可 靠性 定义 为 “ 制 动 器摩 擦力 矩 大于提升机静力 矩 的能力 ” 。 由于 提升 机制 动 器 的 制动力矩设计取有一定的储备系数 ， 因而制动力矩 一 般都大于静力矩。制动力矩由 n副闸瓦产生 ， 只 要其 中仍 有 k副 闸能 够 产生 大 于 静力 矩 的制 动力 矩 ， 则 表明制动器 实 际上还 具有 制动 能 力 。制 动 器 的摩擦 可靠性 是 以表决模 型表示 的， 记作 k l n c 。 假设每副 闸的摩擦 可靠 性 分布 函数 相 同 ， 系统 的摩 擦 可靠度 一I R c 1 一R ‘ RR t R 式中 R 单副制动闸的摩擦可靠度 ； R t 、 R u 、 R 摩擦可靠度、 摩擦系数可靠度、 闸 瓦 间隙可靠 度 。 维普资讯 4 6 盘闸制动系统工作可靠性的探讨张于贤， 等 2 0 0年第 8 期 若摩擦系数变化呈现正态分布规律， 则 R 一 ’ 盯 式 中 盯 、 。 摩擦 系数 平 均值 、 摩擦 系数 标 准差 、 制 动器 设 计 所取 用 的摩 擦系数值 。 一 般情 况 下 都把 闸瓦 间 隙 调整 为 1 r l l l T l 左 右 。 在制动 器设 计过 程 中 ， 碟形 弹簧 的预 紧量计 算是 按 闸瓦间隙量 为 1 ～1 ． 5 m i l l 进行 的。若实 际间隙超过 此值 ， 产 生制动 正压 力下 降 的 问题。 因为碟 簧 正压 力值 的变化 与闸瓦 间隙成 正 比关 系 ， 所 以 ， 闸瓦间隙 的可靠 度 R 一 t 盯 式 中 、 、 瓯 闸瓦 间 隙 的平 均 值 、 闸 瓦 间 隙 的标准差 、 闸瓦 间隙设计值 。 3现场可靠性 评定 3． 1 制动 器的故 障模 式 根据现 场 试 验 总 结 ， 制 动 器 的 故 障 模 式 有 1 2 种 【 3 】 。从制 动器 的故 障模 式 分析 不难 看 出， 保 证制 动器 固有 的可靠性 的主要维护工作 包括 1 制动 闸瓦与闸盘 间隙的词整 ； 2 闸盘污染控 制 ； 3 制 动器 内部各部件 的维护水平 ； 4 液压站 油压值整定及 残压限制 。 在 以上 4项 维 护 工作 中， 若 有一项 维 护工 作 未 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 4项单 元可靠性 的串联组合 ， 即 RM Rb RdR Rh 式 中 R R R 闸瓦 同步贴 闸可靠 性 、 闸 盘污染 可靠性 、 制 动器 内 部维护 可靠性 、 液 压站 残 压可靠性 。 贴 闸可靠 性是指 制动器所 有制动 闸同步贴 闸的 能力， 若贴闸能力差 ， 则制动力矩达不到设计值 ， 固 有可靠性 保障能力差 。 3． 2可 靠性 评定 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 ； 制 动器 内部 维护 可靠 性 是指 制 动器 内部维护状 态 良好 ， 弹簧 、 活塞不 出现损 坏的能 力 ； 残 压可靠性 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 生人 为污 染 的概 率非 常 小 。 残压可靠性与液 压 系统故 障 和 电液 阀调整 、 阀弹簧 的抗疲劳能力有 关 ， 制 动器 内部 维护 通过 制 定切 实 可行 的维护制 度来 保 障。 因此 ， 维护 可靠 性 的重 点 在 于闸瓦 间隙调整而影响贴 闸可靠 性 。 一 般 情况 下 ， 制动 闸不 同步 的原 因在 于 闸瓦 间 隙差别 和油缸阻力差别 。贴 闸油压离散程 度能够反 映制 动闸的贴闸可靠性 ， 贴闸油压越集 中， 同步贴 闸 数 目越大 ， 贴 闸可靠性 也 越高 ； 反 之 ， 贴 闸 油 压愈分 散 ， 贴 闸同步性 愈差 ， 贴 闸可靠性也愈低 。 若在合 闸过程 中， 瞬时贴 闸的 闸瓦数 为 ， 则 贴 闸可靠性 Rb i ／ n 衡量贴 闸可靠性高低 的指标可用每个 瞬间贴 闸 可靠 度的平均值来表达 ， 即 ∑ R _ 式中 n ． 贴 闸序列 子样数 。 提升机 盘式 制动装 置 的可靠性 研究 内容 丰 富 ， 还有很多内容需深入探讨 和研 究 。研究结果 有利于 现场 工程 技术人员 了解设 备 运行 的可靠性 规 律 ， 制 定科学 的设备维 护制度 ， 增 强规范 性 ， 克 服 盲 目性 ， 以保证设备安全高效运行 。 参考 文献 [ 1 ] 葛仕荣 ． 矿井提升机可靠性技术 [ M] ． 北京 中国矿业大学 出版 社 ． 1 9 9 4． [ 2 ] 顾履平． 实用可靠性技术[ M ] ． 北京 机械工业 出版社 ， 1 9 9 2 ． [ 3 I T家栋 ． 矿井提升技术性能测定与分析[ M] ． 北京 中国矿业 大学 出版社 。 1 9 9 3 ． 作者简介张于贤 1 9 6 8 一 ， 重庆长寿人， 桂林电子工业学 院讲 师． 重庆大学在读博士． 主要从事机械设计及理论 和工业工程 的研 究 ． T e l 0 7 7 3 5 6 0 1 0 0 6． Em a i l k i n g - r e d1 6 3 ． c o rn． 收稿 日期 2 0 0 4 ． 0 5 ． 1 9 维普资讯